11.05.2018

Перспективы применения плитовых холодильников и тонкостенных шахт


Идея тонкостенных шахт не нова: существовал ряд конструкций, в том числе применявшаяся в России шахта системы Бургерса.

Тонкостенные шахты в разное время были распространены в Чехии, ФРГ, Англии, причем в каждой стране существовали свои теоретические и практические предпосылки и обоснования для их применения.

В настоящее время в США также наметилась тенденция к сокращению толщины кладки шахты на существующих доменных печах. Вызвано это тем, что в условиях повышающейся интенсификации процесса и дальнейшего увеличения полезного объема доменных печей толстостенная конструкция шахты с холодильниками локального действия не обеспечивает длительности работы и надежной защиты кожуха печи.

Проблема повышения стойкости шахты и наилучшего использования действующих мощностей решается применением периферийных плитовых холодильников в сочетании с тонкостенной кладкой.

Применение тонкостенных шахт рассматривается, прежде всего, как реальная возможность максимально использовать резерв для увеличения выплавки чугуна без ввода новых мощностей и значительных капитальных затрат.

Существующие доменные печи в силу сложившихся в прошлом традиций запроектированы с толстостенной кладкой, вследствие чего возник своего рода природный неиспользуемый резерв объема. Этот резерв может быть реализован, если установить в шахте, вплотную к кожуху, периферийные холодильники с тонкостенной кладкой и расширить пропорционально все сечения печи: горн, колошник, заплечики (рис. 106). Это практически равноценно тому, что в габариты существующего кожуха, например типовой печи объемом 1386 м3, вписывается печь с полезным рациональным объемом 1600— 1620 м3; в кожух печи объемом 1719 м3 — доменная печь с полезным объемом 1980—2000 м3 и т.д. с соответственной увеличению объема дополнительной выплавкой чугуна.
Применение тонкостенной конструкции на новых доменных печах сократит металлоемкость, расход огнеупорных материалов, сроки строительства и упростит ремонты печей.

Кроме того, на печах с тонкостенной шахтой исключается раздувочный период, характеризуемый низкими производственными показателями: печи, начиная от задувки, в течение всей кампании будут работать с одинаковыми производственными показателями.

Конструкция тонкостенных шахт внедрена на всех доменных печах КМК. Доменные печи № 1—4 на KMK построены в 30-х годах. Их неоднократно реконструировали в целях увеличения объема (с 840 до 1310 м3), они оснащены старыми воздуховодными и воздухонагревательными средствами, причем колонны горна препятствовали необходимому расширению сечения в средней части печи. Несмотря на такие неблагоприятные условия, на печах KMK получено реальное увеличение производительности на 3,0—6,0%, а расход кокса уменьшился до 6,7%.

Это реальный факт, о котором нельзя забывать при сопоставительном анализе и выборе конструкции шахты: имеется в виду выбор между толстостенной шахтой с комбинированными холодильниками и тонкостенной охлаждаемой только периферийными плитами.

Внедрению тонкостенных шахт препятствовали ранее, да и в какой-то мере препятствуют сейчас, следующие три обстоятельства:

1) целесообразность применения плитовых холодильников;

2) выбор рациональных профилей рабочего пространства и установки холодильников;

3) оценка успешности производственного процесса без общепринятого к.и.п.о. по проектному объему.

Решение этих проблем сводится в основном к следующему. Плитовые холодильники при установке их в шахте не вызывают предполагавшихся некоторыми специалистами отрицательных последствий вроде увеличения расхода кокса и снижения производительности из-за повышенной интенсивности охлаждения.

Влияние холодильников сказывается при установке их в непосредственной близости от охлаждаемой поверхности плиты на расстоянии 300—350 мм; это и есть оптимальное расстояние, на которое должны быть удалены холодильники от линии рационального рабочего (не проектного) профиля.

Рациональный рабочий профиль, при котором доменные печи начинают работать высокопроизводительно, не улучшая показателей при дальнейшем разгаре кладки, близок к типовому и отличается от него некоторым расширением сечения низа печи (распара, заплечиков и горна). Такие рекомендации по профилю испытаны в 1960—1963 гг. на печах разного объема, работающих в различных сырьевых условиях: печь объемом 1033 м3 Донецкого металлургического завода, печь объемом 1719 м3 Коммунарского металлургического завода, печь объемом 1719 м3 Челябинского металлургического завода.

Что касается планирования производства по проектному объему, то этот вопрос можно решить сравнительно просто, например, заменой к. и. п. о. по кладке к. и. п. о. по кожуху.

Переход от полезного объема Vп к объему по кожуху Vк можно рассчитать по следующей формуле для печей с полезным проектным объемом >1000 м3:
Понятно, что от такой формальной замены делимого Vп на Vк в формуле (44) никак не может уменьшиться выплавка чугуна, наоборот, свобода, полученная доменщиками в этом вопросе, будет способствовать прогрессу в доменном производстве.

Ниже подробнее рассмотрены вопросы выбора рационального профиля и толщины кладки в конструкции тонкостенной шахты, а также влияние плитовых холодильников на ход печи и производственные показатели.

Под рациональным понимают такой профиль, при котором печь работает наиболее производительно и экономично.

Несомненно, что на любой доменной печи наилучшему периоду работы, при прочих равных условиях, соответствуют наиболее рациональные очертания рабочего пространства.

Практика показывает, что все печи, независимо от величины проектного объема, в течение определенного времени после задувки работают с пониженными показателями, даже с учетом обычных неполадок, свойственных задувочному периоду.

Длительность раздувочного периода, как правило, колеблется в пределах 3—6 мес., реже до 9—12 мес.

Следовательно, и формирование рационального рабочего профиля происходит в течение 3—6 мес.

В дальнейшем разгар кладки продолжается, но прироста производства не происходит.

Таким образом, если знать пределы изменения размеров рабочего профиля и иметь технические возможности стабилизировать дальнейший разгар, можно обеспечить постоянный рациональный профиль на протяжении всей кампании печи.

Это может быть достигнуто применением высококачественных огнеупоров, что малореально на сегодняшний день, либо устройством периферийного охлаждаемого экрана, например, в виде плитовых холодильников, хорошо зарекомендовавших себя на практике.

Таким образом, при разработке конструкции тонкостенных доменных печей и выборе профиля следует руководствоваться следующими положениями.

1. Рациональный рабочий профиль, соответствующий началу высокопроизводительной работы доменной печи, формируется после первых месяцев работы и отличается от проектного некоторым расширением сечения нижней части печи, уменьшенным углом наклона шахты и отношением dк/dр.

Размеры профиля реконструируемых и вновь строящихся доменных печей рекомендуется определять по формулам типа X=cVn, выведенным в результате анализа работы печей в зависимости от разгара кладки:

а) для вновь строящихся (в зависимости от полезного объема):
б) для реконструируемых (в зависимости от полезного объема):
где dр,dг,dк — диаметры распара, горна и колошника;

Vп — полезный объем печи;

Hп — полезная высота печи.

2. Плитовые холодильники в шахте следует устанавливать на расстоянии 345—460 мм от линии рационального профиля.

Такая толщина футеровки достаточна для некоторой доработки профиля применительно к конкретным условиям, а также для устранения охлаждающего действия плитовых холодильников после разгара кладки.

3. На существующих доменных печах с толстостенной кладкой плитовые холодильники нужно устанавливать вплотную к кожуху и за счет сокращения толщины кладки до 345—460 мм пропорционально расширять рабочее сечение во всех зонах в соответствии с вышеуказанными рекомендациями по профилю.

4. Вновь строящиеся доменные печи большого объема следует сразу проектировать с тонкостенной шахтой и рекомендуемым профилем.

Это приведет к экономии строительных материалов, сокращению сроков строительства и исключению после-задувочного периода работы с пониженной производительностью печи.





Яндекс.Метрика