О конструкции воздухонагревателей. Для интенсификации доменного процесса воздух, вдуваемый в доменную печь, нагревают до температуры 900—1200° С. Применение горячего дутья дает повышение производительности доменной печи и сокращает расход горючего. В современную доменную печь вдувается огромное количество воздуха, порядка 5— 6 тыс. м3/сек. В доменном цехе в настоящее время единственным аппаратом, служащим для нагрева воздуха, является регенеративный двухходовой воздухонагреватель — каупер. Технологический процесс нагрева воздуха в регенеративном воздухонагревателе заключается в следующем: смесь очищенного доменного газа с воздухом, поступающая через газовую горелку, сжигается в камере горения; продукты сгорания с температурой 1200— 1300° С поднимаются вверх, в подкупольное пространство. Здесь они меняют направление движения и опускаются вниз через каналы кирпичной насадки, отдавая ей при этом свое тепло, и выходят с температурой 150—400° С в дымовой боров и трубу. После достаточного нагрева насадки сжигание газа прекращают и от воздуходувной машины через насадку снизу вверх подают холодный воздух.
Проходя через каналы насадки в обратном направлении, воздух нагревается и движется в камеру горения, а из нее через воздухопровод горячего дутья, кольцевой воздухопровод и затем через фурмы в доменную печь. После того как насадка охладится, подачу холодного воздуха прекращают и снова начинают нагрев насадки. Таким образом, в работе воздухонагревателя различаются два рабочих периода: период нагрева стенок насадки дымовыми газами, называемый режимом нагрева, и период отдачи тепла стенками насадки воздуху дутья, называемый режимом дутья. Процесс нагрева насадок идет медленнее и продолжается примерно 2 ч, а процесс дутья — примерно / ч. Для обеспечения непрерывной работы на каждую доменную печь устанавливают блок из 3 или 4 воздухонагревателей, из которых поочередно один находится в режиме дутья, а остальные — на нагреве. Кроме основных технологических режимов — нагрева и дутья, воздухонагреватель может находиться еще в специальных режимах «отделение» и «тяга». Режим отделения характеризуется тем, что воздухонагреватель закрытием всех клапанов отсекается от доменной печи, всех воздухопроводов и газопровода. Этот режим обязателен при переводе воздухонагревателя из нагрева на дутье и наоборот. Воздухонагреватель находится также в режиме отделения при выведении его в ремонт и в случае, когда находящийся на нагреве очередной воздухонагреватель нагреется намного раньше, чем наступит время ставить его на дутье.
Режим тяги является аварийным и осуществляется при остановке доменной печи на ремонт для смены арматуры (фурм, амбразур, холодильников). В режиме тяги доменная печь соединяется с дымовой трубой так, что позволяет газу выйти из печи по воздухопроводу горячего дутья в воздухонагреватель, где он во избежание взрыва сжигается в камере горения, а образующиеся в результате дымовые газы отводятся в дымовую трубу. Блок воздухонагревателей оборудуется газопроводом и воздухопроводами с соответствующими клапанами. Нахождение воздухонагревателя в одном из перечисленных режимов ,. определяется открытым и закрытым положением этих клапанов. Переключения клапанов для постановки воздухонагревателя в один из режимов работы принято называть перекидкой клапанов. Клапаны, установленные на воздухонагревателе, делятся на клапаны нагрева (открыты в режиме нагрева) и клапаны дутья (открыты в режиме дутья). К первым относятся: дымовые 5 и перепускной 13 клапаны, соединяющие поднасадочное пространство воздухонагревателя с дымовым боровом, отделительный клапан, соединяющий камеру горения с газовой горелкой, газовый дроссельный клапан, соединяющий газовую горелку с газопроводом чистого газа. К клапанам дутья относятся: клапан холодного дутья 12, соединяющий поднасадочное пространство с воздухопроводом холодного дутья, и клапан горячего дутья 4, соединяющий камеру горения 6 с воздухопроводом горячего дутья 18, подающим горячий воздух к фурмам доменной печи.
Весь блок воздухонагревателей оборудуется смесительным и предохранительным клапанами, которые устанавливаются на смесительном воздухопроводе, соединяющем воздухопроводы горячего и холодного дутья. Так же на весь блок устанавливается один воздушноразгрузочный клапан 10 (так называемый «снорт»). Характеристики электроприводов воздухонагревателей. В газовой горелке смешивается очищенный газ с воздухом перед сжиганием их в камере горения воздухонагревателя. Так как тяга дымовой трубы недостаточна для засоса воздуха, горения и удаления дымовых газов, то газовую горелку снабжают вентилятором для принудительной подачи воздуха с давлением 3 км/ж2 (300 мм вод. ст.) Такое давление необходимо для проталкивания большого количества дымовых газов через насадку воздухонагревателя. Мощность горелки по подаваемому воздуху может быть 36 000, 48 000 и 60 000 м3/ч. Для воздухонагревателей доменной печи объемом 2700 м3 проектируют горелки мощностью 120 000 м3/ч воздуха. Между горелкой и вентилятором установлены поворотные жалюзи, с помощью которых регулируется количество воздуха, поступающего в горелку.
Жалюзи имеют привод от исполнительного механизма, установленного рядом с горелкой Газовый дроссельный клапан предназначен для автоматического регулирования подачи газа при нагреве и полного перекрытия газопровода в режиме дутья. Газовый дроссельный клапан состоит из стального корпуса 8 в виде трубы, внутренние стенки которой оклеены резиной. Внутри корпуса поворачивается дроссель 6, насаженный на вал 5, проходящий сквозь корпус. На одном конце вала дросселя снаружи клапана находится двухступенчатый червячный редуктор 11 с электродвигателем 10, контргрузом 9 и рычагом 4, а противоположный конец вала дросселя связан с двумя путевыми выключателями 7. На корпусе клапана со стороны привода закреплен электромагнит 2 и конечный выключатель 3 типа В К-311. При нормальной работе клапана катушка электромагнита 2 находится под током и притягивает рычаг редуктора, закрепляя его жестко относительно корпуса клапана. В этом случае вращение электродвигателя для открытия клапана передается на дроссель, и он может быть установлен в любое открытое положение. При переводе дросселя из открытого положения в закрытое электродвигатель его поворачивает, но не доводит до упора в корпус на 2—4°. Если после этого отключить катушку электромагнита, то дроссель под действием момента, создаваемого весом корпуса редуктора, двигателя и контргрузом, поворачивается до упора в корпус клапана. Клапан при этом плотно закрыт.
В аварийных случаях, когда катушка обесточивается при открытом положении дросселя, рычаг редуктора больше его не удерживает жестко у корпуса клапана и редуктор вместе с дросселем под действием момента от веса редуктора, двигателя и контргруза поворачивается до упора дросселя в корпус клапана, отсекая газ. Для того чтобы снова привести клапан в рабочее положение после аварийного закрытия, двигатель включают в сторону закрытия клапана. Но так как дроссель при этом остается неподвижным, то корпус редуктора обкатывается вокруг червячного колеса, насаженного на вал дросселя, и приближает рычаг редуктора к электромагниту. В момент, когда рычаг редуктора не доходит до электромагнита на 1 — 1,5°, подают напряжение на электромагнит, который притягивает рычаг, и снова устанавливается жесткая связь редуктора с корпусом. В качестве приводного двигателя газового дроссельного клапана, как и всех остальных клапанов воздухонагревателя, применяется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Дымовой клапан служит для отделения под-насадочного пространства от дымового борова в режиме дутья. На каждом воздухонагревателе установлены по два дымовых клапана для уменьшения гидравлических потерь и улучшения распределения продуктов горения по сечению насадки.
Корпус 8 дымового клапана изготовлен из стального литья в виде углового патрубка, внутри которого расположен клапан 4 тарельчатого типа. Тарелка клапана с помощью рычага жестко связана с валом 10, вращением которого можно закрывать или открывать клапан. Вращение якоря двигателя 7 передается через редуктор 6 к барабану 5, на котором навит стальной трос. К одному концу троса прикреплен противовес 2, а второй конец, троса закреплен на секторе 1 особой формы, который сидит на валу, поворачивающем тарелку клапана. Противоположный конец вала связан с путевым выключателем 9. Форма сектора выбрана такой, чтобы создать наибольший момент в начале подъема тарелки клапана, когда сила сопротивления подъему наибольшая. В закрытом положении клапана тарелка фиксируется собственным весом, а в открытом положении удерживается противовесом. Барабан редуктора выполнен с проскальзывающим ободом. В промежуточном положении тарелки клапана на барабан действует натяжение обоих концов троса, в результате чего проскальзывающий обод прижимается к втулке барабана. Благодаря трению обод поворачивается вместе с втулкой барабана и перемещает тарелку в требуемом направлении. В закрытом положении тарелка садится на седло клапана, конец каната получает слабину, сила прижатия обода к втулке резко уменьшается и он начинает проскальзывать. То же получается при полностью открытом положении клапана, когда противовес садится на упор.
Наличие проскальзывающего барабана исключает работу электродвигателя на упор и возможные при этом поломки. В крайних положениях тарелки клапана двигатель отключается путевым выключателем. Перепускной дымовой клапан предназначен для выравнивания давления в воздухонагревателе и дымовом борове перед открытием дымовых клапанов. Перепускной дымовой клапан тарельчатого типа с корпусом 8, выполненным в виде углового патрубка. Седло клапана совмещено с вертикальным фланцем корпуса. Тарелка при открывании клапана движется поступательно навстречу потоку дымовых газов. Передвижение тарелки осуществляется с помощью встроенного электропривода через редуктор 5 и зубчатую рейку 7, связанную со штоком 1 тарелки 2 клапана. Для предупреждения поломки клапана при плотном его закрытии зубчатая рейка связывается со штоком тарелки клапана через спиральную пружину. В случае, когда клапан уже закрылся, а двигатель еще вращается, рейка начинает скользить по штоку клапана, сжимая пружину.
В крайних положениях тарелки клапана двигатель отключается путевым выключателем 4. Отделительный клапан газовой горелки служит для отделения последней от воздухонагревателя в режиме дутья. Клапан шиберного типа, вертикальный, состоит из стального литого корпуса 7 с крышкой. В корпусе зажаты два пустотелых, охлаждаемых водой в положение, закрывающее воздухопровод, поршень открывает окна, соединяющие воздухопровод с атмосферой. В открытом положении дросселя поршень закрывает окна полностью. Отключение электродвигателя в крайних положениях дросселя осуществляется конечными выключателями. О положении дросселя сигнализируют сельсины. Предохранительный клапан устанавливается на смесительном воздухопроводе для того, чтобы воспрепятствовать проходу газов из печи в воздухопровод холодного дутья при снижении давления холодного дутья. Клапан шиберного типа вертикальный. В крайних положениях шибера электродвигатель останавливается путевым выключателем.
Управление перекидкой клапана воздухонагревателя
Автоматическое регулирование воздухонагревателя
Автоматическое регулирование температуры
