Лекция 4. 7. Устройства для совершенствования двухконусного аппарата доменной печи

Целью совершенствования загрузочного устройства (ЗУ) доменной печи являются:

- потеря ее производительности вследствии отказа оборудования по причине износа контактных поверхностей, обеспечивающих работу печи на повышенном давлении;

- больших затрат на обслуживание и ремонт оборудования загрузочного устройства.

Основным видом отказа в работе деталей ЗУ является износ.

Наиболее изнашиваемыми местами, элементами загрузочного устройства являются контактные поверхности большего конуса и чаши, малого конуса и его воронки, рабочая поверхность большего конуса в месте «боя» потока шихты, ссыпающейся с малого конуса, поверхность штанги большего конуса на длине хода в сальниковом уплотнении межштангового зазора, защитные кольца штанги малого конуса, сальниковое уплотнение вращающейся воронки распределителя шихты (рис.4.1).

Характерные виды износа:

- газообразный – потоком запыленного колошникового газа;

- абразивный – потоком ссыпающейся шихты.

Рис. 4.1

Износ контактных поверхностей газозапирающихся элементов, штанг и уплотнений приводит к потере загрузочным устройством герметичности, необходимости снижения степени форсировки процесса плавки, а затем - к длительной остановке печи для замены узлов или устройства в целом.

Исследованием установлено, что износ начинается при ширине щели порядка 0,1 – 0,2 мм и доминирующим видом является газообразный износ. На рис.??? Показано развитие износа контактирующих деталей в зависимости от направления вектора струи газа, насыщенного абразивными частицами.

Для увеличения срока службы применяются новые методы наплавки с применением композиционных наплавочных материалов на основе карбидов хрома и карбидов вольфрама, а также технология их наплавки, благодаря которым достигается повышенное сопротивление износу, выкрашиванию и отслаиванию наплавленного слоя.

Большие затраты на ремонт ЗУ связан не только затратами на изготовление, восстановление и ремонт оборудования большой массы, но и затратами на транспортировку, сборку , монтаж и демонтаж такого оборудования (рис.Ремонт ДП---Фото Плакаты ДП на рабоч. столе).

Совершенствование оборудования загрузочных устройств доменных печей

В целях обеспечения герметичности, увеличения срока службы сальникового уплотнения между газовым затвором большего конуса и вращающейся воронкой распределителя шихты (ВРШ) и исключения износа деталей в месте их соприкосновении с уплотнением установить распределитель с односкатной вращающейся воронкой (рис. 4.2).

Основная идея заключалась в замене стационарного режима работы на режим непрерывного вращения воронки с частотой 10 – 20 об/мин в процессе набора порции шихты. благодаря тому, что каждая порция распределяется по окружности конуса с укладкой материала в несколько слоев, отпадает необходимость в суммарной компенсации неравномерности распределения в течение длительного цикла загрузки, как это традиционно выполняется при обычном распределителе, работающем по станциям.

Выполнение распределителя с промежуточной вращающейся воронкой упрощает его конструкцию и обслуживание, повышает надежность этого узла.

Рис. 4.2. Распределитель шихты с односкатной вращающейся воронкой:

1 – скип; 2 – приемная воронка; 3 – промежуточная вращающаяся воронка; 4 – малый конус; 5 – воронка малого конуса

Распределитель шихты с двумя конусами

С целью исключения работы сальникового уплотнения вращающейся воронки под перепадом давлений газа успешно испытана разработанная ДОННИИчерметом конструкция распределителя шихты с двумя конусами (рис. 4.3). На тягах 8 посредством коаксиально расположенных штанг 6 и 9 подвешены два конуса соответственно: нижний, газоуплотнительный, контактирующий с неподвижным кольцом 3, и верхний 2, входящий с зазором во вращающуюся воронку 4 и удерживающий шихту.

За счет уширения верхней воронки 10 обеспечена возможность набора на конус порции шихты в объеме двух скипов.

Рис. 4.3. Распределитель шихты с двумя конусами

Вращение воронки распределителя в процессе приема и высыпания шихты приводит к улучшению использования энергии восстановительных газов, сокращению удельного расхода кокса и повышению производительности печи.

Для получения равномерного окружного распределения шихты при скиповой ее подаче, характеризующейся неравномерностью поступления шихты в загрузочное устройство, необходимо, чтобы при любом положении воронки шихта высыпалась из ее выгрузочного отверстия полным сечением. Диаметр выпускного отверстия принимают равным 600—700 мм.

Выполнение распределителя с промежуточной вращающейся воронкой упрощает его конструкцию и обслуживание, повышает надежность этого узла.

Продолжительность работы малого конуса можно увеличить до двух лет если малый конус и его воронку оборудовать съемными кольцами (рис.4.4). В этом случае после износа контактирующих колец их вырезают, а в работу вступают следующая пара колец.

Рис. 4.4 Съемные контактные кольца малого конуса и воронки.

Для уменьшения радиальной и гранулометрической неравномерности распределения шихты получили промышленное применение, особенно на печах среднего и большого объема, подвижные отражатель­ные плиты колошника с групповым или индивидуальным приводом. Благодаря угловому или поступательному перемещению каждой из плит, располагаемых по окружности колошника, представ­ляется возможным отклонять в пристеночной зоне в радиальном направлении поток шихты, ссыпающейся с большого конуса. Несмотря на ограниченный диапазон изменения положения плит (0,8—1,2 м), обеспечена, как показали исследования и опыт экс­плуатации печей, возможность регулирования соотношения газо­проницаемости шихты на периферии и по оси печи. Индивидуаль­ный привод плит позволяет частично воздействовать ими на ок­ружное распределение шихты. Эффективность применения плит характеризуется снижением удельного расхода топлива и тепло­вой нагрузки на стены шахты, увеличением производительности и срока службы футеровки печей.

Плиты с параллельным перемещением (рис. 4.5, а) устанавливают вместо обычных неподвижных колошниковых защитных плит. Эти плиты 11 шарнирно закреплены на треугольных рыча­гах 10, которые смонтированы на кронштейнах 9 и тягами 5 свя­заны с кольцевой траверсой 7. Их располагают внахлестку (се­чение А—А) для обеспечения возможности изменения диаметра колошника. Приводными (ведущими) являются наружные (ох­ватывающие) плиты, внутренние — являются ведомыми. Тра­верса 7 посредством трех тяг 6 присоединена к приводам, распо­ложенным на колошнике печи (электромеханическим или гидрав­лическим). Места прохода тяг 6 через купол печи имеют уплотне­ния 5. Колошниковый зазор при разведенных плитах имеет обыч­ную величину. Траектория потока шихты, сходящей с конуса 3 и чаши 4 засыпного аппарата, показана позицией 1. Во время подъема траверсы 7 тяги 8 поворачивают треугольные рычаги 10, и плиты 11 перемещаются к оси печи. При подъеме траверсы упоры 13, установленные на наружных плитах, скользят по фи­гурным кронштейнам 12 и обеспечивают расположение рабочей поверхности плит параллельно оси печи. Комплект состоит из 24 плит, навешенных с перекрытием для изменения диаметра. В крайнем верхнем положении траверсы 7 зазор между плитами 11 и нижней кромкой конуса 3 минимальный. При этом зона загрузки шихты 2 удаляется от стен и приближается к оси печи на величину .

Рис. 4.5. Устройства для регулирования радиального распределения материала с помощью подвижных плит:

а – параллельно перемещающихся; б – наклоняющихся; в – убирающихся;

г – конструкции фирмы «Крупп, Ф.» (ФРГ) по схеме а

Наклонные плиты 9 поворотного типа (рис. 4.5, б) шарнирно закреплены на кронштейне 6. С нерабочей стороны плит имеются кулаки 10, контактирующие с фигурными приливами 11 кольцевой траверсы 13. Траверса перемещается при помощи гидроцилиндров 7, шарнирно закрепленных на кронштейнах 12 и передающих движение через штоки 5, внешние рычаги 14, жестко закрепленные на осях 15, внутренние рычаги 16 и тяги 8. При этом плиты 9 поворачиваются на угол , смещая траекторию 1 шихты, ссыпающейся с конуса 3 и чаши 4 из положения 1 на величину .

Обечайка 7 (рис. 4.5, в) располагается в купольной части рабочего пространства доменной печи. С помощью тяг 6, проходя­щих через уплотнения 5 купола печи, она соединена с приводами (на рис. не показаны). При поднятой обечайке шихта с конуса 3 и чаши 4 ссыпается к стенкам печи (траектория 1). При обечайке •опущенной на величину h поток шихты ударяется о ее внутрен­нюю стенку и отбрасывается в сторону оси печи на величину  (траектория 2). Для осмотра шарниров крепления и обечайки в верхней части шахты печи имеются люки 5.

Сопоставляя приведенные схемы устройств для регулирования радиального распределения шихты в доменной печи, следует отметить, что устройства, изображенные на рис. 4.5, а и рис. 4.5, б, позволяют производить плавное смещение потока на участке , но имеют значительное число шарнирных соединений, находящихся в рабочем пространстве печи, что снижает их надежность.

По схеме (рис. 4.5, в) значительно уменьшено число шарниров, находящихся в рабочем пространстве доменной печи. Недостатком ее следует считать резкое изменение положения гребня шихты в печи при небольшом смещении обечайки. Плавность регулирования, вероятно, можно повысить, изменив форму обечайки, например, выполнив внутреннюю поверхность обечайки выпук­лой в сторону оси печи.

На рис. 4.5, г показана конструкция подвижных плит, разработанная фирмой «Крупп, Ф.» (ФРГ). Перекрывающие друг друга стальные плиты 1 шириной 300—350 мм свободно подвешены к рычагам 4, которые, в свою очередь, шарнирно закреплены на кронштейнах 5 купола печи и посредством тяг 6 соединены с несущим кольцом 7, размещенным с внешней стороны чаши засыпного аппарата. Это кольцо в трех равноотстоящих точках по окружности подвешено к механизмам 8 его вертикального перемещения. Движение кольца вызывает угловое перемещение рыча­гов 4 и поступательное перемещение плит 1 по радиусу колошника. Благодаря свободной подвеске, плиты несколько отклоняются под ударами ссыпающейся шихты, что значительно снижает интенсивность их износа. Для ограничения величины откло­нения (до 20—25 мм) с внешней стороны плит имеются упоры 2, 3. Одна из конструкций подвижных плит, применяемых в Японии, представлена на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Подвижные плиты колошника конструкции фирмы «Ниппон Ко-кан» (Япония):

1 – приводной механизм; 2 – большой конус; 3 – доменная печь; 4 – подвижные плиты; 5 – профиль засыпи шихты

Подвижные плиты существенно расширяют технологические возможности двухконусного загрузочного устройства, однако они достаточно сложны и громоздки. Применение подвижных плит позволяет получать экономию кокса до 3% и повышать производительность печи за счет увеличения возможности регулирования распределения шихты по радиусу печи при минимальных переделках загрузочного устройства.

Несмотря на многообразие предложений по усовершенствованию конструкции, технологии изготовления и монтажа двухконусного загрузочного устройства, многие из которых весьма эффективны, удовлетворительного решения комплекса всех проблемных вопросов в рамках принципиальной схемы этого устройства достичь не удалось. Это обусловлено органическим недостатком схемы, предусматривающей совмещенное выполнение конусными затворами разнохарактерных функций: приема, накопления и распределения шихты, газозапирания.