Оборудование электрометаллургического производства 4 страница

Расход тепла, кДж/кг....………. 5400 5400 5200

Степень заполнения, %*..……. 0,060 0,085 0,085

Время пребывания материала

в печи, мин*...........……. 73 103 100

Мощность привода, кВт..……. 120 160 400

___________________

*При n = 1,5 мин-¹.

2.4.1.4. ТРУБЧАТЫЕ ПЕЧИ ДЛЯ СПЕКАНИЯ ШИХТЫ

Трубчатая печь для спекания шихты по длине условно разделяется на ряд температурных зон, отражающих физические и физико-химические процессы, протекающие в материале по мере его нагрева. Первая – зона сушки; материал выходит из этой зоны с температурой 200 – 250 ⁰С и влажностью 6 – 10 % при бокситовой шихте и 3 – 5 % – при нефелиновой. Во второй зоне материал нагревается до 750 – 800 ⁰С, где полностью удаляется влага. В третьей – зоне кальцинации – происходит разложение известняка и удаление СО₂. В четвертой – зоне спекания – при 1150 – 1200 °С для бокситов и 1250 – 1300 ⁰С для нефелинов осуществляются химические реакции образования алюмината и феррита натрия (калия) и двухкальциевого силиката. В пятой зоне спек охлаждается до 1000 – 1100 ⁰С.

При питании печи пульпой для нефелиновой шихты применяют метод налива, бокситовую и шламовую пульпу подают механической пульповой форсункой.

Дозирование пульпы осуществляют ковшовыми или щелевыми дозаторами. Ковшовый дозатор – это закрытый бак, внутри которого на валу приводного механизма укреплен диск с ковшами. Пульпа подается в бак из коллектора, при вращении диска она зачерпывается ковшами и сливается в приемную воронку, откуда течет по трубе в печь. С учетом объема ковшей и скорости вращения диска устанавливают заданную производительность.

В дозаторе щелевого типа производительность по пульпе регулируется изменением площади сечения щели бака.

Печь по всей длине футеруется огнеупорным кирпичом. Футеровка может отсутствовать только в холодном конце до начала цепной завесы. В зоне сушки, нагрева и кальцинации применяют шамотный кирпич, в зоне спекания и охлаждения – высокоглиноземистый или хромомагнезитовый огнеупоры.

Цепная завеса печи в зоне сушки шихты представляет собой сложную систему навески цепей на участке, длина которого составляет 6 – 8 диаметров печи. Конструкция цепной завесы (вид цепей, плотность навески и длина цепной зоны) должна обеспечить хороший теплообмен между газами и шихтой, приемлемую скорость перемещения шихты через завесу и исключение образования комьев, наростов и колец при подсушке материала. Шихта должна выходить из цепной зоны в виде достаточно прочных гранул влажностью 3 – 5 %, что гарантирует хорошее продвижение материала в зону спекания с минимальным истиранием. Цепная зона начинается на расстоянии 3 – 5 м от обреза барабана в месте установки шайбы, препятствующей переливу пульпы. Цепи вешают свободно или гирляндами; к корпусу барабана их крепят с помощью скоб, "пальцев" или колец. Важные характеристики цепной завесы: поверхностная плотность (отношение поверхности цепей к внутренней поверхности участка печи), шаг подвески (расстояние между точками подвески по оси печи), центральный и продольный углы навески и др.

Пылевынос из печи достигает 30 – 40 % массы сухой шихты. При этом 55 – 65 % пыли образуется в цепной зоне, около 10 % – в зоне подогрева и 25 – 35 % – в зоне кальцинации и спекания.

Отходящие газы проходят систему пылеулавливания, состоящую из пылевой камеры, циклонов и электрофильтра. Уловленную грубую пыль вдувают с горячего конца в печь для регулирования температурного режима в зоне спекания.

Существующий способ спекания мокрых шихт (пульп) во вращающихся трубчатых печах характеризуется следующими основными недостатками: 1) 27 – 40 % воды из шихты испаряется в печи, на это расходуется до 1/3 тепла, затрачиваемого на спекание; 2) из-за несовершенного теплообмена тепловой к.п.д. современных мощных печей не превышает 30 %; 3) необходимое время пребывания материала в печи составляет 3 – 5 ч, что вызывает необходимость увеличивать длину печей; 4) удельная производительность не превышает 40 кг спека на 1 м ² внутренней поверхности печи.

Размеры трубчатых печей стандартизованы. Дальнейшее увеличение длины и мощности трубчатых печей вряд ли целесообразно.

Ниже приведены показатели работы вращающихся печей спекания для различных глиноземных шихт.

Шихта	Нефелиновая	Бокситовая	Шламовая
Размеры печей (D Х L), м	3,6 х 30; 3 х 30	6х 150; 5 х 185	3,6 х 65	5 х 100
Производительность, т/ч	39,8	100,0	17,3	50,0
Расход тепла, кДж/кг
Температура отходящих газов, °С

2.4.2. ОХЛАЖДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

2.4.2.1. БАРАБАННЫЕ И КОЛОСНИКОВЫЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ

Барабанные холодильники предназначены для охлаждения дисперсных материалов от 1000 – 1100 до 80 – 120 ⁰С. Холодильники устанавливают под разгрузочным хвостом трубчатой печи спекания или кальцинации. Горячий конец барабана (примерно 25 % всей длины) футерован шамотным кирпичом. Для улучшения теплообмена к корпусу барабана приваривают жаропрочные полки (рис. 100, а, б, в), которые при вращении холодильника обеспечивают пересыпание материала или взвешивание его в воздушном потоке. Выбор типа насадки зависит от материала. Для крупных кусков и налипающих материалов применяют лопастную систему насадки (рис. 100, а), для сыпучих материалов – рапределительную (рис. 100, б), для пылеобразующих материалов – перевалочную с закрытыми ячейками (рис. 100, в). Для интенсификации теплообмена частота вращения холодильника повышена до 3 – 4 мин^-1. С холодного конца внутрь холодильника засасывается холодный атмосферный воздух, который отбирает примерно 30 – 40 % тепла материала и поступает в печь для сжигания топлива. Остальное тепло отбирается водой, подаваемой на орошение корпуса холодильника.

Нижний (холодный) конец холодильника снабжен решеткой, перекрытой сеткой для отделения от глинозема крупных кусочков футеровки.

Барабанные холодильники просты по устройству и в эксплуатации, однако из-за низкого коэффициента теплоотдачи они малоэффективны. Кроме того, эти установки капиталоемки.

Для охлаждения спека, наряду с барабанными применяют колосниковые холодильники типа "Волга" (рис. 101). Спек, нагретый до 1000 – 1200 ⁰С, падает на откос в шахте холодильника и скатывается на неподвижную колосниковую решетку, где происходит его предварительное охлаждение. Далее спек попадает на подвижную колосниковую решетку и охлаждается до 80 – 90 ⁰С за счет фильтрации воздуха.

Конструктивно подвижная колосниковая решетка разделена на три секции, каждая из которых оборудована самостоятельным приводом. Решетка состоит из подвижной рамы, опирающейся на катки, продольных опорных брусьев, закрепленных на раме, и профилированных колосников, привинченных к брусьям. Форма колосников обеспечивает создание горизонтальных щелей для прохода охлаждающего воздуха и частично предупреждает просыпание мелочи.

Рис. 100. Типы насадок

Рис. 101. Колосниковый холодильник: 1 – футеровка; 2 – неподвижные колосники острого дутья; 3 – скребковый транспортер; 4 – каток; 5 – подвижная рама; 6 – опорные брусья; 7 – подвижная колосниковая решетка; 8 – распределительная решетка

Кривошипно-шатунный механизм привода колосниковой решетки обеспечивает ее возвратно-поступательное движение в направлении продольной оси холодильника с частотой 20 – 30 мин^-1 и амплитудой колебаний до 150мм. Такая система обеспечивает движение слоя спека толщиной 200 – 300мм к разгрузочному концу. С колосниковой решетки спек поступает на распределительную решетку, сквозь которую мелкая фракция спека проваливается, а крупная при помощи вибрационной решетки транспортируется на дробление в молотковую дробилку. Просыпь спека скребковыми транспортерами перемещается к разгрузочному отверстию.

Для повышения температуры воздуха в холодильнике может быть организована его рециркуляция. Холодный воздух поступает в последние камеры; горячий воздух обеспыливается и подается в головные воздухораспределительные камеры. При расходе воздуха 2,3 – 2,5 м^з/т спека температура подогрева воздуха достигает 500 – 600 ⁰С. Степень использования тепла составляет 90 – 95 %.

2.4.2.2. УСТАНОВКИ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ

При продувке слоя дисперсных материалов восходящим потоком газов, когда статическое давление слоя уравновешивается гидродинамическим давлением газового потока, наступает явление псевдоожижения слоя. Скорость газов, при которой происходит нарушение стабильности слоя, называется критической.

При скоростях газового потока, превышающих критическую, материал в слое начинает интенсивно перемешиваться, делая его похожим на кипящую жидкость, и образуется кипящий слой (КС).

Дальнейшее увеличение скорости потока приводит к выбросам частиц материала из кипящего слоя в виде фонтанов, высота которых определяется скоростью газов в надслоевом пространстве, размером частиц и их плотностью. Когда скорость достигает определенного значения, кипение слоя нарушается и материал начинает уноситься из него газовым потоком.

Аппараты с кипящим слоем имеют следующие преимущества: 1) интенсивное перемешивание материала приводит к практически полному выравниванию температуры во всем объеме слоя; 2) высокие значения коэффициента теплоотдачи от газа к слою (и наоборот) позволяют осуществлять процессы с большой тепловой нагрузкой; 3) подвижность слоя, позволяющая осуществить непрерывный процесс при переработке твердой фазы; 4) сравнительно простое устройство.

Наряду с преимуществами процесс псевдоожижения имеет и недостатки: невозможно организовать противоток фаз в пределах одного слоя вследствие интенсивного его перемешивания, неравномерность времени пребывания в аппарате твердых частиц и газовой фазы, необходимость устройства системы пылеулавливания, ограничение скоростей газа интервалом допустимых скоростей псевдоожижения. Значительные трудности встречаются при обработке в кипящем слое слипающихся или механически непрочных продуктов.

Аппарат с кипящим слоем представляет собой камеру с газораспределительной решеткой, устройствами для загрузки и выгрузки сыпучих материалов и другими приспособлениями. Как правило, камеры круглые, но делают и сильно вытянутые прямоугольные аппараты. Различают цилиндрические, конические и цилиндроконические установки. Применение аппаратов, расширяющихся кверху, позволяет во многих случаях существенно снизить унос твердых продуктов из слоя, так как скорость газа в верхней части аппарата резко снижается. Площадь поперечного сечения камеры определяют, исходя из расчетной скорости газа (сжижающего агента) и его расхода. Высоту псевдоожиженного слоя находят, исходя из времени пребывания частиц в слое или времени прохождения газа через слой, а иногда из условий размещения в слое теплообменных элементов.

Минимальная высота, обеспечивающая устойчивую работу аппарата, составляет 200 – 300мм; максимальная высота ограничивается сопротивлением слоя. На практике применяют псевдоожиженные слои высотой 3 – 4 м и более. Над слоем должно быть свободное сепарационное пространство, высота которого для промышленных аппаратов больше или равна (1 – 2) D.

В зависимости от технологического назначения процесса различают одно- и многосекционные аппараты. Непрерывные процессы сушки и охлаждения дисперсных материалов осуществляют, как правило, в односекционных аппаратах (рис. 84, а). При необходимости выполнить последовательную обработку материала в разных условиях (различные температуры, состав газовой фазы и т.д.) применяют многосекционные аппараты, в которых горизонтальные перегородки делят кипящий слой на секции (рис. 84, б). Когда хотят обеспечить противоток между твердой и газообразной фазами, применяют многосекционные аппараты с перетеканием сыпучего продукта с одной секции на другую в вертикальном направлении (рис. 102, в).

Качество материала для изготовления камеры обусловлено параметрами процесса и свойствами продукта. Как правило, аппараты с псевдоожиженным слоем изготовляют из углеродистой и кислотостойкой стали, но для высокотемпературных процессов применяют камеры, футерованные огнеупорами. Наиболее ответственные элементы аппарата с псевдоожиженным слоем – газораспределительные устройства, так как отих конструкции в значительной степени зависят характер и размеры образующихся пузырей и застойных зон, т.е. качество псевдоожижения. Распределительные устройства должны обеспечивать равномерное распределение газа по сечению аппарата, иметь небольшое гидравлическое сопротивление, быть простыми, надежными в работе. На практике все эти требования не всегда можно совместить.

Рис. 102. Аппараты с псевдоожиженным слоем

Рис. 103. Основные типы газораспределительных устройств

Характер распределения в значительной степени зависит от числа точек ввода газа на единицу поверхности решетки, скорости и направления потоков газа в местах ввода в слой и сопротивления решетки. Конструкции газораспределителей в промышленных аппаратах весьма разнообразны: 1) неподвижные решетчатые устройства, к которым относятся перфорированные решетки с круглыми, направленными перпендикулярно (рис. 103, а), или щелевидными косыми отверстиями (рис. 103, б), пористые решетки (рис. 103, в), составленные из керамических или металлокерамических плит, колпачковые (рис. 103, г) и колосниковые (рис. 103, д) решетки, набранные из ряда полос или параллельных труб; 2) безрешетчатые устройства, к которым относятся диффузоры (рис. 103, е) или распределители в виде барботеров; 3) распределительные устройства с подвижными элементами – вращающейся решеткой (рис. 103, ж), гребковыми устройствами (рис. 103, з) или вибрирующие решетки.

Наиболее равномерное распределение обеспечивают решетки из пористых плит, однако они требуют тщательной подборки пористых элементов с постоянным значением гидравлического сопротивления. Кроме того, поры быстро забиваются, если газ недостаточно очищен. Колпачки и двойные решетки препятствуют просыпанию материала при прекращении дутья, что имеет большое значение при существенных колебаниях нагрузки по газу и в тех случаях, когда попадание твердой фазы под решетку недопустимо. Распределители, состоящие из нескольких диффузоров, хороши тем, что в них практически отсутствуют застойные зоны в нижней части, однако подача газа всего в нескольких точках часто бывает причиной фонтанирования. Во многих случаях эффективны распределительные устройства с подвижными элементами. Например, вращающиеся перфорированные решетки практически исключают образование застойных зон вследствие того, что отверстия в решетке перемещаются. Гребковая мешалка над решеткой также исключает застойные зоны и улучшает качество псевдоожижения. Весьма перспективно применение вибрирующих решеток. Как показали последние исследования, вибрация в некоторых случаях существенно улучшает качество псевдоожижения.

В настоящее время в промышленном масштабе освоены холодильники для охлаждения глинозема в кипящем слое, печи КС для кальцинации гидроксида глинозема и в опытно-промышленном масштабе – для спекания нефелиновых шихт. Расход тепла в установках КС по. сравнению с трубчатыми печами снижает на 30 – 40 %.

Установка КС (рис. 104) предназначена для кальцинации предварительно подсушенного гидроксида алюминия. Аппарат представляет собой односекционную печь с циклоном, обеспечивающим рециркуляцию материала. Благодаря большой внутренней циркуляции твердых частиц циркулирующий кипящий слой характеризуется тем же постоянством температуры, что и в классической схеме, но допускает большие скорости газа. Время пребывания частиц в зоне высоких температура (1100 – 1200 ⁰С) составляет 30 – 60 мин, что достаточно для получения глинозема с заданными характеристиками. Скорость газа в рабочем объеме печи свыше 3 м/с, средняя концентрация твердого в газах 100 – 200 кг/м³. На подобных установках в ФРГ получают свыше 50 % глинозема.

Установка для кальцинации конструкции ВАМИ состоит из двух частей (рис. 105): цилиндрической камеры для сушки, дегидратации и подогрева материала до 900 ⁰С и двухсекционного, расширяющегося кверху аппарата прямоугольного сечения для кальцинации и охлаждения глинозема. Конструкция установки обеспечивает полный противоток твердого материала и газов, а, следовательно, максимально возможный тепловой к.п.д., и в пределах каждой секции –ихперекрестное движение.

Рис. 104. Печь кальцинации с циркулирующим кипящим слоем: 1 – камера кальцинации; 2 – циклон рециркуляции; 3 – затвор кипящего слоя; 4 – воздухораспределительная подина

Сушка гидроксида происходит в двух подовых секциях, а его дегидратация и подогрев – в бесподовой секции с диффузором, в котором скорость газов поддерживают на уровне 10 – 20 м/с. Протекание процесса дегидратации в бесподовой секции приводит к снижению температуры газов с 1000 до 500 – 600 ⁰С, что делает возможным применение жароупорной стали для изготовления газораспределительных устройств сушильной части установки.

Горизонтальная часть установки состоит из двух секций. В верхней секции происходит прокалка глинозема при температуре около 1200 ⁰С и охлаждение его до 500 – 600 ⁰С. Зона прокалки занимает примерно 25 % площади, а первая ступень охлаждения – остальные 75 %.

Рис. 86. Печь кальцинации в кипящем слое. Зоны: I – подсушки; II – дегитратации; III – кальцинации; IV – предварительного охлаждения; V – охлаждения. 1 – кожух; 2 – футеровка; 3 – диффузор; 4 – воздухораспределительная подина; 5 – фурмы для надслоевого сжигания топлива; 6 – фурмы для сжигания топлива в слое; 7 – воздухораспределительная камера

В качестве топлива используют природный газ. Примерно 40 % топлива подают в специальные ниши подины, изготовленной из жароупорного бетона, и сжигают в слое псевдоожиженного материала; остальные 60 % топлива сгорает в надслоевом пространстве.

Окончательное охлаждение глинозема происходит в нижней секции горизонтальной части установки. Конструктивно холодильник второй стадии аналогичен холодильнику кипящего слоя, освоенному отечественными глиноземными заводами.

Перемещение материала из одной секции в другую осуществляется через перетоки лабиринтного типа, состоящие из переточных труб и перегородок.

Холодильник с кипящим слоем (рис. 106) представляет собой многосекционный аппарат с перекрестным током материала и воздуха, имеет прямоугольную форму и разделен вертикальными перегородками на девять зон, между которыми установлены гидравлические затворы, препятствующие движению глинозема в обратном направлении.

Рис. 106. Холодильник кипящего слоя: 1 – кожух; 2 – футеровка; 3 – шамотоотделитель; 4 – перегородки; 5 – водяные теплообменники; 6 – воздухораспределительная камера

Прокаленный глинозем поступает в шамотоотделитель и затем в первую секцию холодильника. В восьми секциях материал охлаждается воздухом до 400 ⁰С, а в девятой, разделенной на три камеры, последовательно охлаждается до 250, 150 и 100 ⁰С водой, циркулирующей в трубчатых теплообменниках. Горячий воздух очищают от пыли в циклонах и подают на сжигание топлива. Циклонная пыль поступает в одну из средних секций холодильника.

Конструкция холодильника с кипящим слоем, отечественной разработки, позволяет выполнять последовательную очистку глинозема от огнеупорного боя и крошки; подогревать воздух, поступающий в трубчатую печь для сжигания топлива, до 600 ⁰С; охлаждать глинозем до 80 – 100 ⁰С; снижать удельный расход топлива и повышать производительность трубчатых печей на 12 – 15 %.

3. ОБОРУДОВАНИЕ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

3.1. ПЕЧИ ЗАВОДОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

3.1.1. ДОМЕННЫЕ ПЕЧИ

Доменная печь является мощным и высокопроизводительным агрегатом, в котором расходуется огромное количество шихты и дутья. Современная, наибольшая по размерам, доменная печь ежесуточно расходует около 23000 т шихты, 18000 т дутья, 1700 т природного газа и выдает 12000 т чугуна, 4000 т шлака и 27000 т колошникового газа. Таким образом, в большой доменной печи ежеминутно выплавляется около 9 т чугуна. Для обеспечения непрерывной подачи и выпуска столь большого количества материалов необходимо, чтобы конструкции печи были просты и очень надежны.

Доменная печь – печь шахтного типа (рис. 107). Сверху в печь порциями непрерывно загружают шихтовые материалы – агломерат (окатыши) и кокс, которые медленно опускаются вниз; длительность их пребывания в печи составляет 4 – 6 ч. В нижнюю часть печи (верх горна) через фурмы подают дутье – нагретый воздух; у фурм за счет кислорода дутья сгорает кокс с выделением тепла, а горячие продукты сгорания движутся через столб шихты вверх, нагревая ее; время пребывания газов в печи составляет 3 – 12 с. При опускании нагревающейся шихты в ней из оксидов восстанавливается железо, которое науглероживается, расплавляется и каплями стекает в горн, формируя чугун, а невосстановившиеся оксиды в нижней части печи (низ шахты, распар) расплавляются, образуя шлак, который также стекает в горн. Накапливающиеся в горне чугун и шлак, имеющие температуру 1450 – 1500°С, периодически выпускают через чугунные и шлаковые летки.

Рис. 107. Общий вид доменной печи с двухконусным засыпным аппаратом: 1 – фундамент; 2 – колонна; 3 – летка для выпуска чугуна; 4 – чугунные желоба; 5 – фурменные устройства; 6 – кольцевой воздухопровод; 7 – мараторное кольцо кожуха; 8 – футеровка; 9 – стальной кожух; 10 – колошник; 11 – большой конус; 12 – малый конус; 13 – вращающий механизм засыпного устройства; 14 – приемная воронка; 15, 19 – газоотводы; 16 – скип; 17 – воронка; 18 – наклонный мост; 20 – воронка (чаша); 21 – летка для выпуска шлака; 22 – площадка

Общий вид доменной печи, оборудованной двухконусным засыпным аппаратом, показан на рис. 107. Печь опирается на фундамент 7, большая часть которого заглублена в землю. Снаружи печь заключена в сплошной стальной кожух 9. Внутри кожуха находится футеровка 8, охлаждаемая холодильниками, которые крепятся к внутренней поверхности кожуха. В нижней части печи (горне) расположены летки 3 для выпуска чугуна и летки 21 для выпуска шлака. Вокруг печи проложен кольцевой футерованный воздухопровод 6, в который из воздухонагревателей подается горячее дутье (воздух); кольцевой воздухопровод служит для подвода дутья к многочисленным расположенным по окружности печи фурменным устройствам 5, через которые дутье поступает в верхнюю часть горна. Выше колошника 10 печи расположено колошниковое устройство. Оно включает газоотводы 15, 19, служащие для отвода из печи доменного газа; засыпной (загрузочный) аппарат и ряд других механизмов, связанных с загрузкой шихты и отводом газа. Показаны элементы засыпного аппарата: большой конус 11, закрывающий воронку (чашу) 20; малый конус 12, закрывающий воронку 17, и механизм 13, обеспечивающий их вращение; приемная воронка 14, в которую шихтовые материалы высыпают из скипа 16 путем его опрокидывания, причем скип доставляют на колошник по рельсам наклонного моста 18.

Тяжесть кожуха и футеровки верхней части печи передается на фундамент через мараторное кольцо 7 кожуха и колонны 2. Выпускаемый из печи через летки 3 жидкий чугун поступает в располагаемые на рабочей площадке 22 чугунные желоба 4 и по ним в чугуновозные ковши; выпускаемый через летки 21 шлак по расположенным на площадке 22 шлаковым желобам стекает в шлаковозные ковши либо на установки припечной грануляции жидкого шлака.

3.1.1.1. ПРОФИЛЬ ПЕЧИ И ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ

Профилем доменной печи называют очертание рабочего пространства, ограниченного футеровкой. В горизонтальных (поперечных) сечениях профиль представляет собой окружности переменного диаметра. Профиль печи в вертикальном осевом сечении представлен на рис. 108; основные элементы профиля – это горн, заплечики, распар, шахта и колошник, составляющие полезный объем печи, т.е. объем от оси чугунной летки – О.Ч.Л. – до низа подвижных элементов засыпного аппарата в опущенном положении (в полезный объем не входят объем 7 нижней части горна от оси чугунной летки до кладки лещади, где находится несливаемый слой жидкого чугуна, и ограниченный куполом 3 печи объем 2, в котором расположены элементы засыпного аппарата).

Колошник имеет форму цилиндра и служит для приема загружаемой сверху шихты. Ниже колошника расположена расширяющаяся книзу шахта; это расширение необходимо, чтобы обеспечить свободное опускание шихтовых материалов, объем которых увеличивается в результате нагрева. Распар, представляющий собой короткий цилиндр, служит для создания плавного перехода от расширяющейся шахты к сужающимся заплечикам. Заплечики выполнены в виде усеченного конуса; такая их форма необходима, поскольку здесь происходит плавление рудной части шихты, в результате чего объем шихты уменьшается, и суживающиеся заплечики не позволяют шихте слишком быстро опускаться в горн. Последний имеет цилиндрическую форму, в нижней его части скапливаются жидкие чугун и шлак, а в верхнюю подают дутье и здесь сгорает топливо (кокс).

Рис. 108. Профиль доменной печи

Основным размером доменной печи является полезный объем. В нашей стране доменные печи строятся по типовым проектам, в соответствии с которыми предусмотрены следующие величины полезного объема, м³: 1033, 1386, 1513, 1719, 2002, 2300, 2700, 3000, 3200, 4500, 5000 и 5500.

Основные размеры профиля печи – это полезная высота, высота и диаметр отдельных элементов профиля, полная высота печи. Полезной высотой Н (рис. 108) называют расстояние от оси чугунной летки до низа большого конуса 5 или низа вращающегося распределителя шихты (лотка) в опущенном положении. Полная высота печи Н_п (рис.11) – расстояние от оси чугунной летки до верхней кромки колошникового фланца 4, который служит опорой засыпного аппарата.

В табл. 2 приведены основные размеры некоторых отечественных типовых печей. Можно видеть, что по мере увеличения объема печи заметно возрастают поперечные размеры элементов профиля при незначительном росте высоты. Это объясняется тем, что высота существующих печей достаточна для завершения в основном теплообмена между опускающейся шихтой и поднимающимся потоком горячих газов, и кроме того, увеличение высоты печи нежелательно, поскольку ведет к росту давления столба шихты на ее нижние слои, повышая вероятность раздавливания непрочного кокса.

Таблица 2. Основные размеры доменных печей

Параметр	Полезный объем печи, м3
Высота, м:
полная, H п	28,75	31,25	32,36	35,29	36,1	41,0
полезная, H	26,0	28,5	29,4	32,13	33,5	34,8
горна, h г	3,2	3,2	3,6	3,9	4,4	5,7
заплечиков, h з	3,0	3,0	3,0	3,4	3,7	3,7
распара, h р	2,0	2,0	1,7	2,3	1,7	2,0
шахты, h ш	15,0	17,8	18,2	19,6	20,7	20,4
колошника, h к	2,8	2,5	2,9	2,99	3,0	3,0
Диаметр, м:
горна, D г	7,2	9,1	9,75	12,0	14,7	15,1
распара, D р	8,2	10,2	10,9	13,1	16,1	16,5
колошника, D к	5,8	6,9	7,3	8,9	10,8	11,2