Вагранки, работающие с применением жидкого топлива (мазут)
Как, уже было указано, вагранка по большей части сохранила собственную форму от начала ее введения в индустрию сейчас. Каких-либо трансформаций в главной конструкции вагранки не делалось, были только бессчётные добавления, в числе ко1 торых отметим кроме этого использование мазута в качестве горючего.. Введение мазута в качестве горючего*в собственности Брейдли Сто-утон (США, 1915—1917 гг.).
В связи с новой совокупностью отопления добавлены были лишь трубки для воздуха и подвода мазута. Обстоятельство, привёдшая к применению мазута В качестве горючего, — высокая сернистость чугуна, выплавляемого на кбкое. Спрос на малооернистый чугун был предъявлен металлической индустрией, трудящейся на бессемеровских конвертерах.
В первый раз вагранка на нефти была установлена на заводе Bradly Stoughton в Мильвоке в 1917 г. Данный тип установки был встречен с громадным интересом со стороны вторых бессемеровских фабрик еще вследствие того что в производство начала вторгаться электропечь. Возможно заявить, что процесс обессеривания в то время еще не использовался в Соединенных Штатах, и оставалось сделать одно — поменять главный плавильный процесс в вагранке.
Установка нефтяной форсунки в вагранке представлялась заманчивой возможностью и с экономической точки зрения, поскольку этим методом частично устранялся расход дорого стоившего тогда кокса, и с позиций отличного качества, чугуна в отношении минимального процента содержания серы. Помимо этого представлялось вероятным взять чугун при большой температуре.
Вагранка на этом заводе раньше давала чугун с температурой заливки в конвертер 1350°, при применении же мазута температура чугуна достигала 1435°. Это давало большое сокращение длительности плавки в конвертере, поскольку чем горячее чугун к началу продув|ки его в конвертере, тем скорее протекают реакции между воздухом и выгорающими из чугуна элементами. Уже одно сравнение состава чугуна до и по окончании установки форсунки выявляет преимущества ведения плавки на мазута.
Сравнение говорит о том, что вагранка с нефтяной форсункой дает чугун высшей) качества для бессемеровской плавки: 1) содержание серы падает до предела, приемлемого для производства стали; 2) чугун получается более химически горячим — с громадным содержанием кремния; 3) благодаря более интенсивной плавке в чугуне значительно уменьшается содержание углерода (шихта в этом случае складывается из 80%i лома); 4) лучшее соотношение отдельных элементов, входящих в cqcrraB чугуна, обусловливает меньшие утраты в конвертере.
Рис. 62. Разрез вагранки, трудящейся на жидком горючем.
Интерес к этому оборудованию в Соединенных Штатах, но, не так долго осталось ждать прошел благодаря возраставшего производства стали в электропечах и введения способов обессеривания. Однако процесс воображает интерес для литейных, расположенных в отдаленных районах, где транспорт жёсткого горючего представляется неэкономичным. Исходя из этого мы находим нужным дать описание таковой вагранки.
На рис. 62 дана простая конструкция вагранки, трудящейся на жидком горючем. Форсунка вставляется в фурму. Расстояние, на кОторое она вдвигается в фурму, зависит от требуемой температуры пламени.
Чем ближе форсунка в оси печи, тем холоднее металл, поскольку форсунка дает коптящее пламя и для полного горения требует добавочного расхода воздуха из дутья, которое поступает в фурмы.
Форсунка действующий при давлении от 1 до 2 ат и расходует от 15 до двадцати килограмм мазута на 1 т выплавляемого металла.
Применением нефтяного горючего еще преследуется цель снизить расход кокса “в холостой и рабочей колошах.” Раньше в упомянутой литейной высота холостой колоши была 750 мм над фурмами, при расходе кокса в рабочих колошах 10%; по окончании перехода на мазут холостая колоша была уменьшена до 300 мм, и расход кокса в рабочих колошах был снижен до 5% от веса железной шихты. Расход дутья на 1 т выплавляемого металла был снижен с 810 до 450 м3.
Избыток воздуха сверх количества, нужного для сгорания кокса, употреблялся дня вторичного сгорания мазута. Цена горючего через месяц работы продемонстрировала, что отличия между комбинацией мазута и кокса и одного кокса не (было.
Совсем светло, из-за чего приходится пользоваться коксом при комбинированном горючем с мазутом. Кокс обязан являться материалом для поддержания железных колош над местом плавления, создаваемым форсункой. Кокс сам по себе воображает отличный материал, потому, что при горении он дает теплоту для плавления и помимо этого защищает железную шихту от окисления.
Что кокс нужен в колошах, кроме этого ясно, поскольку по мере выгорания холостой колоши ее нужно пополнять. Помимо этого разделение железных колош формирует условие для более стремительной и равномерной плавки.
Из приведенных факторов мы видим, что нефтяная вагранка, разумеется, пригодна для разрешения только некоторых вопросов чугунолитейного производства.
Дабы эту плавильную печь для применения ее в литейном деле усовершенствовать, нужно продолжить работы в этом направлении.
Варьированием добавочного воздуха и количества пыли возможно оказывать влияние на работу вагранки. При применении пылевидного горючего расход кокса значительно уменьшается практически равно как и в нефтяной вагранке.
Вопрос, требующий основательного изучения, касается размеров камеры сгорания. Это — самая неотъемлемая часть установки, от которой зависит успех либо неудача. Было выяснено, что лучший эффект получается при расходе воздуха 0,02832 м5 для сжигания 1—2 кг пылевидного угля. Количество добавочного воздуха, поступающего из воздушной коробки вагранки для полного сжигания горючего, зависит от требуемой температуры металла на желобе.
Вагранка разглядываемого типа может легко развивать температуру до 1475° а также до 1525°. Нет основания сомневаться, что данный тип вагранки возможно усовершенствован в будущем.
Рис. 63. Схема вагранки, трудящейся на пылевидном горючем.
Использование вагранки с пылевидным горючим до тех пор пока ограничивается установкой на заводе Radiator Со (Иллинойс). Подобно нефтяной, вагранка (трудящаяся на пылевидном горючем, имеет преимущества, которых не дает обычная ваграночная печь. Вопрос содержится только в усовершенствовании метода оборудования и разработке применения.
Выдающиеся изобретения принадлежали Шюрману (Schur-miann) в Германии и Гриффину в Соединенных Штатах, к.оторые1 применяли
принцип рекуперации тепла Отходящих газов. Затруднение, которое испытывал Шюрман, было в том, что газы выходящие из отверстия, противоположного фурме, через которую во-здух входит в шахту, оплавляли каменную кладку около выходной фурмы. Сокращение срока работы кладки затормозило применение этого изобретения:
Вайэль (Vial), трудившийся на заводе Griffin Wheel Со, взял на себя задачу усовершенствовать изобретения. Возможно с полной справедливостью заявить, что если бы огнеупорная кладка вагранки Шюрмана выдержала условия плавки при работе на заводе компании Грцффин, то! не было бы обстоятельства создавать последующие испытания.
В установке! Шюрмана имеется подогреватель дутья — рекуператор, в котором Отработанные газы проходят через металлические трубки. Рекуператор трудится по принципу противотока, О его принципе и -устройстве действия дает представление рис.
64. Воздушное пространство вдувается через входное отверстие в подогреватель и по окончании циркулирования около трубОк пропускается конкретно в фурмы для сгорания. Направление выходящих газов изменяется подобно тому, как это делается в мартеновской пени, каждые 20 мин.. Воздушное пространство в рекуператоре нагревается до 250—300°. При среднем режиме вагранки отношение -Горючего к выплавляемому металлу равняется 1 : 12.
При применении тёплого дутья на лишь значительно уменьшается расход горючего, но постоянно совершенствуются литейные свойства чугуна, и понижаются утраты. Средняя температура чугуна, производимого из вагранки, трудящейся на подогретом дутье, равна 1475°. Рекуператор возможно установить в большем либо меньшем отдалении от вагранки, в том месте, где он менее всего мешает обслуживанию главного аггрегата.
Недочёт установки тот, что требуется громадная площадь.
Рис. 64. Вагранка с подогревом дутья рекуператором (Шюрман).
Дабы оборудовать действующую вагранку навретым дутьем, требуется только маленькое изменение в конструкции (см. рис. 64).
Процесс Гриффина нашел_ более широкое использование, чем Шюрмана. Исходя из этого останавливаемся на нем пара подробнее.
Создатель имел возможность находиться при первых опытах Шюрмана и быть свидетелем предстоящих усовершенствовании, приведших к конструкции вагранки Гриффина.
Принципом разглядываемого оборудования есть экономия теплоты. Была изучена вагранка простого типа и сделаны следующие выводы.
В простой вагранке с холодным дутьем теплота расходуется:
1) на увеличение температуры железной шихты до точки плавления, на перегрев и расплавление жидкого металла;
2) на неизбежные утраты на лучеиспускание через стены и футеровку вагранки;
3) на образование шлака;
4) на разложение известняка;
5) на диссоциацию жидкости, вносимой в вагранку с коксом и дутьём;
6) на утраты с отходящими газами.
В вагранке с холодным дутьем теплопотери с отходящими тазами существенно превышают 50% общего числа тепла, развиваемого вагранкой. Сравнение статьи расхода тепла в вагранках с холодным и горячим дутьем дано на рис. 65. Пример забран из практической установки при расходе!
101 кг кокса на 1 т чугуна на холодном дутье (кое-какие вагранки с холодным дутьем смогут выплавить 1 т чугуна при расходе менее 101 иг кокса). Та жа вагранка, переоборудованная на горячее дутье, плавит приблизительно то же количество металла при расходе менее чем 67,6 кг кокса. По крайней мере процентные отношения смогут быть приняты за верно обоснованные.
Так как окись углерода обязана находиться в газах от горения, дабы создавать условия восстановления и .тем предотвращать металл от окисления, ТО горение в вагранке должно быть ненотным (см. гл. XVI).
По мере того как вагранка нагревается, содержание окиси углерода в газах при прохождении их через верхние колоши возрастает.
Рис. 65. Тепловые балансы вагранок на тёплом и холодном дутье.
При холодном дутье остается неиспользованным все то количество окиси углерода, которое проходит о тазах через вытяжную трубу вагранки, также как и физическое тепло газов. При уходе с этими газами исчезает тепло числом большем, чем то, которое требуется для перегрева и расплавления чугуна. В случае если возможно было бы исиЬльзоЬать хоть часть данной теплоты, то коэфи-циент нужного действия вагранки возможно было бы существенно повысить.
Первый принцип вагранки Гриффина пребывает в применении химической: теплоты отходящих газов (содержащих громадный процент окиси углерода), и и их физической теплоты. Исходя из этого очень принципиально важно отбирать отработанные газы с уровня, где преобладает окись углерода, поскольку в этом случае воздушное пространство возможно подогревать без добавочного топлйе. Потом принципиально важно, дабы пункт отвода газов был в таком месте, где они уже использованы, а это происходит в том месте, где давление в вагранке близко к атмосферному.
В случае если изучить таблицы главы XIII, иллюстрирующие давление газов в вагранке, то возможно легко выяснить, что данный же пункт соответствует точке отвода газов в ходе Гриффина. Указанное событие принципиально важно с позиций расхода мощности, нужной для отвода газов из шахты вагранки. В устройстве Гриффина вытяжной вентилятор трудится под давлением 44 мм вод. ст.
Если бы газы отбирались на уровне с более большим давлением либо из пункта с отрицательным давлением, то расход энергии для отсасывания газов был бы больше.
.Это вынудило бы газы двигаться с большей скоростью, и эффективность сгорания окиси .углерода в камере подогревания была бы ниже. В конструкции Гриффина излишек воздуха, нужный для сжигания окиси углерода в углекислоту в камере сгорания подогревателя, берется из воздухопровода, подающего воздушное пространство в подогреватель.
Эта совокупность, как видно, трудится по принципу применения физической теплоты газов, с одной стороны, и сжигания продуктов неполного сгорания вне Вагранки в особой камере — с другой. Так как отбираемые из вагранки газы равномерно отсасываются в данной конструкции по всей окружности, благодаря устройству особенной камеры, то режим плавки ниже уровня отбора газов не изменяется.
Рис. 66. Конструкция Гриффина для подогрева дутья.
1 — труба; 2—загрузочные створки; 3—коробка для отвода тёплых газов; 4 — каналы для отвода тёплых газов; 5 — воздушная коробка; 6 — верх вагранки; 7 — днище; 8 — подвод холодного воздуха; 9—камера горения; 10 — распределительная камера; 11 — подвод тёплого дутья; 12 — гекуператор; 13—фурмы; 14 — вытяжной вентилятор; 15 — холодный воздушное пространство; 16—рекуператор; 17—воздуходувка.
На рис. 67 дан внешний вид установки Гриффина. Конструкция эта моягет быть приспособлена к условиям, соответствующим изюминкам литейного цеха.
Литейные, пользующиеся вагранкой таковой конструкции, дают самое разнообразное литье: чугунные литые трубы, отличное литье для машин, поршневые кольца, машиностроительное литье, санитарное оборудование, вагонные колеса и т. п.
Такшм образам довольно часто высказываемое вывод, что разглядываемый тип вагранки находит (использование только в производстве кокильных отливок для вагонных колес (колеса Гриффина), не находит подтверждения.
Имеются и другие статьи экономии в вагранке, трудящейся с горячим дутьем, кроме накопления горючего. Благодаря меньшему расходу горючего требуется контроль работы рабочих и меньшее количество рук улучшается. Благодаря более действенному сгоранию значительно уменьшается степень окисления металла, и увеличивается температура чугуна.
Все это отражается на количестве утрат в литейной в сторону их уменьшения и снабжает дополнительные накопления.
Рис. 67. Внешний вид (и разрез) установки Гриффина для подогрева дутья.
Производственной практикой установлено, что самый польз-:ная температура для подогрева дутья вагранки находится между 250 и 300°. Это — оптимальная температура в отношении увеличения футеровки службы и срока оборудования, и сокращения расхода горючего, Камера сгорания рекуператора облицовывается огнеупорным материалом, поскольку в данной территории развиваются большие температуры. Камера сгорания конкретно соединяется с Вытяжной трубой вагранки.
Совокупность запланирована на температуру в камере около 925°, которая мало воздействует на огнеупорную облицовку. В вагранке Гриффина возможно использовать такие же фурмы и с таким яге расчетом сечения, как и в простых вагранках с холодным дутьем.
