Файл: Тарасов, В. П. Загрузочные устройства шахтных печей.pdf

= 350 мм от стен колошника. Следовательно, основная масса агло­ мерата, ссыпавшегося с конуса в первый период его опускания, попала в промежуточную зону.

Во втором периоде ссыпания материалов условия несколько меняются: /г = 0,3 м, X = 0,5 (сыпучесть шихты после начала ее движения увеличивается), /2 = 0,85 м (так как часть агломерата уже ссыпалась в первом периоде). Увеличивается сопротивление кромки чаши нижнего конуса, поэтому принимается, что а = 0,8.

вычетом слоя агломерата и известняка, ссыпавшихся в первом периоде) (см. рис. 30).

Как и в первом периоде, ссыпающиеся с конуса материалы по­ пали в основном на столб шихты на некотором расстоянии от стен колошника (310 мм), а затем уже они скатились к центру и частично к стенам колошника. В центр печи попали в основном куски кокса, так как, во-первых, он наиболее кусковой материал и, во-вторых, кокс ссыпался последним, на уже сформированный гребень из агло­ мерата и известняка.

В третьем периоде ссыпания материалов условия снова изме­ няются (см. рис. 30): h = 0,5 м, X = 0,5 м, а = 0,9, а к = 53°.

Вместо коэффициента внутреннего трения / здесь в большей мере влияет коэффициент внешнего трения р = 0,36 (агломерат и кокс по стали).

Ввиду того, что длина соприкосновения шихты с конусом — величина переменная, для расчетов можно использовать прибли­ зительное расстояние от кромки конуса до проекции центра тяжести

52

—то же, для поверхности конуса, на которой размещается шихта, град.;

d.— диаметр, защитного кожуха в районе верхней границы размещения шихты, м.

Для указанных выше условий находим соответственно из фор­

что совпадает с экспериментально определенной зоной удара мате­ риалов о стены колошника (см. рис. 29). Если же учесть и влияние газового потока, особенно на мелкие кусочки кокса и известняка, то легко объяснить и верхнюю границу зоны удара, которая нахо­ дилась на расстоянии 1,17— 1,30 м от нулевой отметки. Из этого следует, что газовый поток мало влияет на параболы падения мате­ риалов с большого конуса [62].

Таким образом, в третьем периоде ссыпания шихта попадает в основном к стенам колошника, что весьма желательно, так как это уменьшает поток газа непосредственно у гладких стен, где со­ противление его проходу менее значительно, чем в остальных зонах. При этом большая часть кускового кокса смещается по готовому откосу к центру печи.

Во время опускания большого конуса, безусловно, нет резких границ между тремя рассмотренными выше периодами ссыпания шихтовых материалов, но описанный характер ссыпания и схемы распределения шихты по радиусу печи, очевидно, соответствуют действительности. Это подтверждается ровным ходом печи за рас­ сматриваемый период работы [57], который может быть только в случае попадания мелочи в промежуточную зону. Если же согла­ ситься с выводами Г. И. Федоренко [57], Г. С. Зозули и Д. А. Сторожика [59 ] о месте встречи всех ссыпающихся с конуса материалов в пределах hy = 1,2н-1,7 м, то при уровне засыпи 2,25 м перифе­ рия должна резко перегрузиться мелкими фракциями, а ход печи должен сопровождаться подстоями и провалами шихты.

Правильность рассмотренной схемы ссыпания шихты подтвер­ ждается также и исследованиями на модели засыпного аппарата, имеющего конус со сферической контактной поверхностью. Первые порции материалов с него падают на шихту, а основная масса уда­ ряется о стенки на 300—400 мм ниже, чем при обычном конусе [63]. Периферийный поток газов увеличивается также при изменении угла контактной поверхности нижнего конуса с 53 до 60—62° [64, 65]. Все это подтверждает поэтапный характер ссыпания материалов с различными траекториями падения на каждом этапе.

Учитывая сравнительную сложность определения размещения шихты по радиусу колошника расчетным путем, производственники

53

Делают это непосредственно на доменной печи (перед задувкой)

или на моделях.

На модели засыпного аппарата в натуральную величину немец­ кие исследователи [42] определяли зависимость глубины у (м) любой точки параболической траектории падения материалов от горизонтального расстояния х (м) этой точки до плоскости ссыпа-

о конус и трение между отдельными кусками. Он зависит от вида

смеси материалов, как указывают авторы сведений, данных табл. 1 вполне достаточно для расчета. Но желательно иметь в каждом

Полученная эмпирическим путем, формула (26) выполнима только для определенных условий. Если ее применить, например, для расчета места встречи ссыпаемых материалов со стенами печи в случае рассмотренного выше третьего периода (см. рис. 30), то получим

у = 0,95 • 1,327 + 4)2.2 ,5-0,7986-0,6022 (0,7986 — 0 ,4 5 -0 ,6 0 2 ) ==1,85 М’

что на 400—500 мм ниже, чем зафиксировано в действительности. Изменяя уровень засыпи, в большинстве случаев можно полу­ чить желаемое распределение газового потока по радиусу печи. Уменьшение высоты падения шихты всегда способствует увеличе­ нию потока газов в периферийной зоне. Это связано со снижением количества мелких материалов у стен колошника, что способствует увеличению здесь газового потока. Обычно это объясняют смещением

54

рудной составляющей шихты к центру, вследствие чего в центре печи уменьшается газопроницаемость столба материалов. Однако это противоречит действительности, так как при уменьшении, на­ пример, уровня засыпи на 0,5 м гребень материалов сместится от стен к центру не более чем на 180—200 мм, что соответствует 190: : (700 : 2) = 0,054 части радиуса колошника, т. е. величина весьма незначительная, а газовый поток при этом изменяется весьма суще­ ственно.

Как видно из рис. 30, большое влияние на радиальное распре­ деление шихты в доменной печи оказывает характер поверхности столба плавильных материалов на колошнике. На рис. 30 представ­ лена наиболее часто встречающаяся на практике схема поверхности засыпи шихты. Скорость опускания материалов на периферии не­ сколько выше скорости их опускания в центре печи. Поэтому глу­ бина воронки перед загрузкой имеет меньшую величину, чем после ссыпания в печь очередной подачи. В этом случае сначала первые порции шихты заполняют все неровности поверхности засыпи в рай­ оне их падения, а затем уже образуется гребень. Угол откоса гребня шихты зависит от радиуса колошника, рода материала и степени его кусковатости, а также от скорости и величины газового потока

устен печи.

Сувеличением поперечных размеров доменных печей значительно

увеличились диаметры колошников и влияние стен печи на углы откоса плавильных материалов уменьшилось. Так, в доменной печи полезным объемом 1033 м3 глубина воронки материалов на колош­ нике составляет 1700 мм [66], примерно при таких же условиях для печи полезным объемом 2000 м3 она равна 2130 [67, 68], а для печи объемом 2300 м3 — 2220 мм [69—71].

На действующей печи глубина воронки шихтовых материалов меньше, чем в печи перед задувкой. Но и в этом случае для колошни­ ков больших диаметров глубина воронки увеличивается. Значитель­ ное влияние на угол откоса шихты в печи оказывают скорости газо­ вых потоков в осевой и периферийной областях. Чем ниже общая скорость движения газового потока в печи, тем глубже воронка загружаемых материалов. Поэтому с увеличением давления газа на колошнике возрастает глубина воронки шихты [53, 54, 62 и др. ].

Глубина воронки на колошнике во многом зависит также и от скорости опускания шихты. Если сход материалов в центре больше, чем у стен, то глубина воронки перед загрузкой очередной подачи увеличивается. Если же скорость опускания шихты больше на пери­ ферии, то глубина воронки перед опусканием очередной порции уменьшается. Чем больше разница указанных скоростей, тем больше изменяется глубина воронки.

При всех случаях уменьшения воронки периферийную область печи следует догрузить рудой. Загрузка шихты в глубокую воронку способствует большему смещению рудной части в промежуточную и даже осевую зоны печи. Перераспределение более плотной рудной составляющей шихты по радиусу печи вызывает соответствующее изменение в распределении газового потока по радиусу. Таким

55

образом происходит саморегулирование газораспределения по ра­ диусу печи, конечно, в известных пределах. Поэтому задача обслу­ живающего персонала сводится к правильному подбору уровня засыпи, чтобы рудная часть подачи распределялась примерно так же, как в рассмотренном ранее примере (см. рис. 30). Такая регули­ ровка осуществляется самим газовым потоком.

Если, например, по каким-либо причинам в печи увеличился газовый поток на периферии, то в результате этого здесь увеличится и скорость опускания шихты. Это приведет к уменьшению глубины воронки засыпи материалов и к большему попаданию на периферию железной руды или агломерата. В результате газопроницаемость столба шихты в этой зоне уменьшится, а следовательно, станет умень­ шаться и количество проходящего газа. Как уже отмечалось, такое саморегулирование существует до определенных пределов. В слу­ чае развития чрезмерного потока газов на периферии начнется ча­ стичное перебрасывание им мелких частичек руды и агломерата с периферии в промежуточную и осевую зоны печи. Это будет спо­ собствовать развитию еще большего потока газов на периферии. В таких случаях для ликвидации периферийного хода газов необ­ ходимо соответственно изменить параметры программной загрузки шихты.

На распределение материалов по радиусу печи оказывает влия­ ние и степень их разрыхленности газовым потоком. Каждая новая порция ссыпаемых материалов «сминает» поверхность шихты в печи, т. е. частично внедряется в разрыхленный слой ранее загруженных материалов. Коэффициент уплотнения составляет обычно 10—15%. Степень уплотнения возрастает с увеличением расстояния от кромки конуса до поверхности шихты, так как при падении с большей высоты возрастает кинетическая энергия потока падающей шихты.

воронки на поверхности засыпи.

Большое влияние на распределение материалов по радиусу печи оказывает также расстояние между кромкой конуса и стеной колош­ ника.

Как видно из рис. 31, а [55], при образовании естественной пирамиды самый мелкий материал располагается наверху. Крупные куски скатываются по откосам — больше по откосу, параллельному наклонной поверхности, и меньше по противоположному (на рис. 31 откосы условно показаны прямыми линиями; в действительности при неоднородной кусковатости шихты эти откосы будут вогну­ тыми) .

В случае образования пирамиды, ограниченной с одной стороны стеной (например, на колошнике доменной печи), распределение материала в ней меняется. Если стена расположена сравнительно далеко от поверхности скатывания, то сегрегация материалов проис­

56