Модернизация конструкции и оборудования доменных печей
На данный момент во всемирной практике все больше внимания уделяют модернизации и реконструкции доменных агрегатов с увеличением их технической оснащенности, внедрением новейших технологических разработок, направленных в первую очередь на создание и сокращение энергопотребления всецело безотходной технологии. Наровне с сооружением новых больших доменных печей вместо ветхих маленького количества, практически любой большой капремонт доменных печей употребляется для повышения их количества.
Одновременно с этим отмечается, что потому, что многие конструкции комплекса печи (фундамент, шихтоподача, литейный двор и др.) остаются неизменными, то повышение количества вероятно только до определенного предела. В любом случае при капитальных ремонтах доменные печи оснащаются новейшим оборудованием и контрольно-измерительной аппаратурой, отвечающей последним техническим достижениям; осуществляются мероприятия, продлевающие продолжительность кампании доменных печей.
В отечественной и зарубежной практике повышение количества доменных печей идет по пути раширения поперечных размеров элементов профиля и некоротого прироста высоты. При повышении количества доменных печей в 5 раз диаметры горна, распара (с/р) и колошника. Отличительной изюминкой больших печей Японии есть прекращение роста нужной высоты при повышении количества более чем 400 м3.
Характерным для замечательных доменных печей есть повышение относительно емкости горна за счет металлоприемника. Это формирует благоприятные условия для отработки и накопления продуктов плавки при интенсификации процесса.
За границей отмечается тенденция в повышении глубины “мертвого слоя”. Это разъясняется тем, что при посадке столба кокса появляются интенсивные периферийные потоки, вызывающие повышение нагрузок на стены горна. При глубоком мертвом слое столб кокса плавает в слое чугуна, благодаря чему достигается более равномерное по площади горна стекание чугуна без местного вымывания кладки.
Потому, что с повышением количества доменных печей уменьшается удельная боковая поверхность стен, то возрастают требования к стойкости огнеупорных холодильников и материалов совокупности охлаждения. Приобретает распространение футеровка распара и нижней части шахты графитовыми и карборундовыми огнеупорами на разной связке, и высокостойкими керамическими огнеупорами. Горн футеруют углеродистыми огнеупорами разного сорта, карборундовым кирпичом и графитом.
При реконструкции доменные печи оборудуют более идеальными загрузочными устройствами, действенными совокупностями охлаждения, установками придоменной грануляции шлака, совокупностями вдувания заменителей кокса, средствами автоматизации и механизации и др.
Согласно данным работы во всемирной приктике отмечается тенденция к оборудованию доменных печей бесконусными засыпными аппаратами. В Японии~25% всех доменных печей имеют бесконусные засыпные аппараты, остальные оборудованы конусными устройствами, в большинстве случаев, с подвижными плитами колошника. В Италии на фабриках компании “Италсидер” во время 1976-1986 гг. бесконусные загрузочные устройства были установлены на 7 доменных печах.
На данный момент-30% чугуна в мире выплавляют а печах, оборудованных аппаратами лоткового типа. В ФРГ, на заводе компании “Тиссен” в Швельгерне, на первом капительном ремонте наибольшей на предприятии компании доменной печи с диаметром горна 13,6 м в 1975-1976 гг. был установлен бесконусный засыпной аппарат. В то время доменную печь счители самой большой в мире, оборудованной таким аппаратом.
Реконструировали совокупность охлаждения печи, заменив испарительное охлаждение на водяное с применением вертикальных чугунных плитовых холодильников в нижней части и близко расположенных горизонтальных бронзовых плитовых холодильников в шахте.
Рис. 1. Относительное изменение диаметра горна, распара, полезной высоты и колошника с повышением количества доменных печей СССР (а) и (базисная – доменнная печь № 2 количеством 1033 м3 ЧерМК): (1 – ЧерМК, 2 – комбинат “Криворож-сталь”, 3 – НЛМК, 4 – ЗСМК, 5 – Днепропетровский им. Джержинского; б -доменные печи Японии (базисная – доменная печь № 1 количеством 2004 м3 в Фукуяме): 1 – фукуяма; 2 – Оита; 3 – Касима; 4 -Кимицу (СССР – нужный количество, Япония – внутренний количество)
На втором капитальном ремонте в 1984-1985 гг. увеличили глубину мертвого слоя на печи с 1,5 до 2,6 м с одновременным опусканием лещади и находящейся под ней совокупности охлаждения. Для кладки лещади применяли углеродистые блоки, установленные на слой графита толщиной 400 мм. Верхнюю часть лещади высостой 500 мм делали из муллита, по окружности кольцо выложи хромокорундовыми огнеупорами.
Для футеровки горна применяли углеродистый кирпич.а фурменной территории-легированные хромом корундовые огнеупоры на нитридной связке, владеющие высокой термостойкостью в услових агрессивного действия жидкой щелочей и фазы. Заплечики, оборудованные чугунными плитовыми холодильниками, футеровали силлиманитовым кирпичом, содержащим 60% AJ203, к которому лучше пристает защитный слой шлака. Этим же кирпичом футеровали и распар.
В нижней части шахты для футеровки применяли хромокорундовые огнеупоры.
На протяжении капремонта с 55 до 80 м3 увеличили количество бункеров в загрузочном устройстве,что разрешило при необходимости увеличивать величину подачи загружаемых материалов. Печь оборудовали дополнительными датчиками для замера давления по высоте шахты и термопарами для измерения температуры воды в совокупности охлаждения. Для управления процессами загрузки материалов и шихтовки применили ЭВМ.
Модернизировали кроме этого воздухонагреватели (установили новые теплообменники и керамические горелки для подогрева воздуха горения и доменного газа), обновили оборудование литейного двора, газоочистки и других участков. Позднее на печи ввели в эксплуатацию совокупность для вдувания в печь угольной пыли. Все эти мероприятия разрешили существенно улучшить показатели доменной плавки.
В Японии, на заводе компании “Кавасаки сэйтэцу” в Мидзусиме на протяжении капремонта доменной печи № 4 увеличили внутренний количество с 4323 до 4826 м3, смонтировали установку для грануляции шлака производительностью 3 т/мин (максимально – 10 т/мин), установили подогреватель воздуха горения для воздухонагревателей, к имеющемуся устройству для отбора проб газа из верхней части шахты добавили устройство для отбора газа из средней части.
стаж работы печи продемонстрировал, что самый изнашивающейся территорией есть нижняя часть шахты печи, где огнеупорная футеровка подвергается интенсивной химической эрозии и действию больших температур. Использовавшиеся в данной территории Г-образные холодильники разрушались, что приводило к обрушению огнеупорной кладки, поддерживаемой выступами. Для продления срока работы кладки в нижней части шахты между вертикальными плитовыми холодильниками установили пять последовательностей горизонтальных бронзовых плитовых холодильников. Для предотвращения перегрева кожуха в алучае выхода из строя вертикальных плитовых холодильников между ними и кожухом установили бронзовую охлаждающую водяную рубаху с отдельным подводом воды (рис.2.)
При термических напряжениях в нижней части шахты и разрушении огнеупорной вертикальных плитовых и футеровки холодильников печной газ может попадать к кожуху и науглероживать внутренюю его поверхность, в следствии чего увеличивается склонность его к трещинообразованию. Для предотвращения этого на внутреннюю поверхность кожуха в нижней части шахты нанесли бронзовое покрытие.
Для футеровки самый изнашиваемой территории применили карбидкремниевые огнеупоры на нитридной связке, имеющие коэффициент сопротивления термическому напряжению на порядок выше если сравнивать с шамотными. На периферии лещади в районе двух верхних последовательностей углеродистых блоков, где вероятен грибообразный разгар, укладывали пропитанные смолой углеродистые блоки с пониженной пористостью и более высокой плотностью, владеющие теплопроводностью и повышенной прочностью.
Печь оснастили идеальной контрольно-измерительной аппаратурой, установили датчики роста кладки, напряжения в кожухе и кладке шахты, толщины огнепорной настылей и футеровки в верхней части шахты, и толщины оставшейся кладки в нижней ее части, термопары для замера температуры кожуха шахты; смонтировали устройства для отбора проб газа и замера давления по высоте шахты. Воздушные фурмы
Рис.2. Комбинированная совокупность с двойным охлаждением: 1 – горизонтальные бронзовые плитовые холодильники; 2 – вертикальные плитовые холодильники из серего чугуна с залитым кирпичом; 3 – бронзовая водоохлаждаемая рубаха; 4 – карбидкремниевый кирпич на нитридной связке; 5 – кожух печи
оборудовали расходомерами дуться и телевизионными камерами. В куполе печи установили телевизионную камеру инфракрасного излучения и термовизор, на колошнике г профилемер. Данные от контрольно-измерительной аппаратуры вводили в ЭВМ и применяли для управления ходом печи.
На капительном ремонте доменной печи № 5 4617 м3 завода компании “Ниппон кокан” в Фукуяме (Япония) модернизировали совокупность охлождения и огнеупорную футероку.
С целью поддержания кладки и предотвращения прогаров увеличили число горизонтальных плитовых холодильников в шахте при понижении растояния между последовательностями в нижней части с500до 400 мм. В данной территории применили шестисекционные холодильники, а в верхней части – четырехсекционные вместо даухсекционных. Холодильники оснастили расходомерами, датчиками для контроля термических нагрузок, давления и температуры воды.
Расход воды на холодильники регулировали в зависимости от остаточной толщины футеровки. Кладку печи делали из отличных огнеупоров. Опыт эксплуатации продемонстрировал, что термостойкость стандартных шамотных изделий низкая.
Трещинообразование возможно растолковать повышенным термическим расширением стандартного шамотного кирпича, что связано с избыточным числом кремнезема. Вследствие этого для футеровки применяли шамотный кирпич улучшенного качества, в котором избыток кремнезема перевоплощён в муллит (3A1203 2Si02) -Этот кирпич использовали как главный огнеупорный материал при футеровке шахты, причем в нижней ее половине наровне с этим кирпичом в слое кладки, примыкающей к кожуху, применяли карбидкремниевые изделия с теплопроводностью и высокой прочностью. Футеровку горна печи делали из углеродистокарбидкремниевых изделий, Яарактерезующихся теплопроводностью и большей плотностью, чем стандартные углеродистые огнеупоры.
При реконструкции доменной печи № 3 компании “Компаниа Сидеруржика в Вольта-Редонда (Бразилия) увеличили ее количество с 3390 до 3815 м3, а диаметр горна – с 12,4 до13,0м: применили подвижные плиты колошника конструкции японской компании “Ниппон кокан” совместно с двухконусным засыпным аппаратом, оборудованным четырехклапанным затвором; повысили давление на колошнике с 0,175 до 0,25
МПа; увеличили количество чугунных леток с 3 до 4; дневная производительность печи увеличилась на 11%. В СССР обширный опыт по модернизации и реконструкции доменных печей на протяжении капитальных ремонтов накоплен на ЧерМК. В течение 10 лет (1975-1984гг.) на комбинате осуществили техническое перевооружение всех действующих доменных печей количеством 1007, 1033, 2000 и 2700 м3.
Обновление главных фондов в доменном цехе началось с реконструкции доменной печи № 1 1007 м3, проработавшей ^20 лет. В 1978 г. реконструировали доменную печь № 2. Реконструкция первых двух печей (1007 и 1033 м3) заключалась в увеличении их технического оснащения до отметки современных отечественных и зарубежных доменных печей.
Главными техническими ответами, определяющими уровень разработки и эксплуатациионную надежность агрегата, явились принципиальное изменение совокупности шихтоподачи с заменой вагон-весов на конвейерную загрузку с воронка-весами и организацией отсева и центральными бункерами мелочи рудных материалов; устройство второй чугунной летки на одном литейном дворе; повышение числа фурм с 14 до 16; замена многоносковой разливки чугуна, на одноносковую посредством качающихся желобов; усовершенствование конструкции совокупности охлаждения шахты и распара с повывшением плотности кожуха печи; увеличение пропускной свойстве трактов подачи газа и кислорода, и производительности шихтоподачи; уменьшение числа опорных колонн колошникового устрйства до четырех; обрудование литейного двора консольноповоротным краном, расположенным между главными желобами чугунных леток, и краном для обслуживания качающихся желобов, разливающих чугун; сооружение нового пульта управления с индикацией главных параметров плавки на пневмощите. Осуществление этих мероприятий разрешило интенсифицировать процесс, внедрить энергосберегающую разработку, повысить эффективность производства и качество чугуна, улучшить условия труда.
При модернизации доменной печи № 3 2000 м3 реконструировали бункерную эстакаду с выделением четырех центральных бункеров и улучшением отсева мелочи от материалов; увеличили производительность шихтоподачи; усилили кожух печи; по опыту доменной печи 1033 м 3 реконструировали совокупность охлаждения шахты и распара; увеличили пропускную свойство тракта подачи газа; осуществили мероприятия по облегчению культуры условий и повышению производства труда. В 1983 г.закончили модернизацию воздухонагревателей данной печи: увеличили толщину кожуха до 30-40 мм и толщину теплоизоляции в верхней части на 250мм; заменили газовые горелки на более производительные (расход воздуха 80 тыс.м3ч); на двух воздухонагревателях из четырех увеличили площадь нагрева; на одном из этих воздухонагревателей верхнюю часть выложили мулли-то-корундовыми огнеупорами марки МКО-72,на втором -динасовыми огнеупорами.
В следствии обновления блока воздухонагревателей температура дутья на печи увеличилась на 60-80 °С, что разрешило каждый год эконо-мить~12 тыс.т кокса и взять дополнительно 30 тыс.т чугуна. На протяжении капремонта доменной печи № 4 2700 м3 осуществили реконструкцию совокупности шихтоподачи с повышением ее пропускной способности и увеличением эффективности грохочения шихтовых материлов; устройство дополнительной (четвертой) чугунной летки; повышение числа воздушных фурм с 24 до 28; усиление кожуха печи; модернизацию совокупности охлаждения печи; водоснабжения и газоочистки; толщины высоты и увеличение горна ее футеровки на уровне чугунных леток; поднятие кольцевого воздухопровода тёплого дутья с опорой на колонны горна, не связанные с металлоконструкциями кожуха печи; строительство трубы для взятия на тягу, минуя воздухонагреватели.
модернизация и Реконструкция доменных печей сопровождалась внедрением новой и прогрессивной разработке. Внедрили грохоты с механическим приводом усовершенствованной конструкции;совокупности автоматической коррекции веса мокрого кокса в подале по показаниям нейтронных влагомеров; совокупности дистанционного управления распределения газа по фурмам; изложницы усовершенствованной конструкции, снабжающие отбор проб чугуна для квантометриче-ского анализа; новые средства контроля физических их распределения и свойств материалов на колошнике доменной печи перед задувкой.
В следствии реконструкции и модернизации доменных печей ЧерМК взят прирост прооизводства чугуна более 1 млн.т в год. Возросла производительность труда, которая превысила уровень до обновления доменных печей на 20%.
