Организация ремонтов, задувка и выдувка печи

Доменные печи характеризуются продолжительной кампанией работы — до 10—12 лет. Кампания — это период между капи­ тальными ремонтами первого разряда, которые предусматри­ вают замену всей огнеупорной кладки и всех охладительных устройств, засыпного аппарата и износившихся узлов метал­ локонструкций, а зачастую реконструкцию печи, т.е. ее полную замену. Длительность капитального ремонта первого разряда составляет 35—60 сут, возрастая в этих пределах при увеличении объема печи. В течение кампании, т.е. меж­ду капитальными ремонтами первого разряда, проводят два капитальных ремонта второго разряда (22—35 сут) и раз в год — капитальный ремонт третьего разряда (3—5 сут). Ка­питальный ремонт второго разряда предусматривает полную или частичную смену футеровки шахты, смену засыпного ап­парата и защитных сегментов колошника, холодильников шах-

ты и заплечиков. При капитальном ремонте третьего разряда заменяют засыпной аппарат и защитные сегменты колошника.

Перед капитальными ремонтами первого и второго разря­дов делают выдувку печи, которая для ремонта первого раз­ряда предусматривает освобождение печи от шихты с выпус­ком всего чугуна, в том числе находящегося ниже чугунных леток; для ремонта второго разряда освобождают печь от шихты и горн до уровня чугунных леток. Перед капитальным ремонтом третьего разряда опускают уровень шихты на 5—8 м ниже обычного.

Выдувка печи. За три—четыре часа до начала выдувки в печь загружают облегченные подачи (с уменьшенным количес­твом агломерата), а перед выдувкой дают 10—15 холостых подач (кокс без агломерата); печь переводят на обычное давление. Далее ведут выдувку, т.е. ведут процесс без за­грузки в печь шихты, что вызывает снижение уровня шихты.

В течение выдувки в печь сверху обильно подают воду через несколько труб; испаряясь, вода отнимает тепло, снижая температуру колошникового газа и футеровки печи. Расход воды регулируют так, чтобы температура колошнико­вого газа не превышала 450 °С, По мере понижения уровня шихты снижают расход дутья. Последний выпуск чугуна и шлака через чугунную летку делают при подходе уровня ших­ты в зону заплечиков. Раньше много времени тратили на уборку застывшего чугуна в разгоревшей лещади. Теперь же жидкий чугун выпускают из ямы, образующейся в лещади, че­рез дополнительные летки, расположенные на 2-4 м ниже оси чугунной летки. Леток делают две на разных высотах, пото­му что точно определить глубину разгара лещади нельзя. Может оказаться, что в нижнюю летку чугун не выйдет, так как она находится ниже уровня разгара лещади, тогда нали­чие верхней летки гарантирует выход хотя бы части чугуна. Схема выпуска жидкого чугуна из разгоревшей лещади приве­дена на рис. 48.

Задувка печи. После строительства, реконструкции или капитального ремонта доменной печи необходимо ввести печь в действие или задуть ее. Перед задувкой печи испытывают и проверяют все оборудование и тщательно просушивают кладку печи. Для сушки отдельных участков кладки исполь­зуют газ или электроэнергию. Общую сушку кладки осуществ­ляют горячим дутьем.

 

144

145

их вагонами б или конвейером 5; в ближайших к печи бун­керах хранят кокс (К), в других бункерах по длине эстака­ды — агломерат (А), окатыши и добавки. Вагон-весы — это самодвижущийся электровагон с двумя карманами (бункерами) и взвешивающим устройством.

Вагон-весы, двигаясь вдоль эстакады, останавливаются у бункера с нужным материалом, выгружают из него в карманы порции шихты и затем переезжают к печи и, останавливаясь над скиповой ямой 9, выгружают шихту в скип, который

148

поднимается по мосту на колошник. Движение двух скипов с помощью канатов 2 обеспечивает скиповая лебедка 1. При движении одного скипа вверх другой опускается вниз; когда один скип 4, б загружается материалами в скиповой яме, другой 4, а на колошнике опрокидывается, разгружая материалы в приемную воронку засыпного аппарата печи. Время подъема (опускания) скипа составляет 35—45 с.

Чтобы предотвратить измельчение кокса, обладающего невысокой прочностью, его стараются подвергать меньшему числу перегрузок. Поэтому коксовые бункера К располагают над скиповой ямой, и из них кокс поступает в скипы, минуя вагон-весы. Между коксовыми бункерами и скипом имеются грохот 11, отсеивающий мелочь кокса, и весовая воронка 10 для дозирования порций кокса.

Система набора и подачи материалов в скипы вагон-весами обладает рядом существенных недостатков: мала про­изводительность в связи с наличием холостых пробегов ва­гона и длительным набором шихты в карманы; невозможен от­сев мелочи агломерата при его наборе в вагон-весы; сложно автоматизировать управление работой вагон-весов; напря­женная работа машиниста в тяжелых условиях. Поэтому в строившихся в последнее время печах объемом 2000 м³ и бо­лее вагон-весы заменены конвейерами, которые, двигаясь под бункерами, доставляют от них материалы в скипы.

Конвейерный колошниковый подъемник. Как показал опыт, скиповые подъемники не обеспечивают темп загрузки шихты, требуемый на печах большого объема (3200 м³ и более). Поэтому на вновь сооружаемых печах объемом 3200—5500 м³ для доставки шихтовых материалов на колошник стали использовать конвейеры. Общий вид одного из конвейерных колошниковых подъемников показан на рис. 51. Из бункерной эстакады / шихтовые материалы выдаются на непрерывно дви­жущуюся под ними ленту конвейера, которая по галерее 2 транспортирует материалы на колошник доменной печи 6. В бункерной эстакаде, поперечный разрез которой показан на рис. 52, бункеры К, А и О для хранения 5—12 часового за­паса кокса, агломерата и окатышей, расположены в два ря­да. Материалы на эстакаду доставляют продольным конвейе­ром 1 и распределяют по бункерам с помощью реверсивных передвижных поперечных 2 и продольных 3 конвейеров. Из бункеров К, А, О каждый материал выдается на грохот 4,

149

А-А

Рис. 51. Конвейерный колошниковый подъемник с грузовым натяжным устройством

Рис. 52. Поперечный разрез бункерной эстакады с выдачей материалов на конвейер колошникового подъемника

отсеивающий мелочь и затем через бункерные весы (дозатор) 5 и пи­татель 7 поступают на ленту 8, движущуюся до колошника печи. Отсеян­ная грохотами 4 мелочь убирается вспомогатель­ными конвейерами 6.

Ленточный конвейер колошникового подъемни­ка движется (рис. 51) в закрытой наклонной галерее 2, которая крепится на нес­кольких вертикальных опорах 5. Чтобы предотвратить сколь­жение материалов на наклонной ленте вниз, угол ее наклона не должен превышать 12°. На практике угол наклона ленты и галереи принимают в пределах 10—11°; благодаря столь ма­лому углу наклона длина ленты конвейера оказывается боль­шой (300-500 м).

150

Основной рабочий орган конвейерного подъемника - рези-нотросовая лента шириной 2 м; ее верхняя рабочая ветвь 7, а (с транспортируемым материалом 8) и холостая ветвь 7,6 поддерживаются опорными роликами 9. Верхней ветви с помощью крайних опорных роликов придают желобообразную форму, чтобы на ней умещалось больше материалов. Движение ленты обеспечивают электродвигатели, вращающие барабан, который огибает плотно прижатая к нему лента; постоянное натяжение ленты обеспечивают груз 3 и барабан 4.

Лента движется непрерывно, а материалы на нее в бун­керной эстакаде загружают отдельными порциями с разрывами между ними; на колошнике печи материалы с ленты ссыпаются в приемную воронку бесконусного загрузочного устройства, как это показано на рис. 32, б. Объем порций материала на ленте меньше или равен объему шлюзового бункера загрузоч­ного устройства (37-80 м³). Величина разрыва определяется длительностью срабатывания приемной воронки (рис. 32, б), направляющей порцию шихты либо в один, либо в другой шлю­зовой бункер (10-30 с движения ленты)-

Скорость движения ленты обычно равна 2 м/с, при этом производительность подъемника достигает 30000 т материа­лов в сутки и более. Конвейерный колошниковый подъемник по сравнению со скиповым обладает помимо большей произво­дительности следующими преимуществами: срок службы кон­вейерной ленты в несколько раз больше срока службы скипо­вых канатов; на 15-20% ниже затраты на сооружение скипо­вого подъемника и ниже эксплуатационные расходы; возможна подача в одной порции нескольких материалов путем их по­слойной укладки на ленте; обеспечиваются условия для пол­ной автоматизации подачи шихты на колошник.

§ 2. ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛИ И НАГРЕВ ДУТЬЯ

Дутье, подаваемое в доменную печь, нагревают до 1050— 1300 °С в воздухонагревателях, называемых иногда каупера­ми в честь Каупера, который в 1857 г. получил патент на регенеративный воздухонагреватель с кирпичной насадкой. Доменный воздухонагреватель- это нагреватель регенера­тивного типа, т.е. работающий с чередованием циклов на­грева насадки воздухонагревателя и последующего нагрева дутья путем его пропускания через горячую насадку.

151

Каждая доменная печь имеет три или четыре воздухонаг­ревателя, которые располагают в линию на одном фундаменте рядом с печью (рис. 53). Дутье от воздуходувной машины поступает к воздухонагревателям 4 по воздухопроводу 7; нагретое дутье по футерованному газопроводу 6 подается в опоясывающий доменную печь кольцевой воздухопровод 7 и из него к фурмам. Труба 3 служит для выброса в атмосферу продуктов сгорания топлива, образующихся во время нагрева насадки; труба соединена с воздухонагревателями подземным боровом (газоходом) 12.

Большая часть доменных печей имеет воздухонагреватели со встроенной камерой горения, а строящиеся в последние годы печи чаще оборудуют воздухонагревателями с выносной камерой горения, которые позволяют нагревать дутье до более высоких температур. Воздухонагреватель со встроен­ной камерой горения (рис. 54, а) имеет форму цилиндра с куполообразным верхом, высота воздухонагревателей дости-

Рис. 53. Схема расположения воздухонагревателей:

1 — воздухопровод холодного дутья; 2 — газовая горелка; 3 — дымовая труба; 4 — воздухонагреватели; 5 —i газопровод чистого газа; 6 — воздухопровод го­рячего дутья; 7 — кольцевой трубопровод; 8 — смесительный трубопровод; 9 — предохранительный клапан; 10 — смесительный клапан; 11 — клапан холодного дутья; 12 — дымовой боров; 13 — клапан горячего дутья

152

гает 50—55 м, наружный диаметр равен 9-^13 м. Герметичный кожух выполнен из стального листа толщиной 20t-40MM, футерован изнутри. Футеровку низа стен делают из шамотно­го кирпича, а верхней части стен и купола из высокоглино­земистого и динасового кирпича; между этой футеровкой и кожухом укладывают слой теплоизоляционных огнеупоров.

Во внутреннем пространстве воздухонагревателя размеще­на полая камера горения 8 круглого или эллипсовидного сечения, площадь которого составляет 15—20 % оощей площа­ди внутреннего простанства, остальной внутренний объем заполнен насадкой 7. Насадка выложена из огнеупорного кирпича так, что образуется множество вертикальных кана-

54.Z7(L

Рис. 54. Воздухонагреватели доменной печи со встроенной (а) и с выносной

(б) камерами горения:

1 — поднасадочное пространство; 2 — колонны; 3 — боров; 4 — тарельчатые ды­мовые клапаны; 5 — патрубки; 6 — чугунная решетка; 7 — насадка; 8 — камера горения; 9 — патрубок для отвода горячего дутья; 10 — клапан; 11 — клапан горелки; 12 — горелка; 13 — трубопровод холодного дутья; 14 — клапан; 15, 17, 19 — патрубки для подвода холодного дутья, отвода горячего дутья и от­вода дыма соответственно; 16 — камера горения; 18 — керамическая горелка

153

лов для прохода по ним газов через всю высоту насадки. Применяют две разновидности кладки насадки. Одна из них — это укладка располагаемых во много рядов по высоте насад­ки кирпичей толщиной 40 мм так, что они образуют между собой вертикальные каналы квадратного сечения размеров 45x45 или 60x60 мм с толщиной стенки между каналами 40 мм. Другую выполняют из шестигранных блоков с несколь­кими круглыми сквозными отверстиями диаметром 36—45 мм; при укладке блоков друг на друга образуются вертикальные каналы круглого сечения по всей высоте насадки. Нижнюю часть насадки делают из шамотных огнеупоров, а верхнюю -из высокоглиноземистых (62—72 % А1₂О_э) и иногда из дина-совых огнеупоров.

Насадка поглощает тепло горячих продуктов сгорания в период ее нагрева и передает его воздуху в период нагрева дутья. Поэтому для улучшения теплообмена и нагрева дутья стараются обеспечивать большую поверхность нагрева насад­ки, т.е. поверхность ее контакта с движущимися по каналам газами. В насадке с прямоугольными каналами размером 45x45 мм поверхность нагрева на 1 м³ составляет 25 м², а в насадке из шестигранных блоков — 32,7 м², что обеспечи­вает повышение температуры нагрева дутья на 50 °С.

.Насадка опирается на чугунные решетку б и колонны 2, образующие поднасадочное пространство 1, которое соедине­но с трубопроводом 13 холодного дутья и от которого отхо­дят два-три патрубка 5 для отвода дыма в боров 3. В каме­ре горения имеются горелка 12 и патрубок 9 для отвода горячего дутья.

Работа воздухонагревателя складывается из двух чере­дующихся периодов - нагрева насадки (газовый период) и нагрева дутья (воздушный период). В течение газового периода в горелку 12 подают топливо (доменный газ или его смесь с коксовым либо природным газом) и воздух от венти­лятора; из горелки газовоздушная смесь поступает в камеру горения, где при контакте с горячими стенами воспламе­няется и сгорает. Горячие продукты сгорания, двигаясь по камере вверх, изменяют под куполом направление движения, проходят сверху вниз через каналы насадки, нагревают ее и уходят через дымовые патрубки 5 в боров 3 и далее в дымо­вую трубу (в этот период закрыты клапаны 10 и 14). Макси­мальная температура газов (1350-1500 °С) наблюдается под

154

куполом, а на выходе из насадки дымовые газы имеют темпе­ратуру 200-400 °С.

После окончания нагрева насадки воздухонагреватель переводят на нагрев дутья, закрывая тарельчатые дымовые клапаны 4 и клапан 11 горелки. Холодное дутье, через открываемый клапан 14, поступает в поднасадочное прост­ранство и движется вверх по каналам насадки, где нагре­вается и затем уходит через патрубок 9 и открытый клапан 10 к доменной печи.

По мере охлаждения насадки воздухонагревателя темпера­тура горячего воздуха, выходящего из него, падает. Это недопустимо для нормальной работы доменной печи, поэтому воздух нагревают до более высокой температуры, чем это необходимо, и к нему подмешивают, используя автоматичес­кое дозирование, требуемое количество холодного воздуха, чтобы поддерживать температуру дутья постоянной. Это осу­ществляется при помощи смесительного воздухопровода 8 и автоматического смесительного клапана 10, показанных на рис. 53.

Газовый период длится ~ 2 ч и примерно в два раза про­должительнее воздушного. Следовательно, необходимо не менее трех кауперов- два одновременно нагреваются, а один нагревает воздух. Фактически на печь приходятся четыре каупера, а и некоторых случаях - семь кауперов на две печи.

Воздухонагреватель с выносной камерой, горения (рис. 54, б) имеет камеру насадки (собственно воздухонагрева­тель) и расположенную за ее пределами отдельную камеру горения 16 цилиндрической формы; они соединены между со­бой общим куполом. Устройство кожуха, футеровки стен, на­садки 7 и поднасадочного пространства существенно не от­личаются от устройства этих элементов в воздухонагревате­ле со встроенной камерой горения.

Нижняя половина стен камеры горения выложена высоко­глиноземистым кирпичом, а в донной ее части установлена керамическая горелка 18, обеспечивающая смешивание топли­ва с подаваемым от вентилятора воздухом (внедрение возду­ха в газовый поток из окружающей его кольевой полости горелки), что обеспечивает сгорание газа над горелкой. Такие горелки имеют большую тепловую мощность, чем обыч­ные металлические горелки, применяемые на воздухонагрева-

155

телях со встроенной камерой горения. Для подвода холодно­го дутья служит патрубок 15, для отвода горячего дутья — патрубок 17, для отвода дыма — 19.

Основные достоинства таких воздухонагревателей по сравнению с воздухонагревателями со встроенной камерой горения: увеличивается полезный объем (поверхность нагре­ва) насадки; облегчаются условия службы и повышается стойкость насадки в связи с выносом высокотемпературной камеры горения за пределы кожуха воздухонагревателя; более мощные керамические горелки наряду с увеличенной поверхностью нагрева насадки позволяют повысить темпера­туру нагрева дутья.

При проектировании ранее строившихся отечественных доменных печей предусматривали воздухонагреватели со встроенной камерой горения с суммарной поверхностью на­грева всех воздухонагревателей 60—69 м² на 1 м³ полезного объема печи. Для новых печей объемом 5000—5500 м³ пре­дусматривают воздухонагреватели с выносной камерой горе­ния и удельной поверхностью нагрева 100 м² на 1 м³ полез­ного объема печи.

ОЧИСТКА ДОМЕННОГО ГАЗА

В современных доменных печах удельный выход доменного га­за составляет 120—200 м³/м³ полезного объема в час; избы­точное давление газа на колошнике равно 0,1—0,25 МПа, температура 150—400 °С; содержание пыли в газе составляет 10—40г/м³ и паров воды 30—100 г/м³. Доменный или колош­никовый газ используют как топливо воздухонагревателей доменных печей, коксовых печей, нагревательных колодцев и печей прокатных станов, котельных установок. Перед пода­чей в горелочные устройства для предотвращения выхода их из строя (засорение и др.) содержание пыли в газе должно быть не более 5 мг/м³, в связи с чем требуется обязатель­ная его очистка. Требуется также охлаждение газа до 35— 40 °С, чтобы ограничить количество влаги в газе, подавае­мом потребителям (при снижении температуры газа влага конденсируется, т.е. ее содержание в газе уменьшается).

Для каждой доменной печи сооружают индивидуальную сис­тему отвода и очистки газа; газ к газоочистным устройст­вам, располагаемым на нулевой отметке, подают от колошни-

156

ка по наклонному газопроводу (на печах объемом 5000 м³ их два). На современных печах, работающих с повышенным дав­лением газов, система газоочистки имеет несколько после­довательно установленных газоочистных аппаратов, после которых газ проходит дроссельную группу (дроссельное устройство). Схема системы газоочистки, получившей наи­большее распространение на отечественных доменных печах, приведена на рис. 55.

В этой схеме для грубой очистки газа от пыли служит сухой пылеуловитель, для полутонкой — скруббер; тонкая очистка происходит в трубах Вентури и дроссельной группе.

От колошниковой части 1 печи газы по наклонному газо­проводу поступают в сухой инерционный пылеуловитель 2 ра­диального типа.

Пылеуловитель (рис. 56) представляет собой цилиндр диаметром до 16 м с сужением вверху и внизу, футерованный шамотным кирпичом в один ряд. Подвод газа в пылеуловитель радиальный — через трубу, проходящую по его оси. При вы­ходе из трубы происходит изменение направления движения газа на 180° и резкое снижение его скорости вследствие расширения, а крупные частицы пыли по инерции продолжают движение вниз и осаждаются в нижнем конусе пылеуловителя, откуда ее периодически выпускают в железнодорожные ваго­ны. Остаточное содержание пыли в газе 1—3 г/м³.

После пылеуловителя газ поступает в скруббер 3 (рис. 55), где происходит полутонкая очистка газа от пыли. В современных системах очистки доменного газа применяют

За 11

Шлам

S3

IL _.

/■

Шлам Шлам ^ч------

Ю

90

Шлам

Рис. 55. Схема системы очистки доменногоо газа:

1 — колошниковая часть печи; 2 — инерционный пылеуловитель; 3 — скруббер; 4 — газопровод; 5 — труба Вентури; 6 — бункер; 7 — каплеуловитель; 8 — дроссель; 9 а, б, в — задвижки; 10 — ГУБТ; 11 — цеховой газопровод

157

Рис. 56. Схема устройства сухого радиального пылеуловителя:

1 — газопровод от печи; 2 — труба отвода газа; 3 — устройство для выпуска

пыли

Рис. 57. Безнасадочный скруббер:

1 — бункер; 2 — гидрозатвор; 3 — форсунки

безнасадочные скрубберы. Такой скруббер (рис.57) выпол­нен в виде цилиндра диаметром 6-9 и высотой 25-40 м, в верхней части которого в несколько рядов по высоте распо­ложены форсунки для подачи воды. Двигаясь вверх, газ оро­шается водой, при этом он охлаждается до 35-40 °С, а крупные частицы пыли смачиваются водой и осаждаются в нижнем бункере в виде шлама (взвеси частиц пыли в воде). Остаточное содержание пыли в газе после скруббера состав­ляет 0,4-1,6 г/м³, шлам периодически выпускают снизу че­рез гидрозатвор.

Из скруббера доменный газ поступает в трубу Вентури 5 (рис. 55) (иногда в две-три параллельно включенные трубы Вентури) и затем в водоотделитель 7 (каплеуловитель), обеспечивающие его тонкую очистку от пыли. Труба Вентури (труба-коагулятор или турбулентный промыватель) включает (рис. 58) суживающуюся часть - конфузор, который увеличи-

158

 

Рис. 58. Труба Вентури:

1 — конфузор; 2 — форсунка; 3 — горловина;

4 — диффузор

вода

вает скорость движения газа; цилиндри­ческую горловину, где достигается мак­симальная скорость газа и высокая сте­пень турбулентности (перемешивания) га­за и расширяющуюся часть — диффузор, в котором скорость газа уменьшается.

L^jWi

В конфузор или в начало горловины подают орошающую воду, которая дробится газовым потоком на мельчайшие капли. Благодаря высокой турбулентности части­цы пыли в горловине сталкиваются с кап­лями воды и поглощаются ими. Таким об­разом, в газовом потоке после трубы Вентури вместо мель­чайших трудноотделимых частиц пыли содержатся значительно более крупные образования, которые можно сравнительно легко отделить от газа. Наиболее крупные капли воды с частицами пыли в них осаждаются в бункере (рис. 55, 6), а остальные отделяются от газового потока в каплеуловителе (рис. 55, 7).

В современных системах очистки доменного газа исполь­зуют так называемые нерегулируемые низконапорные трубы Вентури, т.е. трубы с неизменным сечением горловины, работающие при относительно невысоких скоростях движения газа в горловине (60—100 м/с) и перепаде давления до и после трубы (3—6 кПа). Остаточное содержание пыли после трубы Вентури и водоотделителя равно ~ 20—40 мг/м³ газа.

Дополнительная тонкая очистка газа от пыли происходит в дроссельном устройстве (рис. 55, 8), основное назначе­ние которого — создание повышенного давления газа в печи; после дроссельного устройства давление газа снижается до величины, близкой к атмосферному. Дроссельное устройство представляет собой (рис. 59) два фланца 1, между которыми расположены пять параллельных патрубков разного диаметра, предназначенных для прохода газа. В трех патрубках 2 диа­метром 750—1000 мм и в патрубке 6 диаметром 400 мм уста­новлены дроссели— поворотные диски 5 с приводом от элек­тродвигателя 8 и редуктора 9; в патрубке 3 дросселя нет.

159

Рис. 59. Дроссельное устройство: / — фланцы; 2 — три патрубка диаметром 750—1000 мм; 3 — патрубок; 4 — кольце­вая труба; 5 — поворотные диски; 6 — патрубок диаметром 400 мм; 7 — форсун­ки; 8 — электродвигатель; Р — редуктор

к рВ

Поворачивая диски на неко­торый угол, уменьшают или увеличивают сечение патруб­ков, по которым проходит газ; уменьшение сечения патрубков ведет к повышению давления газов в печи1 Три больших дросселя обеспечивают грубую регулировку давления газа; дроссель патрубка 6, связан­ный с регулятором, поддержи­вает постоянное давление газа в доменной печи. Для обеспечения тонкой очистки доменного газа во вход­ную часть патрубков подают воду через форсунки 7 от коль­цевой трубы 4. В патрубках дроссельной группы скорость газа достигает 250—300 м/с, в связи с чем они работают как газоочистной аппарат по тому же принципу, что и трубы Вентури, обеспечивая поглощение пыли каплями воды. Далее газ проходит через каплеуловитель 7 (рис.55) и задвижку 9 а, поступая в цеховой газопровод 11 очищенного домен­ного газа. Содержание пыли в газе после дроссельной груп­пы составляет 2—3 мг/м³. По газопроводу 4 (рис. 55) газ отводят на колошник для уравновешивания давления в меж­конусном пространстве.

В последние годы многие доменные печи с целью экономии энергоресурсов оборудуют газовыми утилизационными бес­компрессорными турбинами — ГУБТ, которые вырабатывают электроэнергию за счет использования энергии повышенного давления доменного газа. Подаваемый в ГУБТ доменный газ высокого давления обеспечивает вращение турбины, являю­щейся приводом электрогенератора, вырабатывающего элект­роэнергию; давление газа в турбине снижается до атмосфер­ного. ГУБТ позволяет возвратить до 40 % энергии, израсхо­дованной на сжатие доменного дутья, при этом себестои-

мость электроэнергии примерно в два раза ниже, чем при ее выработке на заводской теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

ГУБТ устанавливают после газоочистных аппаратов парал­лельно дроссельному устройству, как это пунктиром показа­но на рис. 55. Очищенный доменный газ направляют в ГУБТ 10 путем открытия задвижек 9 6 и 9 в; после ГУБТ домен­ный газ поступает в общецеховой газопровод 11 доменного газа. При пропускании газа через ГУБТ дроссельная группа находится в закрытом положении, а давление на колошнике печи регулируется имеющейся в ГУБТ диафрагмой. В случае остановок ГУБТ (неполадки, ремонты и др.), газ пропускают через дроссельное устройство, что обеспечивает работу доменной печи на повышенном давлении.

Основные параметры применяемых ГУБТ:

ГУБТ-12 12000 360000

Тип турбины.................... ГУБТ-6 ГУБТ-8

Номинальная мощность,

кВт...............................        6000       8000

Пропускная способность,

м³ газа в час .... 235000   265000

В зависимости от пропускной способности ГУБТ и выхода газов от доменной печи возможны различные варианты соче­тания печей и ГУБТ: одна печь — одна ГУБТ, несколько доменных печей — одна ГУБТ, одна доменная печь — две ГУБТ (для печей объемом 5000 м³). Ориентировочно число рабочих часов турбины в году принимают 7000—8000; выработку электроэнергии турбинами ГУБТ—6, 8 и 12, соответственно, около 40, 60 и 80—90 млн кВт • ч в год.

ВЫПУСК И УБОРКА ЧУГУНА

Литейный двор. Для выпуска жидких чугуна и шлака доменные печи, как отмечалось ранее, оборудованы чугунными и шла­ковыми летками. Из леток чугун и шлак попадают в желоба, по которым они стекают в чугуновозные и шлаковозные ковши (на некоторых печах шлак по желобам поступает на установ­ки припечной грануляции).

Для размещения чугунных и шлаковых желобов и оборудо­вания, обслуживающего летки и фурменные приборы, вокруг доменной печи сооружают площадку — литейный двор, распо­лагаемый на уровне чугунных леток; литейный двор заключен

 

160

11-3810

161

в здание, охватывающее нижнюю половину доменной печи. Под литейным двором расположены железнодорожные пути, по которым под сливные носки (концы) чугунных и шлаковых же­лобов подают чугуновозы и шлаковозы, в ковши которых из желобов поступают продукты плавки.

Выпуск чугуна. На печах с одной чугунной леткой проис­ходит 8—10 выпусков чугуна в сутки, на печах с двумя лет­ками 10—14, на печах с тремя-четырьмя летками 15—20; при этом на печах с двумя-четырьмя летками они работают по­следовательно — после закрытия одной летки открывают сле­дующую.

Чугунную летку открывают с помощью сверлильной бурма-шины, удаляющей из канала летки огнеупорную массу вращаю­щимся буром диаметром 70—80 мм. Одна из конструкций свер­лильной машины показана на рис. 60. Основа машины — ко­лонна 4 крепится своим основанием 10 к площадке литейного двора. На колонне закреплены с возможностью вращения вокруг нее направляющая балка 3 и поддерживающий ее крон­штейн 2. По балке 3 с помощью механизма 7 передвигается каретка 8, в которой закреплен сменный бур 11 и механизм его вращения 9.

Рис. 60. Поворотная сверлильная машина для вскрытия летки: 1 — защелка; 2 — кронштейн; 3 — направляющая балка; 4 ч- колонна; 5 — меха­низм изменения угла наклона балки и бура; б — цепь; 7 — механизм перемеще­ния каретки; 8 — каретка; Р — механизм вращения бура; 10 — основание колон­ны; 11 — сменный бур

162

Для вскрытия летки поворачивают вокруг колонны 4 балку * так, чтобы бур был направлен вдоль оси летки; с помощью лащелки 1 крепят балку к кожуху печи и включают механизм 9 вращения бура и механизм 7, обеспечивающий движения ка­ретки и бура к оси печи, т.е. сверление канала летки. По­сле вскрытия канала летки бур из нее выводят путем пере­движения каретки вправо и затем, вращая балку 3, отводят Г>ур в сторону от летки. Угол наклона балки и бура изменя­ют с помощью механизма 5, воздействуя вручную на цепь 6.

Закрытие летки после выпуска чугуна осуществляют гус­той огнеупорной леточной массой с помощью электропушки. Используют две разновидности леточных масс. Одна из них состоит из увлажненной глины и молотого кокса (40—70%), иногда с добавкой каменноугольного пека до 17 %. Другая — Псзводная леточная масса — включает огнеупорную глину, шамотный порошок, молотый кокс и каменноугольную смолу

(19-29%).

Летку закрывают с помощью одноцилиндровой пушки с электрическим приводом (электропушки), одна из разновид­ностей которой показана на рис. 61. Пушка работает как шприц, ее основным рабочим органом является цилиндр 2, внутри которого перемещается поршень, выталкивающий ле­гочную массу через носок 1. Пушка опирается на колонну 3,

Рис. 61. Электрическая пушка для забивки летки:

/ — носок; 2 — цилиндр; 3 — колонна; 4 — механизм, двигающий поршень; 5 — механизм движения тележки; 6 — механизм поворота пушки; 7 — привод; 8 — ла­фет; Р — защелка; 10 — люк; 11 — тележка

163

Рис. 62. Чугуновозный ковш:

1 — ходовая тележка; 2 — опорная цапфа; 3 — ковш; 4 — отверстие горловины;
5 — горловина; 6 — щека; 7 — цапфа

вокруг которой ее можно поворачивать с помощью механизма 6; колонна своим основанием закреплена на литейном дворе в стороне от летки.

Для закрытия летки пушку поворачивают, подводя цилиндр

2 и носок 1 к летке, и фиксируют ее положение, опуская с
помощью привода 7 защелку 9, которая цепляется за скобу
на кожухе печи. Далее включают механизм 5 движения тележ­
ки 11, которая своими роликами перемещается в направляю­
щих пазах лафета 8, обеспечивая прижатие носка 1 к летке.
Затем с помощью механизма 4, двигающего поршень, выталки­
вают леточную массу из цилиндра через отверстие носка 1 в
канал летки. После закрытия летки поворачивают с помощью
механизма б пушку, отводя ее от летки. Леточную массу в
цилиндр загружают через люк 10, объем цилиндра равен
0,25—0,5 м³. Управление пушкой дистанционное.

Уборка чугуна. Выходящий из летки чугун по желобам ли­тейного двора стекает в ковши чугуновозов, транспортирую­щих его в сталеплавильные цехи или на разливочные машины доменного цеха. Применяют чугуновозы с открытым грушевид­ным ковшом и ковши миксерного типа (передвижные миксеры). Чугуновоз первого типа показан на рис.62. Он представ­ляет собой железнодорожную тележку 1 с ковшом 3 грушевид­ной формы. Ковш устанавливают на тележку мостовым краном, поднимая за две цапфы 7; на тележку ковш опирается че-

164

тырьмя цапфами 2. Ковш футерован шамотным кирпичом, вмес­тимость ковшей равна 90-140 т. Отверстие 4 горловины 5 служит для приемки выпускаемого из доменной печи чугуна и для слива чугуна из ковша, осуществляемого путем наклона ковша. Щеки 6 используют для опоры наклоняемого ковша на разливочной машине (см. ниже). Такие ковши служат для транспортировки чугуна в миксерные отделения сталепла-нильных цехов и на разливочные машины доменного цеха.

Ковш миксерного типа показан на рис. 91; чугун в таких ковшах перевозят в переливные отделения сталеплавильных цехов.

Разливочные машины. В случае необходимости отправлять потребителям чугун в твердом виде его разливают в чушки (слитки) на разливочных машинах. Для этого в доменном це­хе предусматривают разливочное отделение, в котором уста­навливают несколько разливочных машин. Разливочная машина (рис. 63) представляет собой две наклонные параллельно движущиеся конвейерные ленты 7, огибающие звездочки 2 и 10. Каждая лента выполнена из двух пластинчатых цепей, на которых закреплены формы — мульды; цепи опираются на ро­лики б; звездочка 10 соединена с приводом, обеспечивающим лнижение ленты.

Процесс разливки чугуна заключается в следующем. Поступивший на чугуновозе от доменной печи ковш 4 накло­няют с помощью кантовального устройства 5, при этом ковш своими щеками опирается на стенд 1. Сливаемый из ковша 4

Гис. 63. Разливочная машина:

/ - стенд; 2, 10 — огибающие звездочки; 3 — желоб для слива чугуна; 4 — копш; 5 — кантовальное устройство; 6 — ролики; 7 — конвейерные ленты; 8 — водопровод; 9 — ударное устройство; 11, 12 — перекидные желоба; 13, 14 — железнодорожные пути; 15 — обрызгиватель

165

чугун по желобу 3 с двумя сливными носками поступает в мульды двух движущихся вверх конвейерных лент 7. В про­цессе движения лент чугун в мульдах, поливаемый водой че­рез брызгала водопровода 8, застывает.

При огибании конвейером звездочки 10 затвердевшие чуш­ки чугуна подвергаются ударам устройства 9 для выбивания чушек и выпадают из мульд. Далее они попадают на перекид­ные желоба 11 и 12, позволяющие без остановки машины на­правлять чушки на железнодорожные платформы, стоящие на путях 13 либо 14.

Опорожненные мульды после звездочки 10 движутся вниз в опрокинутом положении и их обрызгивают известковым раст­вором с помощью обрызгивателя 15, что предотвращает при­варивание чугуна к мульдам. Масса отливаемых чушек сос­тавляет либо 18—23, либо 45 кг, скорость движения ленты равна 11,3 м/мин, производительность машин равна 122— 204 т/ч.

-

§ 5. ВЫПУСК И УБОРКА ШЛАКА

Из доменных печей объемом 3200—5500 м³, имеющих четыре чугунные летки, практически весь шлак выпускают через чу­гунные летки вместе с чугуном в главные желоба, оборудо­ванные устройством (скиммером) для разделения чугуна и шлака; после скиммера шлак отводится из главного желоба по отводному шлаковому желобу. Из доменных печей объемом 2700 м³ и менее, имеющих одну-две чугунные и две шлаковые летки, шлак выпускают как через шлаковые летки (верхний шлак), так и через чугунные (нижний шлак). По шлаковым желобам литейного двора шлак поступает либо в ковши шла-ковозов, устанавливаемых под сливными носками желобов (ковшевой способ уборки шлака), либо на установки припеч-ной грануляции (бесковшевой способ уборки). Ббльшую часть (~ 95 %) доменного шлака перерабатывают и используют в строительстве.

Ковшевая уборка шлака применяется на всех строившихся до недавнего времени доменных печах. При этом способе уборки выпускаемый из печи шлак по шлаковым желобам сте­кает в ковши шлаковозов, транспортирующих его на установ­ки переработки жидкого шлака (грануляционные и другие) и в небольших количествах в шлаковые отвалы. Шлаковоз пока-

Рис.'64. Шлаковоз: 1 — тележка; 2 - лафеты; 3 — зуб­чатые секторы; 4 — цапфы; 5 — опорное кольцо; 6 — съемный шла­ковый ковш; 7 — механизм поворота опорного кольца

зан на рис. 64. Он представляет собой несамоходную желез­нодорожную тележку, в опорном кольце 5 которой закреплен съемный шлаковый ковш 6. Опорное кольцо двумя цапфами 4 с зубчатыми секторами 3 опирается на два лафета 2 тележки /; винтовой или зубчатый механизм 7 обеспечивает поворот опорного кольца с ковшом вокруг оси цапф, и тем самым слив жидкого шлака из ковша. Шлаковый ковш (чашу) 6 отли­пают из стали, объем ковшей составляет 11, 16 или 16,5м³. Большую часть шлака при ковшевой уборке от печей пере­рабатывают путем мокрой и полусухой грануляции, получая гранулы размером 1—10 мм; гранулированный шлак используют и качестве сырья для производства бетонов, цемента и др. Более перспективной считают полусухую грануляцию, так как она позволяет получать гранулированный шлак со значитель­но меньшей влажностью и с меньшим расходом воды на грану­ляцию.

Полусухую грануляцию осуществляют на гидрожелобных и барабанных установках. На гидрожелобной установке жидкий шлак из ковша шлаковоза сливают в стальной желоб, в кото­рый подают струями воду под давлением 0,4—0,7 МПа, разд­робляющую поток шлака на капли (гранулы), которые засты­вают ' и отбрасываются на склад на расстояние до 40 м. На

167

166

барабанных установках жидкий шлак и поток воды подают на лопасти вращающегося барабана, раздробляющего шлак на мелкие капли.

Мокрую грануляцию осуществляют на бассейновых и желоб-ных установках. Бассейновая установка представляет собой заполненный водой бассейн глубиной 2—6 м и вместимостью до 5500 м³. Жидкий шлак сливают в бассейн, наклоняя ковш шлаковоза; в воде жидкий шлак в результате ее бурного ис­парения раздробляется на гранулы и застывает. На желобных установках жидкий шлак сливают в желоб, в который подают воду под давлением 0,15—0,5 МПа, что вызывает образование шлаковых гранул.

Часть жидкого шлака используют для получения литого щебня. При этом шлак сливают в бетонированную траншею и затем поливают его водой. Застывший шлак разрабатывают экскаватором и после дробления используют либо в качестве балласта при строительстве автомобильных и железных до­рог, либо заполнителя для бетонов. Шлаковую пемзу получа­ют, сливая шлак в траншею при орошении водяными струями, что вызывает вспучивание затвердевающего шлака и получе­ние пористого продукта, используемого в качестве наполни­теля легких бетонов.

Немного доменного шлака используют для получения шла­ковой ваты. Из переплавляемого в вагранках или специаль­ных печах шлака с помощью центробежного дутьевого устрой­ства или многовалковой центрифуги формируют тонкие волок­на (вату), применяемую для тепло- и звукоизоляции в стро­ительстве.

Немного шлака отправляют в шлаковый отвал, сливая с насыпи, на которой проложен железнодорожный путь для шла-ковозов. Впоследствии шлак из отвалов перерабатывают, ис­пользуя при строительстве шоссейных дорог. Из отвального шлака извлекают также чугунный скрап.

Новые и реконструированные доменные цехи не должны иметь шлаковых отвалов; это обеспечивает значительную экономию земельной площади, уменьшает загрязнение окру­жающей среды и позволяет получать из жидкого шлака более ценные продукты - гранулированный шлак и др.

Припечная грануляция. Вновь сооружаемые доменные печи оснащают установками припечной грануляции, что позволяет на 15—30 % снизить капитальные затраты и эксплуатационные

168

расходы, прежде всего за счет сокращения большого парка шлаковозов; уменьшить численность обслуживающего персона­ла; более полно использовать шлак, так как при перевозке и ковшах 15-30% шлака теряется в виде корок и настылей на ковшах; уменьшить загрязнение атмосферы в связи с раз­мещением установок в закрытом кожухе и улавливанием в нем выделяющихся при грануляции вредных сернистых газов.

Одна из современных установок припечной грануляции доменных шлаков показана на рис. 65.

Доменную печь оборудуют двумя такими установками, рас­полагаемыми симметрично с двух противоположных сторон пе­чи, причем каждая установка имеет две автономные рабочие линии; к одной из них шлак от печи поступает по ответвле­нию 6а шлакового желоба, а к другой - по отверстию 66 (рис. 65).

Рис. 65. Установка придоменной грануляции шлака:

/ - бункер; 2 - насос; 3 - бункер; 4 - решетка; 5 - гранулятор; 6, а и б -шлаковые желоба; 7- скруббер; 8- форсунки; 9- труба выбросов газов в атмосферу; 10 - сепаратор; 11 - эрлифт (труба); 12 - обезвоживатель; 13 -секции обезвоживателя; 14 - привод; 15 - водосборник; 16 - конвейер; П -бункер; 18 — колодец

169

Под желобом 6 а расположен гранулятор 5, подающий струи воды под давлением, которые раздробляют стекающий с желоба шлак на гранулы. Смесь воды, пара и гранул посту­пает в бункер 7; решетка 4 предотвращает попадание в бун­кер крупных предметов. Пар и газы поступают в скруббер 7 и выбрасываются через трубу 9 в атмосферу. В скруббер че­рез форсунки 8 подают известкованную воду, которая погло­щает из пара и газов сернистые соединения. Вода, поступа­ющая через решетку 4 в бункер 3, вновь подается в грану­лятор насосом 2.

Шлаководяная пульпа (гранулы шлака с водой) из бункера 1 поступает в колодец 18, откуда ее поднимают вверх с по­мощью эрлифта — трубы 11, в которой подъем осуществляется за счет подаваемого в нижнюю часть трубы сжатого воздуха; для взмучивания пульпы под трубу 11 подают воду. Подни­маемая эрлифтом пульпа попадает в сепаратор 10, где происходит отделение отработанного воздуха, а затем само­теком по наклонному трубопроводу сливается в обезвожива-тель 12 карусельного типа, который с помощью привода 14 вращают по направлению стрелки А. Обезвоживатель разделен на шестнадцать отдельных секций 13, имеющих решетчатое откидывающееся дно. Пульпа последовательно поступает в каждую из секций, и за время вращения обезвоживателя вода пульпы стекает через решетчатое дно секций 13 в водосбор­ник 15, откуда поступает в бункер 1. Днища секций 13 открываются над бункером 17 и гранулы высыпаются в него, где дополнительно осушиваются подаваемым снизу воздухом. Из бункера 17 гранулы попадают на конвейер 16 и далее на склад.

Каждая из четырех линий установки рассчитана на прием всего выпускаемого из доменной печи шлака; на больших пе­чах интенсивность выхода шлака достигает 5—10 т/мин. Зна­чительная часть установки (низ бункера 1, камеры 13 и ко­лодца 18) расположена под землей.