Файл: Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна..pdf

pa 12, и оснащена центрирующе-стопорным устройством 17, пробковым краном 13 с круглым проходным сечением, рав­ ным внутреннему сечению выводной трубы, и смеситель­ ной камерой 14. Над решеткой расположены и боковые от­ воды с запорно-регулирующими устройствами 22.

Рис. 31. Аэрационный питатель.

Питатель оборудован обратными клапанами 3, запор­ ной арматурой 2, расходомерами 1, концентратомером 19. Пыль к фурмам подается по пылепроводу 15.

Исследование характеристик работы механических и аэрационных питателей. В процессе длительной работы установки были получены характеристики работы механи­ ческих и аэрационных питателей.

Контроль работы питателей осуществлялся с помощью приборов: а) контроля движения угольной пыли по фурмам

120

ратомера. Схема расположения датчиков этих приборов на транспортных трубопроводах показана на рис. 32.

На рис. 33 представлены зависимости производитель­ ности лопастных механических питателей от числа оборо­ тов приводных двигателей и расхода воздуха на транспорт.

Рис. 32. Схема расположения датчиков на транспортных пылепроводах:

показана электрическая проводка, штрихпунктирной — технологическая трасса).

При определении зависимости производительности лопаст­ ных питателей от оборотов приводных двигателей расход воздуха на транспорт поддерживался постоянным (70 м8/ч), а давление в питающем резервуаре изменялось с измене­

только при изменении числа оборотов приводных двигате­ лей, но и при изменении расхода воздуха на транспорт. Производительность питателей отличается от среднего зна­ чения не более чем на ±30% , за исключением одного (кривая Г).

В период проведения опытных плавок периодически осуществлялась корректировка работы питателей установ­ ки. Этим достигалось более равномерное поступление уголь­

121

ной пыли по фурмам, что позволило добиться устойчивой работы доменной печи при повышенном расходе угольной пыли (до 60 кг/т чугуна). Производительность питателей задавалась установкой определенного числа оборотов при­ водных двигателей, а выравнивание производительно­ стей осуществлялось изменением расхода воздуха на транс­

порт.

Индивидуальная работа аэрационного питателя с верх­ ней выдачей материала исследовалась в промышленных усло-

ния наиболее эффективных регулирующих параметров в схе­ ме автоматики. В процессе исследований изучалось влияние на дозирующую способность питателя следующих парамет­ ров: а) расхода воздуха через аэрационное устройство в ко­ нусе питателя; б) расхода воздуха через аэрационную ре­ шетку; в) расхода воздуха через запорно-регулирующий ор­ ган; г) расхода воздуха через смесительную камеру; д) по­ ложения клапана-форсунки относительно седла запорнорегулирующего органа; е) давления в питающем резервуаре.

На рис. 34 представлена зависимость концентрации угольной пыли от положения форсунки аэрационного питате­ ля. Установлено, что при отводе клапана-форсунки от сед­ ла на расстояние от 2,5 до 5 мм питатель работает в неустой­ чивом режиме. Устойчивая работа питателя наблюдается

122

Зависимость концентрации угольной пыли в аэропотоке от давления в питающем резервуаре показана на рис. 35. Из рисунка видно, что при изменении давления в питающем резервуаре концентрация изменяется по линейному закону.

Наиболее значительное влияние на изменение концен­ трации и производительности аэрационного питателя ока­ зывают изменения давления в питающем резервуаре и рас­ хода воздуха через смеси­ тельную камеру. Эти пара­ метры можно использовать в схемах автоматического регулирования в качестве регулирующих воздейст­ вий.

Значительный интерес представляет рассмотрение характеристик всех пита­ телей установки и нерав­ номерность дозирования угольной пыли отдельными питателями. С этой целью были проведены исследо­ вания группы аэрацион­ ных питателей с помощью емкостных и радиоизотоп­ ных концентратомеров.

Схема расположения приборов на транспортных трубопро­ водах аналогична схеме при исследовании лопастных питателей.

На рис. 36 и 37 показаны графики зависимостей концен­ трации угольной пыли в аэропотоке и производительности питателя от расхода воздуха на питатель. Из рисунков вид­ но, что концентрация угольной пыли изменялась в преде­ лах от 2 до 19 кг/м3, а производительность — от 150 до 650 кг/ч. Максимальные производительности аэрационных питателей отличаются от среднего значения не более чем на ±30%, а среднее отклонение производительности со­ ставляет ±16%.

В процессе исследований группы аэрационных пита­ телей получена также зависимость концентрации и произ­ водительности аэрационных питателей от давления в питаю-

123

щем резервуаре (рис. 38). Производительность питателей при изменении давления в питающем резервуаре изменя-

Рис. 37. График зависимости производительности аэрацион­ ных питателей от расхода воздуха на питатель. (Цифры около кривых соответствуют

номерам фурм).

Рис. 36. График зависимости кон­ центрации аэросмеси от расхо­ да воздуха на питатель. (Цифры около кривых соответствуют но­ мерам фурм).

124

решетки группы питателей. Полученная зависимость пред­ ставлена на рис. 39.

Исследования аэрационных питателей в групповом ре­ жиме работы показали, что изменяя параметры, определя­ ющие работу установки и питателей, можно эффективно ре­ гулировать не только производительность всей установки, но и отдельных питателей. Количественные оценки вли­ яния расхода воздуха и давления в питающем резер­ вуаре на производительность аэрационных питателей позво­ ляют в процессе работы изменять параметры ра­ боты питателей и доби­ ваться равномерного распределения угольной пыли по фурмам домен­ ной печи.

В период проведения опытных плавок перио­ дически осуществлялась корректировка работы аэрационных питателей. Этим достигалось рав­ номерное поступление угольной пыли по фур­ мам доменной печи, что позволяло добиться ус­ тойчивой работы домен­

ной печи при повышенном расходе угольной пыли (60—70 кг/т чугуна). Общая производительность установки определялась поддержанием определенного давления в питающем резервуаре, а изменение производительности отдельных питателей осуществлялось изменением расхода воздуха на питатель.

Трубопроводы пневмотранспортных установок для подачи пылеугольного топлива

Угольная пыль после дозирования в питателях попадает в транспортный трубопровод, в котором разгоняется сжа­ тым воздухом до скорости, необходимой для транспортиро­ вания. Абразивный износ горизонтального и вертикального участков пылепроводов при минимально необходимой ско­ рости транспортирования аэросмеси незначителен. При

125

изменении направления движения потока аэросмеси наблю­ дается значительный износ колен. Величина износа про­ порциональна весовой концентрации и скорости потока в третьей степени. Экспериментальные данные показывают, что в зависимости от свойств изнашиваемого материала, угла атаки, совокупности аэродинамических факторов за­ висимость износа от скорости потока может значительно отличаться от кубической. Так, по данным М. Е. Догина, износ колена пропорционален скорости потока в степени 4,1 и наблюдается в основном в секторе от 10 до 45°, а зона максимального износа находится в секторе 25—28° [22].

Работа по повышению износостойкости тракта подачи пылеугольного топлива проводилась в направлении: а) оп­ тимизации режима пневмотранспорта с целью снижения ско­ рости движения аэросмеси до минимально возможного уров­ ня; б) разработки новых конструкций наиболее изнашива­ ющихся элементов тракта подачи — поворотов и делите­ лей потока пыли; в) исследования абразивной стойкости различных материалов с целью выбора наиболее пригод­ ного для изготовления элементов тракта подачи.

Оптимизация режима пневмотранспорта позволила сни­ зить среднюю скорость движения аэросмеси по трубопро­ водам с 25—30 до 12—15 м/сек при концентрации материа­ ла 8—10 кг/м3 воздуха. Дальнейшее снижение скорости движения сопровождалось нарушением устойчивого ре­ жима пневмотранспорта и было невозможным в имеющих­ ся условиях. Это мероприятие способствовало значитель­ ному повышению стойкости трубопроводов. Повышение из­ носостойкости тракта подачи было достигнуто после вне­ дрения специальных конструкций поворотов, разработан­ ных Уралэнергочерметом (рис. 40). Особенностью этих элементов является сменная ударная пята, подвергающаяся максимальному износу при изменении направления движе­ ния потока материала. Повороты на 15, 30, 45 и 90° в ко­ личестве 50 шт. и делители потока испытывались во время непрерывных 4-месячных опытных плавок. Глубина из­ носа ударных пят трасс диаметром 25—100 мм не превы­ сила 5—10% их рабочей толщины, что дало основание рас­ считывать на их работу в данных условиях на протяжении нескольких лет.

В 1969—71 гг. совместно с Институтом проблем литья АН УССР были проведены исследования абразивной стой­ кости более 10 минералов (базальт, диабаз и т. п.). В ре­

126

зультате исследований в качестве основного материала для отливки опытной партии колен был выбран базальт. Эле­ менты тракта подачи, отлитые из базальта, монтируются в трубопровод с помощью металлического разъемного флан­ ца, охватывающего камнелитой элемент (рис. 41). Такой

Рис,- 40. Поворот трассы на 90® (а) и делители потока угольной пыли (б):

1 — выход потока угля; 2 — ударная пята; 3 выход потока угля; 4 — фланец.

метод монтажа обеспечивает плотное прилегание трубопро­ вода к камнелитой детали и разгружает относительно хруп­ кий элемент от действия изгибающих усилий. Смонтирован­ ные камнелитые колена находились в эксплуатации более 1000 ч. Осмотр внутренней поверхности после разреза колен не показал видимых следов абразивного износа.

127

Преимуществом камнелитых колен, по сравнению с ко­ ленами с ударной пятой, является значительно меньшее сопротивление движению аэрированного потока пыли. Од­ нако низкая ударная прочность базальта требует установки этих колен в местах, защищенных от вибрации и случай­ ных ударов. На трубопроводах для подачи угольной пыли к фурмам монтируется запорная арматура, делители пото-

Рис. 41. Конструкция крепления колена из каменного литья:

/ — камнелитой элемент; 2 —• соединительные фланцы; 3 — раскба; 4 — пылепровод.

ка аэросмеси и шаровые соединения для подключения тру­ бопроводов к устройствам для введения угля в фурменный прибор.

В зависимости от принятой схемы подачи угольной пыли, числа фурм и конструкции питателя количество пылепроводов ст распределительно-дозировочного отделения, под­ водимых к доменной печи, бывает различным. На первых отечественных опытных и промышленных установках под­ вод пыли к фурмам первоначально осуществлялся коль­ цевым коллектором переменного сечения [3]. Плохое ка­ чество распределения пыли по фурмам заставило в даль­ нейшем перейти к делению магистрального потока пыли с помощью специальных устройств-делителей, что заметно

128

улучшило распределение пылеугольного топлива. В ка­ честве делителей потока используются конусные, клиновые и бутылеобразные делители. Применение делителей не вле­ чет значительного усложнения конструкции установки, но связано с трудностями в ее наладке и эксплуатации. По данным фирмы Бабкок — Вилькокс [431, на заводе в Аш­ ленде делитель обеспечивает деление потока на восемь частей с точностью до ±3%. Такая точность может быть обеспечена за счет тщательного выравнивания гидравличе­ ских сопротивлений отходящих от делителя пылепроводов. Выравнивание сопротивлений производится либо подбо­ ром соответствующих длин и диаметров трубопродов, либо их калибровкой в местах подвода к фурмам при раз­ личных расходах вдуваемого угля. Все это вызывает зна­ чительные затруднения в проведении монтажных, ремонт­ ных и наладочных работ.

К недостаткам таких схем можно отнести: а) закупори­ вание трубопровода до делителя приводит к прекращению вдувания угля в фурмы, связанные с этим делителем; б) закупоривание трассы после делителя неизбежно ведет к перераспределению материала по свободным трубопроводам; в) отсутствие надежного приборного контроля за расходом пыли по трубопроводам не позволяет оценить равномер­ ность деления; г) отсутствие каких-либо способов испра­ вить возникающую по различным причинам (колебания дав­ ления дутья, неровный ход печи и т. д.) неравномерность деления приводит к потере управления за распределением пыли по фурмам.

В меньшей степени эти недостатки проявляются в уста­ новках с делением потока угольной пыли на две части (на заводе в Уэйртоне и Донецком металлургическом заводе).

В 1972 г. на протяжении четырех месяцев работала сме­ шанная схема включения питателей к фурмам: четыре фур­ мы из одиннадцати обеспечивались пылеугольным топли­ вом через два делителя потока, а остальные были включены непосредственно к патрубкам аэрационного питателя. Схема раздельного включения фурм позволила за счет увеличения числа пылепроводов полностью ликвидировать недостатки, присущие схемам с делителями. Появилась воз­ можность независимой регулировки расхода пыли в лю­ бом пылепроводе, и легко осуществлялось равномерное рас­ пределение ее по фурмам. При залегании пыли оперативно проводилась продувка трубопроводов без прекращения