《冶金生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)習(xí)》 配套PPT課件
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項(xiàng)目三 高爐煉鐵認(rèn)知實(shí)訓(xùn)
一、教學(xué)目標(biāo)
1.掌握煉鐵生產(chǎn)的任務(wù)和高爐生產(chǎn)工藝流程；了解高爐煉鐵車(chē)間的平面布置形式；掌握高爐產(chǎn)品的用途與分類(lèi)。
2.會(huì)描述高爐煉鐵生產(chǎn)工藝流程；會(huì)計(jì)算高爐煉鐵生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
3.掌握現(xiàn)代高爐原料供應(yīng)系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、爐頂布料系統(tǒng)的工藝流程;了解高爐上料主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)、用途、工作原理;了解鐘式爐頂結(jié)構(gòu);了解無(wú)鐘爐頂主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)、用途、工作原理。
4.正確進(jìn)行高爐槽下原料的篩分、稱(chēng)量與運(yùn)輸操作;正確進(jìn)行高爐無(wú)鐘爐頂布料操作。
5.熟知高爐送風(fēng)系統(tǒng)的工藝流程;了解高爐熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)、用途、工作原理。
6.能夠根據(jù)要求正確進(jìn)行熱風(fēng)爐的燒爐操作和換爐操作。
7.掌握高爐煤氣干法除塵與濕法除塵的工藝流程及其特點(diǎn);了解爐頂各種管道和閥門(mén)的位置,作用與結(jié)構(gòu);了解重力除塵器、旋風(fēng)除塵器、文氏管、比肖夫洗滌塔的結(jié)構(gòu)和工作原理;了解布袋除塵器的結(jié)構(gòu)、工作原理。
8.正確進(jìn)行布袋除塵器的反吹清灰操作。
9.掌握高爐風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)的工藝布置;了解高爐渣鐵溝和撇渣器的構(gòu)造;了解爐前主要設(shè)備的性能、結(jié)構(gòu)和工作原理;了解鐵水與爐渣的處理設(shè)備及工藝。
10.能夠正確進(jìn)行出鐵操作。
二、課時(shí)分配
本項(xiàng)目共5個(gè)任務(wù)，安排9課時(shí)。
三、教學(xué)重點(diǎn)
本項(xiàng)目在熟悉現(xiàn)代高爐原料供應(yīng)系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、爐頂布料系統(tǒng)基本工藝和設(shè)備的基礎(chǔ)上,學(xué)會(huì)高爐槽下原料的篩分、稱(chēng)量、運(yùn)輸、高爐無(wú)鐘爐頂布料等基礎(chǔ)操作；熟悉高爐煉鐵生產(chǎn)工藝流程，計(jì)算高爐煉鐵生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；在熟悉高爐送風(fēng)系統(tǒng)的工藝流程和設(shè)備的基礎(chǔ)上,進(jìn)行熱風(fēng)爐燒爐和換爐等基本操作；在熟悉高爐煤氣干法除塵與濕法除塵的工藝流程和相關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)上,正確進(jìn)行布袋除塵器的反吹清灰操作；在熟悉高爐風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)的工藝布置和爐前設(shè)備的基礎(chǔ)上,正確進(jìn)行出鐵操作。
四、教學(xué)難點(diǎn)
掌握高爐槽下原料的篩分、稱(chēng)量、運(yùn)輸、高爐無(wú)鐘爐頂布料、熱風(fēng)爐燒爐、換爐、布袋除塵器的反吹清灰進(jìn)而出鐵等基礎(chǔ)操作，以及高爐煉鐵生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算。
五、 教學(xué)內(nèi)容
任務(wù)一 認(rèn)識(shí)高爐煉鐵生產(chǎn)
相關(guān)知識(shí)
一、高爐煉鐵的工藝流程
生產(chǎn)工藝流程如下圖所示：
高爐是冶煉生鐵的主體設(shè)備,此外它還包括一下幾種附屬系統(tǒng)：
(1)供料系統(tǒng):包括貯礦槽、貯焦槽、稱(chēng)量與篩分等一系列設(shè)備,其任務(wù)是將高爐冶煉所需原料通過(guò)上料系統(tǒng)裝入高爐。
(2)送風(fēng)系統(tǒng):包括鼓風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)爐及一系列管道和閥門(mén)等,其任務(wù)是連續(xù)可靠地供給高爐冶煉所需的熱風(fēng)。
(3)噴煤系統(tǒng):包括原煤的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、煤粉的制備、收集及煤粉噴吹等,其任務(wù)是均勻穩(wěn)定地向高爐噴吹大量煤粉,以煤代焦,降低焦炭消耗。
(4)渣鐵處理系統(tǒng):包括出鐵場(chǎng)、開(kāi)鐵口機(jī)、堵渣口機(jī)、爐前吊車(chē)、鐵水罐車(chē)及水沖渣設(shè)備等,其任務(wù)是及時(shí)處理高爐排放出的渣、鐵,保證高爐生產(chǎn)正常進(jìn)行。
(5)煤氣除塵系統(tǒng):包括煤氣管道、重力除塵器、洗滌塔、文氏管、脫水器等,其任務(wù)是將高爐冶煉所產(chǎn)生的煤氣,經(jīng)過(guò)一系列的凈化使其含塵量降至10mg/m3以下,以滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)煤氣質(zhì)量的要求。
二、高爐冶煉產(chǎn)品及用途
高爐生產(chǎn)的產(chǎn)品是生鐵,副產(chǎn)品有爐渣和煤氣及煤氣帶出的爐塵。
1.生鐵
生鐵也可分為普通生鐵和合金生鐵,前者包括煉鋼生鐵和鑄造生鐵,后者主要是錳鐵和硅鐵。普通生鐵占高爐冶煉產(chǎn)品的98%以上。生鐵是含碳量大于2%的鐵碳合金,工業(yè)生鐵含碳量一般為2.5%~6.67%,并含有硅、錳、硫、磷等元素。這些元素對(duì)生鐵的性能均有一定的影響。
煉鋼生鐵的碳主要以碳化鐵的形態(tài)存在,這種生鐵性能堅(jiān)硬而脆,幾乎沒(méi)有塑性,是煉鋼的主要原料,下表列出了煉鋼生鐵標(biāo)準(zhǔn)：
任務(wù)實(shí)施
一、高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
1.高爐有效容積利用系數(shù)(ηv)
高爐有效容積利用系數(shù)是指每晝夜每m3高爐有效容積的生鐵產(chǎn)量,即高爐每
晝夜的生鐵產(chǎn)量P與高爐有效容積V有之比:
ηv=P/Vu
ηv是高爐冶煉的一個(gè)重要指標(biāo),ηv愈大,高爐生產(chǎn)率愈高。2010年我國(guó)重點(diǎn)企業(yè)利用系數(shù)平均為2.589t/m3·d左右,一些400m3級(jí)高爐最高達(dá)到4.116t/m3·d。
2.入爐焦比(K)、煤比(M)、綜合焦比(K綜)和燃料比(K燃)
這些指標(biāo)用來(lái)反映高爐的能耗情況。入爐焦比是指冶煉每噸生鐵消耗的干焦量,即每晝夜干焦消耗量QK 與每晝夜生鐵產(chǎn)量P 之比:
K=QK/P
焦炭消耗量約占生鐵成本的30%~40%,欲降低生鐵成本必須力求降低焦比。焦比大小與冶煉條件密切相關(guān),一般情況下入爐焦比為270~400kg/t,噴吹煤粉可以有效地降低焦比。
冶煉每噸生鐵消耗的煤粉量稱(chēng)為煤比。當(dāng)每晝夜煤粉的消耗量為QM時(shí),則:
M =QM/P
綜合焦比是指冶煉每噸生鐵消耗的綜合干焦量。
綜合干焦量=干焦量+煤粉量×煤粉置換比
K綜=(QK +QM ×N)/P 式中:N—煤粉的置換比。
單位質(zhì)量煤粉所代替的焦炭質(zhì)量稱(chēng)為煤粉置換比,它表示煤粉利用率的高低。一般煤粉的置換比為0.7~1.0。
燃料比是冶煉單位生鐵高爐所消耗的各種燃料之和。通常為焦比與煤比之和。
K燃=(QK +QM)/P
2010年全國(guó)重點(diǎn)企業(yè)高爐入爐焦比為369kg/t,最低306kg/t,煤比為149kg/t,最高391kg/t,燃料比已經(jīng)降低到518kg/t,首鋼京唐煉鐵廠燃料比最低(不包括焦丁)為454kg/t。工序能耗407.76kgce/t。
3.冶煉強(qiáng)度(I)和綜合冶煉強(qiáng)度(I 綜)
冶煉強(qiáng)度是每晝夜每m3高爐有效容積消耗的焦炭量,即高爐一晝夜焦炭消耗量Qk與有效容積VU 的比值:
I=QK/VU
綜合冶煉強(qiáng)度是指每晝夜每m3高爐有效容積消耗的綜合干焦量。
I=(QK +QM ×N)/VU
冶煉強(qiáng)度表示高爐的作業(yè)強(qiáng)度,它與鼓入高爐的風(fēng)量成正比,在焦比不變的情況下,冶煉強(qiáng)度越高,高爐產(chǎn)量越大,當(dāng)前國(guó)內(nèi)外大型高爐冶煉強(qiáng)度一般在1.0~1.05。
知識(shí)拓展
高爐煉鐵車(chē)間平面布置
合理的平面布置應(yīng)符合下列原則:
(1)在工藝合理、操作安全、滿(mǎn)足生產(chǎn)的條件下,應(yīng)盡量緊湊,并合理地共用一些設(shè)備與建筑物,以求少占土地和縮短運(yùn)輸線、管網(wǎng)線的距離。
(2)有足夠的運(yùn)輸能力,保證原料及時(shí)入廠和產(chǎn)品(副產(chǎn)品)及時(shí)運(yùn)出。
(3)車(chē)間內(nèi)部鐵路、道路布置要暢通。
(4)要考慮擴(kuò)建的可能性,在可能條件下留一座高爐的位置。在高爐大修、擴(kuò)建時(shí)施工安裝作業(yè)及材料設(shè)備堆放等不得影響其他高爐正常生產(chǎn)。
高爐煉鐵車(chē)間平面布置形式可分為以下2種:
(1)一列式布置 一列式高爐平面布置如下圖所示：
其主要特點(diǎn)是:高爐與熱風(fēng)爐在同一列線,出鐵場(chǎng)也布置在高爐列線上成為一列,并且與車(chē)間鐵路線平行。這種布置可以共用出鐵場(chǎng)和爐前起重機(jī),共用熱風(fēng)爐值班室和煙囪,節(jié)省投資;熱風(fēng)爐距高爐近,熱損失少。但是運(yùn)輸能力低,在高爐數(shù)目多,產(chǎn)量高時(shí),運(yùn)輸不方便,特別是在一座高爐檢修時(shí)車(chē)間調(diào)度復(fù)雜。
(2)并列式布置 并列式高爐平面布置如下圖所示：
其主要特點(diǎn)是:高爐與熱風(fēng)爐分設(shè)于兩條列線上,出鐵場(chǎng)布置在高爐列線,車(chē)間鐵路線與高爐列線平行。這種布置可以共用一些設(shè)備和建筑物,節(jié)省投資;高爐間距離近。但是熱風(fēng)爐距高爐遠(yuǎn),熱損失大,并且熱風(fēng)爐靠近重力除塵器,勞動(dòng)條件不好。
任務(wù)二 高爐上料崗位實(shí)訓(xùn)
相關(guān)知識(shí)
一、高爐上料系統(tǒng)
現(xiàn)代高爐對(duì)供料和上料系統(tǒng)的要求是:
(1)生產(chǎn)能力要大,保證連續(xù)地、均衡地供應(yīng)高爐冶煉所需的原料,并為進(jìn)一步強(qiáng)化冶煉留有余地;
(2)在貯運(yùn)過(guò)程中應(yīng)考慮改善高爐冶煉所必需的處理環(huán)節(jié),如混勻、破碎、篩分等。在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)盡量減少破碎率;
(3)由于貯運(yùn)的原料數(shù)量大,對(duì)大、中型高爐應(yīng)該盡可能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化,提高配料、稱(chēng)量的準(zhǔn)確度;
(4)原料系統(tǒng)各轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)和落料點(diǎn)都有灰塵產(chǎn)生,應(yīng)有通風(fēng)除塵設(shè)施。
(一)高爐上料方式
目前高爐的上料方式主要有兩種:中小型高爐一般采用料車(chē)上料,大型高爐采用皮帶機(jī)上料。兩種上料方式的工藝流程示意圖見(jiàn)下圖:
其工藝方式的比較見(jiàn)下表:
(二)高爐上料設(shè)備
1.貯礦(焦)槽
貯礦槽位于高爐卷?yè)P(yáng)機(jī)一側(cè),與爐列線平行,與斜橋垂直,是煉鐵廠供料系統(tǒng)中的重要設(shè)備。其作用是貯存原料,用于解決高爐連續(xù)上料和間斷供料的矛盾,對(duì)容積較大的貯礦槽,還有混勻爐料的目的。
常見(jiàn)的貯礦槽有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)兩種形式。貯礦槽的總?cè)莘e應(yīng)能保證供給高爐12~18h的礦石量,貯焦槽要保證供給高爐6~8h的焦炭需求量。一般貯焦槽的總?cè)莘e為高爐有效容積的0.6~1.1倍,小高爐取上限。礦槽、焦槽的容積與爐容的關(guān)系見(jiàn)下表。
2.閉鎖裝置
每個(gè)貯礦槽下設(shè)有兩個(gè)漏嘴,漏嘴上裝有閉鎖裝置,即閉鎖器,其作用是開(kāi)關(guān)漏嘴,并調(diào)節(jié)料流。要求閉鎖器能正確閉鎖住料流,不卡不漏,而且還應(yīng)該有足夠的供料能力。大型高爐漏料能力達(dá)15~25m3/min,目前常用的閉鎖裝置有啟閉器和給料機(jī)兩種。
3.振動(dòng)篩
生產(chǎn)時(shí)每班必須在料倉(cāng)振動(dòng)篩出口處進(jìn)行一次隨機(jī)取樣,采樣重量10~50kg,并對(duì)其進(jìn)行篩分檢測(cè),檢查不同粒級(jí)的料樣組成。
現(xiàn)有的振動(dòng)篩種類(lèi)很多,有偏心振動(dòng)篩、慣性振動(dòng)篩和自定中心振動(dòng)篩等。從結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析來(lái)看,自定中心振動(dòng)篩較為理想。它的轉(zhuǎn)軸是偏心的,平衡重與偏心軸相對(duì)應(yīng),在振動(dòng)時(shí),皮帶輪的空間位置基本不變,只作單一的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),皮帶不會(huì)時(shí)緊時(shí)松而疲勞斷裂。但其篩箱運(yùn)動(dòng)沒(méi)有給物料向前運(yùn)動(dòng)的推力,要依靠篩箱的傾斜角度使得物料向前運(yùn)動(dòng)。
4.運(yùn)輸設(shè)備
槽下運(yùn)輸設(shè)備有稱(chēng)量車(chē)和膠帶運(yùn)輸機(jī)。由于膠帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備簡(jiǎn)單,投資少,自動(dòng)化程度高,生產(chǎn)能力大,可靠性強(qiáng),勞動(dòng)條件比較好,已取代稱(chēng)量車(chē)成為目前槽下運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備。
5.稱(chēng)量漏斗
稱(chēng)量漏斗的作用在于稱(chēng)量原料,使原料組成一定成分的料批。它由厚10~15mm 的鋼板焊成,內(nèi)襯20~25 mm 厚的錳鋼板,其容積與料車(chē)的有效容積一致,斗底傾角應(yīng)避免剩料。
根據(jù)稱(chēng)量傳感原理不同,可分為杠桿式稱(chēng)量漏斗和電子式稱(chēng)量漏斗。杠桿式稱(chēng)量裝置比較復(fù)雜,整個(gè)尺寸結(jié)構(gòu)龐大。刀口變鈍后,不能保證其稱(chēng)量精度。而電子式稱(chēng)量設(shè)備質(zhì)量小,體積小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便,不存在刀口磨損和變鈍的問(wèn)題,計(jì)量精度較高,一般誤差不超過(guò)0.5%。因此,目前在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用。
6.料車(chē)坑
斜橋下端向料車(chē)供料的場(chǎng)所稱(chēng)為料車(chē)坑。通常布置在主焦槽的下方。
料車(chē)坑中安裝的設(shè)備有:
(1)焦炭稱(chēng)量設(shè)備 包括振動(dòng)篩、稱(chēng)量漏斗和控制漏斗的閉鎖器。在需要裝料時(shí)振動(dòng)篩振動(dòng),當(dāng)給料量達(dá)到要求時(shí)停止。稱(chēng)量漏斗一般為鋼結(jié)構(gòu),內(nèi)襯錳鋼,其有效容積應(yīng)與料車(chē)的有效容積一致。
(2)礦石稱(chēng)量漏斗 當(dāng)槽下礦石用皮帶機(jī)運(yùn)輸時(shí),一般采用礦石稱(chēng)量漏斗。燒結(jié)礦在稱(chēng)量之前應(yīng)篩除小于5mm的粉末。
(3)舊式高爐還有碎焦運(yùn)出設(shè)備 經(jīng)過(guò)焦炭振動(dòng)篩篩出的焦粉,一般由斗式提升機(jī)提升到地面上的碎焦貯存槽中。
下圖為某廠1000m3高爐料車(chē)坑剖面圖。
7.料車(chē)上料機(jī)
料車(chē)式上料機(jī)主要由斜橋、斜橋上鋪設(shè)的軌道、料車(chē)、料車(chē)卷?yè)P(yáng)機(jī)及牽引用鋼絲繩、繩輪等組成。
(1)斜橋 斜橋多采用由槽鋼和角鋼焊接的桁架式結(jié)構(gòu),見(jiàn)下圖。其角度為55°~60°。通常,斜橋與高爐連接二支點(diǎn)的比較多,下面支點(diǎn)安裝在料車(chē)坑的墻壁上,上面支點(diǎn)有的支撐在爐體的框架上,有的支持在單獨(dú)設(shè)立的門(mén)型架上。也有少數(shù)高爐采用三支點(diǎn)式,即料車(chē)坑、單設(shè)的門(mén)型架、爐頂金屬框架。在斜橋的下弦鋪有兩隊(duì)平行的軌道,供料車(chē)行駛。
一般料車(chē)軌道分為三段,一是料坑直線段,為了充分利用料車(chē)有效容積,使料車(chē)多裝些料,傾角為60°。中間段直軌是料車(chē)高速行駛段,傾角為45°~60°;上部為卸料曲軌段,過(guò)去常用曲線型導(dǎo)軌,而近年來(lái)主要采用直線型卸料導(dǎo)軌,見(jiàn)下圖。
(2)料車(chē) 料車(chē)由車(chē)體、車(chē)輪、轅架三部分組成,見(jiàn)下圖。料車(chē)車(chē)體由10~12mm鋼板焊成,在車(chē)的底部和側(cè)壁均鑲有鑄鋼或錳鋼保護(hù)襯板,以防止車(chē)體磨損。料車(chē)前后兩對(duì)車(chē)輪的構(gòu)造不同,前輪只能沿主軌道滾動(dòng),后輪在斜橋上先沿主軌道運(yùn)行,到達(dá)爐頂曲軌段還要沿輔助軌道滾動(dòng),以便傾翻卸料。車(chē)轅是一個(gè)金屬的門(mén)形框架,它與車(chē)體為活動(dòng)連接,便于車(chē)轅與車(chē)體作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),在車(chē)體的前面焊有防止料車(chē)仰翻的檔板。
(3)料車(chē)卷?yè)P(yáng)機(jī) 卷?yè)P(yáng)機(jī)是上料的驅(qū)動(dòng)設(shè)備,要求運(yùn)行安全可靠,調(diào)速性能良好,終點(diǎn)位置停車(chē)準(zhǔn)確,且能自動(dòng)運(yùn)行。卷?yè)P(yáng)機(jī)的作業(yè)率一般不應(yīng)超過(guò)75%,以利于低料線時(shí)能及時(shí)趕上料線。
8.帶式上料機(jī)
一座3000m3的高爐,料車(chē)坑深達(dá)五層樓以上,料車(chē)體積擴(kuò)大使料車(chē)的容量和斜橋的質(zhì)量加大,料車(chē)在斜橋上的振動(dòng)力很大,使鋼繩加粗到難以卷曲的程度,不論是擴(kuò)大料車(chē)的容積,還是增加上料次數(shù),只要是間斷式上料,都是很不經(jīng)濟(jì)的,故大型高爐都采用皮帶機(jī)上料系統(tǒng)。
二、高爐爐頂設(shè)備
高爐爐頂是爐料的入口,爐頂裝料設(shè)備主要經(jīng)歷了敞開(kāi)式、單鐘式、雙鐘式、無(wú)鐘式的轉(zhuǎn)變,無(wú)論何種裝料設(shè)備均應(yīng)滿(mǎn)足以下基本要求:
(1)要適應(yīng)高爐生產(chǎn)能力;
(2)能夠滿(mǎn)足爐喉合理布料的要求,并能夠按生產(chǎn)要求進(jìn)行爐頂調(diào)劑;
(3)保證爐頂可靠密封,使高壓操作順利進(jìn)行;
(4)設(shè)備結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單、堅(jiān)固,制造、運(yùn)輸、安裝方便,能抗高溫與溫度的急劇變化;
(5)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。
(一)雙鐘爐頂設(shè)備
1.雙鐘爐頂?shù)慕M成
(1)受料漏斗 雙料車(chē)上料的高爐 上,受料漏斗上口呈矩形,下面收縮為圓形漏料口,為了便于漏料,在縱斷面上漏斗下部?jī)A角一般為45°~50°,最好是60°。
(2)布料器 布料器設(shè)在受料漏斗下端,煤氣封蓋以上,用來(lái)接受從受料漏斗卸下的原料,并完成向大鐘漏斗布料的任務(wù)。
(3)裝料器 裝料器包括大料鐘、大料斗、煤氣封蓋、大鐘拉桿等。
(4)大小鐘的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 大小鐘傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分為卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
下圖是典型的雙鐘式爐頂設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
2.雙鐘爐頂?shù)难b料過(guò)程
爐料由料車(chē)(或帶式運(yùn)輸機(jī))按一定程序和數(shù)量倒入受料漏斗后進(jìn)入小料斗,然后根據(jù)布料器的工作制度旋轉(zhuǎn)一定角度,打開(kāi)小料鐘,把小鐘漏斗內(nèi)的爐料裝入大料鐘料斗。一般來(lái)說(shuō),小料鐘工作四次以后,大料鐘料斗內(nèi)裝滿(mǎn)一批料。待爐喉料面下降到預(yù)定位置時(shí),提起探尺設(shè)備,同時(shí)發(fā)出裝料指示,打開(kāi)大鐘(此時(shí)小料鐘應(yīng)關(guān)閉),把一批料裝入爐喉料面。由于無(wú)鐘爐頂?shù)拇罅科占?目前已被淘汰。
(二)無(wú)鐘爐頂設(shè)備
1.并罐式無(wú)鐘爐頂
并罐式無(wú)鐘爐頂由受料漏斗(包括上部閘門(mén))、料罐(包括上下密封閥及下部閘門(mén))、叉形管、中心喉管、旋轉(zhuǎn)溜槽以及傳動(dòng)、均壓、冷卻系統(tǒng)等組成,見(jiàn)下圖。
與鐘斗式爐頂相比并罐式無(wú)鐘爐頂具有以下主要優(yōu)點(diǎn):
(1)布料理想,調(diào)劑靈活。旋轉(zhuǎn)溜槽既可作圓周方向上的旋轉(zhuǎn),又能改變傾角,從理論上講,爐喉截面上的任何一點(diǎn)都可以布有爐料,兩種運(yùn)動(dòng)形式既可獨(dú)立進(jìn)行,又可復(fù)合在一起,故裝料形式是極為靈活的,從根本上改變了大、小鐘爐頂裝料設(shè)備布料的局限性。
(2)設(shè)備總高度較低,大約為鐘式爐頂高度的三分之二。它取消了龐大笨重而又要求精密加工的部件,代之以積木式的部件,解決了制造、運(yùn)輸、安裝、維修和更換方面的困難。
(3)無(wú)鐘爐頂用上、下密封閥密封,密封面積大為減小,并且密封閥不與爐料接觸,因而密封性好,能承受高壓操作。
(4)兩個(gè)稱(chēng)量料罐交替工作,當(dāng)一個(gè)稱(chēng)量料罐向爐內(nèi)裝料時(shí),另一個(gè)稱(chēng)量料罐接受上料系統(tǒng)裝料,具有足夠的裝料能力和趕料線能力。
但是并罐式無(wú)鐘爐頂也有其不利的一面:
(1)爐料在中心喉管內(nèi)呈蛇形運(yùn)動(dòng),因而造成中心喉管磨損較快。
(2)由于稱(chēng)量料罐中心線和高爐中心線有較大的間距,會(huì)在布料時(shí)產(chǎn)生料流偏析現(xiàn)象,稱(chēng)之為并罐效應(yīng)。高爐容積越大,并罐效應(yīng)就越加明顯，是高爐順行的一個(gè)不穩(wěn)定因素。
(3)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明,由于并罐效應(yīng)的影響,單側(cè)裝料一般不能超過(guò)6h,否則爐內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)偏行,引起爐況不順。另外,在不休風(fēng)并且一側(cè)料罐維持運(yùn)行的情況下,對(duì)另一側(cè)料罐進(jìn)行檢修,實(shí)際上也是相當(dāng)困難的。因此,隨后又推出串罐式無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備。
2.串罐式無(wú)鐘爐頂
串罐式無(wú)鐘爐頂上下料罐同心重疊布置,上罐起受料和貯料作用,僅在下罐設(shè)上、下密封閥、料流調(diào)節(jié)閥和稱(chēng)量裝置,稱(chēng)量不受外界影響,稱(chēng)量精度高;設(shè)備高度與并罐式爐頂基本一致;由于串罐式無(wú)料鐘與高爐同心,不僅減少爐料的偏析,而且減少了爐料運(yùn)動(dòng)的撞擊,減少破損,以利于煤氣流的暢通和高效利用,也減少中心喉管的磨損;投資少,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,事故率低,維修量相應(yīng)減少。但當(dāng)一個(gè)料罐出現(xiàn)故障時(shí),高爐要休風(fēng)。
串罐式無(wú)鐘爐頂?shù)母鞑考c并罐式相似,見(jiàn)下圖。
(1)受料罐 它是爐料從頭輪罩到稱(chēng)量料罐之間的存儲(chǔ)料倉(cāng),有固定與旋轉(zhuǎn)兩種形式。它由帶襯板焊接的罐體、插入件、分配器、軟密封等組成。插入件起減輕爐料對(duì)襯板沖刷和蓬料的作用。分配器裝在頭輪罩內(nèi)的下底板,由帶襯板的導(dǎo)料槽和槽箱組成,能夠使?fàn)t料分布均勻。
(2)密封料罐 也即稱(chēng)量料罐,它的作用是接受和貯存爐料,如果料罐不密封,放料過(guò)程中爐內(nèi)煤氣沿導(dǎo)料管上升,會(huì)阻礙爐料的下降。料罐的上部裝有上密封閥,罐中心設(shè)有防止?fàn)t料偏析、改善下料條件的插入件(導(dǎo)料器),并固定在料罐壁上,它可以上下調(diào)整高度。罐下部設(shè)有防扭裝置、抗震裝置、稱(chēng)量裝置等。在下密封閥的上部設(shè)有調(diào)節(jié)料流的閘門(mén),一般用油缸驅(qū)動(dòng)密封閥和調(diào)節(jié)料流的閘門(mén)。
(3)密封閥 用于料罐密封,高爐冶煉對(duì)它的要求是:密封性能好、耐磨性能好,能承受高壓操作。上密封閥安裝在稱(chēng)量料罐上部錐體處,在稱(chēng)量料罐排壓后,上密封閥打開(kāi),使?fàn)t料從受料罐經(jīng)此閥流過(guò)而裝入稱(chēng)量料罐內(nèi)。受料罐停止供料后,該閥關(guān)閉,對(duì)料罐進(jìn)行密封,以保證高爐高壓操作。下密封閥安裝在下閥箱內(nèi),結(jié)構(gòu)同上密封閥,其用途是在稱(chēng)量料罐均壓后,打開(kāi)下密封閥,再將料流調(diào)節(jié)閥打開(kāi),使?fàn)t料從稱(chēng)量料罐直接通過(guò)中心喉管、旋轉(zhuǎn)溜槽進(jìn)入爐內(nèi)。在稱(chēng) 量料罐排壓前,先關(guān)閉料流調(diào)節(jié)閥,再關(guān)閉下密封閥,使?fàn)t氣密封,以保證高爐高壓操作。
(4)眼鏡閥 用來(lái)切斷爐頂通道,多環(huán)波紋管用于位移補(bǔ)償與動(dòng)作眼鏡閥。
(5)料流調(diào)節(jié)閥(截流閥) 由兩個(gè)帶有耐磨襯板的半球形閘門(mén)組成,為方形開(kāi)口,其開(kāi)口大小決定了布料量與布料時(shí)間。其作用是:① 避免原料與下密封閥接觸,以防密封閥磨損;② 調(diào)節(jié)和控制通過(guò)中心喉管料流的大小,與布料溜槽合理配合而達(dá)到各種形式的布料。
(6)旋轉(zhuǎn)溜槽 為半圓形槽體,長(zhǎng)度3~3.5m。旋轉(zhuǎn)溜槽本體由耐熱鋼(ZGCrg-Si2)鑄成,上襯襯板。襯板上堆焊一定厚度的耐熱耐磨合金材料。旋轉(zhuǎn)溜槽用4個(gè)銷(xiāo)軸掛在U形卡具中,U 形卡具通過(guò)它本身的兩個(gè)耳軸吊掛在旋轉(zhuǎn)圓套筒下面,一側(cè)伸出的耳軸上固定有扇形齒輪,以便傳動(dòng)并使溜槽驅(qū)動(dòng),旋轉(zhuǎn)溜槽可以完成兩個(gè)動(dòng)作,一是繞高爐中心線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),二是在垂直平面內(nèi)可以改變溜槽的傾角,其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在氣密箱內(nèi),見(jiàn)下圖。
任務(wù)實(shí)施
一、高爐槽下?tīng)t料的篩分、稱(chēng)量與運(yùn)輸操作
1.設(shè)備點(diǎn)檢
(1)電機(jī)、給料機(jī)、振動(dòng)篩、稱(chēng)量斗、膠帶運(yùn)輸機(jī)、集中稱(chēng)量斗等設(shè)備無(wú)損壞;
(2)皮帶機(jī)周?chē)捌蠠o(wú)障礙物和事故隱患;
(3)操作盤(pán)、信號(hào)、按鈕開(kāi)關(guān)無(wú)損壞;
(4)主皮帶與運(yùn)礦、運(yùn)焦、秤門(mén)聯(lián)鎖運(yùn)行,必須先啟動(dòng)主皮帶后,方可啟動(dòng)運(yùn)礦或運(yùn)焦皮帶。主皮帶處于停機(jī)狀態(tài)時(shí),禁止啟動(dòng)運(yùn)礦、運(yùn)焦皮帶及相應(yīng)的秤門(mén)。
2.裝料參數(shù)的輸入
打開(kāi)系統(tǒng)的配料設(shè)定、布料設(shè)定等畫(huà)面,輸入有關(guān)裝料參數(shù),見(jiàn)下頁(yè)參考表格。自動(dòng)運(yùn)行時(shí),一切正常后將槽下系統(tǒng)的運(yùn)行選擇為自動(dòng)即可。上料系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行后,要經(jīng)常檢查微機(jī)顯示屏上的操作內(nèi)容是否有誤;操作內(nèi)容與實(shí)際行動(dòng)是否一致;各種聲光信號(hào)與實(shí)際行動(dòng)是否相一致。有問(wèn)題需要手動(dòng)時(shí),將自動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)為手動(dòng)運(yùn)行,按照下列步驟進(jìn)行手動(dòng)操作。
3.稱(chēng)量斗備料操作
(1)根據(jù)料制要求選中某稱(chēng)量斗備料;
(2)確認(rèn)該稱(chēng)量斗空,稱(chēng)量斗閘門(mén)關(guān)好;
(3)啟動(dòng)槽下的相應(yīng)運(yùn)礦或運(yùn)焦皮帶機(jī);
(4)啟動(dòng)相應(yīng)振動(dòng)篩;
(5)稱(chēng)量斗達(dá)到預(yù)滿(mǎn)值,停止振動(dòng)篩;
(6)運(yùn)礦皮帶停止工作時(shí),焦丁皮帶必須停機(jī)。
4.集中稱(chēng)量斗的備料操作
(1)確認(rèn)集中稱(chēng)量斗空,閘門(mén)已關(guān)好;
(2)啟動(dòng)相應(yīng)皮帶機(jī);
(3)打開(kāi)已選上料稱(chēng)量斗的閘門(mén)進(jìn)行放料;
(4)稱(chēng)量斗料放空后,發(fā)出空點(diǎn)信號(hào),延時(shí)關(guān)閉集中稱(chēng)量斗閘門(mén)。
5.集中稱(chēng)量斗的放料操作
(1)啟動(dòng)主卷?yè)P(yáng),啟動(dòng)相應(yīng)的運(yùn)礦或運(yùn)焦皮帶,確認(rèn)主卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常;
(2)開(kāi)啟已選上料集中稱(chēng)量斗閘門(mén)進(jìn)行放料;
(3)集中稱(chēng)量斗料放空后,發(fā)出空點(diǎn)信號(hào),延時(shí)關(guān)閉其閘門(mén)。
二、高爐爐頂布料操作
1.無(wú)鐘爐頂設(shè)備的點(diǎn)檢
(1)受料漏斗、上下密封閥和料流調(diào)節(jié)閥的油缸無(wú)泄露,軸承無(wú)卡阻;
(2)各部螺栓齊全、不松動(dòng),潤(rùn)滑部件的潤(rùn)滑良好,油溫正常;
(3)各運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)靈活;
(4)襯板無(wú)磨損等。
2.爐頂布料系統(tǒng)的自動(dòng)操作
全面檢查皮帶、機(jī)械、液壓、電器、冷卻、監(jiān)測(cè)設(shè)備、開(kāi)關(guān)信號(hào)等有無(wú)問(wèn)題,一切正常時(shí),將爐頂布料選擇自動(dòng),整個(gè)系統(tǒng)將按照設(shè)定的程序進(jìn)行爐頂布料操作。布料系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行后,要經(jīng)常檢查微機(jī)顯示屏上的操作內(nèi)容是否有誤;操作內(nèi)容與實(shí)際行動(dòng)是否一致;各種聲光信號(hào)與實(shí)際行動(dòng)是否相同。
3.爐頂布料系統(tǒng)的手動(dòng)操作
當(dāng)高爐在維修或PLC硬件或程序等出現(xiàn)故障時(shí),使用手動(dòng)按鈕進(jìn)行爐頂布料操作。
某1800m3高爐串罐式無(wú)鐘爐頂結(jié)構(gòu)如左圖所示,其布料操作程序如下:
(1)將各動(dòng)作閥門(mén)和設(shè)備選擇開(kāi)關(guān)打到手動(dòng)狀態(tài);
(2)啟動(dòng)液壓油泵,使液壓系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài);
(3)啟動(dòng)上行料車(chē)(或皮帶)將料倒入受料漏斗;
(4)打開(kāi)稱(chēng)量料罐均壓放散閥,延時(shí)打開(kāi)上密封閥;
(5)打開(kāi)上閘門(mén),待受料罐的物料進(jìn)入稱(chēng)量料罐后,關(guān)放散,關(guān)上部料閘,關(guān)上密封閥;
(6)當(dāng)探尺發(fā)出裝料入爐的信號(hào)時(shí),提探尺,探尺提到零位后,為了減小下密封閥的壓力差,開(kāi)一次均壓閥,使稱(chēng)量料罐內(nèi)充入均壓凈煤氣;
(7)下罐滿(mǎn)壓后,關(guān)一次均壓閥,開(kāi)二次均壓閥;
(8)打開(kāi)下密封閥延遲數(shù)秒后,當(dāng)旋轉(zhuǎn)溜槽轉(zhuǎn)到預(yù)定布料的位置時(shí),打開(kāi)料流調(diào)節(jié)閥,爐料按預(yù)定的布料方式向爐內(nèi)布料;
(9)待稱(chēng)量料罐內(nèi)物料全部流完,發(fā)生空料信號(hào)后延時(shí)數(shù)秒,關(guān)閉料流調(diào)節(jié)閥(或先完全打開(kāi),然后再關(guān)閉,以防止卡料),關(guān)閉下密封閥,關(guān)二次均壓閥;
(10)將探尺放至料面,循環(huán)上料。
知識(shí)拓展
高爐上料系統(tǒng)故障的診斷與處理
1.傳動(dòng)故障的診斷與處理
如果裝料系統(tǒng)有故障時(shí)指示燈閃爍,可以直接點(diǎn)出畫(huà)面查看,并可以進(jìn)行復(fù)位,嚴(yán)重時(shí)立即通知電工,處理后即可使用。
2.閘門(mén)故障的診斷與處理
若閘門(mén)有故障時(shí)指示燈會(huì)閃爍,點(diǎn)擊其可以查看,并通知維修工。
3.皮帶撕裂的處理與預(yù)防
皮帶撕裂的原因?yàn)?皮帶跑偏嚴(yán)重,托輥不合適,皮帶上有鐵器雜物等出現(xiàn)這種故障要及時(shí)處理,需要停風(fēng)時(shí),則要停風(fēng)處理,根據(jù)情況可采用打卡子、用膠粘的方法進(jìn)行處理。
防止措施:①皮帶跑偏要及時(shí)調(diào)整好;②托輥、擋輥有問(wèn)題的要及時(shí)更換;③物料入皮帶前應(yīng)有防范的措施(如安裝箅子、揀鐵器等,這樣可保證大塊料和雜物不入皮帶);④皮帶檢修后試車(chē)前要將皮帶上的雜物清理干凈;⑤加強(qiáng)巡檢,發(fā)現(xiàn)有鐵器雜物要及時(shí)揀出;⑥在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正常時(shí)要及時(shí)采取措施或停機(jī)處理。
4.爐頂料罐裝重料的處理
此事故是由于信號(hào)失靈或人工操作錯(cuò)誤所致。故障征兆是上密封閥關(guān)不上,無(wú)法進(jìn)入下面放料工作程序。此時(shí)要及時(shí)停止拉料,先將節(jié)流閥打開(kāi),將料放下一部分(節(jié)流閥和下密封閥之間容積)。如果上密封閥關(guān)上了,就可進(jìn)行正常上料工作。如果上密封閥關(guān)不上,只有高爐放風(fēng)改常壓,手動(dòng)先將溜槽按布料角度轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),再開(kāi)下密封閥,放料后關(guān)嚴(yán)上密封閥,則高爐及時(shí)恢復(fù)風(fēng)量正常操作。待本罐料全部放空后檢查各系統(tǒng)均正常無(wú)誤后倒回自動(dòng)工作。
5.爐頂料罐壓力放不凈的處理
裝料之前放散閥打開(kāi)后,料罐壓力放不凈不能裝料,此時(shí)可將兩個(gè)放散閥全開(kāi)。如果仍不能放凈,要檢查一次均壓、二次均壓及下密是否關(guān)嚴(yán)、閥體是否損壞。如果是一次均壓、二次均壓、下密未關(guān)嚴(yán),就重新開(kāi)關(guān)一次,即可排除。如果是閥體或膠圈壞,必須停風(fēng)處理。
6.放料時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或料空無(wú)信號(hào)的處理
料罐放料,有時(shí)很長(zhǎng)時(shí)間放不完料,料空又無(wú)信號(hào),不能正常裝料。造成這種情況有兩種可能:
(1)料罐或?qū)Я瞎苡挟愇?通路局部受阻或全部堵死;
(2)密封閥不嚴(yán)或料罐漏氣。
不論哪種原因,都需要做出正確的判斷,否則會(huì)損失很多時(shí)間。料罐漏氣,一般不是磨損原因,多半是因固定襯板的螺孔處或人孔墊漏氣造成的。料罐不密封,放料過(guò)程中爐內(nèi)煤氣沿導(dǎo)料管向上流動(dòng),阻礙爐料下降,特別是阻礙焦炭下降,在并罐式高爐上一個(gè)罐漏氣會(huì)影響另一個(gè)罐放料。
區(qū)別是異物阻料還是密封閥不嚴(yán)比較簡(jiǎn)單,可用放風(fēng)處理做檢查。料罐漏風(fēng)或密封閥不嚴(yán),只要停風(fēng)1~3min,罐內(nèi)的爐料很快放空。如果是卡料,停風(fēng)處理,依然無(wú)效。
任務(wù)三 高爐熱風(fēng)爐崗位實(shí)訓(xùn)
相關(guān)知識(shí)
一、熱風(fēng)爐類(lèi)型與結(jié)構(gòu)
熱風(fēng)爐是加熱鼓風(fēng)的設(shè)備,目前,內(nèi)燃式、外燃式和頂燃式多種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐并存發(fā)展。
(一)內(nèi)燃式熱風(fēng)爐
燃燒室和蓄熱室同置于一個(gè)圓形爐殼內(nèi),并各處一側(cè)的熱風(fēng)爐被稱(chēng)為內(nèi)燃式熱風(fēng)爐,其基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。
它由大墻、燃燒室、蓄熱室、爐殼、爐箅子、支柱、管道及閥門(mén)等組成,燃燒室和蓄熱室之間用隔墻隔開(kāi)。其工作原理是煤氣和助燃空氣由管道經(jīng)閥門(mén)送入燃燒器,并在燃燒室內(nèi)燃燒,燃燒的熱煙氣向上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)拱頂時(shí)改變方向,再向下穿過(guò)蓄熱室,進(jìn)入煙道,經(jīng)煙囪排入大氣。在熱煙氣穿過(guò)蓄熱室時(shí),將蓄熱室內(nèi)的格子磚加熱。格子磚被加熱并蓄存一定熱量后,熱風(fēng)爐停止燃燒,轉(zhuǎn)入送風(fēng)。送風(fēng)時(shí)冷風(fēng)從下部冷風(fēng)管道經(jīng)冷風(fēng)閥進(jìn)入蓄熱室,通過(guò)格子磚時(shí)被加熱,經(jīng)拱頂進(jìn)入燃燒室,再經(jīng)熱風(fēng)出口、熱風(fēng)閥、熱風(fēng)總管送至高爐。由于燃燒(即加熱格子磚)和送風(fēng)(即冷卻格子磚)是交替工作的,為保證向高爐連續(xù)供風(fēng),每座高爐至少需配置兩座熱風(fēng)爐,一般配置3~4座為宜。
熱風(fēng)爐主要尺寸是外徑和全高,而高徑比(H/D)對(duì)熱風(fēng)爐的工作效率有直接影響,一般新建熱風(fēng)爐的高徑比在5.0左右。高徑比過(guò)低會(huì)造成氣流分布不均,格子磚不能很好地利用;高徑比過(guò)高熱風(fēng)爐不穩(wěn)定,并且可能導(dǎo)致下部格子磚不起蓄熱作用。我國(guó)設(shè)計(jì)的熱風(fēng)爐尺寸見(jiàn)下表：
(二)外燃式熱風(fēng)爐
外燃式熱風(fēng)爐由內(nèi)燃式熱風(fēng)爐演變而來(lái),其工作原理與內(nèi)燃式熱風(fēng)爐完全相同,只是燃燒室和蓄熱室分別在兩個(gè)圓柱形殼體內(nèi),兩個(gè)室的頂部以一定方式連接起來(lái)。不同形式外燃式熱風(fēng)爐的主要差別在于拱頂形式。按兩個(gè)室頂部連接方式的不同,可以將外燃式熱風(fēng)爐分為四種基本結(jié)構(gòu)形式,見(jiàn)下圖：
外燃式熱風(fēng)爐的特點(diǎn):
(1)由于燃燒室單獨(dú)存在于蓄熱室之外,消除了隔墻,不存在隔墻受熱不均而破壞的現(xiàn)象,有利于強(qiáng)化燃燒;
(2)燃燒室、蓄熱室、拱頂?shù)炔课淮u襯可以單獨(dú)膨脹和收縮,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較內(nèi)燃式熱風(fēng)爐好,可以承受高溫作用;
(3)燃燒室斷面為圓形,當(dāng)量直徑大,有利于煤氣燃燒。由于拱頂?shù)奶厥膺B接形式,有利于煙氣在蓄熱室內(nèi)均勻分布,尤其是馬琴式和新日鐵式更為突出;
(4)送風(fēng)溫度較高,可長(zhǎng)時(shí)間保持1300℃風(fēng)溫。
生產(chǎn)實(shí)踐表明,外燃式熱風(fēng)爐還存著許多問(wèn)題。主要是:①它比內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的投資高,鋼材和耐火材料消耗大;②砌磚結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需要大量復(fù)雜異型磚,對(duì)磚的加工制做要求很高;③拱頂鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不僅施工困難,而且由于它的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng),受力不均勻。為了處理燃燒室與蓄熱室之間的不均勻膨脹,必須設(shè)置復(fù)雜的伸縮裝置,而它往往成為鋼結(jié)構(gòu)的最薄弱環(huán)節(jié),一旦處理不好,在高溫高壓條件下就會(huì)產(chǎn)生爐頂連接管偏移或者開(kāi)裂竄風(fēng)現(xiàn)象;④外燃式熱風(fēng)爐不宜在中、小型高爐上使用。⑤和其他高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐一樣,提高拱頂溫度后,容易因晶界應(yīng)力腐蝕而引起鋼殼開(kāi)裂,從而限制了風(fēng)溫的繼續(xù)提高。
(二)頂燃式熱風(fēng)爐
頂燃式熱風(fēng)爐利用拱頂空間進(jìn)行燃燒,取消了側(cè)燃室和外燃室,必須使用能力很大的短焰燒嘴或無(wú)焰燒嘴。其形式主要有卡魯金式、旋流式、球式、中國(guó)首鋼型等,各種頂燃式熱風(fēng)爐的根本區(qū)別在于頂部燃燒器的類(lèi)型與布置方式不同。
1.中國(guó)首鋼型頂燃式熱風(fēng)爐
首鋼3號(hào)高爐熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。熱風(fēng)爐拱頂為半球形大帽子結(jié)構(gòu),拱頂砌磚與大墻分開(kāi),全部坐落在上部爐殼標(biāo)高不同的兩個(gè)托圈上,拱頂與大墻的砌體可以自由漲落,互不干擾。在拱頂圓柱體部分側(cè)墻上,開(kāi)了4個(gè)向上傾斜、同時(shí)切向均勻分布的燃燒口,采用4個(gè)短焰燃燒器,燃燒火焰成渦流狀態(tài),進(jìn)入蓄熱室。高溫部采用低蠕變高鋁磚砌筑,中部為普通高鋁磚砌筑,下部是粘土磚。4座熱風(fēng)爐呈方塊形布置,布置緊湊,占地面積小,而且熱風(fēng)總管較短,可提高熱風(fēng)溫度20~30℃。
2.俄羅斯卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐
卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐(下圖)整體上分為蓄熱室、拱頂與預(yù)燃室三部分,每?jī)山Y(jié)合部均預(yù)留足夠的膨脹縫、滑移縫,在實(shí)際生產(chǎn)中,形同金屬膨脹節(jié),各部可獨(dú)立自由漲縮、滑移,而對(duì)另外部分砌體不產(chǎn)生影響。拱頂與預(yù)燃室的載荷均通過(guò)爐殼直接作用于爐底基礎(chǔ)上。
預(yù)燃室在設(shè)計(jì)上較為獨(dú)特,由煤氣與助燃空氣兩室組成,每個(gè)室均有兩排多個(gè)通氣管道。助燃空氣有一排孔道沿垂直方向進(jìn)入燃燒室,其他孔道均按一定角度沿燃燒室切線方向進(jìn)入,在燃燒室內(nèi)氣流形成螺旋狀以達(dá)到煤氣與助燃空氣充分混合和完全燃燒的目的。在全高爐煤氣作為燃料的情況下,設(shè)計(jì)熱風(fēng)溫度可達(dá)1250℃。
3.球式熱風(fēng)爐
球式熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)與頂燃式熱風(fēng)爐相同,熱風(fēng)出口、燃燒器都設(shè)在爐頂,拱頂一般為錐形頂和懸鏈線頂,燃燒器多為金屬與陶瓷相結(jié)合的套筒式。所不同的是蓄熱室用自然堆積的耐火球代替格子磚,耐火球的直徑通常為25~60mm。填充耐火球的部分稱(chēng)為球床,球床一般由兩段組成,上部高溫區(qū)采用球徑40~60mm 的硅質(zhì)或高鋁質(zhì)耐火球,下部采用直徑25~40mm 的高鋁質(zhì)或粘土質(zhì)耐火球。球床的氣孔度與球的直徑無(wú)關(guān),只與球的排列狀態(tài)有關(guān)。耐火球自然堆積時(shí),氣孔度平均為0.367,隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng),氣孔度降低到0.28,就需要進(jìn)行換球。球式熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。
可見(jiàn),球式熱風(fēng)爐主要有以下特點(diǎn):
(1)蓄熱面積大 由于球式熱風(fēng)爐單位容積具有較大蓄熱面積,使得送風(fēng)溫度和拱頂溫度很接近。在相同的拱頂溫度下,球式熱風(fēng)爐出口溫度比考貝式熱風(fēng)爐約高70℃左右,因而易獲得較高的熱風(fēng)溫度。
(2)傳熱系數(shù)大 球床孔隙當(dāng)量直徑小,氣流在極不規(guī)則的孔隙中處于多維變換的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),促使球床橫截面上氣流分布均勻、溫度分布均勻,因此,對(duì)流傳熱系數(shù)大。
(3)熱效率高 由于球床熱交換十分劇烈,致使球式熱風(fēng)爐廢氣出口平均溫度比較低,運(yùn)行正常的球式熱風(fēng)爐,廢氣出口平均溫度通常只有200℃左右,比同類(lèi)型考貝式熱風(fēng)爐約低150~200℃,而爐子熱效率可達(dá)70%以上。
(4)投資省,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,材料消耗少,施工方便 球式熱風(fēng)爐每立方米鼓風(fēng)占用球量只有200kg左右,爐子高度約只有考貝式熱風(fēng)爐的一半,因此,材料消耗和建設(shè)投資比考貝式熱風(fēng)爐低。
球式熱風(fēng)爐球床使用周期短,需定期換球卸球(卸球后90%以上耐火球可以繼續(xù)使用),但卸球勞動(dòng)條件差,休風(fēng)時(shí)間長(zhǎng),加之阻力損失大,功率消耗大,這是限制推廣使用的主要原因。頂燃式熱風(fēng)爐其主要優(yōu)勢(shì)有:① 爐內(nèi)無(wú)蓄熱死角,在相同爐內(nèi)容量時(shí),蓄熱面積可增加25%~30%;② 爐內(nèi)結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng),流場(chǎng)分布均勻,消除了因結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的格子磚蓄熱不均現(xiàn)象;③ 由于是穩(wěn)定對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),因此爐型簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好,受力均勻;④ 燃燒器布置在熱風(fēng)爐頂部,減少了熱損失,有利于提高拱頂溫度;⑤ 熱風(fēng)爐布置緊湊,占地小,節(jié)約鋼材和耐火材料。
任務(wù)實(shí)施
一、熱風(fēng)爐的操作制度
(一)熱風(fēng)爐燒爐指標(biāo)的確定
1.拱頂溫度
(1)拱頂溫度的選擇 熱風(fēng)爐拱頂溫度主要受耐火材料理化性能限制。為防止因測(cè)量誤差或燃燒控制不及時(shí)而燒壞拱頂,一般將實(shí)際拱頂溫度控制在比拱頂耐火磚平均荷重軟化點(diǎn)低50~100℃左右。其次還要考慮煤氣含塵量,因?yàn)楦褡哟u渣化會(huì)縮短使用壽命。產(chǎn)生格子磚渣化的主要原因是煤氣含塵量和拱頂溫度,不同含塵量允許的拱頂溫度不同(見(jiàn)下表)。此外,拱頂還受到燃燒產(chǎn)物中腐蝕性介質(zhì)限制，為避免發(fā)生拱頂鋼板的晶間應(yīng)力腐蝕,必須將拱頂溫度控制在不超過(guò)1400℃的溫度范圍內(nèi)。
(2)拱頂溫度與熱風(fēng)爐理論燃燒溫度的關(guān)系 由于爐墻散熱損失和不完全燃燒等因素的影響,我國(guó)大、中型高爐熱風(fēng)爐實(shí)際拱頂溫度低于理論燃燒溫度70~90℃。
(3)拱頂溫度與熱風(fēng)溫度的關(guān)系 據(jù)國(guó)內(nèi)外高爐生產(chǎn)統(tǒng)計(jì),大、中型高爐熱風(fēng)爐拱頂溫度比平均風(fēng)溫高120~220℃。小型高爐拱頂溫度比平均風(fēng)溫150~300℃。測(cè)量拱頂溫度可采用輻射高溫計(jì)、紅外線測(cè)溫儀或熱電偶。
(4)拱頂溫度的控制 熱風(fēng)爐的拱頂溫度必須小于等于規(guī)定溫度,如果超出規(guī)定,可通過(guò)控制煤氣熱值來(lái)控制。
2.廢氣溫度的確定
為了避免燒壞蓄熱室下部的支撐結(jié)構(gòu),大型高爐廢氣溫度不超過(guò)350~400℃,小型高爐不得超過(guò)400~450℃。
廢氣溫度與熱風(fēng)溫度的關(guān)系:提高廢氣溫度可以增加熱風(fēng)爐(尤其是蓄熱室中、下部)的蓄熱量,廢氣溫度太低,爐內(nèi)蓄熱不足,風(fēng)溫落降大,對(duì)高爐操作影響大。因此,通過(guò)增加單位時(shí)間燃燒煤氣量來(lái)適當(dāng)提高廢氣溫度,可減少周期風(fēng)溫降低,是提高風(fēng)溫的一種措施。在廢氣溫度為200~400℃范圍內(nèi),每提高廢氣溫度100℃,約可提高風(fēng)溫40℃。但這種措施影響熱風(fēng)爐熱效率。
影響廢氣溫度的因素:
(1)單位時(shí)間燃燒煤氣量 一般燒混合煤氣時(shí)的廢氣溫度比燒高爐煤氣時(shí)的要低些。
(2)燃燒時(shí)間 延長(zhǎng)燃燒時(shí)間,廢氣溫度隨之近似直線地上升。
(3)蓄熱面積 當(dāng)換爐次數(shù)和單位時(shí)間燃燒煤氣量都一定時(shí),熱風(fēng)爐蓄熱面積越小,其廢氣溫度越高。生產(chǎn)中廢氣溫度的控制一般是通過(guò)調(diào)節(jié)煤氣總量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
(二)熱風(fēng)爐的燃燒制度
1.熱風(fēng)爐的燃燒制度
要保證熱風(fēng)爐的合理燃燒,就要根據(jù)熱風(fēng)爐的條件選擇合適的熱風(fēng)爐燃燒制度。目前常用的燃燒制度大體可分為以下3種:
(1)固定煤氣量、調(diào)節(jié)空氣量。在熱風(fēng)爐整個(gè)燃燒期內(nèi),始終保持最大煤氣量。初期以較小的空氣過(guò)剩系數(shù)進(jìn)行燃燒,爐頂達(dá)到規(guī)定溫度后,適當(dāng)增加助燃空氣量,稍微降低燃燒溫度,以維持爐頂溫度不變,直至燃燒期終止。
(2)固定助燃空氣量、調(diào)節(jié)煤氣量。整個(gè)燃燒期內(nèi)助燃空氣量不變。初期使用較大的煤氣量,以較小的空氣過(guò)剩系數(shù)把爐頂很快燒到規(guī)定溫度以后,逐漸減小煤氣量以維持爐頂溫度不再上升,直至燃燒期終止。
(3)煤氣量和助燃空氣量都不固定。燃燒初期使用較大煤氣量和適當(dāng)?shù)目諝饬颗浜先紵?爐頂很快達(dá)到規(guī)定溫度以后,同時(shí)減少煤氣量和空氣量以保持爐頂溫度。此法適用于計(jì)算機(jī)控制的熱風(fēng)爐。手動(dòng)操作時(shí)不易掌握空氣和煤氣的配比,難以保持爐頂溫度不變,而且空氣和煤氣同時(shí)減少,必然造成整個(gè)熱風(fēng)爐蓄熱量下降。
各種燃燒制度的操作特點(diǎn)見(jiàn)下表：
2.合理燃燒周期的確定
燃燒期不宜過(guò)長(zhǎng),因?yàn)殡S著燃燒期的延長(zhǎng),格子磚中心和表面的溫差不斷減少,熱量透入磚內(nèi)的速度不斷減緩,熱阻將增大。但燃燒期過(guò)短不能滿(mǎn)足熱量的供應(yīng),過(guò)于頻繁的換爐必然縮短有效的燃燒時(shí)間,對(duì)熱風(fēng)爐熱量的貯蓄是不利的。
理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐都說(shuō)明,適當(dāng)縮短總周期,縮小燃燒時(shí)間與送風(fēng)時(shí)間之比值,可以提高熱風(fēng)爐的加熱能力和熱效率。
國(guó)外高爐熱風(fēng)爐的送風(fēng)時(shí)間一般都比較短,德國(guó)的一些高爐采用交叉并聯(lián)送風(fēng)操作,約有50%的熱風(fēng)爐送風(fēng)時(shí)間在1h左右。日本約77%的熱風(fēng)爐送風(fēng)時(shí)間不超過(guò)1h,其中有的只有0.5~0.75h,美國(guó)的試驗(yàn)表明,將送風(fēng)時(shí)間縮短到0.5~0.75h是提高風(fēng)溫及減少熱風(fēng)爐蓄熱面積的有效方法之一。為了縮短送風(fēng)時(shí)間,減少換爐時(shí)間是非常必要的。
3.熱風(fēng)爐合理燃燒的判斷
煤氣與空氣必須有合理的配比是熱風(fēng)爐合理燃燒的關(guān)鍵。經(jīng)驗(yàn)表明,1m3煤氣需要0.6~0.91m3的空氣。在裝有分析儀表的高爐上,是否合理燃燒可以參考煙道廢氣成分進(jìn)行燃燒調(diào)整,合理的煙道廢氣成分見(jiàn)下表。當(dāng)煤氣、空氣配比適當(dāng)時(shí),廢氣成分中有微量的O2,無(wú)CO;空氣過(guò)多時(shí),廢氣中O2含量增加;空氣量不足時(shí),廢氣中CO含量明顯增加。
可以直接觀察到燃燒室內(nèi)火焰情況的熱風(fēng)爐,通過(guò)觀察燃燒火焰顏色也能判斷燃燒情況。當(dāng)煤氣與空氣配比適宜時(shí),火焰顏色為中心黃色,四周微藍(lán)而透明,燃燒室對(duì)面磚墻清晰可見(jiàn)。空氣量過(guò)多時(shí),周?chē){(lán)色火焰變淡變窄,燃燒室對(duì)面磚墻清晰可見(jiàn),但發(fā)暗,爐頂溫度下降,煙道廢氣溫度上升較快。空氣量不足時(shí),燃料沒(méi)有完全燃燒,火焰渾濁而呈紅黃色,燃燒室不清晰,爐頂溫度下降,燒不到規(guī)定值。
4.熱風(fēng)爐的調(diào)火原則
熱風(fēng)爐的調(diào)火原則是:以煤氣壓力為基礎(chǔ),以煤氣流量為參考,以調(diào)節(jié)空氣量和煤氣量為手段,達(dá)到爐頂溫度上升目的。熱風(fēng)爐開(kāi)始燃燒時(shí)以最大的煤氣量、最小的空氣過(guò)剩系數(shù)來(lái)強(qiáng)化燃燒,在短時(shí)間內(nèi)(如不超過(guò)15~20min),將爐頂溫度燒到規(guī)定的最高值;當(dāng)頂溫達(dá)到規(guī)定值時(shí),應(yīng)適當(dāng)加大空氣過(guò)剩系數(shù),保持頂溫不變,提高煙道溫度,以增加熱風(fēng)爐中下部的蓄熱量;若頂溫、煙道溫度都達(dá)到規(guī)定值,不能減燒,應(yīng)換爐通風(fēng);若煙道溫度達(dá)到規(guī)定值仍不能換爐時(shí),應(yīng)適當(dāng)減少煤氣量來(lái)保持煙道溫度不上升;若高爐不正常,要求低風(fēng)溫持續(xù)時(shí)間在4h以上時(shí),應(yīng)采取減燒與并聯(lián)送風(fēng)的措施。有預(yù)熱的助燃空氣或煤氣時(shí),調(diào)節(jié)其預(yù)熱溫度,也可在一定范圍內(nèi)作為控制燃燒的輔助手段。
(三)熱風(fēng)爐的送風(fēng)制度
1.送風(fēng)制度的選擇原則
送風(fēng)制度的選擇要考慮以下幾方面: (1)熱風(fēng)爐座數(shù)與蓄熱面積;(2)助燃風(fēng)機(jī)與煤氣管網(wǎng)能力;(3)高爐對(duì)風(fēng)溫風(fēng)量的要求;(4)熱風(fēng)爐設(shè)備的潛力與安全;(5)風(fēng)溫的提高和熱效率;(6)能耗的降低。
2.熱風(fēng)爐的送風(fēng)制度
高爐配備3座熱風(fēng)爐時(shí),送風(fēng)制度有兩燒一送,一燒兩送和串并聯(lián)交叉送風(fēng)3種。配備4座熱風(fēng)爐時(shí),主要送風(fēng)制度有三燒一送、并聯(lián)送風(fēng)和交叉并聯(lián)3種。
3.熱風(fēng)爐的換爐技術(shù)要求
熱風(fēng)爐的生產(chǎn)工藝是通過(guò)切換各閥門(mén)的工作狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,通常稱(chēng)為換爐。換爐操作包括由燃燒轉(zhuǎn)為送風(fēng)、由送風(fēng)轉(zhuǎn)為燃燒兩部分。
(1)熱風(fēng)爐換爐操作的技術(shù)要求。熱風(fēng)爐換爐操作的主要技術(shù)要求是:風(fēng)壓、風(fēng)溫波動(dòng)小,速度快,保證不跑風(fēng);風(fēng)壓波動(dòng)低于5kPa;風(fēng)溫波動(dòng)小于20℃。.
(2)熱風(fēng)爐換爐注意事項(xiàng):
① 熱風(fēng)爐屬于高壓容器,各閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉必須在均壓下進(jìn)行。否則就開(kāi)不動(dòng)、關(guān) 不上,或者拉壞設(shè)備。
② 換爐時(shí)要先關(guān)煤氣閘板,后停助燃風(fēng)機(jī)。
③ 換爐時(shí),廢風(fēng)要放盡。
④ 換爐時(shí)灌風(fēng)速度不能過(guò)快,要根據(jù)風(fēng)壓的波動(dòng)灌風(fēng)換爐;因?yàn)榭焖俟囡L(fēng)會(huì)使高爐風(fēng)量、風(fēng)壓波動(dòng)太大,對(duì)高爐操作有不良影響。
⑤ 操作中禁止“燜爐”。“燜爐”就是熱風(fēng)爐的各閥門(mén)呈全關(guān)狀態(tài),既不燃燒,也不送風(fēng)。“悶爐”后整個(gè)熱風(fēng)爐變成一個(gè)密閉的整體。在這個(gè)封閉的體系內(nèi),較高的爐頂部位高溫度區(qū)向較低的溫度區(qū)下移,進(jìn)行熱量平衡移動(dòng),廢氣溫度過(guò)高,會(huì)燒壞金屬支撐件。另外,熱風(fēng)爐封閉之后,壓力增大,爐頂、爐墻、各旋口難以承受,易造成砌體結(jié)構(gòu)的破損。
⑥ 換爐應(yīng)先送后撤,即先將燃燒爐轉(zhuǎn)為送風(fēng)爐后再將送風(fēng)爐轉(zhuǎn)為燃燒,絕不能出現(xiàn)高爐斷風(fēng)現(xiàn)象。
⑦ 熱風(fēng)爐停止燃燒時(shí)先關(guān)高發(fā)熱量煤氣,后關(guān)高爐煤氣;熱風(fēng)爐點(diǎn)爐時(shí)先給高爐煤氣,后給高發(fā)熱量煤氣。
4.熱風(fēng)爐的操作方式
熱風(fēng)爐操作的基本方式為聯(lián)鎖自動(dòng)操作與聯(lián)鎖半自動(dòng)操作。為了便于識(shí)別維護(hù)和檢修,操作系統(tǒng)還需要備有單爐自動(dòng)、半自動(dòng)操作、手動(dòng)操作和機(jī)旁操作等方式。
(1)聯(lián)鎖自動(dòng)操作控制 按預(yù)先選定的送風(fēng)制度和時(shí)間進(jìn)行熱風(fēng)爐狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,換爐過(guò)程全自動(dòng)控制。
(2)聯(lián)鎖半自動(dòng)操作控制 按預(yù)先選定的送風(fēng)制度由操作人員指令進(jìn)入熱風(fēng)爐狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,換爐過(guò)程由人工干預(yù)。
(3)單爐自動(dòng)控制操作 根據(jù)換爐工藝要求,一座爐子單獨(dú)由自動(dòng)控制完成熱風(fēng)爐狀態(tài)轉(zhuǎn)換的操作。
(4)手動(dòng)操作 通過(guò)熱風(fēng)爐集中控制臺(tái)上的操作按鈕進(jìn)行單獨(dú)操作,用于熱風(fēng)爐從停爐轉(zhuǎn)換成正常狀態(tài),或轉(zhuǎn)換為檢修的操作。
(5)機(jī)旁操作 在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng),可以單獨(dú)操作一切設(shè)備,用于設(shè)備的維護(hù)和調(diào)試。
知識(shí)拓展
熱風(fēng)爐的休風(fēng)與復(fù)風(fēng)操作
高爐因故臨時(shí)中斷作業(yè),關(guān)上熱風(fēng)閥稱(chēng)為休風(fēng)。休風(fēng)分為短期休風(fēng)、長(zhǎng)期休風(fēng)和特殊休風(fēng)三種情況。當(dāng)高爐更換風(fēng)口等冷卻設(shè)備時(shí),爐缸煤氣會(huì)從風(fēng)口冒出,給操作帶來(lái)困難。因此,需要進(jìn)行倒流休風(fēng)。
1.熱風(fēng)爐的休風(fēng)操作
(1)接到休風(fēng)指示后,正在送風(fēng)的熱風(fēng)爐轉(zhuǎn)入非正常換爐操作;
(2)關(guān)混風(fēng)調(diào)節(jié)閥和冷風(fēng)大閘;
(3)關(guān)送風(fēng)熱風(fēng)爐的冷風(fēng)閥;
(4)關(guān)熱風(fēng)閥,開(kāi)廢風(fēng)閥放凈廢氣;
(5)接到值班室倒流休風(fēng)信號(hào)時(shí),打開(kāi)倒流休風(fēng)閥;
(6)休風(fēng)完畢,發(fā)出信號(hào),通知高爐。
此時(shí),熱風(fēng)爐處于燜爐狀態(tài),顯示倒流休風(fēng)信號(hào)。
2.熱風(fēng)爐的復(fù)風(fēng)操作
事故解決完畢,接到解除倒流休風(fēng)信號(hào)后,熱風(fēng)爐恢復(fù)正常操作：(1)關(guān)倒流休風(fēng)閥;(2)關(guān)送風(fēng)爐的廢風(fēng)閥,開(kāi)冷風(fēng)均壓閥,均壓后開(kāi)熱風(fēng)閥;(3)開(kāi)冷風(fēng)閥;(4)操作完成后通知高爐。(5)開(kāi)混風(fēng)大閘和混風(fēng)調(diào)節(jié)閥,將風(fēng)溫調(diào)至指定水平。
3.熱風(fēng)爐休風(fēng)過(guò)程中誤操作的處理
任務(wù)四 高爐凈化崗位實(shí)訓(xùn)
相關(guān)知識(shí)
一、高爐煤氣管道與粗除塵設(shè)備
(一)煤氣輸送管道與閥門(mén)
1.煤氣輸送管道
高爐煤氣由爐頂封板(爐頭)引出,經(jīng)導(dǎo)出管、上升管、下降管進(jìn)入重力除塵器,如下圖所示。從高爐爐頂?shù)酱殖龎m設(shè)備之間的煤氣管道稱(chēng)為荒煤氣管道,從粗除塵設(shè)備到精細(xì)除塵設(shè)備之間的煤氣管道稱(chēng)為半凈煤氣管道,精細(xì)除塵設(shè)備以后的煤氣管道為凈煤氣管道。
2.煤氣管道閥門(mén)
(1)煤氣放散閥 煤氣放散閥屬于安全裝置,設(shè)置在爐頂煤氣上升管的頂端、除塵器的頂端和除塵系統(tǒng)煤氣放散管的頂端,為常關(guān)閥。當(dāng)高爐休風(fēng)時(shí)打開(kāi)放散閥并通入水蒸氣,將煤氣驅(qū)入大氣,操作時(shí)應(yīng)注意不同位置的放散閥不能同時(shí)打開(kāi)。對(duì)煤氣放散閥的要求是密封性能良好,工作可靠,放散時(shí)噪聲小。
(2)煤氣遮斷閥 煤氣遮斷閥設(shè)置在重力除塵器上部的圓筒形管道內(nèi),屬于盤(pán)式閥。高爐正常生產(chǎn)時(shí)處于常通狀態(tài),閥盤(pán)提到虛線位置,煤氣入口與重力除塵器的中心導(dǎo)入管相通。高爐休風(fēng)時(shí)關(guān)閉,閥盤(pán)落下,將高爐與煤氣除塵系統(tǒng)隔開(kāi)。要求遮斷閥的密封性能良好,開(kāi)啟時(shí)壓力降要小。
(二)粗除塵設(shè)備
1.重力除塵器
重力除塵器屬粗除塵設(shè)備,使用歷史悠久、運(yùn)行可靠,是高爐煤氣除塵系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種除塵設(shè)備,基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖,其除塵原理是煤氣經(jīng)中心導(dǎo)入管進(jìn)入后,由于中心管與除塵器直徑相差甚大,因此煤氣速度突然降低,氣流轉(zhuǎn)向180°,煤氣中的灰塵顆粒在重力和慣性力作用下沉降到除塵器底部而達(dá)到除塵的目的。煤氣在除塵器內(nèi)的流速必須小于灰塵的沉降速度,灰塵才不會(huì)被煤氣帶走。而灰塵的沉降速度與灰塵的粒度有關(guān)?；拿簹庵谢覊m的粒度與原料狀況及爐頂壓力有關(guān)。一般重力除塵器內(nèi)煤氣的流速不超過(guò)0.6~1.5m/s。
除塵器直筒部分高度取決于煤氣在除塵器內(nèi)的停留時(shí)間,一般應(yīng)保證12~15s。除塵器中心導(dǎo)入管可以是直圓筒狀,也可以做成喇叭狀,中心導(dǎo)管以下的高度取決于貯灰體積,一般應(yīng)滿(mǎn)足3天的貯灰量。為了便于清灰,除塵器底部做成錐形,其傾角不小于50°。我國(guó)部分高爐重力除塵器的主要尺寸見(jiàn)下表。通常,重力除塵器可以除去粒度大于30μm的灰塵顆粒,除塵效率60%左右,出口煤氣含塵可降至1~6g/m3,阻力損失較小,一般為50~200Pa。
二、高爐濕法除塵工藝及設(shè)備
(一)濕法除塵工藝
傳統(tǒng)高爐常用的煤氣清洗工藝是塔后調(diào)徑文氏管系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)塔文系統(tǒng)),近年來(lái)國(guó)內(nèi)外大型高爐煤氣清洗主要采用串聯(lián)雙級(jí)文氏管工藝(簡(jiǎn)稱(chēng)雙文系統(tǒng))和環(huán)縫洗滌塔工藝,其布置示意圖見(jiàn)3-22至3-25。其中圖3-23為沒(méi)有余壓發(fā)電的雙文煤氣凈化系統(tǒng),圖3-24為有余壓發(fā)電的雙文煤氣凈化系統(tǒng)。
塔文系統(tǒng)水單耗約為5~5.5kg/m3,耗水量大,比較落后,目前國(guó)內(nèi)外新建的大型高爐已不用此系統(tǒng)。
雙文系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是操作維護(hù)簡(jiǎn)便,占地少,耗水量低(水氣比3~4),節(jié)約投資50%以上,煤氣溫度比塔文系統(tǒng)略高2~3℃,經(jīng)除塵后煤氣含塵量小于10mg/m3,但一級(jí)文氏管磨損較嚴(yán)重。
環(huán)縫洗滌塔系統(tǒng)將煤氣凈化、冷卻、脫水、調(diào)節(jié)爐頂壓力等功能集于一體。與雙文系統(tǒng)相比,耗水少(水氣比2~2.5),節(jié)水明顯;除塵效率高達(dá)99.8%以上,經(jīng)除塵后煤氣含塵量小于5mg/m3;使用壽命長(zhǎng),維護(hù)工作量小,便于管理;集成度高,單體設(shè)備重量輕,占地少;而雙文、塔文系統(tǒng)的R型文特里管洗滌器使用壽命短。此外,該系統(tǒng)可調(diào)節(jié)頂壓,使頂壓比較穩(wěn)定。
(二)濕法除塵設(shè)備
1.半精細(xì)除塵設(shè)備
半精細(xì)除塵設(shè)備設(shè)在粗除塵設(shè)備之后,其作用是:① 用來(lái)除去粗除塵設(shè)備不能沉降的細(xì)顆粒粉塵;② 降低煤氣溫度。半精細(xì)除塵設(shè)備主要有洗滌塔和溢流文氏管,一般可將煤氣含塵量降0.5g/m3以下。
(1)洗滌塔 如下圖示，外殼由8~16mm鋼板焊成,煤氣由入口管道進(jìn)入塔內(nèi),入口管道帶有一定的角度,目的是避免煤氣直接沖刷對(duì)面器壁。在煤氣入口管道上方設(shè)有煤氣分配盤(pán),其作用是使煤氣分布均勻,有利于降塵降溫。在分配盤(pán)上方鋪設(shè)2層或3層噴水管,每層都設(shè)有均勻分布的噴頭,最上層逆氣流方向噴水,噴水量占總水量的50%,下面兩層則順氣流方向噴水,噴水量各占25%,這樣不致造成過(guò)大的煤氣阻力且除塵效率較高。噴頭呈漸開(kāi)線型,噴出的水呈傘狀細(xì)小霧滴。
洗滌塔的工作原理是當(dāng)煤氣由洗滌塔下部進(jìn)入自下而上運(yùn)動(dòng)時(shí),遇到由上而下噴灑的水滴,煤氣與水進(jìn)行熱交換,使煤氣溫度降至40℃以下;同時(shí),煤氣中攜帶的灰塵被水滴所潤(rùn)濕,小顆?；覊m彼此凝聚成較大顆粒,由于重力作用,這些較大顆粒離開(kāi)煤氣隨水一起流向洗滌塔下部,再經(jīng)塔底水封排出。經(jīng)冷卻和洗滌后的煤氣由塔頂管道導(dǎo)出。
洗滌塔的排水機(jī)構(gòu),常壓高爐可采用水封排水,見(jiàn)圖3-26b,在塔底設(shè)有排放淤泥的放灰閥。高壓操作的高爐洗滌塔上設(shè)有自動(dòng)控制的排水設(shè)備,見(jiàn)圖3-26c。一般設(shè)有兩套,每套都能排除正常生產(chǎn)時(shí)的用水量,蝶式閥由水位調(diào)節(jié)器中的浮動(dòng)標(biāo)牽動(dòng),它既能使水封保持向普通壓力下那樣的高度,又能在壓力變化時(shí)使塔內(nèi)水位穩(wěn)定在一定水平上。
洗滌塔的除塵效率可達(dá)80%~85%,壓力損失80~200Pa。
(2)溢流文氏管 溢流文氏管是由文氏管發(fā)展而來(lái)的,它在較低喉口流速(50~70m/s)和低壓頭損失(3500~4500Pa)的情況下,不僅可以部分地除去煤氣中的灰塵,使含塵量由6~12g/m3降至0.25~0.35g/m3,而且有效地將煤氣冷卻到約35℃。
溢流文氏管的結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。溢流文氏管的工作原理是煤氣進(jìn)入文氏管后,由于收縮段截面不斷縮小,煤氣流速不斷增大,當(dāng)高速煤氣流通過(guò)喉口時(shí)與水激烈沖擊,使水霧化而與煤氣充分接觸,兩者進(jìn)行熱交換后,煤氣溫度降低,同時(shí),細(xì)顆粒的水使粉塵顆粒潤(rùn)濕、相互撞擊凝集在一起,使顆粒變大。在擴(kuò)張段中,由于煤氣流速不斷降低,凝集后的塵?？繎T性力從煤氣中分離出來(lái),隨水排出。其排水機(jī)構(gòu)與洗滌塔相同。
與洗滌塔比較,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、水耗低、除塵效率高,可節(jié)省鋼材50%~60%等優(yōu)點(diǎn)。但煤氣的出口溫度比洗滌塔高3~5℃,阻力損失大,約1500~3000Pa。
2.精細(xì)除塵設(shè)備
高爐煤氣經(jīng)粗除塵和半精細(xì)除塵之后,尚含有少量粒度更細(xì)的粉塵,需要進(jìn)一步精細(xì)除塵之后才可以使用。濕法除塵系統(tǒng)精細(xì)除塵的主要設(shè)備是高能文氏管、環(huán)縫清洗器。精細(xì)除塵后煤氣含塵量小于10mg/m3。
高能文氏管又稱(chēng)噴霧管,由收縮管、喉口、擴(kuò)張管三部分組成,一般在收縮管前設(shè)兩層噴水管,在收縮管中心設(shè)一個(gè)噴嘴。見(jiàn)下圖。
高能文氏管除塵原理與溢流文氏管相同,只是通過(guò)喉口部位的煤氣流速更大,氣體對(duì)水的沖擊更激烈,水的霧化更充分,可以使更細(xì)的粉塵顆粒得以濕潤(rùn)凝聚并與煤氣分離。
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