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

может раздвигать или поворачивать куски шихты, в особенности кокса, таким образом, чтобы они оказывали наименьшее сопротив­ ление. В данном случае газовый поток играет роль смазки, частично заменяя трение между твердыми кусками материалов и стенкой печи значительно более слабым трением между твердыми кусками и газом [230, 231 ].

В доменной печи шихта движется мелкими толчками, при этом чем слабее толчки, тем ровнее работает печь. Неравномерность схода материалов вызывается увеличением трения внутри столба шихты и между стенкой печи и кусками материалов. Следовательно, фикси­ рованное положение гребня материалов на некотором расстоянии от защитных плит колошника способствует уменьшению трения между кусками сырых материалов и стенками печи и приводит к более ровному сходу шихты, а значит и лучшим технико-эконо­ мическим показателям доменной плавки.

Соотношение между крупными и мелкими фракциями в пери­ ферийной, промежуточной и центральной частях печи определяется как диаметром дополнительной юбки, так и очередностью загрузки. Однако в этом случае лучше загружать прямые подачи, а оптималь­ ного распределения газового потока по радиусу печи добиваться соответствующим подбором размеров и конфигурации юбки. Обычно это делают на больших моделях (с учетом накопленного опыта).

Более четкого распределения материалов по гранулометриче­ скому составу в радиальном направлении достигают установкой двухстенной юбки (рис. 93, б). Это значительно уменьшает влияние газового потока на радиальное размещение материалов, что особенно важно, так как перераспределение мелочи из промежуточной зоны восходящими потоками газа крайне нежелательно. Существенным недостатком такой конструкции является наличие в зоне движения шихты крепежных косынок внутренней стенки, что в значительной мере может ухудшить распределение газового потока по окруж­ ности печи. Кроме того, крепежные косынки будут интенсивно изнашиваться от абразивного воздействия материалов и особенно кокса.

Коническую юбку с приводом для поворота предложил X. Нойэссен (рис. 93, в). Юбка имеет два рабочих положения. Если широкое основание юбки находится внизу, то гребень шихты ложится к стен­ кам колошника, а если оно вверху, то гребень материалов распола­ гается в промежуточной зоне. Разбег между расположениями греб­ ней шихтовых материалов при различных положениях юбки опре­ деляется углом наклона ее образующей. Таким образом, засыпной аппарат X. Нойэссена позволяет получать двухкольцевую загрузку шихты в объеме двух или более подач. Установка привода поворота юбки и уплотнение вала привода в настоящее время значительных трудностей не представляют. Основным недостатком такой конструк­ ции является значительный износ вала привода поворота юбки

инарушение в этом районе распределения шихты по окружности.

Вдругом предложении X. Нойэссена коническая юбка дополнена отражателем (напоминающим «разбойник» Поносова), который пре-

181

йятствуёт засыпке материалов непосредственно в центр печи. По мнению автора, такое усложнение конструкции засыпного аппарата является неоправданным.

На Челябинском металлургическом заводе было предложено распределительное устройство под нижним конусом (рис. 94), позво­ ляющее весьма широко изменять размещение шихты по радиусу

Рис. 94. Засыпкой аппарат конструкции Челябинского металлургического завода:

а — распределение материа­ лов при верхнем положении

мещение материалов в печи при чередовании положений воронки; / — газовый зат­ вор; 2 — большой конус; 3 — чаша; 4 — коническая воронка; 5 — стационарная двухстенная юбка

печи [232]. Если направляющая воронка этого устройства находится в верхнем положении, то в центр печи попадает крупнокусковой материал, а при нижнем ее положении большее количество крупных фракций попадает к стенкам печи. Во время чередования положений конической воронки получается соответственно чередование у степ и в центре печи крупных и мелких фракций материалов. Исследова­ ния распределения материалов по радиусу колошника на модели такого устройства подтвердили правильность сделанных выводов.

На модели были проведены также исследования перераспределе­ ния материалов во время имитации схода шихты и подачи дутья (модель 1 : 10, расход воздуха 2,0 м3/мин). Результаты измерений показали, что перераспределение материалов на колошнике с новым засыпным аппаратом развито в меньшей степени, чем с аппаратом типовой конструкции. Наибольшее перераспределение наблюдалось при загрузке пылеватой руды, поступавшей в периферийную или осевую зоны. Если же гребень материалов находился в середине между двумя стенками юбки, то перераспределение мелочи даже в пылеватой руде развивалось слабо. Таким образом, этот засыпной аппарат дает возможность поддерживать постоянное оптимальное распределение материалов по радиусу печи, а в случае надобности позволяет быстро и эффективно изменять такое распределение в нуж­ ном направлении.

Как и во всех аппаратах с двухстенными юбками, в этой кон­ струкции под косынками крепления внутренней стенки будет рас­ полагаться более кусковой материал, что ухудшит распределение газового потока по окружности печи. Недостатком такого устрой­

182

ства является также относительная сложность его изготовления и монтажа, хотя в современных условиях это вполне возможно.

На некоторых доменных печах ФРГ радиальное распределение газового потока изменяют с помощью подвижных броневых защит­ ных плит колошника (рис. 95). Каждая плита закрепляется при помощи рычагов, цапф, опорного кольца и тяг на подвижной под-

Ри . 95. Схемы различных конструкций подвижных защитных плит колош­ ника:

/ — сдерживающее кольцо; 2 — ребра ограничения; 3 — сегменты защитных плит; 4 — общее кольцо для подвески брони; 5 — центрирующее кольцо; 6 — штанга; 7 — чаша; 8 — подъемный механизм

веске. Их движение осуществляют с помощью электроприводов по диаметру в интервале между 5600 и 6088 мм. В период загрузки шихты колебания дополнительных плит ограничиваются наруж­ ными плитами с ребрами. Дальнейшее их движение удерживается ограничительным кольцом.

На рис. 95, а, б показана шарнирная подвеска сегментов защит­ ных плит маятникового типа (А. Отто, Ф. Липек, Г. Ю. Мишка, Пат. ФРГ, № 1221255, 1963 г.). Под воздействием падающих мате­ риалов эти плиты будут отклоняться и зазор между ними и кромками

- т

А. Отто (пат. ФРГ, № 1250463, 1966 г.), неподвижная опора шарнир­ ной подвески располагается на кожухе купола, а ограничительное ребро сегмента имеет сложную конфигурацию, соответствующую кривой перемещения точки подвески брони (рис. 95, в). Защитную броню можно подвесить и с помощью специальных тяг, шарнирно прикрепляемых к чаше и сегментам (рис. 95, г). В этом варианте также предусмотрено ограничительное кольцо и специальные ребра на сегментах, которые являются опорой для защитных плит в момент ссыпания материалов с конуса (В. Зибенборн, Г. Хэниш, Пат. ФРГ, № 1206454, 1967 г.).

Е. Юнкер и В. Шмалебах предложили (пат. ФРГ, № 1229565, 1230051, 1231734, 1968 г.) шарнирные подвески защитных сегментов, которые одновременно обеспечивают и достаточно жесткую опору (рис. 95, д—ж). В этом случае не требуется ограничительное кольцо, но добавляются шарнирные соединения. Более простым в конструк­ тивном отношении и, надо полагать, более надежным в эксплуатации будет крепление, изображенное на рис. 95, ж.

В местах удара шихты о защитные плиты целесообразно пре­ дусматривать специальные карманы (рис. 95'; з), в которых будут задерживаться шихтовые материалы, благодаря чему ссыпание шихты будет происходить на ранее засыпанные материалы и износ за­

в 1950 г. применяли раздвижные защитные плиты. В этой конструк­ ции четыре плиты через двуплечие рычаги были связаны с пневма­ тическими цилиндрами и могли соответственно раздвигаться или сдвигаться, образуя различный зазор с конусом. Для большей от­ тяжки гребня шихты от стенок колошника нижнюю часть защитных плит делали скошенной по направлению к центру печи. При крайнем заднем положении плиты полностью выводятся из-под струи мате­

защитных плит позволило улучшить радиальный газовый поток и увеличить производительность печей при одновременном снижении расхода кокса. Проведенные во Франции исследования по изучению влияния раздвижных плит на качество радиального распределения шихтовых материалов подтвердили высокую их эффективность. Качественную неравномерность в размещении материалов по радиусу печи удалось во многих случаях устранить с помощью подбора соот­ ветствующего диаметра колошника. В табл. 22 представлены ха­ рактеристики колошников доменных печей на металлургических заводах Франции,

184

* Печи оснащены цепями, подвешенными вертикально к защитным плитам, для предо­ хранения кладки колошника.

Зазор между нижним конусом и защитными плитами колошника изменяется от 200—300 до 1200—1400 мм. Таким образом, значи­ тельно расширяется диапазон регулирования газового потока по радиусу печи как благодаря рациональному распредлению грану­ лометрического состава рудной части подачи, так и благодаря смягче­ нию эффекта внедрения руды и агломерата в кокс [235].

Подвижные защитные плиты колошника в виде опрокинутого конуса, состоящего из отдельных плит-пластин, перекрывающих друг друга, с изменяющимся диаметром горловины предложены в США (пат. США, № 2802661, 1957 г.). В центре колошника такого устройства установлена труба, которая специальными распорками прикреплена к кожуху печи. В зависимости от изменения диаметра горловины струя ссыпающихся материалов может попадать в цен­ тральную часть колошника через специальную трубу или в проме­ жуточную зону между стенками защитных плит и центральной тру­ бой. Возможна загрузка гребня материалов и на периферию, если при ссыпании с нижнего конуса шихта не попадает на раздвижную воронку. В этом случае пластины-стенки воронки раздвинуты макси­ мально и воронка получается цилиндрической. Такая конструкция очень сложна, к тому же она ухудшает горизонтальное распределе­ ние шихты по окружности печи из-за наличия на пути ссыпающихся материалов крепления центральной трубы. Очевидно, нет особой необходимости в таком резком отводе гребня материалов от стенок колошника, которую обеспечивает опрокинутый конус-воронка.

Инженеры Н. С. Немцов и К. П. Гуляницкий предложили уста­ навливать газоотводы ниже распределительной юбки (рис. 96, а), полагая, что можно будет иметь большее сечение газоотводов, чем

185

сечение колошника. Благодаря этому авторы предполагали увеличить производительность печей на 8% при одновременном снижении рас­ хода кокса на 6%. Акад. М. А. Павлов в 1934 г. подверг это предло­ жение резкой критике. Он справедливо указал, что при DK = 6 м нужно иметь четыре газоотвода диаметром не менее 3 м каждый, чтобы получить равновеликую с колошником площадь, а такие газоотводы нельзя разместить на колошниковой площадке. Он подверг сомнению и предложение авторов об экономии кокса и увеличении

Рис. 96. Засыпное уст­ ройство с низкими газоотводамн:

а — Н. С. Немцова и К. П. Гуляиицкого; б —

производительности печи, так как уменьшение полезной высоты ее не может способствовать экономии кокса, а уплотнение шихты не может увеличить производительность. Кроме того, если руковод­ ствоваться рекомендацией авторов о размере диаметра цилиндри­ ческой юбки, равном 4,2 м при 6-м диаметре колошника, то в печи неизбежен периферийный ход газов, так как материалы у ее стен бу­ дут значительно разрыхляться.

Несмотря на общее отрицательное отношение к этому предло­ жению, М. А. Павлов справедливо отметил и положительные стороны такой системы загрузки. Так, вынос пыли должен быть значительно меньше, ибо шихта будет загружаться не на струю восходящего газа. При правильном подборе диаметров нижнего конуса, юбки и колош­ ника можно достичь рационального размещения гранулометриче­ ского состава шихты по радиусу печи.

По мнению автора, основным недостатком такой конструкции является трудность получения необходимого газового потока в центре печи. Неизбежный ход газов вдоль стенок, очевидно, значительно ухудшит технико-экономические показатели доменной плавки.

Для устранения этого недостатка А. Н. Рамм предложил (авт. свид. СССР, № 95486, 1955 г.) устанавливать в центре цилиндри­ ческой юбки специальную трубу и дополнительные газоотводы (рис. 96, б), позволяющие поддерживать необходимый поток га­ зов в центральной зоне печи. В этом случае материалы с большого конуса ссыпаются в кольцевое пространство между цилиндрической юбкой и центральной трубой, которое всегда должно быть заполнено материалами на определенную часть своей высоты. Периферийный поток газов отводится через нижние газоотводы, а центральный — через дополнительные. На тракте получистого газа можно устанав­ ливать специальные регулирующие дроссельные клапаны и с их

186