Защитное крепление колошника и купола шахты

Крепление колошника предназначено для защиты кладки верха шахты от разрушения падающими шихтовыми материалами в момент загрузки. Крепление должно противостоять интенсивному истиранию и ударам шихты, высокому нагреву (возможному в отдельных случаях работы), коррозионным воздействиям от сернистых соединений и водяных паров, имеющихся в колошниковом газе.

Правильная геометрическая форма колошниковой защиты имеет важное технологическое значение, так как обеспечивает установленное распределение материалов на поверхности засыпи.

Из различных видов крепления колошника, применяющихся для отечественных доменных печей, следует отметить следующие:

1. Полые коробки, заполненные шамотным кирпичом, прикрепленные болтами к диафрагмам, подвешенным на кожухе с возможностью вертикального перемещения (рис. 4.18). Соседние плиты, связанные между собой болтами, образуют жесткую конструкцию по всей окружности колошника.

2. Коробки с кирпичным заполнением, прикрепленные болтами к листовым подвескам, подвешенным к куполу печи (конструкции КМК). В промежутках между подвесками плиты связываются между собой также болтами (рис. 4.19). Конструкция имеет значительное преимущество в отношении свободного вертикального перемещения и дает возможность по положению крепления на куполе печи судить о состоянии кладки. Надежность крепления намного больше по сравнению с указанным в п. 1.

Рис. 4.18 - Защитная плита колошника с подвеской на кожухе

Рис. 4.19 - Подвеска крепления плит к куполу печи

 

3. Стальные защитные элементы, образующие сплошную металлическую стенку с заполнением внутренней полости огнеупором (установлены на доменной печи 5580 м³). В зарубежной практике (США) применяют футеровку карборундовым кирпичом без стальных плит, испытываются плавленые огнеупоры (рис. 4.20).

Купол печи изнутри защищают от высоких температур и истирающего влияния ныли огнеупорной футеровкой или литыми неохлаждаемыми плитами с залитым в них кирпичом. Иногда применяют защиту из жаропрочного бетона, наносимого на поверхность торкретированием. Огнеупорную футеровку из шамотного кирпича класса Б делают на шамотно-глинистом растворе (толщина кладки 230 мм). Кладку ведут замкнутыми кольцами. Обрамление амбразур газоотводов выполняют с тщательной притеской кирпича. Толщина швов не должна быть более 2 мм. Зазоры между плитами и пространство над кладкой заделывают густой шамотно-глинистой массой.

 

 

Охлаждение доменной печи.

 

Основные способы охлаждения

Охлаждение доменных печей необходимо для сохранения футеровки и создания такой защиты кожуха от воздействия высоких температур, при которой печь могла бы работать даже при больших местных повреждениях кладки.

Охлаждение по видам теплоносителя делится на два основных способа: холодной технической водой, иногда химически очищенной и кипящей (деаэрированной) водой с использованием в качестве охлаждающего фактора скрытой теплоты парообразования. Второй способ известен под названием испарительного охлаждения. Оба способа охлаждения разделяют на горизонтальное и вертикальное. В первом случае холодильники шахты, распара, заплечиков и фурменной зоны устанавливают в массиве кладки горизонтально, а во втором - вертикально по охлаждаемой поверхности, прикрепляя к внутренней стороне кожуха печи специальными болтами. Охлаждение металлоприемника и боковой поверхности лещади при всех условиях осуществляют только вертикальными холодильниками.

Преимущества горизонтальной системы заключены в большей поверхности охлаждения, достигающей 3 м²/м³ кладки, возможности смены холодильников в межремонтные периоды, лучшей сохранности проектного профиля и соотношений его размеров.

Недостатками горизонтальной системы охлаждения являются плохая герметичность кожуха, ослабление его вырезами для холодильников, относительная легкость прогара холодильников при обнажении их по мере износа кладки или оползания гарнисажа.

При вертикальной системе охлаждения кожух печи имеет лучшую по сравнению с предыдущей строительную прочность, более герметичен, не ослаблен вырезами, но имеет меньшую площадь охлаждения (2 м²/м³ кладки).

При условиях работы доменных печей в форсированном режиме с высоким давлением газа на колошнике вертикальная система охлаждения имеет преимущество, так как обеспечивает более стабильную работу, чем горизонтальная.

Хорошие результаты показала комбинированная вертикально-горизонтальная система (Череповецкий металлургический комбинат) с глубиной залегания горизонтальных холодильников от внутреннего очертания профиля 345 мм, т. е. в зоне непосредственного охлаждающего влияния холодильников (рис. 5.1). При этом используют преимущество горизонтального охлаждения в сочетании с вертикальным, создающим в свою очередь прочность конструкции. Некоторое ухудшение герметичности кожуха и ослабление его вырезами для амбразур горизонтальных холодильников компенсируется возможностью смены последних и тем самым поддержанием профиля печи на практически стабильном уровне.

Рис. 5.1 - Шахта доменной печи ЧерМК

с вертикально-горизонтальными холодильниками

 

Необходимо отметить, что для успешной работы этой комбинированной системы, как и всякой другой, большое значение имеет характер движения газа, обеспечивающий преимущественный центральный поток.

В зависимости от принятого способа охлаждения теплоносителем служит вода или пароводяная смесь. Схемы охлаждения технической водой бывают прямоточными и оборотными. В оборотных схемах отработанная вода проходит через охладительные установки и используется повторно. Естественные потери при этом компенсируются добавкой свежей воды. Однако это мало влияет на эффективность использования ее охлаждающей способности; в обоих случаях она реализуется недостаточно, так как при общем невысоком нагреве воды (средний температурный перепад 7-8 °С) ряд участков и охладительных приборов находятся на индивидуальном питании. К ним относятся горновые леточные холодильники, детали фурменного и шлакового приборов, подвергающиеся особо интенсивному нагреву. В результате температурный перепад воды в холодильниках металлоприемника и лещади составляет лишь 2-4 °С, в воздушных фурмах 3, 0-5, 5 °С. Исключением является шлаковая фурма, на которой температурный перепад достигает 9 °С. В зонах секционного охлаждения на холодильниках распара и шахты перепад равен 6-12 °С. Самый высокий температурный перепад для фурменной зоны и заплечиков (10-12 °С) достигает при максимальном повышении температуры воды до 35-50 °С и отводе тепла до 42 кДж/кг воды. В связи с этим системы охлаждения технической воды требуют большого ее расхода, составляющего, например, для печи 2700 м³ 3320 м³/ч, а с учетом всех вспомогательных объектов печи до 4600 м³/ч при водоводе среднего давления с напором 75 мм вод. ст.

Все это предопределяет сооружение водоводов соответствующего диаметра, мощных водозаборных средств и оборудования для подачи, перекачки, охлаждения и очистки большой массы оборотной воды.

Вода подается в систему охлаждения непрерывно с расчетом на максимальные тепловые нагрузки; текущее регулирование ее расхода невозможно. В то же время недостаточно интенсивное охлаждение при резком повышении нагрева вызывает пленочное кипение воды с последующим прогаром деталей охлаждения. Возможное наличие в трубках холодильников накипи способствует прогару. Установлено, что слой накипи в 1 мм повышает температуру рабочей стороны холодильника на 80-100 °С при обычных тепловых нагрузках и резко ухудшает его охлаждающую способность.

Водяное охлаждение бывает одно- и двухзонным (рис. 5.2). В первом случае вся система охлаждения питается водой от одного источника с одинаковым давлением (784-883 кПа). При двухзонном охлаждении печь по высоте делится на две части: верхнюю (шахта, включая распар) и нижнюю (заплечики, горн, лещадь). Питание водой производится от двух источников. Давление в верхней части такое же, как и при однозонном охлаждении, а в нижней 490 кПа. Охлаждение фурменных и шлаковых приборов осуществляют насосами высокого давления. При работе печи на режиме повышенного давления вследствие уменьшения разности давлений в верхней и нижней зонах печи двухзонная система охлаждения нерациональна.

1 - соединительные напорные линии; 2 - напорная магистраль;

3 - сливная магистраль; 4 - холодильники

 

Рис. 5.2 - Принципиальная схема водяного

проточного охлаждения доменной печи

 

В настоящее время водяное охлаждение делают однозонным. При этом сокращают расходы на сооружение и эксплуатацию водоводов.

Перед поступлением на печь вода проходит через сетчатые фильтры для предупреждения засорения охладительной системы особенно в весеннее время, когда загрязненность воды повышенная. Система водяного охлаждения для удаления механических осадков и накипи периодически промывается водой высокого давления (до 1, 0 МПа) с добавлением 10 %-ного раствора соляной кислоты. Отработанная вода от охлаждающих устройств собирается в воронки, расположенные на сливных стояках, и отводится в специальный коллектор. Для наружного охлаждения воду подают кольцевыми трубками с отверстиями, через которые омывается поверхность кожуха. Для создания равномерного омывающего слоя воды к кожуху крепят специальные козырьки.

Для приблизительных расчетов расход воды при работе печи без повышенного давления на колошнике принимается равным полезному объему печи, а при повышенном давлении расход воды составляет 1, 5-1, 6 м³/ч на 1 м³ полезного объема печи.

Начиная с 1950 г. на металлургических печах начали применять разработанную в СССР систему испарительного охлаждения, основанную на использовании скрытой теплоты парообразования. Холодная вода при этом заменяется кипящей, предварительно химически очищенной (деаэрированной). Отбор тепла от агрегата производится посредством скрытой теплоты парообразования.

Система испарительного охлаждения отличается от обычной системы охлаждения технической водой возможностью саморегулирования процесса охлаждения путем стабилизации его интенсивности, так как при увеличении тепловых нагрузок увеличивается, и охлаждающий поток пароводяной смеси. Схемы испарительного охлаждения выполняют с естественной и принудительной циркуляцией. Естественная циркуляция основана на разнице удельных весов воды в трубе, подающей воду из бака-сепаратора в холодильники, и пароводяной смеси в трубе, отводящей от холодильников пар в бак-сепаратор, из которого пар после отделения от воды направляется к потребителю.

В большинстве случаев применяется схема с принудительной циркуляцией, так как прямоточная схема испарения воды при переменных тепловых нагрузках в условиях работы доменных печей значительно осложняется. Циркуляция воды в системе непрерывная. Уменьшение ее в баке-сепараторе в результате образования пара восполняется водой от насосной станции. Потери воды в общем балансе завода при использовании пара и возвращении конденсата составляют – 10 % от обычных для водяного охлаждения.

Применение химически очищенной воды для испарительного охлаждения исключает образование накипи, т.е. устраняется необходимость периодической промывки охлаждающих деталей. Повышение стойкости холодильников, утилизация тепла в виде пара и значительное сокращение расхода технической воды делают систему испарительного охлаждения более выгодной по сравнению с обычной. Экономический эффект от снижения капитальных затрат при внедрении системы испарительного охлаждения на одной доменной печи составлял 500 тыс. руб.

В зарубежной практике, где снабжение металлургических предприятий водой высокого качества становится все более затруднительным и стоимость воды повышается, применение испарительного охлаждения возрастает. При этом отмечается снижение расхода воды и повышение коэффициента теплопередачи, исключение возможности коррозии внутренней поверхности охладительных устройств, увеличение срока их службы. Кроме того, замеры температуры в системе охлаждения могут использоваться в качестве информации о состоянии футеровки и изменениях профиля доменной печи.

В настоящее время испарительное охлаждение распространено в ряде стран: США, Франции и особенно в ФРГ, Японии и Голландии, причем в Японии, так же как и в России, используют плитовые холодильники, а в ФРГ в заплечиках и иногда в нижней части шахты доменных печей устанавливают коробчатые холодильники горизонтального типа.

Для сокращения на печи разводки линий, подводящих охладители, и для лучшего их использования холодильники, как правило, соединяются в секции. Число холодильников в секции определяется теплонапряженностью данной зоны печи и зависит также от конструкции футеровки печи.

Схемы испарительного охлаждения (рис. 5.3) выполняют одно- и двухзонными. При двухзонной схеме все секции холодильников состоят из двух групп, каждая из которых объединяется в самостоятельный циркуляционный контур, соединенный независимо с барабаном-сепаратором. В первую группу входят холодильники лещади, горна, фурменной зоны и заплечиков (нижняя зона), а во вторую группу - холодильники маратора, распара и шахты (верхняя зона). В процессе эксплуатации двухзонной схемы были выявлены недостатки: ненадежность циркуляции, особенно в верхней зоне, зависящей от состояния кладки шахты, сложность коммуникаций и большое количество запорной арматуры. В связи с этим применяют систему испарительного охлаждения в однозонном исполнении, когда все холодильники данной секции объединяют по вертикали в одну общую группу от лещади до верхнего ряда холодильников шахты, обеспечивая устойчивую циркуляцию смеси по всей высоте печи. Однозонные схемы бывают различными по компоновке опускных и подъемных труб, но все они должны удовлетворять одинаковым требованиям, а именно: 1) полной надежности циркуляции при всех изменениях в режиме работы системы; 2) возможности централизованного управления; 3) возможности оперативного перевода системы на охлаждение технической водой и обратно (в период ремонтных и наладочных работ); 4) возможности быстрого обнаружения дефектных звеньев системы и их отключения; 5) удобству схемы в эксплуатации.

Расход воды при работе на испарительном охлаждении складывается из количества воды, необходимого для охлаждения объектов печи, всегда работающих на водяном охлаждении, и резервного количества воды для временного перевода печи на техническую воду или питания его отдельных секций. При этом безвозвратные потери химически очищенной воды незначительны. Постоянный расход технической воды при испарительном охлаждении составляет 60-70 % расхода при водяном охлаждении, поскольку отвод тепла 1 кг технической воды возрастает с 42 до 2520 кДж. Для печей полезным объемом 2700-3200 м³ расход воды составляет -1200 м³/ч.

1 - водоводы питательной воды; 2 - паропровод; 3 - барабан-сепаратор;

4 - водовод производственной воды; 5 - опускные коллекторы

 

Рис. 5.3 - Принципиальная схема

испарительного охлаждения доменной печи

 

 

Получаемый в результате испарительного охлаждения печи пар используют для отопления служебных помещений и других производственно-бытовых нужд. От одной печи получают его 10-20 т/ч; избыточное давление 392 кПа.

Несмотря на положительный эффект, испарительное охлаждение в нашей отечественной практике не получило решительного признания специалистов доменного производства. Более того, за последнее время наметился отказ от его использования в области металлоприемника и лещади. Причиной послужило мнение о недостаточной эффективности его применения в этих зонах из-за отдаленности контуров охлаждения от области высоких температур, особенно в начальный период работы печи. Испарительную систему охлаждения в настоящее время применяют преимущественно для верхнего строения печи - шахты, иногда заплечиков. Лещадь и горн так же, как и воздушные, шлаковые приборы, оборудуют водяным охлаждением. Попытки перевода воздушных фурм на испарительное охлаждение не увенчались успехом, несмотря на разработку для них специальных конструкций. Таким образом, охлаждение доменных печей в настоящее время осуществляется технической водой или в комбинации с испарительным.

Контроль за работой охлаждающих устройств ведется соответствующей контрольно-измерительной аппаратурой, среди которой большое распространение получили сигнализаторы прогара охладительных приборов, особенно воздушных фурм.

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: