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

набора всей подачи диск опускается на 400—500 мм и начинает быстро вращаться (от электропривода). При нормальной работе печи диск вращается сначала равномерно-ускоренно, а затем равномерно­ замедленно. При нарушении хода печи скорость его вращения под­ бирается соответствующей и шихта будет ложиться концентриче­ ским кольцом на заданном расстоянии от защитных плит колошника. Если направляющую конусообразную воронку подвешивать шар­ нирно к куполу печи, то путем ее смещения относительно оси колош­ ника можно до некоторой степени дифференцировать загрузку шихты (авт. свид. СССР, № 191591, 1964 г.). Для ликвидации ярко выражен­ ного «канального хода» печи воронку смещают гидродомкратами относительно оси диска в заданном направлении.

Диапазон радиального распределения шихты быстровращающимся диском значительно расширяется, если под диском поместить коническую воронку (авт. свид. СССР, № 223829, 1967 г.). При остановленном диске и отсутствии центробежных сил материалы будут ссыпаться через коническую воронку-юбку (рис. 125, б) в центральную часть печи. Если воронку закрепить на отдельной штанге и с помощью балансира опускать и поднимать на различную высоту, то шихтовые материалы можно размещать концентрическими кольцами на различном расстоянии от оси печи. Это еще, более расширит возможности регулирования газового потока по верти­ кальным и горизонтальным плоскостям сечения доменной печи. Наличие газовых затворов в виде быстросменяемых тарельчатых клапанов указывает на то, что в этом засыпном устройстве решены вопросы стойкости оборудования, т. е. вопросы распределения шихты и стойкости засыпного аппарата (как и в конструкции Челя­ бинского металлургического завода) решены комплексно.

Исследования на модели в натуральную величину показали, что степень неравномерности распределения материалов по окружности

а по количеству фракции <10 мм—4,7%. Следовательно, можно считать, в своем проектном режиме этот аппарат обеспечивает до­ статочно равномерное распределение материалов по окружности печи [271 ].

К основным недостаткам этого распределителя следует отнести значительное и не контролируемое перераспределение материалов газовым потоком во время их ссыпания тонким слоем с вращающе­ гося диска, значительное нарушение в распределении материалов и газов даже при малейшем децентрировании диска, а также слож­ ность конструкции и эксплуатации механизмов опускания и вра­ щения его.

Засыпные герметичные устройства

Сложность длительной герметизации загрузочных устройств до­ менных и других шахтных печей существующими типовыми кон­ струкциями засыпных аппаратов и возросшие технические возмож­

230

ности промышленности явились причиной возникновения новых идей загрузки сыпучих материалов при полной изоляции печного пространства.

В 1956 г. в Советском Союзе предложен питатель для герметич­ ных аппаратов, в том числе и для шахтных печей (авт. свид. СССР, № 111126, 1956 г.). Такой питатель с полым корпусом и вращаю­ щимся в нем порционером, по мнению создателей, обеспечивая пол-

Рис. 126. Схема последовательности заполнения порднонера сыпучими мате­ риалами

ную герметичность загружаемого агрегата, исключает возможность дробления или кострения материалов. Его особенностью является порционер, имеющий вид незамкнутого пружинящего цилиндра со щелью для пропускания материалов во время вращения, и карман, расположенный на корпусе со стороны поступления материала. Наличие такого кармана в значительной мере уменьшает дробление или заклинивание шихты между кромками порционера и корпусом питателя.

Схема последовательности заполнения порционера шихтой (iа — г) представлена на рис. 126. Вращение порционера осуще­ ствляется электроприводом, расположенным у его торцовой стенки. Предполагается, что при вращении порционера герметичность не

231

нарушится, так как стенка всегда будет закрывать отверстие или для загрузки или для выгрузки шихты. Уплотнение достигается пружинящим действием порционера.

Однако, по мнению автора, такое устройство неприменимо для загрузки доменных печей, работающих с высоким давлением газа на колошнике, так как не обеспечит при вращении цилиндра боль­ шого диаметра такой герметичности, которая полностью исклю­ чила бы переток газа. Образование даже незначительных пропусков газа приведет к быстрому абразивному износу конструкции; поло­ жение усложняется еще и тем, что аппарат находится в зоне высоких

Рис. 127. Загрузочно-дози- рующее устройство конст­ рукции В. И. Козлова:

1 — корпус; 2 — малый пор­ шень; 3 — загрузочная во­ ронка; 4 — большой пор­ шень; 5 — фиксатор; 6 — шток; 7 — контргруз с бло­ ком и канатом; 8 — саль­ никовое уплотнение; 9 — разгрузочная воронка

температур и смазка его будет выгорать. По этой же причине невоз­ можно применение сальникового уплотнения. Кроме того, шихта поступает в центральную часть печи, что противоречит основным принципам оптимального распределения материалов по ее радиусу.

Иную конструкцию загрузочно-дозирующего устройства пред­ ложил В. И. Козлов (авт. свид. СССР, № 136050, 1960 г.). Оно со­ стоит из цилиндрического корпуса, внутри которого имеются два последовательно расположенных поршня, а также загрузочное и разгрузочное окна. Один поршень закреплен на штоке неподвижно, а другой подвижно и связан гибким тросом с противовесом (рис. 127).

Принцип работы устройства заключается в следующем: через верхнее загрузочное отверстие межпоршневое пространство запол­ няют шихтой. Затем включают электропривод, и шток вместе с порш­ нями и порцией материала движется к разгрузочной воронке. В край­ нем положении оба поршня останавливаются, а транспортируемый материал проваливается в рабочее пространство печи. Большой поршень в этом положении фиксируется электромагнитным стопо­ ром, поэтому при движении штока назад сначала движется только малый поршень и вытесняет газ из межпоршневого пространства обратно в печь. При соприкосновении малого поршня с большим электромагнитный стопор выключается и оба поршня идут назад совместно. В крайнем заднем положении шток вместе с малым порш­ нем останавливается у передней стенки загрузочного отверстия, а большой поршень продолжает двигаться под действием контр­ груза.

232

Такой загрузочно-дозирующий питатель обладает тем же недо­ статком, что и рассмотренный выше порционер. Однако герметич­ ность в нем более надежна, так как торцовые стенки дозатора сплош­ ные, а горизонтально-движущнйся поршень герметизировать легче, чем поворачиваемый в корпусе цилиндр-порционер. В этом устрой­ стве шихтовые материалы также поступают в центральную часть доменной печи, что не соответствует основным правилам рациональ­ ного размещения шихты по радиусу колошника.

Внастоящее время оба дозатора могут найти применение при загрузке таких агрегатов, давление газа в которых сравнительно низкое, а температура в районе за­ грузки не слишком высокая.

ВФРГ для шахтных печей пред­

терны те же недостатки, что и для рассмотренных ранее конструкций. В США предложено непрерывное загрузочное устройство (пат.

США, № 3198628, 1961 г.), в котором газовым затвором является противодавление чистого газа, нагнетаемого специальным насосом (рис. 128). Загрузка доменной печи предусматривается следующим образом. Очищенный колошниковый газ нагнетающим насосом соз­ дает в свободном отверстии давление, превышающее давление газа на колошнике. Затем открывается отсечной шибер и включается шне­ ковый питатель. Загрузка идет непрерывно и отсечной шибер закры­ вают только в случае непредвиденных остановок печи. Предпола­ гается, что материалы в шнековом питателе будут довольно плотно закрывать тракт перемещения шихты и подсоса воздуха в нем не будет. Рассматриваются и другие схемы подачи материалов к загру­ зочному отверстию.

Преимуществом такой непрерывной загрузки является высокая производительность, простота устройства и эксплуатации, компакт­

233

ность механизмов и высокая их стойкость. Основным недостатком, очевидно, следует считать неполную герметизацию устройства по­ током ссыпающихся материалов, особенно при повышенном давлении газа на колошнике. Неудачной следует считать также и схему подачи шихты в центральную часть печи. Целесообразно расширяющуюся

в шнековом питателе материалы будут сильно измельчаться и по­ этому целесообразно заменить конструкцию тракта подачи шихты.

бункера понижающего давления, где благодаря сопротивлению слоя шихтовых материалов давление газа, равное давлению на колошнике, понижается до атмосферного давления. Бункер смонтирован на куполе печи выше газоотводов. Над ним предусмотрен еще один бункер сложной формы, переходящий затем в две приемные воронки. Горловина нижней части фасонного бункера может перекрываться ромбовидной пробкой, подвешенной на специальной штанге.

Остаток колошниковых газов из бункера понижающего давле­ ния отводится через специальные газопроводы. В приемные воронки шихта поступает с транспортерной ленты. Кольцеобразная горло­ вина бункера понижающего давления имеет конусообразные напра­ вляющие под углом 60° к горизонтальной плоскости для обеспече­ ния равномерности потока ссыпающейся из бункера шихты.

Это засыпное устройство имеет целый ряд существенных недо­ статков. Несмотря на утверждение автора изобретения, окружной газовый поток, по-видимому, будет весьма неравномерным вплоть до образования «канального» хода. Кроме того, при повышенном давлении газа на колошнике надежная герметичность устройства весьма сомнительна. Большим недостатком является также полное

отсутствие возможности регулирования газового потока по радиусупечи.

В последнее время во многих странах, в том числе и в СССР, испытывают загрузочные устройства доменных печей без вращаю­ щихся распределителей шихты и с тарельчатыми клапанами, выпол­ няющими функции газовых затворов. Распределителями шихты служат узкие воронки или сужающиеся к центру конические воронки.

234

На рис. 129 показана схема распределения материалов на нижнем конусе с использованием высоких воронок (а, б) и сужающейся воронки (в, г). Наиболее равномерное распределение шихтовых материалов по окружности печи получается в случае применения сужающейся воронки (рис. 129, в), через которую материалы пол­ ностью пересыпаются на нижний конус [247].

По мнению автора, даже при хорошо подготовленной шихте отсутствие регулярного перераспределения материалов по окруж­ ности доменной печи вызовет перерасход кокса, что не может ком­ пенсироваться простотой изготовления засыпного устройства и обслуживания его в процессе эксплуатации.

Г л а в а 7

ЗАСЫПНОЕ УСТРОЙСТВО С ДВУМЯ БОЛЬШИМИ КОНУСАМИ

И МНОГОРЕЖИМНЫМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕМ ШИХТЫ

Устройство и принцип работы засыпного аппарата

В 1958 г. на Ждановском металлургическом заводе им. Ильича было предложено новое засыпное устройство, состоящее из засып­ ного аппарата с двумя большими конусами и многорежимного ра­ спределителя шихты. (В. П. Тарасов. Авт. свид. СССР, № 122756, 1958 г.; № 153282, 1958 г.; № 132652, 1960 г.).

Схема этого засыпного устройства показана на рис. 130. Его нижний конус со штангой и чашей, а также газовый затвор и опор­ ное колошниковое кольцо имеют обычную типовую конструкцию с некоторым изменением геометрических размеров. Размеры верх­ него конуса и нижней чаши рассчитаны таким образом, чтобы ссы­ пающиеся с него материалы попадали на стык чаши с нижним ко­ нусом. Для удобства монтажа штанга нижнего конуса сделана разъ­ емной. Обе ее половины соединяются с помощью специальной втулки и клиньев, наподобие крепления штанги с большим конусом. Это упростило замену засыпного аппарата во время ремонтов III раз­ ряда, а также позволило изготовлять вращающуюся воронку цель­ ной. Верхний конус засыпного устройства имеет такую же конструк­ цию, как и большой конус типового засыпного аппарата. Конус жесткости выполнен толстостенным и гладким, что позволило отка­ заться от защитного кожуха. Для уменьшения износа вся поверх­ ность верхнего конуса наплавлена твердым сплавом. В нижней его части, как и в типовой конструкции, установлена направляю­ щая бронзовая втулка, удерживаемая в рабочем положении разъ­ емным корпусом. Для предотвращения продувов газа между разъ­ емным корпусом и конусом предусмотрено асбестовое уплотнение.

Увеличение размеров верхнего конуса и набор на него полной подачи материалов вызвало опасение о надежности резьбового (ти­ пового) соединения его со штангой. Поэтому, в рассматриваемом устройстве верхний конус соединен с полой штангой при помощи

235

разъемной конической втулки (авт. свид. СССР, № 213053, 1963 г.), которая своим выступом опирается на плечики в нижней части штанги (рис. 131). Для создания надежного распора всей системы предусмотрены нижняя и верхняя скобы, прижимающиеся двумя клиньями к верхнему кольцевому выступу штанги. Клинья затем приваривают к конусу и скобам, вследствие чего вся система полу­ чается жесткой, без зазоров между втулкой и штангой и втулкой и конусом. Такое соединение вполне гарантирует надежность кре-

и балансирами типовой конструкции. Плечи балансиров с контргру­ зами удлинены для обеспечения необходимого момента во время закрытия верхнего конуса. Верхний сальник штанги нижнего конуса состоит из одиннадцати, а нижний из семи рядов уплотнения типа «рациональ». Устройство сальников и подвод смазки выполнены по обычной схеме. Крепление траверсы с полой штангой усилено спе­ циальным бандажом.

Принцип работы указанного загрузочного устройства заключается в том, что на верхний конус набирается сразу полная подача сырых

236

материалов и используется центробежная сила вращающейся во­ ронки для их последующего равномерного распределения по окруж­ ности доменной печи. Для увеличения инерционной силы средний диаметр воронки составляет 3,2 м, а на ее внутренней поверхности смонтированы четыре направляющих лопасти. Угол наклона напра­ вляющих лопастей зависит от коэффициента трения загружаемых материалов. Так, для агломерата и окатышей он равен 40—42°, а для железной руды 50—53°.

Минимальная скорость вращения воронки, при которой все материалы будут прижиматься к лопастям и стенкам воронки, будет

Кроме того, не учтены силы Кориолиса, увеличивающие прижатие материалов к стенкам воронки. Промышленная эксплуатация такого распределителя показала, что основная масса материалов прижи­ мается центробежной силой к лопастям воронки при вращении ее со скоростью 15—17 об/мин. Для ликвидации количественной и ка­ чественной неравномерности, получающейся в результате загрузки материалов из одного скипа, в верхней приемной воронке этого за­ сыпного устройства сделаны два загрузочных бункера и предусмо­ трено перемещение ее в горизонтальной плоскости. По нормальному технологическому режиму двухбункерная воронка должна занимать два рабочих положения (переднее и заднее). Следовательно, мате­ риалы в нее будут высыпаться в четырех точках, расположенных под углом 90° друг к другу.

После высыпания рудной составляющей шихты из левого скипа приемную воронку перемещают из заднего рабочего положения в переднее и при загрузке второй половины рудной части шихты правым скипом компенсируют неравномерность, полученную от предыдущей загрузки. При такой системе загрузки равномерное распределение материалов по окружности печи получается уже при вращении воронки со скоростью 9—12 об/мин. Если необходима дифференцированная загрузка, то можно обеспечить любую степень неравномерности в расположении шихты по окружности печи, при ■этом достигается проектная точность попадания определенного коли­ чества материалов в любую область колошника.

Применение двух больших конусов позволяет набирать на верх­ ний конус всю подачу, благодаря чему сокращается время нахожде­ ния межконусного пространства под атмосферным давлением и умень­ шается абразивный износ нижнего конуса и чаши.

237

Многорежимный распределитель шихты

Типовой распределитель шихты в рассматриваемом засыпном устройстве неприменим, так как его верхний конус имеет большой диаметр. Поэтому распределителем шихты в нем служат подвижная

Ее бункера крепятся к жесткой раме и футерованы защитными пли­ тами из марганцовистой стали. Для облегчения монтажа рамы в ее поясе жесткости предусмотрен специальный разъем. Воронка пере­ двигается по рельсам, уложенным на специальной площадке, опи­ рающейся на опорную раму вращающейся воронки. Привод прием­ ной воронки в виде реечного толкателя надежен в работе и исключает случаи самопроизвольного отката тележки из переднего положения. К трущимся частям электропривода подведена густая автоматически подающаяся смазка.

Вращающаяся воронка выполнена в виде усеченного конуса, на внутренней поверхности которого расположены четыре лопасти. Угол наклона образующей воронки равен 50—55°, а лопастей — 40—45°. Внутри воронка футерована защитными плитами из стали Г13 или Ст. 3 с наплавкой износостойким сплавом. Плиты, прилегаю­ щие непосредственно к лопастям, наплавлены сплошным слоем, а остальные — сеткой с размером квадратов 50x50 мм. Направляю­ щие лопасти вначале отливали из стали Г13, но эти отливки плохо зарекомендовали себя и в изготовлении, и в эксплуатации, поэтому их стали изготовлять из листовой стали и футеровать броней из стали Г13. Крепление плит болтовое. Пояс жесткости вначале де­ лали сварным с глухими болтами для крепления опорных рельсов, но такое крепление оказалось ненадежным в работе, поэтому в на­ стоящее время пояс жесткости делают литым, а опорный рельс крепят обычными болтами. Вращение массивной воронки (ее масса с шихтой 40—45 т) со скоростью 12—18 об/мин представляет опре­ деленную сложность, поэтому в рассматриваемом засыпном устрой­ стве для опоры распределительной воронки предусмотрена мощная рама, смонтированная на копре колошника. Вращающаяся воронка опирается на три пары конических роликов, каждый из которых состоит из балансира, соединенного через ось со стойкой (рис. 132). Балансиры имеют по два ролика, вращающихся на двухрядных конических роликоподшипниках, закрепленных на неподвижных осях. Такое устройство обеспечивает плотное прилегание опорных роликов к беговой дорожке воронки.

Сочетание вращающейся по определенной программе нижней воронки и верхней двухбункерной позволяет работать в режимах, обеспечивающих: а) равномерное распределение по окружности колошника материалов каждой подачи и по станциям, т. е. с пре­ имущественной загрузкой гребней руды и кокса в определенные зоны; б) «зеркальную» загрузку, когда гребни отдельных скипов руды и кокса одной и той же подачи загружаются по отношению

238

друг к другу на 180°; в) «винтовую» загрузку, или работу по стан­ циям в определенной последовательности, и т. д. Поэтому распре­ делитель шихты такой конструкции назван многорежимным.

При равномерном распределении .материалов во время опроки­ дывания скипа скорость вращения воронки максимальная (17— 18 об/мин) и ссыпающаяся шихта прижимается центробежной силой к направляющим лопастям. Затем скорость вращения воронки ав­ томатически замедляется, центробежные силы уменьшаются, и ма­ териалы четырьмя струями равномерно ссыпаются на верхний конус.

Рис. 132. Общий вид опорного ролика:

1 — балансир; 2 — ролик; 3 — стойка; 4 — ось

Во время работы по станциям вращающаяся воронка останавливается на нулевом положении и материалы располагаются четырьмя греб­ нями под углом 90° друг к другу, так как на лопасти воронки они попадают из четырех точек (два положения двухбункерной тележки). Затем воронку поворачивают на 45° по отношению к нулевому поло­ жению, а приемная воронка поочередно занимает переднее и заднее рабочие положения. Таким образом получают еще четыре гребня материалов, расположенных друг к другу под углом 90°, а к первым четырем гребням под углом 45° (угол поворота вращающейся во­ ронки), т. е. в результате обеспечивается восемь станций. Если угол поворота воронки будет равен 15°, то число станций увели­ чится до 24. Новый распределитель шихты может обеспечить любое число станций расположения гребней материалов по окружности печи. При работе в режиме «зеркальной» загрузки приемная воронка

239