9.3.2 Устройство и работа рекуперативных нагревательных колодцев с отоплением из центра подины. Технико-экономические показатели. Мероприятия по снижению расхода топлива

Рекуперативный нагревательный колодец с отоплением из центра подины – нагревательный колодец, в котором воздух подогревается в рекуператоре, а подвод газа и воздуха осуществляется через отверстия в подине. Схема колодца представлена на рис. 9.4. В квадратной ячейке нагреваются 10-14 слитков. Масса садки – 45‑105 тонн. В центре ячейки расположена горелка, представляющая из себя газовое сопло, окружённое каналом для прохода горячего воздушного дутья. Воздух подаётся в ячейку своим вентилятором. Ширина рекуператора равна ширине ячейки (4-5 метров). Рекуператор собирают из восьмигранных керамических трубок. Трубки сочленяют между собой восьмигранными звездочками (муфтами), что усиливает прочность рекуператора и создает условия для перекрестного движения дыма и воздуха. Охлаждающийся дым движется по трубкам рекуператора сверху вниз. Воздух движется в горизонтальном направлении между трубками. Высота яруса для прохода воздуха обычно равна высоте трубки. Около каждой звездочки имеются 4 отверстия. Если отверстия заложены огнеупорными вставками, то воздух не может попасть на верхний ярус. В конце яруса отверстия возле каждой звездочки открыты и воздух переходит на следующий (верхний) ярус. Таким образом, в рекуператоре имеет место перекрестно-противоточное движение воздуха, что усиливает теплоотдачу от дыма к нагреваемому воздуху.

Рис. 9.4 – Схема рекуперативного колодца с отоплением из центра подины:

1 ‑ горелка; 2 ‑ керамический рекуператор; 3 ‑ подвод холодного воздуха; 4 ‑ канал для подвода горячего воздуха; 5 ‑ каналы для отвода дыма; 6 ‑ слитки; 7 ‑ шлаковая чаша; 8 ‑ дымовые каналы для отвода "своего" дыма; 9 ‑ дымовые каналы для отвода "транзитного" дыма соседней ячейки

Диаметр воздухопровода между вентилятором и рекуператором 0,7 м. Рассредоточенная подача воздуха в рекуператор осуществляется тремя входными воздухопроводами. Диаметр подводящего воздухопровода от рекуператора к горелке 0,8 м. Поэтому вверху рекуператора имеется коридор, служащий для сбора нагретого воздуха. Колодец обычно отапливается коксодоменной или природнодоменной смесью с теплотой сгорания 6,5‑10 МДж/м³. Газ может подогреваться в металлическом рекуператоре, располагаемом в общем дымоходе после керамических рекуператоров.

Группа колодцев состоит из 2 ячеек и обслуживается одной дымовой трубой.

Уборка шлака чаще всего осуществляется в сухом виде.

Принцип работы колодца следующий. Слитки загружаются сверху краном в рабочее пространство (крышка колодца на рис. 9.4 условно не показана). Снизу в рабочее пространство подаются газ и воздух. Температура газа до 250‑300 С, температура воздуха до 750‑800 С. Образующийся при сжигании газа факел заполняет рабочее пространство, ударяется о крышку колодца, что способствует сокращению длины факела, но и снижению стойкости крышки. Пряди факела по стенкам опускаются вниз. Далее через два дымовых окна дым поступает в надрекуператорное пространство, а затем в трубки рекуператоров. По завершении нагрева слитков газ и воздух отключают, а слитки поштучно извлекают клещевым краном и отправляют на блюминг.

Недостатки колодца: а) неравномерность нагрева слитка по высоте в связи с недостаточно хорошим перемешиванием газа и воздуха перед горением; б) продолжительность нагрева слитков холодного посада и удельный расход топлива несколько выше, чем у регенеративных нагревательных колодцах и при этом колодцы требуют более калорийного топлива; в) нарушение герметичности рекуператора в процессе его эксплуатации, что приводит к потерям воздуха. Потери воздуха обусловлены значительным перепадом давления между воздушной и дымовой сторонами рекуператора. Этот перепад давления увеличивается в процессе работы колодца из-за зарастания пылью входных отверстий верхнего ряда трубок. В новом колодце утечка составляет 10‑30 %, а в конце кампании – 50‑60 %. Потери воздуха негативно сказываются на качестве сжигания топлива, величине тепловой мощности, длительности процесса нагрева, расходе топлива и на продолжительности кампании работы колодца. Рекуператоры необходимо перекладывать каждые 1,5‑2 года. Утечки воздуха разбавляют дым и снижают его температуру. Таким образом, снижается эффективность рекуператора. Если в первые недели работы рекуператора после ремонта температура подогрева воздуха составляет 750-800 С, то в дальнейшем температура может снизиться до 400-500 С.

Удельный расход условного топлива зависит от температуры посада слитков и составляет: при холодном посаде около 55‑65 кг у.т./т стали; при температуре посада 700‑800 С около 30‑40 кг у.т./т стали.

Можно предложить мероприятия для снижения расхода топлива:

1. для поддержания тепловой мощности и улучшения условий сжигания, добавка в рабочее пространство через горелку недостающего количества кислорода;

2. установка в каналах горячего воздуха инжекторов, что поможет снизить давление воздуха и уменьшить потери воздуха;

3. замена керамических рекуператоров на металлические трубчатые и струйные;

4. применение в устье горелки различного рода рассекателей факела с целью опускания факела от крышки к подине. В этом случае должна снизиться неравномерность нагрева слитков по высоте;

5. замена керамических рекуператоров компактными регенераторами с шариковыми насадками;

6. импульсный способ подачи теплоносителя в рабочую камеру для повышения равномерности температурного поля ячейки.