книги из ГПНТБ / Кривандин В.А Керамические рекуператоры

Это приводило к уменьшению проходных сечений насадки и снижало тепловую нагрузку и производительность колодцев. Как показали наблюдения, проведенные А. А. Сорокиным и Б. А. Полетаевым [29], после 12 месяцев работы 39,3% трубок были полностью зашлакованы, 15,4% полностью занесены, 45,3% частично занесены.

Работа без коксиковой подушки, когда подина и горловина горелки выполнены из хромомагнезита, характеризовалась хо­ рошими результатами [29]:

шился занос рекуперативных трубок: они были слегка занесе­ ны пылевидной массой. Удаление этой массы, имевшей состав

Fe = 65,7%; SiO2 = 5,12%; СаО = 0,43%; Сг2О3=0,12%; С = ==0,04%, при чистке труб рекуператора не вызвало затруднений. Как и шлак на подине, пыль представляет собой окалину, тем­ пература плавления которой около 1500°. Образования трудно отделимой настыли не наблюдалось, что в три раза увеличило срок службы рекуперативных труб.

Работа на методических печах

В настоящее время на отечественных заводах работает ряд методических печей, оборудованных карбошамотными рекупе­ раторами (рис. 31). Производительность таких печей состав­ ляет 60—70 т/час. Печи отапливаются смешанным газом теп­ лотворностью 1800—2000 ккал/нм3. Воздух в рекуператор по­ дается вентилятором. Для уменьшения сопротивления воздуш­ ного тракта и повышения газоплотности рекуператора возду­ хопроводы делают большого размера. Рекуператор расположен под печью и разделен на две секции, подогревающие воздух для верхних и нижних горелок.

Испытания подобного рекуператора методической печи Ново-Тагильского металлургического комбината, в котором ус­

Б. С. Денежкиным, показали, что работа рекуператора харак­ теризуется следующими данными:

61

Сопротивление, мм вод. ст.:

три верхних и два нижних ряда рекуперативных трубок выпол­

невысокий подогрев воздуха. Кроме того, к недостаткам рабо­ ты рекуператора следует отнести неэффективное использова­ ние поверхности нагрева, поскольку при выходе дымовых газов из труб наблюдается разность температур по длине рекупера­ тора, доходящая до 300°.

Таким образом, применение карбошамотного рекуператора на методических печах, воздух в который подается вентилято­ ром, оказывается мало эффективным. Такие методические печи работают значительно хуже, чем печи, оборудованные инжек­ ционными горелками и шамотными рекуператорами системы Чапман-Штейн.

Работа на сталеплавильной рециркуляционной печи

Несовершенность мартеновской печи как теплотехнического агрегата послужила причиной поисков новых конструкций ста­ леплавильных печей, работающих при постоянном направлении факела, без перекидки клапанов. В последние двадцать лет было сделано много предложений о создании прямоточных сталеплавильных печей, которые оборудованы рекуперативны­ ми воздухоподогревателями различной конструкции, выполня­

а о печах, оборудованных керамическими рекуператорами (кро­ ме двух-трех печей, оборудованных карборундовыми трубча­ тыми рекуператорами, о которых будет сказано ниже), сведе­ ний вообще нет. В отечественной практике также отсутствует опыт работы на печах подобного рода. Поэтому результаты эксплуатации 10-т рециркуляционной сталеплавильной рекупе­ ративной печи, построенной по предложению М. А. Глинкова (рис. 32), представляют значительный интерес. Эта печь вна­ чале была создана без рекуператоров и работала на обогащен­ ном кислородом воздухе (О2 = 30—80%). Очень высокая окис­ лительная способность печи и крайне высокие скорости выго-

62

рания углерода приводили к большим трудностям при достиже­ нии заданного состава металла, несмотря на применение невы­ сокого обогащения (С>2 = 35—40%) в период доводки металла. Была выявлена необходимость работы печи на мало обогащен­ ном воздухе и поэтому в 1955 г. печь была реконструирована; при этом были пристроены два керамических карбошамотных рекуператора общей площадью нагрева 342 м2 вместо необхо­ димых 550—600 м2.

левые циркуляционные зоны. После столкновения факелов ды­ мовые газы поворачивают обратно и направляются к головкам, где по дымовым вертикальным каналам опускаются в шлаковики и затем попадают в рекуператоры.

Естественно, что при работе керамического карбошамотного рекуператора на сталеплавильной печи важным является воп­ рос о возможной ошлакованности рекуператора. В этой связи следует заметить, что предложенная М. А. Глинковым конструк­ ция печи обладает значительными преимуществами по сравне­ нию с мартеновской печью. Как показали проведенные исследо­ вания, характер выноса пыли из рециркуляционной печи такой же, как на мартеновской печи, т. е. максимальное количество плавильной пыли уносится дымовыми газами в период плавле­ ния. Однако количество уносимой пыли в пять-восемь раз мень­ ше, чем на мартеновской печи, что является результатом энер­ гичной циркуляции газов в рабочем пространстве рециркуляци­ онной печи.

На описываемой печи прососы воздуха в рекуператорах были незначительны и практически не оказывали влияния на работу печи, что позволило в значительной мере автоматизиро­ вать работу печи.

Для защиты рекуператоров от перегрева первоначально была предложена система, основанная на пропуске части ды­ мовых газов через обводный канал (рис. 32). За импульс была принята температура верхнего перекрытия рекуператора, кото­ рая весьма полно характеризует как состояние керамики реку­ ператора, так и температуру подогрева воздуха (рис. 33). При перегреве хотя бы одного из рекуператоров регулятор воздей­ ствовал на общий шибер рекуператоров, уменьшая количество проходящих через них дымовых газов. Эта система была весь­ ма громоздкой и инерционной. Поэтому была предложена иная

позволила регулировать температуру одного из рекуператоров, не влияя на работу другого.

63

Рис. 32. Рециркуляционная сталеплавильна)

С момента пуска рекуперативной рециркуляционной стале­ плавильной печи были испытаны насадки рекуператоров из раз­ личных огнеупорных материалов: шамота, карбошамота и вы­

эксплуатации. При работе рекуператоров использовались обвод­ ные дымоходы, и часть дымовых газов проходила прямо в тру­ бу, минуя рекуператоры.

Рис. 33. Влияние изменения температуры верхнего перекрытия рекуператора на температуру подо­ грева воздуха:

1 — температура верхнего перекрытия рекуператора;

2 — температура воздуха

Первоначально между шлаковиками и рекуператорами бы­ ли установлены пылеулавливающие решетки из динаса. Хотя решетки пыль улавливали слабо, они являлись экранами, за­ держивавшими излучение шлаковиков на зеркало рекуперато­ ров. Стойкость решеток была менее 180 плавок. Было выясне­ но, что там, где решетки отсутствовали, температура нагрева воздуха была выше, а засорение рекуператоров шлаком мень­ ше, поэтому в дальнейшем пылеулавливающие решетки не устанавливали.

В течение кампании печь через каждые 200—250 плавок останавливали на непродолжительный холодный ремонт эле­ ментов овода, причем во время этих остановок охлаждали и очищали рекуператоры от шлаковой пыли. В течение первых

66

398 плавок рекуператоры работали при сравнительно низких термических нагрузках, так как часть дымовых газов сбрасы­ валась через обводной канал. В этот период температура верх­ него перекрытия рекуператоров не превышала 1100°, темпера­ тура подогрева воздуха 550—700°, а трубки рекуператоров ин­ тенсивно заносились хлопьями плавильной пыли.

После ремонта печи (с 398 плавки и до 871 плавки) рекупе­ раторы работали более напряженно. Температура верхнего пе­ рекрытия рекуператора достигала 1250—1300°, а температура нагрева воздуха в среднем была около 800°. Максимальная тем­ пература воздуха в первую кампанию достигала 930°.

В дальнейшем температура подогрева воздуха понизилась по ряду причин: частично зашлаковывались рекуператоры, при чистке было расколото много трубок, которые пришлось за­ глушить, сильно понижалась температура рекуператоров при частых остановках печи на ремонт подины. К концу первой кам­ пании было заглушено около 25% всех трубок, а оставшиеся были основательно зашлакованы в верхних двух рядах.

Необходимо отметить, что существенные изменения тепло­ вого режима в период завалки и плавления (расходы мазута И кислорода изменялись в два-три раза, при постоянном расходе воздуха) практически не влияли на нагрев рекуператора и воз­ духа, так как общее количество дымовых газов изменилось не­ значительно.

Во вторую кампанию обводной дымоход был ликвидирован,

Работа рекуператора без обводного дымохода стала более за ­ висимой от теплового режима сталеплавильной печи. Измене­ ние расходов мазута, кислорода и вентиляторного воздуха в пе­ риод завалки плавления приводило к более заметному измене­ нию температуры зеркала рекуператоров; изменялся и нагрев

воздуха. Более резко изменилась картина нагрева и в период доводки. Увеличение расхода вентиляторного воздуха при одно­ временном снижении степени обогащения дутья кислородом вы­ зывало большой разогрев рекуператоров и повышение темпера­ туры подогрева воздуха.

Существенно снизить температуру рекуператоров можно бы­ ло, лишь сократив расход воздуха, т. е. либо одновременно со­ кратив подачу мазута и снизив тепловую нагрузку печи, либо заменив часть воздуха кислородом, уменьшив таким образом количество дымовых газов.

Для изучения распределения температур по высоте рекупера­ тора в стенки керамических трубок как со стороны дыма, так и со стороны воздуха были вмонтированы термопары.

Известно, что наибольшее тепловое сопротивление пред­ ставляет ступень керамика — воздух. Изменение скорости дви­ жения воздуха оказывало значительное влияние на распределе­ ние температуры во всех точках рекуператора. Исключение со­ ставляет первый по ходу дыма ряд сверху, где решающее влия­ ние на температуру стенки оказывало излучение газового объ­ ема надтрубного пространства рекуператора.

При увеличении температуры верхнего перекрытия (зерка­ ла) рекуператора в начале первой кампании за счет повышения количества дымовых газов в рекуператоре (без изменения рас­ хода вентиляторного воздуха) происходит почти одинаковое увеличение температуры во всех точках по высоте рекуперато­ ра. Иначе изменялась температура по глубине рекуператора при увеличении температуры зеркала рекуператора во время второй кампании: в верхней части температура повышалась, в нижней—понижалась, а в средней оставалась примерно на одном уровне (рис. 34). Это связано с тем, что температура верха (зеркала) рекуператора повышалась за счет увеличе­ ния количества дымовых газов при увеличении расхода возду­ ха, так как обводной дымоход был ликвидирован

Эксплуатация печи показала, что крайне важно избегать перекосов при распределении дымовых газов между рекупе­ раторами. Неодинаковое распределение дымовых газов приво­ дит к неодинаковому заносу шлаковой пылью, что еще более усугубляет явление перекоса. В конце второй кампании печи с шамотными рекуператорами был зафиксирован случай прога­ ра керамических трубок и верхнего перекрытия рекуператора при нагреве последнего до 1490°, что имело место в результа­ те перекоса, наступившего вследствие неодинакового заноса шлаковой пылью. Материал керамических трубок верхних ря­ дов рекуператора под действием шлака износился до толщины в 2—5 мм (рис. 35). При излишне высоких температурах про­ изошло нарушение механической прочности трубок, и рекупера­ тор вышел из строя. В период ремонта верхний ряд керамиче­ ских трубок этого рекуператора был заменен новым.

68

Третья кампания печи с шамотными рекуператорами про­ должалась 752 плавки. Рекуператоры после разборки были в удовлетворительном состоянии, однако трубки были заменены высокоглиноземистым'И и карбошамотными.

Рис. 34. Изменение темпе­ ратуры стенок керамических труб по высоте рекуперато­ ра:

седьмой ряд трубок

Высокоглиноземистые керамические трубки были изготовле­ ны Семилукским огнеупорным заводом.

69