Профиль доменной печи что это

36. Профиль доменной печи (колошник, горн, заплечики, распар и шахта, фундамент доменной печи).

Внутреннее очертание кладки, называемое профилем доменной печи, состоит из следующих пяти частей или поясов: верхняя часть называется колошником, ниже колошника расположен наиболее высокий пояс, который носит название шахты, средняя часть III называется распаром, вслед за распаром находится суживающий книзу пояс IV — заплечики и, наконец, нижняя цилиндрическая часть печи, в которой накапливается чугун и шлак V, называется горном.

1-шихта; 2-капли чугуна; 3-шлак; 4-фурмы для подачи воздуха в печь; 5-шлаковая клетка; 6-желоб для выпуска шлака; 7-жидкий чугун; 8-желоб для выпуска чугуна; 9-чугунная летка; 10-жидкий шлак

Доменная печь состоит из пяти конструктивных элементов: верхней цилиндрической части — колошника, необходимого для загрузки и эффективного распределения шихты в печи; самой большой по высоте расширяющейся конической части — шахты, в которой происходят процессы нагрева материалов и восстановления железа из оксидов; самой широкой цилиндрической части — распара, в котором происходят процессы размягчения и плавления восстановленного железа; суживающейся конической части — заплечиков, где образуется восстановительный газ — монооксид углерода; цилиндрической части — горна, служащего для накопления жидких продуктов доменного процесса — чугуна и шлака.

В верхней части горна располагаются фурмы — отверстия для подачи нагретого до высокой температуры дутья — сжатого воздуха, обогащенного кислородом и углеводородным топливом.

На уровне фурм развивается температура около 2000 °C. По мере удаления вверх температура снижается, и у колошников доходит около 270 °C. Таким образом в печи на разной высоте устанавливается разная температура, благодаря чему протекают различные химические процессы перехода руды в металл.

Процесс получения в доменной печи чугуна из руды сопровождается различными химическими реакциями. Горячими газами, образующимися при сгорании топлива, сначала подсушиваются верхние слои шихты. Потеря влаги начинается при температуре несколько ниже 100° и заканчивается при температуре около 200°. В зоне температур 350—450° происходит выделение из руды химически связанной воды. При температуре 400—900° разлагается известняк, превращаясь в негашеную известь и углекислоту. Перечисленные реакции должны заканчиваться в верхних зонах печи, иначе они могут отнимать тепло в тех областях печи, где совершается восстановление железа. Поэтому руду и известняк нельзя загружать слишком крупными кусками.

Топливо, опускаясь вниз, постепенно нагревается и, подойдя к фурмам, сгорает, развивая температуру до 1700—1900°. Углерод топлива при сгорании образует углекислый газ. Поднимаясь кверху, углекислый газ проходит через слой раскаленного кокса, отдает ему часть кислорода, образуя при этом окись углерода. Встречаясь с окислами железа, окись углерода отнимает у них кислород, освобождая железо. Такая реакция начинается при температурах, близких к 400°, и заканчивается при температурах около 900°. Окисью углерода восстанавливается около 70% железа, содержащегося в руде, Остальная часть железа восстанавливается посредством твердого углерода, который образуется в шихте доменной печи вследствие распада окиси углерода при температуре 500—600° на углекислый газ и углерод. Углерод в виде тонкого слоя сажи проникает в поры руды, восстанавливая остающиеся еще окислы железа.

Вместе с железом восстанавливается также марганец, кремний и фосфор, находящиеся в руде в виде окислов. Постоянной примесью шихты является сера, содержащаяся в руде, коксе и извести.

Выделяющийся в процессе работы печи доменный (колошнивый) газ через вертикальные газоотводы (свечи), примыкающие к верхней части кожуха печи, и наклонный газопровод отводится к пылеуловителям. Газ после очистки от пыли используется в качестве горючего для нужд завода.

Ежесуточная выплавка чугуна в одной доменной печи достигает 1800—2000 т.

Основным показателем производительности доменной печи служит коэффициент использования полезного объема печи, представляющий собой отношение полезного объема печи, выраженного в кубометрах, к суточному выпуску чугуна, выраженному в тоннах. Чем меньше этот коэффициент, тем меньший объем печи требуется для выплавки 1 г, чугуна в сутки, т. е. тем лучше работает печь. В 1927 г. коэффициент использования доменных печей составлял 1,5. В настоящее время доменщики снизили этот коэффициент до 0,8 и даже до 0,65. Пути дальнейшего повышения производительности печей сводятся к улучшению подготовки руды, применению дутья, обогащенного кислородом, и работе печей на повышенном давлении воздуха.

Источник

67. Профиль доменной печи

Профиль доменной печи, ограничивающий ее рабочее про­странство, так называемый «полезный объем», является важнейшей частью конструкции печей. В зависимости от его очертаний доменная печь может быть склонна к периферийному или осевому ходу, к неустойчивости заданного режима. Поэто­му исключительно важно создание так называемого «рационального» профиля, обеспечивающего стабильный ровный ход и максимальное использование восстановительной способности газа. Чем правильнее расчет профиля, тем лучше использование химической и физической энергии газов, ровнее ход печи, равномернее разгар футеровки и больше стабильность соотношений основных размеров рабочего и проектного профилей. При неравномерном разгаре футеровки, т.е. при искажении профиля, производительность печи снижается, а расход кокса увеличивается.

Профиль доменной печи (рис.) подразделяют на составные ча­сти. Горн (нижняя цилиндрическая часть печи) в свою очередь делится на верхний и нижний, или соответственно на фурменную зону и металлоприемник. Между наиболее широкой цилиндрической частью профиля — распаром и горном находятся заплечики, представляющие собой усе­ченный конус, обращенный широким основанием к распару.

Выше распара находятся шахта, имеющая форму усеченного ко­нуса, и цилиндрический колошник.

Основные размеры профиля: полезная и полная высота печи, вы­сота отдельных его частей (горна, заплечиков, распара, шахты, ко-юшника) и их диаметры. Основные размеры указанных частей про­филя определяют рабочее пространство печи, т. е. так называемый ее полезный объем (V0), равный объему печи от оси чугунной летки до кромки большого конуса или засыпного устройства аппарата в край­нем опущенном положении. Полной высотой в отличие от полезной называют расстояние от оси чугунной летки до верхней кромки основного опорного кольца ко­лошника, на которое опирается засыпной аппарат. Разность полной и полезной высот определяется его высотой.

68. Футеровка доменной печи.

Кладка ДП выполняется обычно комбинацией двух размеров огнеупорного кирпича – нормального (230 мм) и полуторного (345 мм) с перевязкой швов в радиальном и вертикальном направлениях. Применяются также большемерные огнеупоры, в том числе углеродистые, в зависимости от принятой конструкции кладки. Лещадь печи сооружается из кирпича лучших марок: лещадного, высокоглиноземистого, углеродистого.

Конструктивными элементами кладки являются: лещадь, грн (в том числе металлоприемник и фурменная зона), заплечики, распар, шахта, колошник, купол печи, который иногда вместо огнеупорного кирпича предохраняется плитами с охлаждением или торкретированием огнеупорным бетоном.

По вспомогательным объектам различают футеровку: восходящих газопроводов и свечей; нисходящих газопроводов; пылеуловителей; тракта горячего дутья и фурменных рукавов.

Для различных проемов – фурменных отверстий, чугунных и шлаковых леток, а также деталей воздухопроводящих магистралей – применяют специальный арочный кирпич.

Толщина футеровки определяется проектом печи в зависимости от материалов и условий работы с учетом специальных стандартов и конструкций. При этом имеется в виду, что тепловое и химическое воздействие на кладку возрастает от верха печи к низу, а механические нагрузки, наоборот, преобладают главным образом в верхних 2/3 высоты шахты и имеют свой максимум в цилиндрической части колошника, где кладка испытывает наибольшее ударное воздействие от падающих с засыпного аппарата шихтовых материалов.

Источник

58. Профиль доменной печи.

Профиль доменной печи, ограничивающий ее рабочее про­странство, так называемый «полезный объем», является важнейшей частью конструкции печей. Чем правильнее расчет профиля, тем лучше использование химической и физической энергии газов, ровнее ход печи, равномернее разгар футеровки и больше стабильность соотношений основных размеров рабочего и проектного профилей. Профиль доменной печи подразделяют на составные ча­сти. Горн — в свою очередь делится на верхний и нижний, или соответственно на фурменную зону и металлоприемник. Между наиболее широкой цилиндрической частью профиля — распаром и горном находятся заплечики, представляющие собой усе­ченный конус, обращенный широким основанием к распару. Выше распара находятся шахта, имеющая форму усеченного ко­нуса, и цилиндрический колошник. Основные размеры указанных частей про­филя определяют рабочее пространство печи, т. е. так называемый ее полезный объем (V₀), равный объему печи от оси чугунной летки до кромки большого конуса или засыпного устройства аппарата в край­нем опущенном положении. Полной высотой в отличие от полезной называют расстояние от оси чугунной летки до верхней кромки основного опорного кольца ко­лошника, на которое опирается засыпной аппарат. Разность полной и полезной высот определяется его высотой.

59. Футеровка доменной печи.

Кладка ДП выполняется обычно комбинацией двух размеров огнеупорного кирпича – нормального (230 мм) и полуторного (345 мм) с перевязкой швов в радиальном и вертикальном направлениях. Применяются также большемерные огнеупоры, в том числе углеродистые, в зависимости от принятой конструкции кладки. Лещадь печи сооружается из кирпича лучших марок: лещадного, высокоглиноземистого, углеродистого. Конструктивными элементами кладки являются: лещадь, горн, заплечики, распар, шахта, колошник, купол печи, который иногда вместо огнеупорного кирпича предохраняется плитами с охлаждением или торкретированием огнеупорным бетоном. По вспомогательным объектам различают футеровку: восходящих газопроводов и свечей; нисходящих газопроводов; пылеуловителей; тракта горячего дутья и фурменных рукавов. Для различных проемов – фурменных отверстий, чугунных и шлаковых леток, а также деталей воздухопроводящих магистралей – применяют специальный арочный кирпич.

Толщина футеровки определяется проектом печи в зависимости от материалов и условий работы с учетом специальных стандартов и конструкций. При этом имеется в виду, что тепловое и химическое воздействие на кладку возрастает от верха печи к низу, а механические нагрузки, наоборот, преобладают главным образом в верхних 2/3 высоты шахты и имеют свой максимум в цилиндрической части колошника, где кладка испытывает наибольшее ударное воздействие от падающих с засыпного аппарата шихтовых материалов.

60. Охлаждение доменной печи.

Охлаждение ДП преследует цель максимального 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 и кипящей (диаэрированной) водой с использованием в качестве охлаждающего фактора скрытой теплоты парообразования. Второй способ известен под названием испарительного охлаждения. Оба способа охлаждения разделяются на горизонтальное и вертикальное. В первом случае холодильники шахты, распара, заплечиков и фурменной зоны устанавливаются в массиве кладки горизонтально, а во втором – вертикально по охлаждаемой поверхности, прикрепляясь к внутренней стороне кожуха печи специальными болтами. Охлаждение металлоприемника и боковой поверхности лещади при всех условиях осуществляется только вертикальными холодильниками. Преимущества горизонтальной системы сводятся к большей поверхности охлаждения, возможности смены холодильников в межремонтные периоды, лучшей сохранности проектного профиля и соотношений его размеров. Недостатком горизонтальной системы охлаждения является плохая герметичность кожуха, ослабление его вырезами для холодильников, относительная легкость их прогара при обнажении по мере износа кладки или оползания гарниссажа. При вертикальной системе охлаждения печи имеет лучшую строительную прочность, более герметичен, не ослаблен вырезами, но имеет меньшую площадь охлаждения. В оборотных схемах от­работанная вода проходит через охладительные установки и используется повторно.

Источник