Колошниковое устройство
Доменная печь
Доменная печь (рис. 9) шахтного типа предназначена для выплавки чугуна; основными частями ее являются: колошник 1, шахта 2, распар 3, заплечики 4, горн 5, лещадь 6 и фундамент 7.
Через верхнюю цилиндрическую часть — колошник — загружают шихтовые материалы в печь и отводят образующиеся в ней газы. Ниже колошника расположена шахта конической формы, в которой материалы, нагреваясь и расширяясь в объеме, беспрепятственно опускаются вниз под действием собственного веса. Распар — наиболее широкая, цилиндрическая часть печи, соединяет шахту с заплечиками, ликвидируя угол, в котором могли бы задержаться куски материала. В заплечиках печи происходит образование жидких продуктов плавки. Нижняя часть печи (горн) делится на две зоны: верхнюю — фурменную, в которой установлены фурмы для вдувания горячего воздуха (дутья) и топлива (природного газа, мазута и пр.), и нижнюю — металлоприемник, в котором накапливаются жидкие чугун и шлак. Последние выпускаются через отверстия в печи — летки. Основанием или дном горна является лещадь.
Печь имеет цельносварной кожух из листовой стали, изнутри футерованный огнеупорной кладкой, которая переходит внизу в кладку лещади, опирающуюся на фундамент. Для предохранения от разрушения значительная часть кладки охлаждается металлическими холодильниками, в которых постоянно циркулирует вода. Кладка колошника, подвергающаяся воздействию падающих кусков материала, защищена металлическими плитами.
Над колошником печи размещено колошниковое устройство для загрузки шихты и установлены газоотводы для отвода доменного газа. Ниже уровня чугунных леток расположена площадка литейного двора с машинами для открывания и закрывания чугунных и шлаковых леток.
Колошниковое устройство предназначено для загрузки в доменную печь шихты и отвода из нее доменного (колошникового) газа. В его состав входят:
Рис.9. Доменная печь полезным объемом 2700 м 3
· загрузочное устройство, осуществляющее прием шихтовых материалов и загрузку их в печь с распределением по заданной программе на колошнике при одновременной его герметизации;
· измерители уровня засыпи шихты в печи;
· газоотводы, cоединенные с печью и направляющие доменный газ в агрегаты для его очистки от колошниковой пыли;
· атмосферные клапаны, устанавливаемые в верхней точке газоотводов и используемые для выпуска газа из печи при ее остановках;
· грузоподъемные средства для монтажа и ремонта оборудования;
· несущие стальные конструкции и площадки для обслуживания механизмов.
Основным и наиболее ответственным агрегатом рассматриваемого узла доменной печи является загрузочное устройство, технологические возможности, эксплуатационная надежность и конструктивные особенности которого во многом предопределяют технико-экономические показатели плавки, условия обслуживания верха печи и степень загрязнения воздушного бассейна.
К загрузочному устройству предъявляют следующие требования:
1. Возможность равномерного окружного распределения шихты на колошнике, регулирования в широких пределах радиального ее распределения, селективной загрузки колошника (при нарушениях нормального хода печи).
2. Высокая газоплотность при избыточном давлении колошникового газа.
3. Длительная стойкость газо- и шихтозапирающих, а также распределительных элементов против абразивного, газоабразивного износа.
4. Возможность загрузки в печь горячего агломерата с температурой до 600 °С.
5. Обеспечение повышенной пропускной способности при работе печи в режиме «догона», используемом для быстрого восстановления заданного уровня засыпи шихты в печи.
6. Высокие надежность и ремонтопригодность, возможность проведения монтажа укрупненными узлами.
7. Возможность полной автоматизации управления работой механизмов.
8. Возможность полной автоматизации управления работой механизмов.
Рис. 10. Колошниковое устройство доменной печи с двухконусным загрузочным устройством
На рис. 10 показано колошниковое устройство доменной печи, оснащенной двухконусным загрузочным устройством и скиповым подъемником.
На опорном колошниковом фланце 4 кожуха 1 доменной печи установлено загрузочное устройство 2 с расположенной в его верхней части приемной воронкой 5. На купольной части кожуха 1 смонтированы измерители уровня засыпи шихты в печи и четыре газоотвода 3, попарно соединенные между собой в верхней части и снабженные футеровкой для предохранения от перегрева и истирания колошниковой пылью. Каждая пара газоотводов имеет вертикальный патрубок-свечу 12 со смонтированным на ней атмосферным клапаном 11. Колошниковое устройство снабжено монтажной балкой 7, по которой перемещается посредством электрической лебедки 15 и канатов монтажная тележка 8, консольно-поворотным краном 10 и самоходным козловым краном 9, перемещающимся вдоль монтажной балки 7. Последняя одним концом закреплена на копре 6, а другим оперта на первичный пылеуловитель. Копер, представляющий собой пространственную металлоконструкцию, несет на себе привод или часть привода конусов загрузочного устройства 2, приемную воронку 5, лестницы и площадки для обслуживания механизмов.
К колошниковому устройству примыкают (без опирания на его стальные конструкции) верхняя часть наклонного моста 14 скипового подъемника. При движении скипов 13 на разгрузочном участке моста происходит высыпание из них шихтовых материалов в приемную воронку 5 загрузочного устройства, механизмы которого, срабатывая в определенной последовательности, осуществляют шлюзование шихты и загрузку печи.
На рис. 11 представлено бесконусное загрузочное устройство с лотковым распределителем шихты.
Подаваемые ленточным конвейером (скипом) шихтовые материалы посредством передвижной воронки 1с поворотными заслонками направляются в один из двух параллельно расположенных шлюзовых накопительных бункеров 3, оборудованных верхним 2 и нижним 5 газоуплотнительными тарельчатыми клапанами с резиновым уплотнением, а также шихтовым
 |
Рис. 10. Бесконусное загрузочное устройство
затвором 4 секторного типа. Последний служит для защиты нижнего клапана от истирания шихтой и регулирования времени опорожнения бункера, который рассчитан на прием порции железорудного материала или кокса. Для контроля за истечением материала из бункеров 3 предусмотрено непрерывное взвешивание их с помощью месдоз.
При загрузке одного бункера производится выгрузка в печь материала из другого бункера через коническую воронку 6, направляющую вертикальную течку 8 трубчатой формы и вращающийся относительно оси печи распределительный лоток 10, угол наклона которого к горизонту может изменяться, независимо от вращения, в пределах от 40 до 74 град. Наличие двух указанных движений лотка позволяет регулировать в широком диапазоне распределение шихты по его радиусу и окружности, укладывая каждую порцию одним или несколькими кольцами разного радиуса, а также в заданные сектор или точку.
Привод приемной воронки, газоуплотнительных клапанов и шихтовых затворов — централизованный гидравлический. Лоток получает движения от установленного на куполе печи электромеханического привода 9.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
КОЛОШНИКОВОЕ УСТРОЙСТВО
Колошниковое устройство представляет собой многоэтажную металлическую конструкцию, служащую для поддержания комплекса механизмов, предназначенных для загрузки шихты в доменную печи (засыпной аппарат и др.), отвода газов (газоотводы) и для монтажа оборудования.
Газоотводы. Для отвода доменного газа в куполе печи
имеются отверстия и идущие от них вверх газоотводы (рис. 20, 19). Обычно число газоотводов равно четырем, их соединяют вначале симметрично попарно, а затем в один газоход, идущий вниз к пылеуловителям (см. рис. 55 и 56), расположенным на нулевой отметке (на печах объемом 5000—5500 м 3 имеется восемь газоотводов и по два нисходящих газохода). От верхних точек газоотводов отходят вертикальные свечи (трубы), заканчивающиеся атмосферным клапаном, который открывается, выпуская газ в атмосферу при превышении давления в печи сверх допустимого. Число свечей с клапанами колеблется от двух до четырех, они служат также для выпуска газа при остановках печи.
Засыпной аппарат. Он предназначен для загрузки шихты, необходимого ее распределения по сечению колошника, т.е. печи и для обеспечения герметичности печи в процессе загрузки, т.е. для предотвращения попадания в печь воздуха, ведущего к возможности взрыва, и предотвращения выделения печного газа в атмосферу.
Шихтовые материалы доставляют на колошник двумя скипами (тележками), движущимися по рельсам 8 наклонного моста 9; в крайнем верхнем положении скип 7 опрокидывается, поскольку его передние колеса катятся по рельсам, загнутым вниз, а задние — по другим рельсам, загнутым вверх и поднимающим заднюю часть скипа (см. рис. 32, а). При этом порция шихты высыпается через приемную воронку на поверх-
Рис. 32. Засыпной аппарат двухконусный (а) и бесконусный фирмы «Поль—Вюрт» (б):
а: 1 — большой конус; 2— воронка (чаша); 3 — штанга;» 4 — малый конус; 5 т-полая трубчатая штанга; 6 — приемная воронка; 7 — скип; 8 — рельсы наклонного моста; 9 — наклонный мост; 10 — воронка;
ность малого конуса, после чего он опускается и материал просыпается вниз на поверхность большого конуса, а малый конус сразу же поднимается. Подобным образом на поверхность большого конуса загружают два—шесть скипов (набирают подачу). Затем при поднятом малом конусе опускают большой конус, и материал подачи просыпается в печь, после чего большой конус поднимается.
Далее на большой конус набирают новую подачу (два—шесть скипов), но перед каждым опусканием малого конуса он с воронкой 10 поворачивается на 60°. Загрузив эту подачу в печь путем опускания и подъема большого конуса, на него набирают следующую подачу; при этом перед каждым опусканием малого конуса он с воронкой поворачивается на 120° от исходного положения. При наборе последующей подачи угол поворота составляет 180° и т.д. Благодаря такому вращению распределителя подачи попадают не в одно место под наклонным мостом 9, а сравнительно равномерно распределяются по периферии колошника.
В процессе загрузки конусы работают поочередно: когда один опущен, другой поднят (закрыт), что обеспечивает герметичность печи.
После опускания малого конуса в межконусном пространстве создается давление, соответствующее атмосферному, а большой конус находится под давлением газов в печи, что препятствует его опусканию. После же опускания большого конуса, в межконусном пространстве создается давление, равное давлению газов в печи, что препятствует открытию малого конуса. Для выравнивания давления в межконусном пространстве и печи подают чистый газ в межконусное пространство под давлением, близким к давлению газов в печи. Это делают перед опусканием большого конуса при помощи уравнительных клапанов, а при опускании малого конуса сбрасывающий клапан выпускает газ из межконусного пространства в атмосферу. Работа уравнительных клапанов автоматизирована и сблокирована с работой конусов засыпного аппарата.
Слабым местом аппарата являются стыки конусов с соответствующими воронками. Здесь в связи с повышенным давлением в печи просачивается доменный газ и содержащаяся в нем пыль вызывает абразивный износ металла. Поэтому стойкость конусов низкая, малый; конус заменяют почти через каждые полгода, а большой через 1,5-2,5 г.
Среди ряда бесконусных загрузочных устройств хорошо зарекомендовала себя конструкция фирмы «Поль Вюрт» (Люксембург). Схема подобного устройства показана на рис. 32, б. Его основные элементы: передвижная приемная воронка 2 с затвором 3 внизу; два накопительных шлюзовых бункера 5, центральная течка (труба) 8, отсечная задвижка 9 и вра-
вдающийся лоток 11 с механизмами 10, обеспечивающими вращение лотка вокруг вертикальной оси и изменение угла его наклона. Шлюзовые бункеры 5 объемом 50—80 м 3 оборудованы верхним 4, нижним 7 газоотсекающими клапанами и шихтовым дозирующим затвором 6. Газоотсекающие клапаны обеспечивают герметичность печи, поскольку верхний клапан открывают при закрытом нижнем и наоборот. Отсечная задвижка 9 служит для герметизации печи при ремонтах загрузочного устройства.
Загрузку шихты производят следующим образом. Приемную воронку 2 устанавливают над пустым бункером 6, открывают верхний газоотсекающий клапан 4 при закрытых нижнем клапане 7 и затворе 6 бункера и, открыв затвор 3 воронки, начинают подачу шихты в бункер с конвейера 1 шихтоподачи; наполнив бункер, закрывают затвор воронки и верхний газоотсекающий клапан. Для выгрузки шихты в печь открывают нижний газоотсекающий клапан и затем шихтовый затвор 6 бункера, при этом скорость высыпания материала из бункера определяется степенью раскрытия шихтового затвора. Высыпающийся из бункера материал через трубу 8 попадает на вращающийся лоток 11 и скатывается по нему в печь. После опорожнения бункера закрывают шихтовый затвор б и затем нижний газоотсекающий клапан 7. За время опорожнения бункера лоток совершает не менее 10 оборотов, при этом угол наклона лотка изменяют по заданной программе в пределах 7-53°, выгрузка длится 60—140 с.
Правый и левый бункеры 5 работают поочередно: когда наполняют один бункер, из другого материал выгружают в печь. Шихту с конвейера 1 направляют в тот или иной бункер, передвигая приемную воронку 2. Газоуплотнительные клапаны выполняют только функцию уплотнения, не соприкасаясь с шихтой, что увеличивает срок их службы.
При работе загрузочного устройства перед открытием газоотсекающих клапанов производят выравнивание давления в бункерах 5 с давлением в печи или с атмосферным. Чтобы предотвратить выброс из бункеров 5 запыленного доменного газа в атмосферу, на отечественных печах предусмотрена система пылеподавления, заключающаяся в том, что в бункер во время выгрузки из него шихты подают азот под давлением ббльшим, чем давление газов в печи, и поэтому газы из печи в бункер и из него в атмосферу не попадают.
Недостатком устройства считают то, что сложный механизм вращения лотка расположен в куполе печи и для его охлаждения и защиты от горячих колошниковых газов требуется расходовать много (10-30 тыс.м 3 /ч) азота или очищенного охлажденного доменного газа; кроме этого раз в три-четыре месяца необходима кратковременная остановка печи для замены резиновых прокладок газоотсекающих клапанов.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Колошниковое устройство
В решении проблем надежности, долговечности и безаварийной работы таких сложнейших технологических агрегатов, какими являются доменные комплексы, значительная роль отведена обслуживающим площадкам и поддерживающим их конструкциям. Колонны, расположенные вокруг шахты, воспринимают нагрузки от колошникового устройства и площадок шахты. В зависимости от конструкции здания доменной печи колонны шахты могут служить опорами и для элементов каркаса здания. Колонны шахты совместно с опирающимися на них кольцевыми площадками образуют пространственный каркас, который в верхней части обычно закреплен при помощи горизонтальных связей к кожуху шахты. Через эти связи кожуху передаются все горизонтальные усилия от колошникового устройства и ветровой нагрузки. Связи должны также обеспечить независимое, вызванное разным температурным режимом, вертикальное перемещение конструкций. Колонны шахты опираются непосредственно на колонны горна ( рис. 13.7) и воспринимают через кольцевую балку нагрузку от колошникового устройства. Расположение колонн шахты в плане определяется следующими требованиями: соблюдением расстояния до шахты печи ( для прохода и ремонта) и опиранием на колонны горна с наименьшим эксцентриситетом. В связи с передающимися на колонны значительными нагрузками их торцы строгаются или выполняются с К-образной разделкой кромок. Кольцевые площадки шахты в основном бывают двух типов. Первые опираются непосредственно на колонны и закрепляются к ним жесткими узлами с тем, чтобы уменьшить свободную длину колонн и обеспечить устойчивость всего каркаса на случай ремонта кожуха печи. Для лучшей работы конструкции на кручение сечение площадок должно быть коробчатым. Площадки второго типа опираются на кожух печи и прикрепляются к колоннам только для уменьшения свободной длины последних. При этом должен обеспечиваться принцип независимого вертикального перемещения кожуха и колонн. Кроме вертикальной жесткости площадки шахты в ряде случаев должны обладать и горизонтальной жесткостью для распределения горизонтальных нагрузок на все колонны шахты. Последнее необходимо при закреплении кровли литейного двора к колоннам для передачи ветровых нагрузок, а также в случаях возникновения горизонтальных усилий от радиальных площадок при их подвеске с помощью наклонных опор и т.п. Горизонтальная жесткость площадок создается или сплошным листовым настилом или постановкой связей. [31]
С целью устранения этого недостатка были запроектированы печи без мораторного кольца ( или с узким кольцом), конструкция которых практически не ограничивает величины внутреннего давления газовой среды. Вокруг кожуха устанавливаются четыре самостоятельных колонны, предназначенные как и в предыдущем случае, для восприятия веса колошникового устройства и для использования при ремонтах. Для этого предусматривается ложный моратор, с помощью которого вес верхней части печи при ремонтах передается на колонны. Одновременно ложный моратор развязывает колонны в горизонтальной плоскости. [33]
Здесь колонны горна и шахты расположены соосно. Такая схема отличается от приведенной на рис. 20.5, е тем, что число колонн в ней сокращено до четырех; это стало возможным благодаря проведению специальных исследований. Такая схема является унифицированным решением как при работе на обычных рудах, так и при работе на рудах, содержащих цинк. Возможность поворота в плане колошникового устройства на любой угол создает большое удобство при планировке цеха по этой схеме. Первые печи этого типа выполнены с мораторным кольцом, впоследствии было применено более прогрессивное решение самонесущего бсзмораторного кожуха, позволяющее не ограничивать величину внутреннего давления в печи. [34]
Кладка толстостенного распара ( или шахты) основывается на широком металлическом кольце, называемом м о р а т о р о м, опирающемся на колонны. В нижней части шахта охлаждается аналогично горну и заплечикам плитовыми вертикальными холодильниками или горизонтальными холодильниками, закладываемыми в кладку. Колошниковую часть кладки шахты предохраняют от разрушения ударами загружаемых материалов стальными защитными сегментами. Колошниковое устройство служит для равномерной загрузки шихты в печь и отвода газов. [35]
Кладка толстостенного распара ( или шахты) печей объемом до 2000 м3 основывается на широком металлическом кольце, называемом моратором, опирающемся на колонны. В печах объемом 2700, 3200 и 5000 м3 распар ( шахта) опирается на консоль вертикального холодильника. В нижней части шахта охлаждается аналогично горну и заплечикам плитовыми вертикальными холодильниками пли в старых печах горизонтальными холодильниками, закладываемыми в кладку. Колошниковую часть кладки шахты предохраняют от разрушения ударами загружаемых материалов стальными защитными сегментами. Колошниковое устройство служит для равномерной загрузки шихты в печь и отвода газов. [36]
Значительным шагом в модернизации доменных комплексов является исключение громоздкой и весьма ответственной конструкции копра или так называемое бескопровое устройство. Толщина газоотводов, воспринимающих значительные нагрузки от оборудования колошника, увеличена сравнительно с обычным решением. Кроме собственной массы, нагрузка на газоотводы определяется весом засыпного аппарата, передаваемым на газоотводы при его смене, а также воздействием от температурного расширения газоотводов при эксплуатации. Конструкции закрепляемых к газоотводам основных площадок колошникового устройства вместе с газоотводами образовывают жесткий пространственный каркас. Вследствие значительных нагрузок крепление осуществляется при помощи жестких кольцевых ребер, распределяющих усилия по окружности газоотводов. В нижней части этого каркаса установлены связи, уменьшающие свободную длину его стоек ( газоотводов) и более равномерно распределяющие нагрузку между ними. Связи со стороны монтажной балки для возможности смены засыпного аппарата частично выполнены съемными. [38]
В решении проблем надежности, долговечности и безаварийной работы таких сложнейших технологических агрегатов, какими являются доменные комплексы, значительная роль отведена обслуживающим площадкам и поддерживающим их конструкциям. Колонны, расположенные вокруг шахты, воспринимают нагрузки от колошникового устройства и площадок шахты. В зависимости от конструкции здания доменной печи колонны шахты могут служить опорами и для элементов каркаса здания. Колонны шахты совместно с опирающимися на них кольцевыми площадками образуют пространственный каркас, который в верхней части обычно закреплен при помощи горизонтальных связей к кожуху шахты. Через эти связи кожуху передаются все горизонтальные усилия от колошникового устройства и ветровой нагрузки. Связи должны также обеспечить независимое, вызванное разным температурным режимом, вертикальное перемещение конструкций. Колонны шахты опираются непосредственно на колонны горна ( рис. 13.7) и воспринимают через кольцевую балку нагрузку от колошникового устройства. Расположение колонн шахты в плане определяется следующими требованиями: соблюдением расстояния до шахты печи ( для прохода и ремонта) и опиранием на колонны горна с наименьшим эксцентриситетом. В связи с передающимися на колонны значительными нагрузками их торцы строгаются или выполняются с К-образной разделкой кромок. Кольцевые площадки шахты в основном бывают двух типов. Первые опираются непосредственно на колонны и закрепляются к ним жесткими узлами с тем, чтобы уменьшить свободную длину колонн и обеспечить устойчивость всего каркаса на случай ремонта кожуха печи. Для лучшей работы конструкции на кручение сечение площадок должно быть коробчатым. Площадки второго типа опираются на кожух печи и прикрепляются к колоннам только для уменьшения свободной длины последних. При этом должен обеспечиваться принцип независимого вертикального перемещения кожуха и колонн. Кроме вертикальной жесткости площадки шахты в ряде случаев должны обладать и горизонтальной жесткостью для распределения горизонтальных нагрузок на все колонны шахты. Последнее необходимо при закреплении кровли литейного двора к колоннам для передачи ветровых нагрузок, а также в случаях возникновения горизонтальных усилий от радиальных площадок при их подвеске с помощью наклонных опор и т.п. Горизонтальная жесткость площадок создается или сплошным листовым настилом или постановкой связей. [39]
Приведенные обстоятельства вызывают необходимость опирания колонн шахты непосредственно на колонны горна, вследствие чего колонны рам копра обычно не совпадают в плане с колоннами шахты. Для передачи нагрузки от копра на колонны в уровне колошниковой площадки предусмотрена кольцевая балка, способная работать как на изгиб, так и на кручение. При таком решении допускается возможность установки копра под любым углом к колоннам печи вне связи с расположением ее леток и фурм. Сохраняя все преимущества схемы, приведенной на рис. 13.5 г, описываемое решение обеспечивает прочность и надежность конструкций даже в случае появления трещин в кожухе печи. Зэс изображена доменная печь с такой схемой, но при уменьшенном количестве колонн, получившая широкое распространение в типовых печах 2000 м3 и больших объемов. Рост объемов и форсирование режимов работы печей вызывает необходимость увеличения количества ее фурм и леток, что создает затруднение для установки колонн горна, усложняет осуществление механизации трудоемких работ у горна печи. В то же время опыт эксплуатации печей свидетельствует о том, что колонны горна во время эксплуатации фактически не воспринимают веса вышерасположенных конструкций ( кожуха, кладки, холодильников) и шихты, а обычно испытывают растягивающие напряжения, вызываемые вертикальным термическим расширением кладки и внутренним давлением газа, передаваемым на колонны через болты, крепящие мораторное кольцо к их оголовку. Сами колонны несут нагрузку только от колошникового устройства ( при незатянутых болтах растяжение в колоннах не возникает) и предназначены для восприятия веса шахты при ремонтах с полной заменой кожуха горна. [42]
