Воздухонагревательные аппараты
Нагрев дутья в доменном производстве - один из важнейших этапов его развития, сыгравший огромную роль в снижении расхода горючего и повышении производительности доменных печей. Поиски путей повышения температуры дутья привели к созданию регенеративных воздухонагренателей, показавших значительное преимушество по уровню достигаемого нагрева воздуха и быстро вытеснивших из практики все ранее созданпые конструкции. Таким образом они стали преимущественным средством для нагрева доменного дутья до настоящего времени.
Работа воздухонагревателя
Регенеративный воздухонагреватель типа «Каупер» имеет металлическую оболочку с днищем, футерованную огнеупорным шамотным кирпичом, называемую кожухом. Основными требованиями, прсдъявляемыми к кожуху, являются максимальная плотность в швах и рассчитанная на избыточное давление до 490 кПа.
В связи со значительным увеличением размеров воздухонагревателей, достигающих по высоте 50-55 м и наружному диаметру 9-13 м, кожухи изготовлиют из низколегированных сталей марок 14Г2, 09Г2С, 10Г2С с толщиной листов 25-40 мм для воздухонагревателя и 20 мм для шахты горения в случае устройстна ее выносной (диаметром 3-5 м). В зарубежной практике применяют также котельную сталь; при этом толщиа поясов в цилиндрической части 29-40 мм (Япония), днища 51 мм на периферии и 32 мм в центре.
Очищенный доменный газ (или смесь доменного и коксового газов), подведенный к воздухонагревателю, подается в камеру горения газовой горелкой совместно с необходимым для сжигания газа воздухом, подаваемым специальной воздуходувной станцией. Продукты сгорания газа поднимаются вверх под купол воздухонагревателя, где происходит их полное сгорание и развивается максимальная температура. Далее продукты сгорания опускаются вниз через каналы насадки. Отдавая насадке свое тепло, они охлаждаются до 150-400 0С и затем отводятся через дымовые клапаны в боров к дымовой трубе. После нагрева насадки по достижении максимально допустимой температуры подкупольного пространства подача газа в камеру горения прекращается. Через поднасадочное пространство, насадку и камеру горения в обратном газу направлении подается воздух, который нагревается, проходя через горячую насадку, и затем через клапан горячего дутья направляется по воздухопроводу горячего дутья в доменную печь.
После охлаждения насадки воздухонагреватель вновь переводят на режим нагрева. Непрерывность подачи дутья обеспечивается наличием блока из тре-четырех воздухонагревателей на печь, из которых попеременно два или три работают в режиме нагрева, а остальные на дутье, в зависимости от их числа и принятой схемы работы (одиночной или попарно параллельной). Режимы нагрева и охлаждения являются основными для работы воздухонагревателя. Кроме этого, он может нахзодиться на “тяге” или быть отключенным.
При работе воздухонагревателя на тяге во время кратковременных остановок печей доменный газ, сгорающий частично в фурменных коленах и кольцевом воздухопроводе, отводится по воздушному тракту в камеру горения одного из воздухонагревателей для полного сгорания. В проектах современных доменных печей эта операция отпадает, так как газ сжигают, помимо воздухонагревателей, на специальных свечах, устанавливаемых около печи с соответствующим “отсечением” их от горячего воздухопровода.
Воздухонагреватель отключают в случае перевода в горячий резерв или ремонта печи, т.е. воздухонагреватель изолируют от газовоздухопроводов и дымового борова с трубой.
Увеличение объемов доменных печей и интенсивности их работы потребовали повышения мощности воздухонагревателей. Считалось, что удельной поверхности нагрева 55-60 м2/м3 полезного объема печи достаточно для нагрева дутья до 1000 0С. Для отечественных цехов удельная поверхность нагрева составляет в среднем 63-64 м2/м3, но для печи объемом 5000, 5500 м3 она принята равной 95-100 м2/м3 полезного объема печи. Для Японии, распологающей в настоящее время максимальной тепловой мощностью воздухонагревателей, этот показатель составляет 70-73 м2/м3 полезного объема печи.
Большое значение придают автоматическому регулированию работы воздухонагревателей как в полуавтоматическом исполнении, так и полностью автоматизированными системами. В первом случае управление каждым клапаном в отдельности кнопочное и контактораное. Во втором случае импульс на перевод клапанов дает фотоэлемент, регистрирующий нагрев камеры горения, соответствующий определенным минимальной и максимальной температурам купола воздухонагревателя в газовом и воздушном периодах работы. Такая система впервые в металлургической практике была применена в 1955 г. на Кузнецком металлургическом комбинате.