68. Нарисуйте схему воздухонагревателя и покажите ход газов и воздуха при работе воздухонагревателя в режимах нагрева и дутья.

Воздухонагреватель (Рисунок 1.1) доменной печи состоит из днища 1; опорных поднасадочных колонн 3; поднасадочной решетки 4, состоящей из ряда плит с отверстиями по числу ячеек насадки; насадки 5; разграничительной стенки 6, отделяющей насадочное пространство от камеры горения; камеры горения 7; подкупольного пространства 8 с люками 9; кожуха 10 воздухонагревателя с огнеупорной кладкой 2. Камера горения имеет штуцер газовой горелки 11; поднасадочное пространство оборудовано штуцером шибера холодного дутья 12 и дымовыми клапанами. Для уменьшения внешних тепловых потерь между огнеупорной кладкой стен и кожухом помещается трепельный кирпич с засыпкой. Применяют также специальные «маты» из нетеплопроводных материалов. Насадка 5 делается обычно прямоугольной с размером отверстий 45x45 мм или из шестигранных блоков с круглыми отверстиями диаметром 36—41 мм.

Очищенный доменный газ (или смесь доменного и коксового газов), подведенный к воздухонагревателю, подается в камеру горения газовой горелкой совместно с необходимым для сжигания газа воздухом, подаваемым специальной воздуходувной станцией. Продукты сгорания газа поднимаются вверх под купол воздухонагревателя, где происходит их полное сгорание и развивается максимальная температура. Далее продукты сгорания опускаются вниз через каналы насадки.

1 — днище; 2 - огнеупорная кладка днища; 3 — колонна; 4 - решетка; 5 - насадка; 6 - вертикальная стенка; 7 - камера горения; 8 — подкупольное пространство; 9 — люки; 10 - кожух; 11 — штуцер газовой горелки; 12 — штуцер клапана холодного дутья; 13 – лазы.

Рисунок 1.1 - Воздухонагреватель доменной печи со встроенной камерой горения

Отдавая насадке свое тепло, они охлаждаются до 150—400 °С и затем отводятся через дымовые клапаны в боров к дымовой трубе. После нагрева насадки по достижении максимально допустимой. После нагрева насадки по достижении максимально допустимой температуры подкупольного пространства подача газа в камеру горения прекращается.

Через поднасадочное пространство, насадку и камеру горения в обратном газу направлении подается воздух, который нагревается, проходя через горячую насадку, и затем через клапан горячего дутья направляется по воздухопроводу горячего дутья в доменную печь.

После охлаждения насадки воздухонагреватель вновь переводят на режим нагрева. Непрерывность подачи дутья обеспечивается наличием блока из трех-четырех воздухонагревателей на печь, из которых попеременно два или три работают в режиме нагрева, а остальные — на дутье, в зависимости от их числа и принятой схемы работы (одиночной или попарно параллельной). Режимы нагрева и охлаждения являются основными для работы воздухонагревателя. Кроме этого, он может находиться на «тяге» или быть отключенным.

При работе воздухонагревателя доменных печей на тяге во время кратковременных остановок печей доменный газ, сгорающий частично в фурменных коленах и кольцевом воздухопроводе, отводится по воздушному тракту в камеру горения одного из воздухонагревателей для полного сгорания. В проектах современных доменных печей эта операция отпадает, так как газ сжигают, помимо воздухонагревателей, на специальных свечах, устанавливаемых около печи с соответствующим «отсечением» их от горячего воздухопровода.

Воздухонагреватель отключают в случае перевода в горячий резерв или ремонта печи, т. е. воздухонагреватель изолируют от газовоздухопроводов и дымового борова с трубой.

Увеличение объемов доменных печей и интенсивности их работы потребовали повышения мощности воздухонагревателей. Считалось, что удельной поверхности нагрева 55—60 м²/м³ полезного объема печи достаточно для нагрева дутья до 1000 °С. Для отечественных цехов удельная поверхность нагрева составляет в среднем 63—64 м²/м³, но для печи объемом 5000, 5500 м³ она принята равной 95—100 м²/м³ полезного объема печи. Для Японии, располагающей в настоящее время максимальной тепловой мощностью воздухонагревателей, этот показатель составляет 70-73 м²/м³ полезного объема печи.