книги из ГПНТБ / Сухарев М.Ф. Производство теплоизоляционных материалов и изделий учебник

Плавление шихты в вагранке. В вагранке по высоте

можно условно выделить три зоны: зону подогрева и сушки

между зоной плавления и верхним уровнем шихты. Здесь загружаемая холодная шихта подогревается за счет тепла отходящих продуктов горения топлива. В самой верхней части этой зоны при температуре 105—110° С удаляется механически связанная влага. По мере опускания сырьевых компонентов при температуре 600—1000° С и выше проис­ ходит термическое разложение сырья, если по химическому составу оно содержит, например, карбонатные или другие соединения, способные разрушаться. Если же сырье пред­ ставляет собой материал, ранее прошедший термическую

ния кокса омывают частицы уже подогретого сырья, кото­

стижения большой однородности расплава, обеспечивающей получение более качественного волокна, рекомендуется увеличить высоту горна. Однако нельзя забывать, что с увеличением высоты горна увеличивается время пребы­ вания в нем расплава, что может вызвать его нежелательное охлаждение.

60

До ее пода. В верхней части зоны / / / благодаря наличию кислорода идет интенсивное горение кокса холостой ко­ лоши.

Обычно сырьевые компоненты плавятся при различ­ ных температурах; более тугоплавкие растворяются в жидком расплаве легкоплавких компонентов, образуя сначала неоднородный минеральный расплав, который позднее в горне приобретает необходимую физическую и химическую однородность.

Однако может случиться, что тугоплавких компонен­ тов окажется значительно больше, чем легкоплавких, тог­ да тугоплавкие компоненты не смогут раствориться в легкоплавких. Во избежание этого, подбирая состав сырья, необходимо обращать внимание не только на хи­ мический состав его, но и на температуру плавления сырьевых компонентов.

При работе вагранки особое внимание следует обра­ щать на высоту холостой колоши. При повышении ее уровня снижается температура продуктов горения в зоне плавления, а следовательно, и производительность ва­ гранки. При снижении уровня холостой колоши против оптимального производительность вагранки в первое вре­ мя несколько повышается, затем появляются сначала нерасплавившиеся куски сырья, а потом не исключается возможность и прекращения плавки сырья с образовани­ ем так называемого козла. При своевременном обнаруже­ нии снижения уровня холостой колоши можно загрузить в вагранку внеочередную порцию кокса, так называемую пересыпку. Однако рекомендовать это мероприятие как постоянное профилактическое средство нельзя. Необхо­ димо стабилизировать уровень холостой колоши, обеспе­ чивая правильный подбор соотношения сырьевой и топ­ ливной составляющих рабочей колоши.

Основной вид топлива, применяемого в вагранках,— литейный каменноугольный кокс, который обладает боль­ шой теплотворной способностью (6800—7200 ккал/кг), высокой механической прочностью (80—140 кГ/см2), ма­ лым содержанием летучих веществ и термической проч­ ностью кусков.

Кроме кокса, могут применяться и другие виды твер­ дого короткопламенного топлива — древесный уголь, тор­ фяной кокс, антрацит и природный газ, который должен

61

найти применение в связи с развитием газовой промышлен­ ности и высокой температурой его горения (до 2000° С).

Технологический процесс получения минерального ра­ сплава может быть интенсифицирован путем строгого со­ блюдения отдельных его параметров и внедрения новых, более совершенных приемов. Интенсификация ваграночного процесса происходит при:

точном соблюдении однородности кусков сырьевых ком­ понентов и топлива по размерам;

равномерной загрузке шихты в вагранку; увеличении количества и повышении давления (до 600—

700 мм вод. ст.) воздушного дутья; подогреве воздуха н обогащении его кислородом.

Соблюдая эти условия, можно повысить удельную про­ изводительность вагранки, которая характеризуется коли­ чеством расплава, кг, получаемого за 1 ч с 1 иг2 площади поперечного сечения шахты вагранки в плоскости фурм.

Пуск вагранки. Перед пуском вагранки в эксплуатацию очищают внутренние поверхности, проверяют футеровку, опробуют систему водяного охлаждения, проверяют нали­ чие воды в резервном баке, исправность дутьевого вентиля­ тора (воздуходувки), герметичность дутья по манометру, очищают искрогаситель от золы, контролируют загрузоч­ ное устройство и механизм закрывания завалочного окна, исправность контрольно-измерительной и сигнальной ап­ паратуры.

Начальный розжиг вагранки производится на естест­ венной тяге при открытых фурмах. Топливом служат дрова или древесные отходы. Когда загорятся дрова, несколькими порциями загружают кокс холостой колоши. Одновременно включается дутье, давление которого по мере увеличения высоты уровня кокса повышается путем постепенного открывания воздушной задвижки.

Рабочие колоши сырья и кокса загружают, когда кокс хорошо разгорится, примерно через 20—40 мин после включения дутья.

Разжигать вагранку при отсутствии воды или наличии течи в ватержакете нельзя.

Во избежание перегрева и порчи искрогасителя темпе­ ратура уходящих газов над завалочным окном не должна превышать 500—600° С.

Остановка вагранки. Перед остановкой вагранки необ­ ходимо выплавить и выпустить весь расплав, постепенно снижая давление воздушного дутья. После выпуска рас-

62

плава воздушное дутье выключают, содержимое вагранки заливают водой, открывают днище и удаляют остатки ра­ сплава, кокса и обвалившейся футеровки. После полной разгрузки вагранки прекращают подачу воды в ватержа­ кет, убирают все отходы под вагранкой и на колошниковой площадке. Перед разгрузкой вагранки очищают место под ней, засыпав его слоем сухого песка.

При плавлении шлаков или других минеральных мате­ риалов в ватержакетных вагранках кожух вагранки дол- •жен быть прочным и плотным, через него не должны про­ ходить вода и газ. Открывание и закрывание днища вагран­ ки должны быть механизированы.

Необходимо, чтобы размеры шихтовых площадок у верх­ ней части вагранки позволяли свободно ее обслуживать; между шихтовой площадкой и вагранкой не должно быть щелей. Загромождать шихтовые площадки нельзя.

Все фурмы вагранки необходимо снабжать откидной рамой с окном, закрытым небьющимся защитным стеклом или слюдой, которое служит для наблюдения за ходом плавки и очистки вагранки от шлака.

Настыли желоба следует очищать в направлении от себя.

В ваграночном отделении нельзя хранить легковоспла­ меняющиеся и взрывоопасные вещества.

Помещение колошниковой площадки должно хорошо вентилироваться.

Выпускать расплав на пол и поливать его водой не сле­ дует. При разгрузке вагранки пол под вагранкой должен быть сухим и посыпанным песком.

При разгрузке вагранки рабочие должны быть в спец­ одежде.

Нельзя заливать горячую шихту водой перед выгрузкой. В зоне разгрузки должен находиться щит, оборудован­

ный пожарным инвентарем.

Особое внимание следует обращать на правильное ох­ лаждение вагранки водой. Нарушение установленных пра­ вил может вызвать взрыв вагранки. Причины взрыва могут быть следующие:

при розжиге вагранка была оставлена без воды, а затем в разогретый до высокой температуры ватержакет была подана холодная вода; в результате интенсивного парооб­ разования внутри ватержакета создалось высокое давление; при розжиге вагранка была заполнена водой при закры­ тых вентилях на сбросном и подводящем трубопроводах;

63

в результате вскипания воды в ватержакете создалось высокое давление.

Контроль за работой вагранки. За ваграночным про­ цессом и работой отдельных приборов наблюдают с цент­ рального пункта, расположенного в изолированном поме­ щении.

Давление воздушного дутья измеряют манометром, присоединяемым к воздушной коробке.

Расход воздушного дутья регулируют по показателям дифференциального манометра, подключенного к диа­ фрагме, установленной на прямом участке воздуховода.

Температуру расплава, вытекающего из вагранки, за­ меряют переносным оптическим пирометром (прибор для измерения температуры накаленных тел по интенсивно­ сти, или яркости).

Температуру отходящих газов контролируют с по­ мощью прибора, подключенного к термопаре, которая устанавливается выше максимального уровня загрузки шихты в вагранку.

Температуру охлаждающей воды на отводящем тру­ бопроводе измеряют термометром сопротивления, пока­ зывающий прибор от которого устанавливают на видном и удобном для вагранщика месте.

Обязательно должна быть установлена световая и зву­ ковая сигнализация, действующая при повышении допус­ каемой температуры (80° С) охлаждающей воды, выхо­ дящей из ватержакета.

Контролируют также уровень воды в аварийном ба­ ке, давление охлаждающей воды по манометру, установ­ ленному на подающем трубопроводе. Проверяют автома­ тический сигнализатор, определяющий время прекраще­ ния подачи воды в ватержакет.

Аварийный водяной бак всегда должен быть заполнен водой; объем воды в баке должен обеспечить охлаждение вагранки в течение времени, необходимого для ее выгруз­ ки (на 2 ч работы). Температуру воды измеряют стацио­ нарно установленным ртутным термометром, постоянно наблюдая за его исправностью. На трубопроводах отвода охлаждающей воды от вагранки нельзя устанавливать запорную арматуру.

Каждая вагранка должна иметь отдельную линию сброса воды, так как при сбросе воды в общую линию бу­ дет отсутствовать контроль за поступлением и выходом воды из каждой вагранки.

64

На трубопроводе, отводящем воду, устанавливают конт­ рольно-сигнальную трубку с воронкой для визуального наблюдения за циркуляцией воды.

Необходимо обеспечить свободный доступ работающих к вагранке и хорошее освещение. Расстояние между осями двух рядом стоящих вагранок должно быть не менее 9— 10 м.

При работе вагранки контролируют следующие пара­ метры (табл. 11).

Ванные печи. Если нужно использовать непрочные, легко рассыпающиеся горные породы или огненно-жидкие шлаки •— отходы металлургических заводов, минеральный расплав получают в ванных печах.

Ванная печь состоит из бассейна, который образуется ограничивающими печное пространство стенками, и свода. В ванных печах отапливается весь бассейн, причем направ­ ление пламени может быть продольным, поперечным или подковообразным.

Ванная печь может быть снабжена регенераторами или рекуператорами. В зависимости от этого различают реку­ перативные и регенеративные ванные печи.

Р е к у п е р а т и в н ы е в а н н ы е п е ч и более эко­ номичны, но требуют применения высокожароупорных элементов.

Рекуператор представляет собой устройство для подо­ грева воздуха или газа, в котором тепло передается от горя­ чего газа к нагреваемому через поверхность разделяющей стенки. Рекуператор может быть противоточным и прямо­ точным. <

Главным преимуществом метода противотока является возможность нагревания холодного потока до высокой тем­ пературы, а недостатком — высокая температура стенки. При параллельном токе продукты сгорания нагреваются до очень высокой температуры при низкой температуре стенки. Недостаток этого метода — низкий коэффициент полезного действия.

Регенераторы представляют собой устройство, в кото­ ром между горячим и нагревающимся потоками газов уста­ новлена не тонкая стенка, как в рекуператорах, а массив­ ная насадка из шамотного или динасового кирпича. Насадка работает периодически, сначала воспринимая (аккумули­ руя) тепло, а затем отдавая это тепло нагреваемому потоку воздуха, который движется по тому же пути, по которому только что шли горячие газы, но во встречном направлении.

66

Для этого применяют две камеры с насадкой и равной дли­ тельностью периодов нагревания и охлаждения.

Насадка регенераторов из огнеупорного кирпича позво­ ляет нагревать газовый поток до 1000—1200° С.

Наибольшее распространение получили регенеративные ванные печи.

Рис. 23. Регенеративная ванная печь:

/ — проток, 2 — окно для фидера, 3 — экран, 4 — загрузочный кар ­ ман, 5 — горелки, 6 — горизонтальные регенераторы

1 печи тонким слоем. Это способствует тонкослойной плавке шихты, хорошему провару расплава и высокой произво­ дительности печи. Сырье загружается в печь с противопо­ ложных концов поочередно в зависимости от направления пламени печи.

Расплав выпускают из печи по каналу через обогревае­ мый шибер, установленный в конце печи, противоположном горелкам 5. Температура плавления достигает 1600° С.

Регенераторы 6 размещены в'одном блоке перед торцевой стенкой печи. Печь^устанавливается на отметке 5 м. Полу­ ченный минеральный расплав с температурой 1400—1500° С

12000

Рис. 24. Печь-шлакоприемник:

направлением пламени. Это способствует удлинению пути газов, а следовательно, и более полному сжиганию топлива (мазута или газа).

Ковш с первичными огненно-жидкими шлаками подает­ ся по железнодорожному пути к приемному люку и сли­ вается через желоб 1 в печь-шлакоприемник 2. Шлаковую корку в ковше пробивают механическим путем специаль­

Подогретый шлак сливается через водоохлаждаемую летку в печь-питатель 3 объемом 0,21 м3, или 580 кг шлака. На одну печь-шлакоприемник устанавливают две печи-

68

питатели, поддерживающие постоянный уровень расплава и. сохраняющие более стабильной его температуру.

Шлаковая струя, поступающая в печь-питатель, регу­ лируется специальной заслонкой. Печь-пнтатель отапли­ вается двумя форсунками высокого давления. Одна Фор­ сунка направлена под углом к поверхности расплава и СЛУ­

предназначена для разогрева шлака при сливе и предотвра­ щения застывания его в летке. Мазут распыляется паром. Продукты горения выбрасываются в атмосферу. Топливом на ванных печах может служить и газ. Для корректирую­ щих добавок предусмотрен бункер.

Внедрение способа производства минеральной ваты непосредственно из огненно-жидких шлаков ряпиоияльип с точки зрения экономии топлива на переплавку шлаков,

Перед пуском в эксплуатацию ванную печь тщательно осматривает комиссия в составе начальника и механика цеха, лица, ответственного за газовое хозяйство, и смен­ ного мастера. При этом проверяют кладку стен и свода печи, горелки, уплотнения газовых трактов, рекупера­ тора^ (регенератора), контрольно-измерительные и сигнальные~приборы, электрооборудование и освещение, а также предохранительные ограждения.

Печь разжигают только'с'разрешения лицаответствен­ ного за газовое хозяйство завода, под руководством на­ чальника цеха по инструкции, утвержденной главньтм'инженером" завода. Инструкция должна содержать кривую роз­ жига, отражающую рост температуры в рабочем простран­ стве печи, а также время и степень заполнения ванны. Заливаемые шлаки подаются только после того, как огне­ упорная кладка прогреется до температуры не ниже 1400° С.

При кратковременных остановках печи, когда в ванне сохраняется жидкий расплав, перед тем как закрыть за­ движки на газопроводе, зажигают запальник и поддержи­ вают его горение. При пуске печи после кратковременных остановок увеличивают тягу, включают газовую горелку, открывают рабочую и контрольную задвижки, а затем ре­ гулируют подачу воздуха.

При нефтяном (мазутном) отоплении ванных печей рас­ ходный топливный бак должен быть помещен в изолирован­ ное помещение. Необходимо иметь показатель уровня жид-

69