Загрузочное устройство доменной печи

Работа доменной печи — Знаешь как

Устройство доменной печи дано на рис. 1-2-3. Основанием печи служит фундамент. Различают собственно фундамент — подземный железобетонный массив и пень — ту часть его, которая возвышается над землей. В углублении пня выкладывают из нескольких рядов высокоогнеупорного кирпича или углеродистых блоков лещадь высотой 4—5 м.

Горн состоит из металлоприемника, где накапливается чугун и шлак, и фурменной зоны, где сгорает кокс.

Кладка металлоприемника имеет толщину до 1,5 м и охлаждается так же как и боковая поверхность лещади плитовыми чугунными холодильниками. Снаружи горн заключен в броню из стальных листов толщиной 30—36 мм.

Стены горна выкладывают из высококачественного шамотного кирпича, применяют также графитовые блоки.

Чугунная летка служит для выпуска чугуна. Она расположена на 500 мм выше лещади, ниже еенаходится «мертвый» слой жидкого чугуна, предохраняющий! лещадь от разрушения каплями й струями чугуна. Для упрочнения кладки у летки ставят холодильники, укрепленные специальной рамой.

Шлаковые летки расположены на высоте 1,4—1,9 м от лещади. Каждая из леток имеет медную коническую водоохлаждаемую фурму с отверстием диаметром 60—80 мм. В промежутках между выпусками шлака летки закрывают стопорами — железными пробками.

Нагретый воздух подается по воздухопроводу горячего дутья в кольцевую трубу, а от нее — к фурмам их по футерованным

рукавам. Диаметр фурмы у больших печей составляет 175— 200 мм, каждая из фурм вставлена в бронзовый литой холодильник, а последний —в чугунный холодильник (амбразуру).

Рис. Горн и заплечики современной доменной печи:

1 — фундамент; 2 — лещадь; 3 — кладка горна; 4— чугунный холодильник; 5—бронзовый холодильник; 6 — воздушная фурма; 7 — подвижное колено фурменного прибора; 8 — сопло; 9 — фурменное колено; 10—плитовые холодильники; 11— кладка заплечиков; 12— трубопровод горячего дутья; 13 — кладка распара; 14 — опорное кольцо; 15 — кладка шахты

Заплечики, выложенные в один кирпич, снаружи охлаждаются плитовыми холодильниками с залитыми внутри трубками и заключаются в броню. Благодаря интенсивному охлаждению тонкостенных заплечиков на их рабочей поверхности образуется гарниссаж, защищающий кладку от действия жидких продуктов плавки.

На 2/3высоты от низа шахта охлаждается коробчатыми холодильниками. Давление кладки кожуха и надколошниковых устройств воспринимается опорным кольцом (мораторное кольцо), лежащим на колоннах.

Рис. 2. Колошниковое устройство современной доменной печи.

Колошниковые устройства (рис. 2) служат для загрузки шихты и отвода газов. Засыпной аппарат имеет малый конус, укрепленный на полой штанге и плотно прижатый к приемной воронке. Большой конус укреплен также на штанге, проходящей внутри штанги малого конуса. 

Рис. 3.

Поперечный разрез доменного цеха:1— скиповый подъемник; 2 — здание скипового подъемника; 3—козловый кран для подачи руды; 4 — бункерная эстакада; 5 — бункер для руды и флюса; 6 — вагон-весы; 7 — бункер для кокса; 8 — скиповая яма; 9 — скип; 10 — доменная печь; 11—литейный двор; 12 — газоотвод; 13—первый пылеуловитель грубой газоочистки; 14 — второй пылеуловитель грубой газоочистки

Чаша большого конуса крепится на фланце опорного колошникового кольца. Приемная воронка состоит из неподвижной и вращающейся частей.

Последняя поворачивается вместе с малым конусом на заданный угол после загрузки очередной шихты, после чего малый конус опускается, и шихта падает на большой конус.

Большой конус опускается, когда на нем сосредоточится вся шихта подачи (обычно подача состоит из шести скипов).

Периодические повороты приемной воронки и малого конуса на 60, 120, 180, 240 и 300° обеспечивают более равномерное распределение шихтовых материалов по окружности печи.

Колошниковый газ отводится по четырем симметрично расположенным газоотводам (рис. 3), высота восходящей части которых (более 20 м) способствует возврату в печь крупных частиц шихты, вынесенных газами. Восходящие газоотводы переходят в два нисходящих, объединяющихся в один общий трубопровод, который отводит газ в пылеуловители.

Воздуходувки и воздухонагреватели доменной печи

В настоящее время для подачи дутья в доменные печи применяют турбовоздуходувки. 

Турбовоздуходувка — это многоступенчатый центробежный вентилятор.

Ее ротор имеет ряд насаженных на общий вал лопаток, которые при вращении направляют воздух к периферии, сжимая и перегоняя его в следующую ступень сжатия.

Расход дутья на 1 м3 полезного объема доменной печи составляет от 2,2 до 2,6 м3/мин. Производительность воздуходувок достигает 4000—4300 м3/мин. На сжигание 1 т кокса расходуется около 2880 м3 дутья.

Воздухонагреватель (рис. 4) — цилиндрическая башня высотой 30—50 м и диаметром до 8—10 м. Кожух ее сварен из листовой стали толщиной 10—14 мм, стены выложены из шамотного кирпича в два ряда, кладку насадки делают из высокоглиноземистого кирпича.

Внутреннее пространство башни делится на две части: камеру горения и насадочное пространство.

Последнее заполнено насадкой — огнеупорной кладкой, образующей пространственную решетку со сквозными каналами, лежащую на массивной чугунной решетке, поддерживаемой чугунными колоннами.

Рис. 4. Высокотемпературный воздухоподогреватель:

1— подкупольное пространство; 2 — насадки; 3 — камера горения; 4 — поднасадочная решетка; 6 — ось штуцера клапана холодного дутья; 6 — ось горелки; 7 — ось люка для зажигания; 8 — ось штуцера клапана горячего дутья; 9 — ось штуцера спускного клапана; 10 — ось штуцера дымового клапана

Очищенный доменный газ смешивается с необходимым количеством воздуха и сжигается горелкой в камере горения. Продукты горения поднимаются вверх, меняют направление в подкупольном пространстве и опускаются вниз сквозь насадку.

Пройдя по каналам, они нагревают насадку и, охладившись до 150—200° С, отводятся в борова и дымовую трубу. После нагревания купола до 1200—1400° сжигание газа прекращают и через насадку снизу вверх пропускают холодное дутье.

Воздух при движении забирает тепло насадки, нагреваясь до 1000—1200° С и по трубопроводу горячего дутья вводится в кольцевую трубу доменной печи, а из нее распределяется по фурмам. Насадка имеет ячейки размером 60X60 мм при толщине кирпича 50 мм; поверхность нагрева воздухонагревателя, необходимая для печи объемом 1515 м3, равна 30000 м2.

Загрузочные устройства доменной печи

Доменные печи полезным объемом 1513 и 3200 м3 имеют суточную производительность соответственно 3000 и 6000 т чугуна и потребляют 6000 или 13000 т шихтовых материалов в сутки. Бесперебойная работа в таких масштабах возможна лишь при полной механизации загрузки.

Загрузочные и подъемные механизмы связаны между собой автоматической блокировкой, позволяющей управлять загрузкой одному человеку — машинисту вагона весов. Скиповая система (см. рис.

3) доставки шихты на колошник не позволяет достигнуть полной автоматизации, поэтому в настоящее время необходим переход на транспортерную систему, позволяющую загружать печь полностью автоматически по заданной программе.

Уборка чугуна и шлака доменной печи

После выпуска чугуна летку закрывают огнеупорной массой нагнетаемой в канал летки поршневой машиной (пушкой) с электрическим или пневматическим приводом. Чугун отвозят ковшами емкостью 80—100 т, футерованными шамотным кирпичом.

Передельный чугун направляют в сталеплавильный цех и заливают там в миксер — цилиндрический футерованный сборник емкостью от 600 до 2000 т, предназначенный для усреднения химического состава и хранения запаса жидкого чугуна.

Литейный чугун поступает на разливочную машину, которая представляет собой бесконечный конвейер из чугунных изложниц, шарнирно скрепленных роликами, движущимися по направляющим. Жидкий чугун из ковша сливается в желоб, а с него — в изложницы.

Зубцы ведущего колеса конвейера последовательно захватывают ролики и весь конвейер приводится в движение.

Когда изложницы огибают верхнее направляющее зубчатое колесо, чушки чугуна массой около 50 кг выпадают из них и по желобу сбрасываются на железнодорожную платформу.

Шлак ковшами отвозят в отвал или гранулируют и используют для производства кирпича, цемента в строительстве й для других нужд.

Пылеулавливание и очистка доменных газов

Колошниковый газ при работе на руде выносит до 170 кг пыли на 1 т чугуна. При работе на агломерате и повышенном давлении на колошнике вынос пыли уменьшается в 3—5 раз. Для эффективного сжигания и в целях предупреждения засорения топочных устройств газ очищают от пыли. Чем сложнее устройства для сжигания газа, тем тщательнее должна быть очистка.

Очистку обычно производят в три стадии: грубую — до содержания пыли 4—1 г/м3, полутонкую 0,8—0,1 г/м2 и тонкую —

до 0,05—0,01 г/м3.

Грубая очистка в двух последовательно расположенных сухих пылеулавливателях (см. рис. 3) удаляет около 80% пыли. После этого газ поступает в скруббер (рис. 5) мокрой полутонкой -очистки, а из него с содержанием 0,8—0,2 г/м3 пыли — в мокрые динамические газоочистители (дезинтеграторы) или электрофильтры.

Дезинтегратор (рис. 6) —мощный вентилятор, засасывающий газ из скруббера. На его валу укреплен диск с лопастями и консольными стержнями — бичами. Последние при вращении диска входят в промежутки между неподвижными бичами, укрепленными на корпусе машины.

Лопасти захватывают газ из двух боковых подводов, бичи перемешивают его с водой, непрерывно подаваемой по сифонным трубам. Влажная пыль отбрасывается в сливной канал, а газ вместе с водяным туманом подается лопастями вентилятора в выходное отверстие средней камеры. Капли воды отбрасываются на стенки и стекают вниз, в сливную трубу, а очищенный газ выходит по газоотводу.

Производительность дезинтегратора 80000 м3/ч. пыли на выходе составляет около 0,1—0,02 г/м3 при расходе воды 0,5—0,6 л/м3 газа.

Для тонкой газоочистки применяют также трубчатые электрофильтры, обычно совмещенные со скруббером мокрой полутонкой газоочистки.

Осадительными электродами служат круглые или шестигранного сечения трубы диаметром 150—300 мм и длиной 3000— 4000 мм. Вода, орошающая насадки скруббера, стекает в отстойник.

Производительность каждого такого агрегата составляет 40000 м3/ч; содержание пыли снижается от 0,07—0,2 г/м3 при расходе воды 4— 3,5 л/м3 и электроэнергии 0,55 кВтХч на 1000 м3 газа.

Управление доменной печью

Для контроля и управления плавкой служат приборы, показывающие и регистрирующие температуру, состав, давление дутья и колошникового газа, температуру стен печи в различных участках, подачу шихты и уровень ее в печи.

Разработаны схемы автоматизации на основе непрерывного контроля качества и количества поступающих шихтовых материалов и получаемых продуктов, а также показателей теплового баланса. Все это обобщают уравнениями, на основе решения которых счетно-решающая машина управляет ходом плавки.

Основные технико-экономические показатели доменной плавки

Суточная производительность и расход кокса на тонну выдавленного чугуна зависят от размеров печи. 

Рис. 5. Скруббер тонкой газоочистки; полутонкая очистка и электрофильтры:

1 — вход грязного газа; 2— насадки мокрой газоочистки; 3 — секции электрофильтров; 4 — отвод очищенного газа

Рис. 6 . Дезинтегратор:

1 — сифонные трубы; 2 — лопасти для нагнетания газа; 3 — распределительный конус; 4 — корпус; 5 — кольца, скрепляющие бичи; 6 — вал; 7 — распределительный конус; 5 — неподвижные бичи; 9 — трубы для отвода грязной воды; 10 —выход чистого газа; 11 — боковые подводы; 12 — подвижные бичи; 13 — диск; 14 — сливной канал

Сравнение работы различных доменных печей возможно по коэффициенту использования полезного объема, являющемуся частным от деления полезного объема печи на ее суточную производительность :

К. и. п. о = ((Vполез):Р)м3/(т•сут).

Для печей, выплавляющих передельный чугун, данный коэффициент находится в пределах от 0,50 до 0,70 м3/т.

Удельный расход кокса колеблется в пределах от 0,5 до 0,7 т на 1 т чугуна и зависит от качества сырья, его подготовки и управления плавкой.

Интенсивность работы печи, характеризуемая временем пребывания в ней шихты, составляет обычно 5—6 ч.

Длительность кампании зависит от качества огнеупоров, совершенства конструкций печи и культуры работы. Обычно она составляет около 4—5 лет, а иногда достигает 10—11 лет.

Внедрение новых методов плавки позволяет постоянно повышать производительность печей и улучшать технико-экономические показатели их работы. Примером этому служит работа доменных печей с повышенным давлением колошниковых газов.

Очень перспективно также внедоменное обессеривание чугуна десульфураторами, проводимое при его выпуске в желобе или ковше. Оно позволяет работать на более кислых шлаках, снижая при этом расход кокса.

Большое значение имеет обескремнивание чугуна в ковше путем обдува поверхности расплава, а также путем продувки воздухом, обогащенным кислородом или техническим кислородом. Уменьшение при этом содержания примесей облегчает последующий передел чугуна в сталь.

Интенсификации доменного производства способствует обогащение дутья кислородом до 25% при выплавке рядового передельного чугуна. При использовании в качестве добавочного топлива природного газа содержание кислорода в дутье можно значительно повысить. Применение природного газа существенно улучшает тепловой баланс печи и увеличивает ее производительность.

Статья на тему Работа доменной печи

Источник: https://znaesh-kak.com/q/m/%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%B0-%D0%B4%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B9-%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B8

Доменная печь

Доменная печь после многочисленных преобразований и модернизаций на современном этапе представляет собой конструкцию для получения чугуна как основного ингредиента сталелитейной промышленности.

Устройство доменной печи позволяет вести непрерывную плавку до капитального ремонта, который проводится с периодичностью один раз в 3-12 лет. Остановка процесса приводит к образованию сплошной массы из-за спекания компонентов (закозления). Для ее извлечения необходима частичная разборка агрегата.

Доменная печь

Рабочий объем современной доменной печи достигает 5500 м3 при высоте 40 м. Она способна выдать около 6000 т чугуна за одну плавку. А специальное оборудование, обслуживающее системы, расположенные вокруг, занимает несколько десятков гектар земли.

Доменная печь используется для производства литейного чугуна, который в дальнейшем проходит плавку для получения различных марок чугунов или отправляется на восстановление для получения конструкционных сталей.

Современная доменная печьСредневековая доменная печь

Большая потребность в металле совпала по времени с этапом электрификации и механизации производства. В связи с этим успехи черной металлургии связаны с началом использования электроприводов, электрических систем автоматического управления на всех этапах производственного процесса.

Устройство доменной печи

На заре черной металлургии плавку болотной руды проводили в домнице – это мини домна, воздух в которую поступал от мехов. А обогащение железа углеродом происходило от древесного угля. Объемы выплавляемого металла таким способом были невелики и отличались периодичностью.

Конструкция доменной печи

Строение доменной печи напоминает шахту. Ее диаметр в три раза меньше высоты. Монтаж высотной конструкции осуществляется на бетонном фундаменте толщиной 4 м. Необходимость в таком массивном фундаменте возникает из-за массы домны, которая более 30 000 т.

На фундаментной плите закрепляются колонны и цельный (монолитный) цилиндр, которые изготавливаются и термостойкого бетона.

Внутреннее пространство конструкции обложено огнеупорными материалами, а верхняя часть шамотом.

В районе заплечников, где температура достигает 2000°С — графитированными материалами, а под ванной с чугуном — футеровка из глинозема. Также на фундаменте монтируется печной горн.

Нижняя часть доменной печи, где температура максимальна, оборудуется холодильниками с водяным охлаждением.Для удержания собранной огнеупорной конструкции, с внешней стороны доменная печь заключена в металлическую рубашку толщиной 40 мм.

Процесс восстановления железа происходит из руды в среде известнякового флюса при высокой температуре. Температура плавления достигается горением кокса. Для поддержания горения необходим воздух, поэтому в домне установлены 4 — 36 фурм или леток.

Большой внутренний объем нуждается в больших объемах воздуха, которые подают турбинные нагнетатели. Чтобы не снижать температурный, режим воздух перед подачей подогревается.

Схематически доменная печь выглядит следующим образом.

Схема расположения оборудования для доменного производства

Состав конструкции производства литья:

1. шихта (руда и известняк);
2. коксовый уголь;
3. загрузочный подъемник;
4. колошник, предотвращающий попадание газов из домны в атмосферу;
5. слой загруженного кокса;
6. шихтовый слой;
7. воздушные нагнетатели;
8. отводимый шлак;
9. литьевой чугун;
10. емкость для приема шлака;
11. приемный ковш для расплава;
12. установка типа Циклон, очищающая от пыли доменный газ;
13. кауперы, регенераторы газов;
14. дымоотводящая труба;
15. воздухоподвод в кауперы;
16. угольный порошок;
17. печь для спекания кокса;
18. емкость для хранения кокса;
19. отведение колошникового газа высокой температуры.

Доменная печь обслуживается вспомогательными системами.

Колошник – это затвор домны. От его исправной работы зависит экологическая обстановка вокруг производства.

Устройство колошника

Устройство колошника:

1. воронка приемная;
2. воронка маленького конуса, вращающаяся;
3. конус маленький;
4. межконусное пространство;
5. конус большой;
6. скип.

Принцип работы колошника следующий:

• Большой конус опущен, а малый поднят. Окошки во вращающейся воронке перекрыты.
• Скип осуществляет загрузку шихты.
• Поворачиваясь, воронка открывает окна, и шихта осыпается на малый конус 3. затем возвращается на место.
• Конус поднимается, тем самым препятствует выходу доменных газов.
• Конус опускается для передачи шихты в межконусное пространство, затем поднимается на исходную позицию.
• Конус опускается, а вместе с ним шихта загружается в доменную шахту.

Такая дозированная подача обеспечивает послойное распределение материалов.

Скип – черпак, при помощи которого осуществляется загрузка. Она выполняются по конвейерной технологии. Воздушные нагнетатели – летки и фурмы осуществляют подачу воздуха в доменную шахту под давлением 2-2,5 МПа.

Фурма и чугунная летка

Кауперы служат для нагревания подаваемого воздуха. В регенераторах он подогревается доменными газами, снижая тем самым энергетическую нагрузку на агрегат. Воздух нагревается до 1200°С и подается в шахту. При снижении температуры до 850°С подача прекращается, возобновляется цикл нагрева. Для бесперебойной подачи горячего воздуха устанавливается несколько регенераторов.

Принцип работы домны

Для получения чугуна необходимы следующие ингредиенты: шихта (руда, флюс, кокс), высокая температура, постоянная подача воздуха для обеспечения непрерывного горения.

Термохимические реакции

Восстановление железа из окислов путем ступенчатой химической реакции:

3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2,

Fe3O4+CO→3FeO+CO2,

FeO+CO→Fe+CO2.

Общая формула:

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2.

Получение необходимого количества углекислого и угарного газа обеспечивает горение кокса:

С + О2 → СО2,

СО2 + С → 2СО.

Для отделения железа от примесей используется известняковый флюс. Химические реакции, образующие шлак:

СаСО3 → СаО + СО2,

СаО + SiO2→CaSiO3.

Принцип работы доменной печи таков. После загрузки доменную печь начинают разжигать газом. По мере повышения температуры подключается каупер и начинается продувка воздухом.

Кокс – топливо для доменной печи – начинает интенсивнее гореть, и температура в шахте значительно увеличивается. При разложении флюса образуется большое количество углекислого газа.

Угарный газ в химических реакциях выступает восстановителем.

Схема производства чугуна

После сгорания кокса и разложения флюса столб шихты опускается, сверху добавляется очередная порция. Снизу в самой широкой части шахты происходит полное восстановление железа при температурах 1850°С — 2000°С. Затем оно стекает в горн. Здесь происходит обогащение железа углеродом.

Температура в доменной печи изменяется в сторону увеличения по мере опускания шихты. Процесс восстановления протекает при 280 °С, а плавка происходит после 1500 °С.

Разлив расплава происходит в два этапа. На первом через летки сливается шлак. На втором через чугунные летки сливается чугун. Больше 80% выплавляемого чугуна идет на производство стали. Из остального чугуна отливают в опоках болванки.

Работает доменная печь непрерывно. От загрузки шихты до получения сплава проходит 3-20 дней — все зависит от объема печи.

Обслуживание и ремонт доменной печи

Любому оборудованию, работающему в круглосуточном режиме, требуется постоянное обслуживание. Регламенты закладываются в технический паспорт оборудования. Несоблюдение графика технического обслуживания влечет за собой сокращение срока эксплуатации.

Работы по техническому обслуживанию доменных печей делятся на периодические и капитальные ремонты. Периодические работы проводятся без остановки рабочего процесса.

Капитальный же ремонт по объему выполняемых работ делится на три разряда. Во время первого разряда производится осмотр всего оборудования, при этом из шахты извлекаются расплавы.

Во время второго разряда производится ремонт футеровки, замена вышедших из строя элементов оборудования. При третьем разряде производится полная замена агрегата.

Обычно такой ремонт совмещают с модернизацией или реконструкцией домны.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/litejjnoe-proizvodstvo/domennaya-pech.html