|
|
Воздух, необходимый для горения
топлива в доменной печи, перед подачей в фурмы предварительно нагревается в
воздухонагревателях, представляющих теплообменные установки вертикальной
цилиндрической формы, верх которых обычно заканчивается куполообразным
сводом. Воздухонагреватель состоит из камеры горения и регенератора.
Различают воздухонагреватели с внутренними и выносными камерами горения.
Регенератор заполняют теплообменной огнеупорной средой, которую называют
насадкой. В нижней части камеры горения устанавливают горелки для сжигания
топлива (доменного и коксового газов и др.). Газы, образующиеся при горении,
нагревают насадку и выходят через нижнюю часть регенератора. Спустя некоторое
время, через насадочные проходы пропускают холодный воздух. Нагретый горячий
воздух вдувают в доменную печь. Общая продолжительность цикла (сжигания
топлива, нагрева и вдувания) составляет 3—4 ч. Поскольку в конце цикла
температура воздуха довольно высокая, ее регулируют, подмешивая холодный
воздух, тем самым достигается постоянная температура дутья. Для одной
доменной печи необходимо минимум два воздухонагревателя, но обычно печи
оборудуются тремя-четырьмя воздухонагревателями.
Насадочный кирпич является термопроводником или
посредником, воспринимающим тепло от продуктов сгорания и нагревающим воздух.
Поэтому эффективность передачи тепла насадкой во многом зависит от формы
каналов, по которым движется поток газов, а также от скорости этого потока.
Для лучшего использования объема регенератора с целью увеличения площади
теплопередачи от каждого насадочного кирпича его поверхность по возможности
должна быть большей. На 160 показаны насадочные изделия различной формы.
Форма № 8 применялась на старых печах. В настоящее время применяют форму № 5
(тип Фрейна) с диаметром отверстий 40— 45 мм. Вес 1 м3 насадки типа Фрейна составляет —1,18 т.
Насадка поддерживается массивной чугунной поднасадочной
решеткой с отверстиями, соответствующими каналам насадки. Решетка лежит на
поднасадочных чугунных колоннах. Воздухонагреватель крепят к фундаменту
мощными болтами, чтобы воздух, подаваемый в него, не мог выгнуть нижнее
плоское днище.
Воздухонагреватель с внутренним обогревом представляет
собой цилиндрический кожух высотой 35—55 м и диаметром 8—10,5 м с днищем и
куполообразным верхом из листовой стали. Внутри воздухонагревателя
расположены камера горения и регенератор, перегороженные огнеупорной стенкой.
У воздухонагревателя с наружным обогревом камера горения и регенератор
выполнены раздельно, но с общим куполообразным сводом, под которым устроен
проход для нагретых газов. В Японии до 1960 г. работали только воздухонагреватели с внутренним обогревом. В связи с повышением температуры и давления доменного
дутья с 1962, 1963 г. начали строить воздухонагреватели с выносными камерами
горения. Рабочая температура дутья таких воздухонагревателей, составлявшая в
начале 70-х годов -1000 °С, к 1980 г. поднялась до 1400 °С. На 161 показана
классификация различных типов воздухонагревателей.
Воздухонагреватель с внутренней камерой горения показан
на 162. Есть также воздухонагреватели (типа Макло) с центральной камерой
горения, по окружности которой расположен регенератор. Сейчас используют
только воздухонагреватели Каупера. Они компактны и недороги.
Воздухонагреватель Каупера вполне пригоден для доменных печей сравнительно
малого объема с низким давлением дутья.- Вследствие повышения температурной
разницы между внутренней и наружной сторонами огнеупорной перегородки,
разделяющей камеру горения и регенератор, увеличивается опасность обрушения
стенки в сторону регенератора из-за разницы термического расширения стенки по
высоте. Это особенно опасно для крупногабаритных воздухонагревателей. При
высоком давлении дутья через швы в перегородке просачивается газ, тем самым
снижая к. п. д. нагревателя. В последнее время с целью предотвращения этого
явления голландская фирма «Хоговенс эймейден» запатентовала
высокотемпературный воздухонагреватель с автономной перегородкой,
изображенной на 163. Недостатком воздухонагревателя с внутренним обогревом
является неравномерность потока горячего дутья. Отходящие горячие газы,
проходя под куполом в регенератор, могут частично возвращаться в камеру
горения. Это приводит к неравномерному распределению температуры по площади
сечения регенеративной насадки
Со второй половины 1960 г. доменные печи начали работать в новых условиях, т. е. при высоких температуре и давлении дутья. Постепенно
увеличился и объем печи. В связи с этим увеличилось и количество
воздухонагревателей с выносными камерами горения. Как показано на 165, при
такой конструкции камера горения и регенеративная насадка, выполненные
самостоятельно, сообщаются под куполом. Форма сводовых куполов зависит от
способа соединения и пути движения газа.
В Японии используют воздухонагреватели с
выносными-камерами нагрева в основном конструкции Копперса. Эксплуатируются
также воздухонагреватели Мартина, Син-ниттэцу и др. У воздухонагревателя
Мартина верхняя часть регенератора имеет коническую форму, что обеспечивает
лучшее распределение температуры, чем у других воздухонагревателей. По
сравнению с воздухонагревателями с внутренним обогревом для
воздухонагревателей с наружным обогревом нужна гораздо большая площадь, и
строительство их обходится дороже.
|