10.7. Контроль распределения материалов и газов по окружности колошника

Ш ихтовые материалы загружаются в приемную воронку засыпного аппарата двумя скипами, перемещающимися параллельно по сторонам от оси наклонного моста. В приемной воронке при этом происходит сегрега­ция (неравномерное распределение) шихты по количеству и кусковатости. Со стороны подъемника образуется более толстый слой шихты с сосредо­точением мелких фракций в вершине гребня, на противоположной же сто­роне приемной воронки шихта располагается менее толстым слоем, состоя­щим преимущественно из крупных кусков (рис. 10.10). Неравномерность рас­пределения шихты, возникающая в приемной воронке, в значительной мере сохраняется при загрузке ее на большой конус и в печь. Если не принять специальных мер для выравнивания распределения материалов по окружно­сти колошника, то одна сторона печи будет загружаться мелкой шихтой и более толстыми слоями, а противоположная сторона - крупными кусками, образующими менее толстые слои.

Такая загрузка приведет к нарушению противотока шихты и газов в печи вследствие перераспределения количеств газа по секторам печи соот­ветственно их сопротивлению. В секторе с мелкой шихтой будет проходить мало газа, а шихта будет плохо прогретой и слабо восстановленной. Проти­воположный сектор газы будут покидать с высокой температурой и плохим использованием восстановительной способности.

В применяемых в настоящее время засыпных аппаратах конусного типа возникающую в воронке малого конуса неравномерность распределения ма­териалов устраняют вращающимся распреде­лителем шихты. Он позволяет в строгой пос­ледовательности равномерно перемещать по окружности печи гребень материалов и место сосредоточения мелких и крупных фракций. Автоматическая система управления работой вращающегося распределителя (программа ра­боты) настроена так, что угол вращения при­емной воронки является постоянным для всех загружаемых скипов данной подачи и после­довательно изменяется на постоянную величи­ну от подачи к подаче.

При шести станциях вращения распреде­лителя шихты, т. е. через каждые 60° окружно­сти загрузка печи выглядит следующим обра­зом. Все скипы с шихтой первой подачи загру­жают на большой конус без вращения распределителя шихты, поэтому гребень материалов, обозначенный знаком ⁺ 1 на рис. 10.11, располагается в печи со стороны подъемника, а крупные фрак­ции, обозначаемые знаком - 1, располагаются с противоположной стороны. При загрузке на большой конус второй подачи шихту каждого скипа, на­бранную в приемную воронку, вместе с воронкой и конусом перед опуска­нием на большой конус проворачивают против часовой стрелки на 60°, т. е. неравномерность второй подачи смещают на большом конусе и в печи по отношению к неравномерности первой подачи на угол 60° (⁺ 2, - 2). При набо­ре третьей подачи вращение воронки с материалом каждого скипа этой по­дачи перед загрузкой на большой конус производят на угол 120°. Неравно­мерность третьей подачи на большом конусе и в печи уже будет смещена на угол 120° по отношению к неравномерности первой подачи и на угол 60° по отношению к неравномерности второй подачи (⁺ 3, ~ 3). Четвертую подачу на­бирают после поворота воронки с материалом после каждого скипа на угол 180° (⁺ 4, - 4), а пятую и шестую — соответственно на углы 240 и 300° или для уменьшения пути пробега механизмов на 120 и 60° по часовой с грелке (⁺ 5, - 5) и (⁺ 6, - 6). Шестой подачей замыкается первый виток вращения. При наборе седьмой подачи повторяется неравномерность первой подачи предыдущего витка. Таким образом, благодаря перемещению вращающегося распредели­теля, неравномерность, образующаяся в воронке малого конуса, по высоте печи располагается в виде многовитковой спирали. Получается «винтовая» загрузка, обеспечивающая равномерную газопроницаемость по окружности доменной печи.

При необходимости выравнивания кругового распределения материа­лов программа работы вращающегося распределителя может изменяться в желаемом направлении. Число станций вращения может быть равным 4, 8, 12 и 24. Соответственно угол вращения будет через каждые 90, 45, 30 и 15°. В практике наибо­лее часто применяют число станций враще­ния распределителя, равное шести. Однако идеального распределения материалов по ок­ружности печи при помощи рассмотренно­го вращающегося распределителя не дости­гается вследствие смещения гребня матери­алов на 15-25° относительно осей подъем­ника и печи, вправо или влево в зависимос­ти от того, каким скипом (правым или ле­вым) загружается порция материалов.

Поиск более совершенных конструк­ций распределителя шихты продолжается. В одной из них предложили непрерывно вращать распределительную воронку во время ссыпания в нее материалов, что дает возможность равномерно распределить весь материал скипа на ма­лом конусе. Преимущества этого распределения состоят в исключении стан­ций поворота и устранении образования сосредоточенного гребня и его сме­щения относительно оси подъемника. Однако для равномерного распреде­ления высыпающегося из скипа материала требуется вращение распредели­теля воронки со скоростью не менее 20 об/мин, что вызывает нарушение герметичности в местах соприкосновения вращающихся и неподвижных ча­стей, которое приводит к быстрому износу распределителя, особенно при работе на повышенном давлении газа в рабочем пространстве печи. Подоб­ные конструкции засыпных аппаратов (В.П. Тарасов) испытывались на ме­таллургическом заводе им. Петровского.

С целью уменьшения неравномерности распределения материалов при загрузке в печь производили также предварительное смешивание кокса и железорудной части шихты перед загрузкой в скип (В.И. Логинов). Резуль­таты промышленных испытаний дали положительные результаты, однако из-за усложнения технологического потока загрузки материалов в скип (необ­ходимость строительства дополнительных промежуточных емкостей и уста­новки дополнительного оборудования) данный способ не получил дальней­шего развития.

В настоящее время наилучших результатов окружного распределения материалов достигли применением бесконусных загрузочных аппаратов лот­кового типа.

О равномерности распределения газового потока по окружности печи судят по температуре кладки шахты, измеряемой термопарами, которые устанавливают в специальных нишах огнеупорной кладки печи под защитными плитами (или сегментами) колошника, а также по показаниям термовизоров. Обычно по окружности печи устанавливают шесть термопар соответственно шести станциям вращения распределителя шихты. Показания термопар записываются на диаграмме потенциометра в виде линий-дорожек. Дорожка каждой термопары печатается цифрой, соответствующей номеру термопары.

При равномерном распределении газового потока по окружности печи кладка прогрета равномерно, и показания термопар отличаются на неболь­шую величину; все дорожки на диаграмме располагаются в интервале темпе­ратур, составляющем 50-70 °С (рис. 10.12, а). Нарушение равномерного рас­пределения газа приводит к увеличению разности температур кладки в раз­личных точках (см. рис. 10.12, б). По номеру термопары определяют сторо­ну печи с изменившимся распределением газа.

И нформация об уровне температур кладки шахты позволяет также су­дить о загруженности периферии и использовании энергии газового потока. Высокая температура (800-900 °С) указывает на недостаточную загрузку периферии железорудны­ми составляющими шихты и на плохое использование восста­новительной способ­ности газа; низкая тем­пература (500-600 °С) свидетельствует о чрезмерной загружен­ности периферии, что может привести к появлению на уровне фурм плохо подготовленных (полу­размягченных, недовосстановленных) материалов.

Показания термопар кладки вблизи колошника подвержены сильному влиянию рельефа поверхности материалов по окружности колошника. Чем меньше расстояние от термопары до поверхности материалов, тем ниже бу­дет температура при прочих равных условиях. Поэтому при оценке распре­деления газового потока по окружности печи показания термопар необходи­мо увязывать с уровнем материалов над каждой из термопар или другими признаками, характеризующими распределение газового потока.