10 Описание шахтной печи (система охлаждения печи, приборы контроля; футеровка печи, огнеупорные материалы, кладка).

Описание

Шахтная печь включает, кроме собственно печи, систему загрузки окисленных окатышей.

Система загрузки состоит из загрузочного бункера с уровнемерами и устройствами аварийной сигнализации, верхней уплотнительной трубы, дозировочного бункера (распределительного устройства) и 16 загрузочных труб. Система обеспечивает постоянное и равномерное распределение окатышей по сечению печи и благодаря этому равномерный поток восстановительного газа и его интенсивное взаимодействие с восстанавливаемыми окатышами. Кроме того, в результате применения надежного газодинамического уплотнения система эффективно препятствует выбросам печного газа в атмосферу.

Собственно шахтная печь состоит из зоны нагрева и восстановления, зоны вдувания горячего восстановительного газа, зоны с верхними и средними питателями постоянного действия и транзитной зоны. Кожух печи сварной с общей высотой около 33 м.

На вертикальном участке печи высотой 4–5 м в зоне верхних и средних питателей постоянного действия имеется опорное кольцо, с помощью которого печь опирается на металлоконструкции этажерки.

Для обеспечения равномерного схода материалов без образования застойных зон, эффективного использования всего объема печи, высоких ее производительности и степени металлизации продукта в печи устанавливаются питатели постоянного действия, а также коническая вставка.

Термопары

Термопары непрерывно измеряют температуру слоя на разных уровнях восстановительной зоны. Термопары защищены чехлами, которые тянутся от свода шахтной печи до кольцевого трубопровода (см. рисунок 4.7). Каждый чехол изготовлен из ряда концентрических труб из нержавеющей стали, предназначенных для сопротивления силе трения движущегося пласта.

Конструкция и каркас печи

Стальная конструкция является опорой для печи в любых случаях, когда на нее оказывает воздействие окружающая среда или эксплуатация. Должен быть предусмотрен доступ на рабочие участки, а также связь со вспомогательным оборудованием Каркас выполняет две основные функции. 1) он представляет защиту от атмосферных явлений для газов и материалов, необходимых для процесса прямого восстановления; 2) он обеспечивает целостность конструкции для огнеупоров, механических устройств и множеству впускных и выпускных отверстий. Основная опора (опорное кольцо) шахтной печи расположена ниже верхнего питателя шихты. Конструкция печи представляет собой опору для всей печи вплоть до распределительного бункера. Сильфоны закреплены на нижней конечной части верхней уплотнительной трубы, расположенной в верхней части дозирующего бункера. Сильфоны позволяют печи передвижение вверх при температурном расширении и обеспечивают газонепроницаемое соединение между верхней уплотнительной трубой и распределительным бункером.

Огнеупор

Выбор огнеупора очень важен, так как это скажется во время бесперебойной эксплуатации или же во время преждевременного простоя. Основное назначение огнеупора внутри шахтной печи заключается в обеспечении постоянной защитной футеровки между горячим материалом и каркасом печи. Огнеупорный материал шахтной печи подвержен термическому удару, абразивному истиранию, а так же воздействию при разложении угарного газа. Огнеупор должен обеспечить достаточную изоляцию для равномерного распределения температуры по всему слою. Основные компоненты, которым необходим огнеупор внутри шахтной печи:

1. Свод печи

2. Зона восстановления

3. Кольцевой трубопровод

4. Переходная зона и зона науглероживания

Термический шок является основной причиной повреждения огнеупора в печи. Термический шок – это результат циклических переходов от горячей к холодной температуре. В некоторых случаях термический шок неизбежен, например, подача холодных влажных окислов на уровень засыпи, где они сталкиваются с горячим колошниковым газом.

Абразивный износ также может вызвать повреждение огнеупора печи. Материал, постоянно проходящий через печь и вдоль стен огнеупора, вызывает трение. Из-за абразивной способности материала слабый или непрочный огнеупор нужно удалить.

Разложение угарного газа может разрушить огнеупор внутри печи. Огнеупор содержит оксид железа (Fe2O3), который может потерять свою прочность, если он подвержен воздействию угарного газа в условиях восстановительного газа. Если в огнеупоре содержится высокий процент железа, то угарный газ может снизить прочность огнеупора и привести к повреждению. Огнеупоры с низким процентом содержания железа (2.0% или менее) в меньшей степени подвержены воздействию разложения угарного газа.

Существует 4 основных типа огнеупоров, используемые для футеровки внутренней части, которые являются эффективными при использовании совместно с 4 типами изоляционного огнеупора.

• Суперпрочный огнеупорный кирпич (качество как для доменной печи) покрывает цилиндрическую верхнюю часть печи и часть конуса печи. Шпонка специальной формы и желобок для шпонки применяются в кольцевом трубопроводе для завершения целостности конструкции и предотвращения утечки газа.

• Антиабразивный огнеупор применяется вокруг валов питателя шихты и в средней части конуса печи.

• Нижняя часть конуса печи футеруется при помощи специальных профилей огнеупора, наплавленного литьем, с содержанием оксида алюминия для максимального сопротивления к истиранию.

• Огнеупор с высоким содержанием оксида алюминия (90%) используется для фурм в кольцевом трубопроводе, где необходима более высокая прочность.

Следующие 4 типа изоляционного материала обладают особенностями, которые соответствуют участкам, подвергающимся воздействию, и целям защиты.

• Изоляционный кирпич 1200°C используется для изоляции цилиндрических стен верхней части печи. Кроме их изоляционных качеств огнеупорные кирпичи должны оказывать сопротивление воздействию угарного газа и обладать достаточной прочностью, чтобы выдержать нагрузку от внутренней шихты к каркасу печи.

• Изоляционный огнеупор с высокой прочностью (низкое содержание железа) 1100°C за кирпичной футеровкой в конусе печи, а также за профилями наплавленного литья в подвижной нижней части конуса. Также огнеупор должен обладать высоким изоляционным качеством, оказывать сопротивление воздействию угарного газа и обладать достаточной прочностью, чтобы выдержать нагрузку от внутренней шихты к каркасу печи.

• Изоляционный огнеупор (низкое содержание железа) 1150° используется в своде и прокладывается между сталью кожуха на внутренней поверхности и антиабразивным огнеупором рабочей поверхности.

• Керамическое волокно используется для заполнения температурных компенсаторов, обеспечивая движение структуры огнеупора при нагреве, а также между валом питателя шихты и опорной втулкой.