Доменная печь специализируется на выплавке передельного чугуна для конвертерного производства следующего состава, %:
С = 4.87; Si = 0.45; Мn = 0.45; P = 0.15;
Технология доменной плавки позволяет увеличить температуру горячего дутья до 1250 оС и получить значительную экономию средств за счет снижения расхода кокса и повышения производительности доменной печи.
Однако, существующий блок воздухонагревателей с внутренней камерой горения ДП № 3 по своим техническим возможностям не позволяет достичь такой температуры.
Существующий блок воздухонагревателей состоит из 4-х аппаратов (№ 9, 10, 11, 12) и кирпичной дымовой трубы, высотой 80 м.
Блок воздухонагревателей оборудован трубопроводом сброса избыточного воздуха в атмосферу с шумопоглощающим устройством.
Со стороны воздухонагревателя № 9 находится смесительный воздухопровод и труба для взятия доменной печи «на тягу».
Каждый воздухонагреватель оборудован клапаном горячего дутья и отделительным клапаном на испарительном охлаждении, а также дымовыми клапанами на водяном охлаждении.
Подача воздуха горения - централизованная от вентиляторов, расположенных в отдельном здании.
Существующие воздухонагреватели имеют шесть недостатков, которые связаны с наличием в них высокой боковой камеры горения:
- “короткое замыкание” или прямые перетоки газов между камерой горения и камерой насадки по трещинам и швам между кирпичами в разделительной стенке, что может снижать температуру дутья на 100 оС;
- наклон камеры горения в сторону насадки (эффект «банана»), который возникает вследствие разных температур кладки камеры горения со стороны кожуха и со стороны насадки, приводит к взаимным повреждениям и камеры горения и насадки;
- деформация и обрушение кладки камеры горения, арок штуцера горячего дутья и горелки вследствие ползучести (крипа) огнеупоров под действием высоких температур и давлений в нижней части камеры горения;
- неравномерное распределение продуктов горения по насадке;
- пульсирующее горение, приводящее к сильной вибрации конструкций, разрушению кладки, нарушению нормального режима эксплуатации;
- растрескивание огнеупора по условиям термической стойкости при резких колебаниях температур во время смены газового и дутьевого периодов, что особенно проявляется при боковых металлических горелках.
Указанные недостатка характеризуют камеру горения, как самый слабый элемент воздухонагревателя, малая стойкость которой определяет и малый срок службы всего воздухонагревателя. Это вызывает необходимость через каждые 5-6 лет останавливать воздухонагреватели на ремонты III разряда (ремонт камеры горения) и через 10-15 лет на ремонты II разряда, когда полностью меняется вся огнеупорная кладка. Конструктивные недостатки воздухонагревателей с внутренней камерой горения ограничивают максимальную температуру нагрева дутья в них на уровне 1200-1250 оС, в то время как по возможностям применяемых рядовых огнеупоров (динас, муллитокорунд, шамот) она может быть повышена до 1350-1400 оС.
Многочисленные модернизации воздухонагревателей с внутренней камерой горения (керамические горелки, жаростойкие кессоны, усложнение конструкций камеры горения, усиление арок штуцеров горячего дутья и горелки и т.д.) решают лишь частные задачи, мало меняя существо дела. Например, воздухонагреватели с наружной камерой горения устраняют только воздействие первых двух из названных выше недостатков, однако стоят на 30-40 % дороже и требуют для своего размещения значительно больше места, что вызывает большие затруднения при реконструкции в действующих цехах.
Наиболее перспективный путь увеличения стойкости воздухонагревателей - это полный отказ от камеры (шахты) горения и организация сжигания газа под куполом воздухонагревателя или в прилегающей к нему небольшой форкамере. При этом полностью устраняются недостатки, связанные непосредственно с камерой горения, и остается только влияние термической стойкости, которое будет действовать при всех конструкциях воздухонагревателей.
Межремонтный срок службы таких воздухонагревателей будет определяться уже не стойкостью камеры горения, а стойкостью купола и расположенных на нем горелочных устройств.
В данном дипломном проекте представлены результаты расчетных и предварительных конструкторских проработок капитальных ремонтов воздухонагревателей № 9 - 11 и № 12 доменной печи № 3 ОАО «ЗСМК» в бесшахтном варианте, когда устраняется камера горения и сжигание газа производится струйно-вихревой горелкой, установленной на верху купола. Это позволяет получить ряд преимуществ по сравнению с имеющимися на комбинате воздухонагревателями с внутренней камерой горения:
1. Струйно-вихревая горелка форкамерного типа обеспечивает весьма интенсивное и полное сжигание газа до входа в насадку. Совместные измерения специалистов «ЕКО-Сталь» (ФРГ) и «Термик» в г. Магнитогорске, где работает блок из 4-х таких воздухонагревателей, показали, что концентрация оксида углерода (СО) составляет 20 мг/м3 при содержании кислорода в дыме 0.3-5.1 %. Это в 30 раз меньше предельно допустимых норм для России (0.05 % или 625 мг/мЗ по ГОСТ 21204-97) и в 5 раз меньше предельно допустимых норм для ФРГ (100 мг/м3). Т.к. «короткое замыкание» в этих аппаратах полностью исключено, то весь период эксплуатации воздухонагреватель остается весьма экологически «чистым», в то время как при внутренней камере горения пока не найдено эффективных способов борьбы с перетоками не полностью сгоревших продуктов горения в дымовой тракт через разделительную стенку.
2. Оптимальная степень закрутки потоков в горелке обеспечивает весьма равномерный вход продуктов горения в насадку (неравномерность составляет 3-5 %, в то время как в воздухонагревателях с внутренней камерой горения она составляет 12-15 %). Это позволяет увеличить степень использования насадки и устранить ее повреждения.
3. Полное отсутствие пульсирующего горения, что позволяет форсировать режимы работы воздухонагревателей без появления сильных колебаний давления и вибраций и избежать повреждения кладки и конструкций.
4. Симметричное распределение температур по насадке, футеровке и кожуху, что снижает температурные напряжения в них и улучшает стойкость воздухонагревателя.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.