книги из ГПНТБ / Тарасов, В. П. Загрузочные устройства шахтных печей

реализована и его идея о совмещении функций распределителя шихты и газового затвора. Следует отметить оригинальность такого конструктивного решения лоткового распределителя шихты, так как удаление верхнего малого конуса значительно уменьшает общую высоту засыпного устройства, снижает измельчаемость шихтовых материалов и особенно кокса. В устройстве, кроме того, отсутствует уплотнение вокруг вращающегося цилиндра.

Основными недостатками этого загрузочного устройства являются большая неравномерность в распределении материалов каждой по­ дачи по окружности печи и наличие зазора между вращающимися цилиндром и стационарной приемной воронкой распределителя, что при загрузке агломерата может вызвать значительную запыленность колошниковой площадки.

Принцип броуновского лотка использован и в распределителе А. С. Аюкова (авт. свид. СССР, № 100875, 1954 г.), схема которого показана на рис. 107. Отражатель в нем предназначен для направле­ ния материалов из приемной воронки в лоток-желоб, и в этом отли­ чие его от прибора Броуна. Применение лотка совместно с отражате­ лем улучшает качество распределения шихты по окружности печи, так как в этом случае положение желоба не влияет на направление струи ссыпающихся из скипа материалов. При различных положе­ ниях лотка струя материалов по направлению может совпадать с направляющей лотка, быть прямо противоположной ему или на­ ходиться по отношению к нему под каким-то углом. Во всех этих случаях идентичность в распределении материалов нарушается, что явилось одним из существенных недостатков прибора Броуна. Неподвижная воронка малого конуса распределителя А. С. Аю­ кова сделана из двух частей. Верхняя ее половина разъемная для удобства установки и смены распределителя. Материалы по окруж­ ности печи размещаются вращением кольца с отражателем и лотком по определенной программе. Все скипы одной подачи загружаются при заданном положении отражателя и желоба. После опускания ма­ териалов с большого конуса в печь распределитель поворачивается для приема следующей подачи на другую станцию. Возможен по­ ворот лотка с отражателем и за каждым скипом, но в этом случае получаются худшие результаты размещения шихты по окружности колошника [249, 250]. Исследования распределителя на модели в масштабе 1 : 25 показали, что его гребень материалов более ярко выражен, чем в типовой конструкции распределителя шихты.

Основным преимуществом распределителя А. С. Аюкова является отсутствие в нем сальникового уплотнения вокруг вращающейся воронки. Кроме того, нет причин для изменения положений гребня материалов в воронке малого конуса. Так, влажность материалов, угол наклона скипов при разгрузке и степень их заполняемости, изменение гранулометрического состава шихты не влияют на распо­ ложение гребней и впадин материалов. Благодаря этому возможно эффективное автоматическое управление горизонтальным распреде­ лением материалов, схема которого была разработана Ю. О. Раевым и П. Н. Грековым [252]. По мнению автора, управление газовым по­

200

током по окружности печи легче автоматизировать при равномерном горизонтальном распределении материалов, так как в этом случае имеется более одинаковая и постоянная по высоте зона шлакообра­ зования. Известно, что наибольший перепад давления газа прихо­ дится на нижнюю зону печи. Следовательно, если низ печи будет иметь равномерную газопроницаемость, то верхний перепад легче отрегулировать. При этом желательно пользоваться гребнем кокса, чтобы не изменять газопроницаемости нижней

у типового загрузочного аппарата, так как высота лотка ком­ пенсируется уменьшением размеров нижнего конуса и отсутствием приемной воронки. Устранение вращения воронки верхнего конуса исключает необходимость в ее уплотнении. Уменьшена длина и кон­ тактной поверхности нижнего конуса, что улучшает его газоплотность и условия изготовления на машиностроительных заводах. Преимуществом устройства, по мнению авторов, является и то, что все детали аппарата с вращающимся лотком можно легко транспор­ тировать, а также изготовлять на любом металлургическом заводе. Проведенными исследованиями на модели в масштабе 1 : 20 [253, 254] установлено, что первые порции шихты могут быть уложены у стен даже при высоком уровне засыпи (1,1 м) и зазоре между лот­ ком и стенками колошника 1,0 м (рис. 109). Это объясняется большей длиной пробега кусков шихты по лотку в сравнении с длиной про­ бега по образующей большого конуса. Поэтому ссыпающиеся с лотка материалы приобретают более высокую скорость в момент отрыва от

201

нижней кромки совка. В реальных условиях кинетическая энергия падающих кусков будет еще больше, так как масса их возрастет.

На рис. 109, б показано влияние уровня засыпи на положение гребня различных материалов относительно стен печи при постоян­ ном зазоре между кромкой лотка и защитными плитами колошника, равном 2,2 м. Тяжелый кусковой агломерат располагается ближе

кстенкам, чем железная руда и кокс. Различный наклон кривых 1

и2 можно объяснить различным коэффициентом трения агломерата

Рис. 109. Расстояние между гребнем шихты и стенкой колошника в зависимо' стн от зазора между кромкой лотка и стенкой колошника (а) и от уровня засыпи (б):

/ _ при уровне засыпи 1,1 м; 2 — то же, 1,5 м; 3 — агломерат; 4 — криво­ рожская руда; 5 — кокс

и влажной руды о поверхность лотка. Опытами установлено, что наиболее целесообразной является станционная загрузка на шесть станций. Для лоткового загрузочного устройства на модели был подобран оптимальный режим с двумя опусканиями нижнего конуса за подачу. Все практические приемы регулирования хода печи сверху изменением порядка загрузки остаются в силе, при этом нужно только учитывать секторный характер загрузки материалов по окруж­ ности.

В разработанном Гипромезом проекте лоткового распредели­ теля шихты для доменной печи полезным объемом 1719 м3 [253 ] лоток сделан разъемным. Нижняя его часть шарнирно закреплена с верх­ ней и соединена с дополнительной центральной штангой. Опуская или поднимая нижнюю часть лотка, можно регулировать положение гребня материалов относительно стенок колошника. Это в значи­ тельной мере увеличивает гибкость регулирования газового потока по радиусу печи, но усложняет конструкцию загрузочного устрой­ ства.

Не останавливаясь на определенных трудностях вращения лотка большого диаметра в самой печи, имеющей неравномерный газовый поток как по окружности, так и по радиусу колошника, следует еще раз отметить, что «кучная» загрузка не может обеспечить высек

202

кие текнико-экономическиё показатели доменной плавки. Это оснббной недостаток рассмотренного выше засыпного устройства.

Засыпное устройство с лотковым вращающимся распределителем (рис. ПО), предложенное М. Бабинесом (пат. ЧССР, № 88154, 1959 г.; пат. ФРГ, № 126614, 1967 г.), по мнению автора, должно обеспечить равномерное распределение шихтовых материалов по окружности печи. Однако скорость вращения лотковой воронки должна быть в этом случае очень высокой, вследствие большой ско­

должна составлять не менее 25—30 об/мин, что практически не­

может работать только по «станциям» с поворотом лотка на опре­ деленный угол после высыпания очередной порции шихты. На рис. НО показан только один бункер — левый, но есть еще и правый бункер, что позволяет загружать любое количество сырых материалов, а это очень важно для сверхмощных доменных печей с суточным производством 8000—12000 т чугуна. Герметизация газо­ вого затвора обеспечивается как точной пригонкой шаровых кон­ тактных поверхностей седла и клапана, наплавленных как соответ-

203

По замыслу автора устройства, лоток этого распределителя можно поднимать или опускать, следовательно, можно изменять параболы падения сырых материалов. В ином варианте лоток имеет значительно растянутую разгрузочную кромку различной длины по радиусу колошника. Если загрузку вести при вращении лотка против хода часовой стрелки, то шихта будет ссыпаться со стороны лотка, имею­ щей большую длину, а при вращении по ходу часовой стрелки — со стороны, имеющей меньшую длину. Благодаря различной длине лотка по линии ссыпания материалов их гребень должен распола­ гаться на различном расстоянии от защитных плит колошника. Это позволит в значительных пределах изменять характер газового по­ тока по радиусу печи.

По нашему мнению, ссыпание материала при вращении распре­ делителя в различном режиме, а также управление размещением гребня по радиусу печи изменением скорости и направления враще­ ния невозможно. Но даже в случае удовлетворительного решения вопроса вращения тяжелого желоба в печи с большими изгибающими моментами, действующими на полую штангу, будут получаться незавершенные витки материалов, хаотически распределенные по окружности колошника. В лучшем случае это приведет к недоисполь­ зованию физической и химической энергии доменного газа, а в худ­ шем — к «канальному» ходу газов.

Более рационально эту задачу решил А. Г. Кошелевский, который предложил интересную конструкцию лоткового распределителя, обеспечивающего широкую возможность изменения горизонтального и вертикального размещения материалов в печи (авт. свид. СССР,

щуюся книзу и в сторону воронку с боковым выходным отверстием. Такая односкатная воронка через полую штангу и угловой редуктор соединена с приводом для ее поворота по определенной программе. Различная длина нижних лотков должна обеспечить размещение гребней шихты в достаточно широком диапазоне по радиусу колош­ ника, что, безусловно, улучшит условия регулирования газовым потоком в шахтной печи. Иное конструктивное решение имеют и- газовые затворы, выполненные в виде тарельчатых клапанов с при­ водами. Их герметичность обеспечивается эластичным контактом. В приемной воронке имеется рассекатель, с помощью которого ма­ териалы из левого скипа можно загружать в правый промежуточный бункер, а из правого скипа — в левый бункер. Это необходимо как для технологических целей, так и для замены вышедших из строя клапанов.

Материалы по окружности печи распределяются так же, как и в распределителе Е. Ф. Вегмана и А. А. Вагина, а по радиусу шихта распределяется установкой лотка соответствующей длины с после­ дующим его поворотом' на угол очередной «станции». Возможна

204

загрузка материалов и в центр печи, если разгрузочное окно одно* скатной воронки установить в промежутке между нижними лотками. Это особенно необходимо для быстрого восстановления нормального потока газов в осевой зоне путем загрузки в нее соответствующей порции кокса.

Хотя загрузочное устройство А. Г. Кошелевского конструктивно сложнее, чем засыпной аппарат типовой конструкции, но имеет важное преимущество — возможность манипулирования газовым потоком по радиусу печи. Целесообразность его внедрения в произ­ водство решат результаты промышленного испытания. Однако нам представляется, что только хорошее радиальное распределение шихты не может полностью компенсировать ее неравномерности по окруж­ ности доменной печи. Так, появление «канального» хода газового потока значительно увеличит расход кокса и может ухудшить дре­ наж коксовой насадки по окружности горна печи, что приведет к массовому горению охладительной аппаратуры и снижению тех­ нико-экономических показателей доменной плавки [255].

Распределители с фиксированной кучной загрузкой шихты

Имеется целый ряд распределителей шихты, обеспечивающих фиксированную кучную загрузку материалов, т. е. позволяющих грузить шихту в определенные секторы окружности печи.

Для доменных печей с большим диаметром колошника М. А. Ло­ мов предложил распределитель, состоящий из нескольких труб с воронками в верхней части для засыпки шихты из вращающегося лотка и двух конусов, выполняющих роль газовых затворов (авт. свид. СССР, № 33982, 1932 г.). В другом варианте нижний конус заменен наклонной заслонкой треугольной формы, позволяющей засыпать материалы на периферию, как и в аппарате обычной кон­ струкции (авт. свид. СССР, № 52434, 1937 г.). Схема этого засып­ ного устройства для доменной печи круглого сечения показана на рис. 112. Материалы в воронки загрузочных труб загружаются по желобам. В зависимости от способа их подачи на колошник воз­ можны различные варианты загрузки. На рис. 112 показана ски­ повая загрузка. При этом скип разделен перегородками на три ка­ меры, расположенные против соответствующих направляющих же­ лобов. По мнению автора, самостоятельная загрузка материалов в лю­ бую из загрузочных труб является рациональной, так как позволяет иметь более гибкую регулировку газового потока по окружности печи. Возможна также загрузка материалов и ленточным транспор­ тером. В этом случае задача значительно упрощается. Ссыпать в печь шихту можно как дифференцированно, так и одновременно из всех загрузочных труб. Желательно иметь несколько шомполов для замера уровня засыпи, чтобы поддерживать одинаковую высоту столба шихты в печи.

Эксплуатация сверхмощных круглых доменных печей в Совет­ ском Союзе и за рубежом показала, что загрузка шихты обычными конусными аппаратами обеспечивает сравнительно нормальное газо­

205

распределение по радиусу печи. Что жё касается распределения ма­ териалов по окружности, то это решается более просто. Для шахтных же печей эллиптического сечения загрузочное устройство конструк­ ции М. А. Ломова представляет определенный интерес, хотя и имеет значительные недостатки. Так, по сравнению с обычным засыпным аппаратом его труднее герметизировать, а следовательно, и исполь­ зовать при работе с повышенным давлением газа на колошнике. Кроме того, в нем увеличено число балансиров и конусных лебедок

иусложнена схема их управления; ухудшены условия эксплуатации

изамены механизмов загрузки на ремонтах III разряда. При за-

Рнс. 112. Загрузочное устройство М. А. Ломова:

1 — штанга: 2 — загрузочная труба; 3 — конус; 4 — штанга для подъе­ ма н опускания заслонки; 5 — заслонка; 6 — колошник; 7 — желоба; 8 — скип; 9 — отсеки скипа

грузке шихты скипами с перегородками возможно неравномерное размещение материалов по отдельным загрузочным трубам, а сле­

из расположенных концентрически вокруг оси печи вертикальных загрузочных труб (пат. ФРГ, № 1035367, 1959 г.). Количество труб соответствует количеству воздушных фурм и каждая труба уста­ навливается строго над фурмой. Шихта может поступать сразу во все трубы или только в одну из них. Дифференцированное распреде­ ление шихты по трубам предусматривается с помощью модернизи­ рованного лотка Броуна. Авторы устройства исходили из предпо­ ложения, что более плотный столб материалов над фурмами и более газопроницаемая шихта в промежутках между ними позволит по­ лучить равномерную окислительную зону по окружности горна, а это приведет к более ровному сходу столба шихтовых материалов и, следовательно, к лучшим технико-экономическим показателям до­ менной плавки.

По мнению автора, в такой загрузке шихтовых материалов на колошник доменной печи необходимости нет. Известно, что хорошая подготовка сырых материалов перед доменной плавкой, правильный выбор количества и диаметра воздушных фурм способствуют сплош­

206

Преимуществом этой конструкции по сравнению с первым ва­ риантом является возможность поворачивать конус после каждой подачи и тем самым смещать неравномерность гранулометрического состава шихты на периферии по определенной программе. Это, по нашему мнению, до некоторой степени придает предложению Г. Мейнадлера определенный смысл. Сам же автор, наоборот, счи­ тает непременным условием сохранение строгой фиксации рукавоврассекателей непосредственно над фурмами. Угловое же смещение, если таковое предусматривается, должно соответствовать величине п/п, где п — число фурм. Число рукавов-рассекателей вдвое меньше числа фурм. Следовательно, распределение участков с мелкими и крупными кусками будет меняться — из радиальной плоскости против одной из фурм в радиальную плоскость соседней фурмы. При таком повороте не будет усредняться гранулометрический со­ став материалов по высоте столба шихты. Принимая во внимание подготовку сырых материалов к доменной плавке, можно добиться удовлетворительной работоспособности такого засыпного устройства. Однако нет никакой надобности в преднамеренном создании «каналь­ ного» хода газов. И хотя в нижней части печи газы, по-видимому, проходят зону с большим количеством жидкой фазы в виде отдель­ ных «прорывов», основная высота плавильных материалов, находя­ щихся в твердом состоянии, должна распределяться равномерно по окружности печи.

Изготовление и эксплуатация загрузочного устройства с рука­ вами-рассекателями на дополнительной юбке или на нижнем конусе весьма затруднительны. Поэтому даже в случае положительных ре­ зультатов такой схемы загрузки (что вызывает сомнение) рассмо­ тренное устройство не должно найти широкого применения в про­ мышленности.

Другие конструкции распределителей с фиксированной загрузкой материалов

Существуют другие конструкции распределителей с фиксирован­ ной загрузкой материалов. Например, Д. А. Сторожик рекомен­ довал промежуточную распределительную воронку (авт. свид. СССР, № 158581, 1960 г.), которая может перемещаться в любом горизон­ тальном направлении по роликовым опорам с помощью двух электро­ приводов, установленных перпендикулярно (рис. 113). Благодаря этому распределительная воронка может занимать определенные эксцентричные положения относительно вертикальной оси прием­ ной воронки, что обеспечит загрузку шихты по «станциям». В случае возникновения канального хода газов воронка может быть сдвинута в сторону канала и увеличить подачу в этот сектор рудной части шихты. При такой работе гребень материалов на малом конусе получается более выраженным и в нем находится большее коли­ чество мелочи.

Основным преимуществом этого распределителя является отсут­ ствие в нем уплотнения вокруг вращающейся воронки и подпятника

20§