Конструкция тепловой работы доменной печи

Когда водяной эквивалент шихты больше водяного эквивалента  газа, т.е. Wг < Wш, газы отдают все свое тепло шихте и охлаждаются до температуры поступающей шихты Тш. Однако этого тепла не хватает, чтобы нагреть шихту до начальной температуры газов. Шихта после теплообмена будет недогретой, ее температура Тш будет ниже температуры поступающих в шахту газов Тг.

Определение коэффициентов  теплоотдачи в шахтных печах представляет собой большую сложность, поскольку форма и размер кусков шихты являются крайне неопределенными.

Эта сложность углубляется  так же тем, что и расстояние между  кусками является весьма неопределенным. Теплообмен от газов к кускам шихты осуществляется тремя видами теплопередачи: конвекцией, теплопроводностью и излучением, с переменным удельным значением каждого вида передачи тепла. Преобладающее значение имеет теплопередача конвекцией, так как расстояние между кусками весьма мало и тепловое излучение невелико.

В реальных условиях работы доменной печи наблюдаются отклонения в постоянстве соотношения водяных  эквивалентов, вызванные влиянием физико-химических процессов, протекающих в объеме печи.

В условиях работы доменной печи по ее высоте разграничиваются три зоны теплообмена: 1) верхняя зона, в которой теплообмен происходит в условиях Wг > Wш и тепло газа используется не полностью; 2) средняя зона, в которой теплообмен происходит вследствие протекающих в ней экзотермических реакций, и 3) нижняя зона (при Wг < Wш), в которой наблюдается самый интенсивный теплообмен.

Эти положения объясняют  ряд известных положений, замеченных на практике. Например, тепло нагретого  дутья полностью используется в  нижней части печи, поскольку здесь Wг < Wш и происходит интенсивный теплообмен; введение кислорода в дутье или уменьшение удельного расхода кокса снижает температуру колошника благодаря тому, что уменьшаются количество газов и Wг.

4 ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ПЫЛИ

 

Работа подавляющего большинства промышленных печей связана с выделением газов, содержащих пыль и различные газообразные компоненты, вредно действующие на окружающую среду. Основными характеристиками, которые необходимо учитывать при выборе конструкции пылеулавливающего аппарата или проектировании схемы, состоящей из нескольких последовательно соединенных устройств для осаждения пыли, являются количество отходящих газов, их температура, концентрация содержащихся в газах пыли, ее химический и дисперсный состав.

Количество отходящих  газов, которые необходимо очистить от пыли, определяются прежде всего мощностью технологического агрегата, а также спецификой соответствующего технологического процесса, т.е. характеристиками исходной шихты, наличием (или отсутствием) выделяющихся при переработке шихты технологических газов, видом и расходом топлива и т.д. Количество подвергаемых очистке газов определяет производительность выбираемого пылеулавливающего устройства.

Максимальная температура  отходящих газов может очень  сильно влиять на надежность работы газоочистных устройств и срок их службы, поэтому в некоторых случаях перед подачей, отходящих газов в соответствующий пылеосадительный аппарат их подвергают предварительному охлаждению, используя для этих целей дополнительные устройства или специальную обработку.

В комплексе физико-химических свойств пыли ее дисперсный состав является одной из наиболее важных характеристик. Без знания дисперсности улавливаемой пыли практически невозможно обеспечить правильный выбор конструкции пылеулавливающих аппаратов, так как методы расчета эффективности большинства пылеуловителей основаны на использовании данных о дисперсном и фракционном составах пыли. Размеры частичек пыли, содержащихся в отходящих газах, могут изменяться в достаточно широких пределах.

Основные принципы улавливания пыли из потока газов:

 

1. улавливание под воздействием силы тяжести;
2. улавливание под воздействием центробежной силы, возникающей при вращении газового потока;
3. улавливание под воздействием силы инерции при столкновении частицы пыли с осаждающей поверхностью (или телом);
4. улавливание на каплю или пленку жидкости.
5. улавливание под воздействием постоянного неоднородного электрического поля.

 

Аппараты и методы газоочистки в доменных печах:

 

4.1 Схема газоочистки

 

Грубая газоочистка предусматривает отделение частиц  размером  более 0,1  мм,  используя в аппаратах грубой  очистки инерционные и гравитационные  свойства  частиц пыли при резком уменьшении скорости  и направления газового потока. Для грубой очистки преимущественно используются радиальные  пылеуловители.

В  связи с тяжелыми условиями работы пылеуловителя, поскольку  через него  движется  газ  с  температурой  до  400^оС  и высокой эрозирующей способностью,  внутренняя  его  поверхность футеруется огнеупорным кирпичом толщиной  до 115 мм. Степень очистки газа в пылеуловителе достигает 95 %, а содержание пыли после аппарата составляет 1-3 г/м³.

Полутонкая  очистка доменного газа осуществляется до содержания пыли 0,1-0,5 г/м³. Характерной особенностью аппаратов полутонкой очистки  является  смачивание частиц пыли водой и последующее их удаление в виде  шлама.  Эффективность мокрой очистки определяется способностью частиц смачиваться  водой, степенью смешения газа с водой в процессе удаления пыли и развитием процессов укрупнения - коагуляции частиц пыли.

Скруббер представляет собой металлический цилиндр диаметром 6-8  и высотой до  30  м.  В его верхней части размещают несколько рядов форсунок,  обеспечивающих  равномерно распределенный по поперечному сечению аппарата  поток  мелко  распыленной  воды. Загрязненная частицами пыли вода собирается  в  нижней  конической  части скруббера и сбрасывается в сливной канал, а затем в отстойник.

 

Тонкая очистка обеспечивает снижение содержания пыли в колошниковом  газе  ниже  0,015  г/м³. Для тонкого отделения используются трубы Вентури и электрофильтры.  В низконапорные трубы Вентури поступает охлажденный до  30-50 ^оС  и  увлажненный до насыщения  водой  газ.  Низконапорная  труба-распылитель представляет собой сопло  сложной  конфигурации,  на  входе  которого  располагаются орошающие форсунки.  Работа  электрофильтров  основана  на  свойстве перераспределения электрических  зарядов с положительным и отрицательным знаком в нейтральных частицах   под  действием  электрического  поля  и  последующим  осаждением заряженных частиц на электродах.

Дроссельное устройство. Для  создания  давления  на  колошнике  доменной  печи  в  системах газоочистки  используют  дроссельное   устройство,   в   корпусе   которого смонтированы  три  дросселя  грубой регулировки диаметром 750 мм и дроссель тонкой регулировки диаметром 400 мм. Дросселями грубой и тонкой регулировки в   печи  устанавливают  необходимое  повышенное  давление,  а  при  помощи клапанного   дросселя  осуществляют  автоматическую  его стабилизацию  при изменении параметров.  Для снижения  износа клапанов к дроссельной группе подводится вода.

Практика  показывает,  что  при  достаточном  перепаде  давления  и скорости   газа,  достигающей  200-250  м/с,  дроссельная  группа  является эффективным газоочистным устройством. При работе по тому же принципу, что и труба  Вентури,  в дроссельной группе уменьшается содержание пыли в газе до 5-10 г/м³.

Основным  недостатком  дроссельной  группы  является большая  потеря давления.   В  связи  с  применением  на  доменных  печах  бескомпрессорных газоутилизационных  турбин,  позволяющих  использовать перепад давления для выработки  электроэнергии,  дроссельная  группа  не  используется и в схеме газоочистки сохраняется как резервное устройство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Бардин И.П. Доменное производство, справочник/ Банных А.М., Грузин П.Л., Гора А.П.-М.:Металлургиздат,1963,646с.
2. Вегман Е.Ф. Доменное производство, справочник/ Балон И.Д.,Вегман Е.Ф.,Воловик Г.А.-М.:Металлургия,1989.-495с.
3. Гущин С.Н. Общетеоретическая подготовка рабочих для предприятий и цехов металлургического профиля: Учебное пособие / С.Н. Гущин [ и др.].-Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ,2004.-367с.
4. Кривандин В.А. Металлургическая теплотехника. В 2-х томах. 2 Конструкция и работа печей: Учебник для вузов / В.А. Кривандин [ и др.].- М.:Металлургия,1986.-592с.