Воздухонагреватели

Воздухонагреватель представляет собой периодически действующий аппарат регенеративного типа (рис. 7.3). Воздух нагревается в нем за счет тепла, полученного в результате сжигания газообразного топлива, иногда в сочетании с жидким, например, мазутом. В качестве топлива используют, как правило, очищенный доменный колошниковый газ в смеси с коксовым или природным газом и др.

Рис. 7.3. Воздухонагреватель с внутренней камерой горения:

1 – воздухонагреватель; (1а – на-садочное пространство; 1б – сферический купол; 1в – камера горения); 2 – клапан горячего дутья; 3 – Дроссельный клапан; 4 – вентилятор; 5 – газовая горелка; 6 – отсечной клапан; 7 – отсечной клапан холодного дутья; 8 – перепускной (предохранительный) клапан; 9 – дымовой клапан

Кожух (корпус) воздухонагревателя диаметром до 10,5 м и высотой до 50 м состоит из цилиндрической оболочки со сфериче­ским куполом и имеет внутреннюю огнеупорную футеровку, которая предохраняет кожух от прогаров и деформаций и снижает потери тепла воздухонагревателем. Для обеспечения свободного теплового расширения между огнеупорной кладкой и кожухом оставляют зазор, заполняемый легко деформируемым теплостойким материалом (асбестом).

Внутри воздухонагревателя имеется выложенная огнеупорным кирпичом и открытая сверху вертикальная камера горения, рядом с которой расположено насадочное пространство, заполненное огнеупорным кирпичом со сквозными ячейками, – вертикальными каналами, благодаря которым он имеет большую поверхность теплопередачи. Поверхность нагрева насадки одного воздухонагревателя, например, доменной печи объемом 3200 м³, составляет 55560 м².

Через подкупольное про­странство камера горения сообщается с насадочным пространством и через отверстия в решетке – с поднасадочным пространством. Воздухонагреватель имеет выходящие наружу через кожух каналы, оканчивающиеся штуцерами для присоединения соответствующего оборудования (клапанов), а также ремонтные лазы и смотровые люки.

Повышение нагрева дутья в ряде случаев приводит к повреждениям огнеупоров камеры горения, особенно со стороны насадки. Из-за большой разницы температур в камере горения и в нижней части насадочного пространства возникает различное расширение материала кладки и появление высоких напряжений в ней. Кроме того, несимметричные нагруз­ки на купол из-за большого различия в расширении огнеупорной кладки стен воздухонагревателя способствуют появлению трещин в куполе.

Конструкция воздухонагревателя с вынесенной (наружной) камерой горения (рис. 7.4) не имеет отмеченных недостатков и позволяет существенно повысить тепловую мощность воздухона­гревателей за счет увеличенного объема насадочной камеры и уменьшить неравномерность нагрева насадки по сечению и высоте.

Рис. 7.4. Воздухонагреватель с наружной камерой горения:

1 – насадочная камера; 2 – насадка; 3 – купол; 4 – камера горения

Фурменный прибор

Фурменный прибор предназначен для подачи горячего дутья, а также газообразного, жидкого и пылеобразного топлива через воздушную фурму в горн доменной печи. Воздушные фурмы устанавливают в верхней зоне горна по окружности в один ряд в количестве от 12 до 42 шт. (для доменной печи объемом 1000 м³ применяют 16, для печи 2000 м³ – 20 и для печи 5000 м³ – 42 фурмы). Внутренний диаметр фурмы 150—200 мм.

Фурменный прибор состоит из трех основных элементов: стационарной части, закрепленной на кожухе горна печи; воздухоподводящего (фурменного) рукава, соединяющего стационарную часть прибора с кольцевым воздухопроводом горячего дутья, и пружинного устройства, зажимающего сопло между фланцами подвижного колена и фурмы.

На рис. 7.5 показана типовая конструкция фурменного прибора доменной печи объемом 2700 м3. Элементами стационарной части прибора являются: стальной литой фланец 14, приваренный к кожуху горна; закрепленная на фланце болтами чугун­ная водоохлаждаемая амбразура 15 с залитым в нее стальным трубчатым змеевиком охлаждения; водоохлаждаемые фурменный холодильник 16 и фурма 18, передняя (рыльная) часть которой находится в рабочем пространстве доменной печи, выступая за габарит огнеупорной кладки.

Охлаждающая вода подводится к холодильнику по трубе 4 и отводится по трубе У и к фурме соответственно по трубам 5 и 2. По трубе 3 к фурме подводится природный газ, смешивающийся в ее канале с горячим дутьем.

Рис. 7. 5 Фурменное устройство

В состав воздухоподводящего рукава входят: фланец 23, привариваемый к штуцеру кольцевого воздухопровода; приболченный к патрубку 24 прямой патрубок 6 со сферической головкой в нижней части; водоохлаждаемый фланец 10 и соединенное с ним колено 12; водоохлаждаемый патрубок 13 со сферической головкой; сопло 17 со сферическим водоохлаждаемым фланцем.

Патрубок 6 охватывается хомутом 7 с цапфами, к которым подвешены серьги 8 и тяги 9, предназначенные для плотного прижатия фланца 10 к патрубку 6. К заднему фланцу колена 12 приболчена крышка 22, к которой посредством откидных тяг 20 с клиньями притянута гляделка 21. Регулируемая по длине подвеска 25.

Фурмы выполняют из меди сварно-штампованными или литыми. В первом случае конические обечайки фурмы получают вальцовкой из листа, а переднюю (рыльную) часть – штамповкой илу ковкой (для повышенной плотности структуры металла). Литые фурмы изготовляют из медных сплавов с высоким содержа­нием меди (97—98 %). По эксплуатационным качествам они усту­пают сварно-штампованным.

Рабочий канал фурмы в основном выполняют конусообраз­ным гладким, иногда – с изгибом вниз (для уменьшения прогара снизу). Фурмы, как правило, снабжают трубками для ввода топлива в рабочий канал и смешения его с потоком дутья.

На отечественных и зарубежных печах широко используется сварное футерованное огнеупорной массой или жароупорным бетоном сопло, которое по сравнению с ранее применявшимися литыми чугунными и стальными, а также сварными экранированными (двустенными) соплами более долговечно. Использование его позволяет снизить потери тепла, улучшить условия обслуживания прибора.

Характерными недостатками фурменных приборов, выявленными при эксплуатации, являются:

• малая стойкость фурм (в среднем 2—7 мес.) из-за прогара передней (рыльной) части;

• недостаточно высокая стойкость сопел (в среднем 8—9 мес);

• продув фланцевых соединений раструба со штуцером кольце­вого воздухопровода и с цилиндрическим патрубком сфериче­ского сочленения патрубка с коленом и других соединений;

• трудность замены вышедших из строя фурмы и сопла.