Проектные решения для доменных печей и их работы

Закладываемые в проект цеха решения по конструкции, объему и производительности доменных печей и технологии производства должны отвечать последним достижениям доменного процесса в соответствующей области.

Полезный объем печей. Для доменного, так же как и для других металлургических производств, важным является использование основных производственных агрегатов повышенной мощности, поскольку это ведет к повышению производительности труда и улучшению других технико-экономических показателей производства. В соответствии с установленным типовым рядом в нашей стране строились и эксплуатируются доменные печи с полезным объемом 1033, 1386, 1513, 1719, 2000, 2300, 2700, 3000, 3200 и 5000—5500 м³, с течением времени полезный объем вновь сооружаемых печей непрерывно возрастал.

Для вновь сооружаемых цехов рекомендуются печи с объемом 3200 и 5000—5500 м³; в ближайшие годы можно ожидать дальнейшего увеличения полезного объема доменных печей. При реконструкции существующих цехов и капитальных ремонтах печей также рекомендуется замена существующих печей печами большего объема.

Технология доменного процесса должна предусматривать использование предварительно подготовленных шихтовых материалов — офлюсованных агломерата и окатышей и полный вывод из шихты сырых флюсов. Все нужные добавки (известняк, марганцевая руда и др.) должны вводиться в состав шихты при производстве агломерата и окатышей. Их изготовление предусматривается осуществлять из обогащенных железорудных концентратов с содержанием железа 63—67%, что должно обеспечить выход шлака не более 350 кг на 1 т чугуна.

Технология должна включать следующие методы интенсификации доменного процесса: вдувание природного газа (до 150 м³ на 1 т чугуна); обогащение дутья кислородом (до 30—35%); работу при избыточном давлении под колошником до 0,25 МПа; повышение температуры дутья до 1300—1400 ^СС; вдувание в печь угольной пыли и мазута, а также горячих восстановительных газов.

Режим работы печей предусматривает примерно следующее число выпусков чугуна за сутки: на печах с одной леткой от 8 до 10, на печах с двумя летками 10—14, на печах с тремя-четырьмя летками 15—20.

Планировка доменных цехов

Для проектов первых отечественных доменных цехов, создавав­шихся в начале сороковых годов, характерно применение печей с небольшим полезным объемом (600—930 м³) и блочная планировка цеха, при которой затруднено обслуживание печей и трудно обеспечить уборку чугуна и шлака при значительном объеме производства. В последующем планировка доменных цехов и организация в них грузопотоков совершенствовались и претерпели, особенно в последние годы, заметные изменения. К числу решений, наиболее существенно повлиявших на планировку, число и тип входящих в состав цеха объектов и транспортных систем, можно отнести:

- увеличение рабочего объема печей (до 5500 м³) и соответственно их производительности;

- применение предварительно подготовленного сырья, что существенно изменило, в частности, схему подачи материалов к бункерной эстакаде;

- применение конвейерной системы подачи материалов на колошник;

- применение конвейерной подачи материалов к колошниковому подъему;

- увеличение числа чугунных леток, отказ от выпуска шлака через шлаковые летки на больших печах;

- устройство круглых литейных дворов, что обеспечило высокш уровень механизации работ на них;

- применение бесковшовой уборки шлака (приречной грануляции).

Существующие доменные цехи характеризуются многообразием отдельных проектных решений. Помимо различий в устройстве производительности и числе доменных печей, цехи различаютсз устройством литейного двора и организацией выпуска чугуна в чугуновозные ковши и шлака в шлаковозные; системами подач материалов на колошник (скипами или конвейером); системами подачи материалов к колошниковому подъему (вагон-весами, конвейерами, через центральные бункера); устройством и расположе нием бункерных эстакад; системой шлакоуборки и др. В целом можно выделить три разновидности планировки доменных цехов: с блочным расположением печей с островным расположением печей и скиповом подъемом материалов на колошник; с островным расположением печей и конвейер ной подачей материалов на колошник.

Цехи первого и второго типов часто имеют в своем состав» значительное число печей (до 6—8); большая часть грузопотоков в них обеспечивается железнодорожным транспортом. Характер ной особенностью этих цехов является наличие основного направления внутрицеховых грузопотоков, вдоль которого располагаются в ряд печи, бункерную эстакаду и транспортные рельсовые пути В развитой сети железнодорожных путей выделяют «постановочные» и «ходовые» пути. Первые служат для установки на ни: подвижного состава для приема грузов (например, жидких чугун; и шлака) или их разгрузки, вторые — для передвижения подвижного состава к месту назначения.

Цехи с блочным расположением печей. Цех подобного тип имеет ряд расположенных в одну линию доменных печей, оборудованных скиповым колошниковым подъемом; общую, расположенную рядом с печами вдоль их фронта бункерную эстакаду находящийся рядом с бункерной эстакадой рудный двора; идущих вдоль линии печей железнодорожных путей для уборки чугуна, шлака и колошниковой пыли. Характерная особенность цеха — то, что печи попарно объединены в блоки, причем две входящие в блок соседние печи имеют один общий литейный двор

Первые строившиеся цехи с блочным расположением печей имели совмещенный грузопоток чугуна, шлака и пыли, т. е. все железнодорожные пути для уборки продуктов плавки располагались с одной стороны от печей, что предопределяло низкую пропускную способность путей.

Позднее в связи с увеличением объема строившихся печей и их производительности и с целью повышения пропускной способность уборочных путей, железнодорожные пути для уборки чугуна стали располагать по одну сторону от печей и литейных дворов, а путь для уборки шлака — по другую.

Рисунок 1 — План доменного цеха с блочным расположением печей

Одна из разновидностей планировки подобного цеха с блочным расположением печей показаны на рисунке 1. две соседние печи 1 одного блока имеют общий литейный двор 15, обслуживаемый одним мостовым краном. Воздухонагреватели 2 двух соседних печей смежных блоков также расположены общей группой на одной площадке, что позволяет иметь для них общую дымовую трубу 3 и общий дымовой боров. Над бункерной эстакадой с рудными 6 и коксовыми 7 бункерами и рудным двором I перемещается кран-перегружатель 4.

Со стороны бункерной эстакады и скипового подъемника 5 от печей проложены пути 11 для уборки шлака и путь 12 для уборки коксовой мелочи. С противоположной от печей стороны находятся пути 16 для уборки чугуна и колошниковой пыли, причем от ходовых путей 16 отходят тупиковые постановочные пути для уборки чугуна 9, уборки пыли — 10 и хозяйственный путь 13. Пылеуловители 8 расположены над тупиковыми путями для уборки пыли; путь 14 — проездной. Заезды с чугуновозных путей на шлаковозные и наоборот возможны только с торцов цеха. Основное достоинство планировки с блочным расположением печей — компактность цеха; недостатки подобной планировки: невысокая пропускная способность путей уборки чугуна и шлака, связанная с необходимостью сложного маневрирования составами, поскольку невозможен переезд с чугуновозных путей на шлаковые, и с тем, что при тупиковых путях имеется встречное движение составов. Общий литейный двор затрудняет выполнение горновых работ — при выпуске чугуна с одной печи по условиям техники безопасности нельзя работать на второй смежной половине литейного двора. Затруднен ремонт печей, особенно в период выпусков чугуна на работающей печи. В связи с этими недостатками уже много лет сооружают цехи только с островным расположением печей.

Цехи с островным расположением печей, оборудованных скиповыми колошниковыми подъемами. Цехи подобного типа представляют большую часть доменных цехов отечественных металлургических заводов. План одной из разновидностей подобных доменных цехов показан на рисунке 2.

Рисунок 2 — План доменного цеха с островным расположением печей

Для подобных цехов характерно (рисунок 2) расположение доменных печей 1 в линию и наличие раздельных потоков уборки чугуна и Шлака, причем поток уборки чугуна расположен с одной стороны от линии печей, а поток уборки шлака — с другой. Ряд железнодорожных путей, проложенных со стороны бункерной эстакады и скиповых подъемников 11, служит для уборки шлака (пути 9) и коксовой мелочи (путь 17); ряд продольных путей с противоположной от печей стороны — для уборки чугуна (пути 10) и колошниковой пыли (путь 6). Характерной особенностью островной планировки является то, что комплекс каждой доменной печи, в который входят печь, литейный двор, блок воздухонагревателей и постановочные пути для чугуна и шлака, расположен под небольшим углом (12—13°) к продольной оси цеха. Благодаря такому расположению появляется возможность иметь для каждой печи индивидуальные постановочные пути вдоль литейных дворов для чугуновозов и шлаковозов (пути 8 и 16) и переезды с одной стороны на другую и обратно между соседними печами. Это обеспечивает значительно более высокую пропускную способность уборочных железнодорожных путей, существенное улучшение маневренности железнодорожных составов, позволяет устанавливать под выпуск большее число ковшей.

Склад холодного чугуна располагают на свободной площадке вблизи разливочных машин. Депо ремонта чугуновозных ковшей сооружают в одном из торцов доменного цеха. При островной планировке по сравнению с блочной расстояние между печами и соответственно площадь, занимаемая цехом, возрастают. Расстояние между печами при их объеме от 1000 до 1300 м³ составляет не менее 100 м; для печей объемом более 1300 м³— не менее ПО м; при объеме печей 2000—3200 м³ — от 123 до 165 м.

Цехи с островным расположением печей и конвейерным колошниковым подъемом — это современные цехи с высокопроизводительными печами большого объема. Их характерная особен­ность — малое число доменных печей в связи с большой производительностью каждой из них. При годовой производительности печей объемом 3200 и 5000 м³ соответственно около 3 и 4,5 млн. т чугуна обычный для современного металлургического завода объем выплавки чугуна достигается при установке в цехе двух-трех доменных печей.

Планировка этих цехов существенно отличается от относительно схожей планировки рассмотренных выше и строившихся ранее двух разновидностей доменных цехов со скиповым подъемом шихты на колошник и не является пока окончательно сложившейся. В связи с применением конвейерного колошникового подъема, имеющего большую длину, бункерная эстакада расположена вдали от печей. Рекомендуемая для новых цехов бесковшовая уборка шлака позволяет упростить систему грузопотоков и иметь менее развитую сеть железнодорожных путей. Благодаря отсутствию у печей бункерной эстакады, меньшему числу печей в цехе и меньшему числу рельсовых путей появляется возможность применять различные варианты расположения объектов цеха.

Один из вариантов планировки подобного цеха с ковшовой уборкой шлака показан на рисуноке 3.

Рисунок 3 — План доменного цеха с конвейерным колошниковым подъемом

Две доменные печи 3, а и 3,6 оборудованы круглым литейным двором 4. Имеется общая для двух печей бункерная эстакада 1, расположенная под углом по отношению к конвейерам колошниковых подъемов 2, а и 2, б. Материалы из бункерной эстакады выдаются на ленты колошниковых подъемов с помощью конвейеров 1, а и 1, б. Для уборки чугуна под литейным двором с одной его стороны расположены тупиковые пути б, а и с противоположной — 6, б; уборку шлака также осуществляют с двух сторон литейного двора по тупиковым путям 7, а и 7, б. Тупиковые постановочные пути связаны с двумя рядами ходовых путей 8. Блок 5 воздухонагревателей расположен между рядами постановочных путей.

Еще одна разновидность планировки доменного цеха с островным расположением печей, конвейерным колошниковым подъемом и бесковшовой уборкой шлака показана на рисунке 4.

Рисунок 4 — План доменного цеха с конвейерным колошниковым подъемом и бесковшовой уборки шлака

Две доменные печи оборудованы круглыми литейными дворами 8. С двух противоположных сторон каждого литейного двора проложено по два сквозных пути 2 и 13 для уборки чугуна, имеющих выезды на ходовые пути 1 и 11. Имеются также железнодорожные пути 12 для уборки колошниковой пыли, проложенные под сухими пылеуловителями 10. Вблизи от пылеуловителей размещены газоочистные устройства 9. Под литейным двором проложен тупиковый хозяйственный путь 17 и имеется эстакада 18 для автовъезда на площадку литейного двора; эти транспортные пути служат для подвоза вспомогательных материалов и оборудования.

Блок воздухонагревателей 5 с дымовой трубой 6 размещен вдоль чугуновозных уборочных путей с наружной их стороны. Рядом расположена станция 7 подачи воздуха в камеры горения воздухонагревателей и здание 4 управления печью. Каждая печь имеет отдельную бункерную эстакаду 19, которая расположена вдоль конвейерного тракта колошникового подъема 14.

Доменная печь оборудована двумя установками 3 припечной грануляции, расположенными с двух противоположных от печи сторон снаружи чугуновозных печей. Сжатый воздух для грануляционных установок подают от воздуходувной станции 15. Гранулированный шлак от припечных установок транспортируют на склад по конвейерным галлереям 16.

Схожая с выше рассмотренной компоновка прилегающих к печам объектов применена на доменной печи объемом 3200 м³ Новолипецкого металлургического завода. Планировку подобного типа можно считать приемлемой для вновь сооружаемых цехов. При этом в зависимости от условий генплана завода может изменяться взаимное расположение печей и бункерных эстакад, ходовых путей и других объектов цеха. Можно отметить общую особенность цехов спечами большого объема и бесковшовой уборкой шлака — наличие четырех уборочных путей для чугуна, располагаемых по два с обеих сторон литейного двора, причем все эти пути могут быть тупиковыми.

Расположение цеха на заводской площадке. При работе доменного цеха в атмосферу выделяется заметное количество пыли и вредных газов. Чтобы уменьшить загрязнение воздуха над другими цехами, доменный цех располагают на заводе с подветренной стороны. При размещении цеха необходимо обеспечить наиболее удобное сочетание внутрицеховых грузопотоков с общезаводскими транспортными потоками. Обычно цех располагают так, чтобы основное направление внутрицеховых железнодорожных путей соответствовало основному направлению общезаводских путей.