Реферат на тему доменная печь

Реферат на тему доменная печь

Введение

До́менная печь, до́мна — большая металлургическая, вертикально расположенная печь шахтного типа для выплавки чугуна и ферросплавов из железорудного сырья. Важнейшей особенностью доменного процесса является его непрерывность в течение всей кампании печи (от строительства печи до ее «капитального» ремонта) и противоток поднимающихся вверх фурменных газов с непрерывно опускающимся и наращиваемым сверху новыми порциями шихты столбом материалов.
Первые доменные печи появились в Европе в середине XIV века, в России — около 1630 г.

1. Описание и процеcсы

Доменная печь представляет собой сооружение высотой до 35 м, высота ограничивается прочностью кокса, на котором держится весь столб шихтовых материалов. Загрузка шихты осуществляется сверху, через типовое загрузочное устройство, которое одновременно является и газовым затвором доменной печи. В домне восстанавливают богатую железную руду (на современном этапе запасы богатой железной руды сохранились лишь в Австралии и Бразилии), агломерат или окатыши. Иногда в качестве рудного сырья используют брикеты.

Доменная печь состоит из пяти конструктивных элементов: верхней цилиндрической части — колошника, необходимого для загрузки и эффективного распределения шихты в печи; самой большой по высоте расширяющейся конической части — шахты, в которой происходят процессы нагрева материалов и восстановления железа из оксидов; самой широкой цилиндрической части — распара, в котором происходят процессы размягчения и плавления восстановленного железа; суживающейся конической части — заплечиков, где образуется восстановительный газ — монооксид углерода; цилиндрической части — горна, служащего для накопления жидких продуктов доменного процесса — чугуна и шлака.

В верхней части горна располагаются фурмы — отверстия для подачи нагретого до высокой температуры дутья — сжатого воздуха, обогащенного кислородом и углеводородным топливом.

На уровне фурм развивается температура около 2000 °C. По мере удаления вверх температура снижается, и у колошников доходит около 270 °C. Таким образом в печи на разной высоте устанавливается разная температура, благодаря чему протекают различные химические процессы перехода руды в металл.

В верхней части горна, где приток кислорода достаточно велик, кокс сгорает, образуя диоксид углерода и выделяя большое количества тепла.

Диоксид углерода, покидая зону, обогащенную кислородом, вступает в реакцию с коксом и образует монооксид углерода — главный восстановитель доменного процесса.

Поднимаясь вверх монооксид углерода взаимодействует с оксидами железа, отнимая у них кислород и восстанавливая до металла:

Полученное в результате реакции железо каплями стекает по раскаленному коксу вниз, насыщаясь углеродом, в результате чего получается сплав, содержащий 2,14 — 6,67 % углерода. Такой сплав называется чугуном. Кроме углерода в него входят небольшая доля кремния и марганца. В количестве десятых долей процента в состав чугуна входят также вредные примеси — сера и фосфор. Кроме чугуна в горне образуется и накапливается шлак, в котором собираются все вредные примеси.

Ранее, шлак выпускался через отдельную шлаковую лётку. В настоящее время и чугун, и шлак выпускают через Чугунную летку одновременно. Разделение чугуна и шлака происходит уже вне доменной печи — в желобе, при помощи разделительной плиты. Отделенный от шлака чугун поступает в миксеры либо в чугуновозные ковши [уточнить (см. СО)] и вывозится либо в сталеплавильный цех, либо в разливочные машины.

2. Этимология

Слово «домна» образовано от старославянского «дмение» — дутьё. На других языках: англ. blast furnace — дутьевая печь, нем. Hochofen — высокая печь, фр. haut fourneau — высокая печь.

Следует иметь в виду коренное отличие в значении слов «домница» и «доменная печь»: в домнице получали (в виде кусков или криц) штуки восстановленного сыродутного (от слова «сырое», то есть неподогретое дутьё) железа, а в доменной печи — жидкий чугун.

Первые доменные печи появились в Европе в середине 14 века.

В России до 30-х гг. 17 в. единственным известным на территории страны способом получения железа из руд был одностадийный способ, основанный на прямом восстановлении металла из окислов и осуществлявшийся в печи, получившей название сыродутного (ручного) горна, называвшегося также домней (домницей).

Первоначально термин "домница" означал "кузницу", то есть помещение, где устанавливались сыродутные горны для получения железа. Однако сейчас под этим словом понимают плавильный горн, прототип современной доменной печи. Домницы XVI-XVII веков работали совершенно иначе, чем доменные печи. Они представляли собой шахтные печи высотой около 1 м с круглым сечением диаметром 500-600 мм, которые строились обычно за два-три дня. Производительность такого горна была до 0,1 т в сутки.

В ходе процесса получался губчатый ком сварочного железа (точнее – низкоуглеродистого железного сплава), смешанного со шлаками — железная крица. Такое железо называли сырым. Для превращения его в дельное крицу проковывали в особой железцовой кузнице.

Появление в России первых домен не уничтожило металлургии, основанной на одностадийном способе — домни и домны длительное время сосуществовали.

Первая известная нам попытка построить в России доменный завод относится к 1567 г., когда Иван IV "пожаловал английских гостей и позволил ставить у железных руд, где железо делают, домницы". Через два года англичане получили разрешение на поиск руды по р.Вычегде, строительство здесь железного завода и ввоз из Англии квалифицированных рабочих. Но уже в августе 1570 г. царь приказал "то повольство отставить", а в октябре объявил об отмене данных им льгот: "все наши грамоты, которыя есмя давали. по сей день, — не в грамоты".1

Следующая попытка строительства доменного завода была предпринята через 62 года. Новая попытка строительства в России вододействующей доменной мануфактуры оказалась более удачной, чем предыдущая.

Большинство перечисленных заводов строились иностранными купцами ("гостями"). Важная роль последних в создании русской доменной мануфактуры была обусловлена рядом объективных причин:

— иностранные купцы лучше русских были знакомы с техникой, экономикой и организацией производства, основанного на использовании неизвестных в России технологий;

— им легче было подобрать в Европе мастеров, готовых выехать для работы в Россию;

они (по крайней мере, некоторые) обладали средствами, достаточными для реализации даже такого дорогостоящего проекта, как строительство мануфактуры.

Среди иностранных коммерсантов, связанных со становлением российской доменной металлургии, отметим А. Виниуса, Ф. Акему, В. Меллера (все – уроженцы Нидерландов), а также происходивших из Гамбурга Бутенанта и представителей нескольких поколений рода Марселисов. В XVII веке они основывают свыше двух десятков железных заводов под Москвой, Тулой, в Олонецком, Вологодском и других краях.

"Разрешительная" жалованная грамота на строительство первого в России доменного вододействующего завода была дана в феврале 1632 года. Ей начинается новый этап истории черной металлургии России.

Человека, благодаря знаниям, настойчивости и предприимчивости которого первый завод был построен и пущен, человека, ставшего отцом русской доменной металлургии, звали Андреем Денисовичем Виниусом.

Жалованную грамоту на строительство на реках Вороне (современная Воронка), Вашане и Скниге "мельнишных железных" заводов, Виниус получил в компании с братом Аврамом и английским купцом Вилькенсоном. Строить их начал, однако, на другой реке, Тулице (вернее — Синей Тулице), в 12 верстах к северо-востоку от Тулы. Работы начались не раньше июня 1632 г., после заключения договоров на аренду земель.

Доменные заводы были вододействующими, сооружение их становилось возможным только при наличии рек, удовлетворявших определенным, довольно жестким требованиям, а именно, обладавших водотоком, достаточно мощным для обеспечения потребности в гидроэнергии, и достаточно управляемым для безопасной эксплуатации водяных двигателей и связанных с ними механизмов. Важную роль играл и рельеф местности: строительство заводов на равнинных участках требовало для устройства прудов-накопителей сооружения длинных плотинных насыпей и отчуждения земельных угодий большой площади.

В 1636 г. заводы дали первую продукцию: 100 пудов прутового и 43,5 пуда дощатого железа (1,64 и 0,71 т соответственно). Не исключено, правда, что это было железо, полученное в сыродутных горнах. Но не позднее следующего, 1637 года, на заводах выплавили и первый в России доменный чугун. Тогда же впервые в России он был использован в качестве литейного сплава, тогда же в ходе кричного передела переработан в железо.

В начальный период своей истории (до 1648 г.) металлургический комплекс на Тулице включал не менее трех заводов, два из которых были доменными, один (нижний) — передельным. Обслуживали их иностранные мастера, приехавшие по договору с заводчиком из разных стран в Россию с семьями на определенный срок. Упомянем из их числа двоих: "плавильного дела мастера немчина" Крестьяна (Христиана) Вильде, работавшего на заводе в 1647 году — его имя открывает на сегодняшний день список имен доменных мастеров из Европы, трудившихся на металлургических заводах России, и связанного с обслуживанием доменной плавки (ведал составлением шихты и загрузкой ее в печь) мастера Юрия Ведена. Каждый из них обслуживал по две печи.

Основной продукцией заводов в первое десятилетие их существования были чугун, железо и изделия из них. Чугун, предназначенный для передела, отливали в чушки, называвшиеся свиньями или штыками, прочий — сразу использовали в качестве литейного материала. Значительную долю в объеме производства занимали пушки и ядра к ним.

На рубеже 18 в. начинается промышленное освоение Урала — нового, богатого ресурсами, огромного по площади горно-металлургического района, в скором времени ставшего главным металлургическим центром страны.

Читайте также:  Датчик температуры зависимость сопротивления от температуры

Первые уральские железоделательные заводы, возникшие еще в XVII веке, не имели доменных печей и представляли собой простую кооперацию — объединение отдельных плавильных горнов, которые мало чем отличались от обычных крестьянских домниц. Еще в начале XVIII века плавка руды в малых домницах была распространена во многих районах Урала: близ Кунгура, Невьянска, Нижнего Тагила, Далматовского монастыря, Алапаевского завода и в других местах. Крестьяне-промышленники вырабатывали кричное и полосовое железо и уклад. « Из крицы в расковочных кузницах производили полуфабрикат — кованое железо, очищенное от шлака, окалины и мусора, которое представляло собой полосы, прутья и др. и называлось "укладом". Из 1,6 кг кричного железа получалось 1,1 уклада, из которого потом изготовляли изделия».1

Первые уральские доменные заводы были построены на реках Каменка, Нейва и Алапаевка. В ноябре 1701 года доменная печь Каменского завода выдала первый уральский чугун, а спустя месяц начал действовать доменный цех Невьянского завода. Алапаевский металлургический завод был построен в 1702 — 1704 гг. Первоначальное оборудование Алапаевского завода состояло из двух доменых печей, пушечных изб, "свирельни" для расточки орудий и двух молотовых фабрик. До 1717 года производство чугуна из одной действующей домны не превышало 90-100 пудов в сутки.

Первоначально высота домен колебалась от 10 до 20 аршин (аршин — русская мера длины, равная 0,71 м.), 4,5 аршина в распаде, суточная выплавка колебалась от 400 до 570 пудов. Однако суточная выплавка чугуна определялось не столько размерами домен, сколько ограниченными резервами водяной энергии, применявшейся для подачи дутья. Поэтому для усиления дутья на заводе использовали чугунные цилиндрические мехи более высокой эффективности, заменившие деревянные клинчатые. Каждая печь располагала четырьмя чугунными цилиндрическими мехами.

Важнейший компонент металлургической шихты — уголь. До 30-х гг. 18 в., когда в Англии начался перевод доменной плавки на минеральное топливо, повсеместно применялся единственный его вид – древесный уголь, который получали непосредственно в лесу кучным углежжением — "кабанным" способом.

Применение цилиндрических воздуходувных машин, изобретённых в Англии в 1760 году, было наиболее существенным новшеством в русской металлургии конца ХVIII века. Об его значении можно судить уже по тому, что замена кожаных мехов даже такими несовершенными деревянными цилиндрическими машинами давала до 20% экономии угля. Вместе с тем, ускоряя металлургические процессы, новые воздуходувки резко повышали суточную выплавку, а стало быть, и производительность труда доменного персонала.

Начиная с 1863 г., выплавка чугуна стала повышаться. В этот период появляется паровая машина как подсобная в зимнее время для действия доменной воздуходувки. Одно-фурменные домны переделаны на двуфурменные. Установлен регенератор Сименса.

Устройство современной доменной печи

Для работы доменной печи необходимы большие количества руды, топлива (каменного угля), известняка и воды (для охлаждения). Руду взрывают, извлекают, дробят и превращают в мелкий порошок. При обжиге образуется оксид железа, проявляющий магнитные свойства, благодаря чему из водной взвеси его отделяют от пустой породы магнитной сепарацией. Магнитный оксид брикетируют обкаткой в барабане, затем слегка спекают до получения окатышей, пригодных для доменного процесса. Таким способом из бедной руды (

20% оксида железа) получают почти чистый Fe3O4, который совместно с известняком и коксом используется для выплавки чугуна в доменной печи.

При достаточно высокой температуре оксид железа реагирует с моноксидом углерода (CO), давая диоксид углерода (CO2) и металлическое железо. Доменная (шахтная) печь устроена так, чтобы реакция могла протекать непрерывно. На практике сверху вниз по шахте печи непрерывно продвигаются углерод и оксид железа, а навстречу им снизу движется воздух. Углерод в виде кокса играет двоякую роль: при сгорании он нагревает печь и образует газ CO, который восстанавливает оксид железа до металла. В верхней части печи из нее отводится диоксид углерода, а в нижней – выпускается жидкий металл. Обычно печь работает непрерывно до ее остановки для ремонта внутренней кирпичной кладки (футеровки).

Из сказанного выше вытекают основные требования к конструкции доменной печи. Она должна обеспечивать непрерывную загрузку топливом, рудой и флюсом сверху, непрерывную подачу воздуха и периодический отвод жидких продуктов снизу. Печь должна быть достаточно высокой, чтобы успевали протекать необходимые химические реакции. Воздух вдувается в печь через фурмы, расположенные в ее нижней части, и поднимается сквозь шихту вверх. Восстановленное губчатое железо и шлак плавятся на уровне «заплечиков», в самой широкой части печи, а жидкость накапливается в горне, ниже фурм. В горне периодически пробивают заделанные глиной летку для выпуска металла и (несколько выше) шлаковую летку. Доменная печь дает почти столько же шлака, сколько и чугуна. Затвердевая, шлак превращается в темный стекловидный материал, который в прошлом накапливался в больших шлаковых отвалах возле передельных металлургических заводов. В наши дни шлак идет на изготовление заполнителя для бетона, железнодорожного балласта, шлаковаты и противоюзового покрытия автомобильных дорог.

Восстановление оксида железа до губчатого железа и разложение известнякового флюса происходят в шахте – основной части доменной печи – в процессе медленного оседания шихты. Шихта начинает разогреваться в колошнике – верхнем конце шахты. Диоксид углерода и азот непрерывно отводятся по широкому газоходу из колошника. Поскольку при нормальной работе доменной печи давление газов в колошнике выше атмосферного, верхний конец печи нельзя просто открывать для загрузки, иначе упадет давление газов и из печи будут выдуваться наружу тонкоизмельченные компоненты шихты. Для предотвращения этого предусмотрен двухконусный шлюзовой засыпной аппарат. Нижний конус поднимают так, чтобы он газоплотно закрывал загрузочное отверстие, а затем опускают верхний для загрузки. После этого снова поднимают верхний конус, герметизируя вход в печь, и, опустив нижний, пропускают порцию шихты (колошу) в колошник.

Современная доменная печь представляет собой крупное сооружение. Высота печи, производящей 1000 т чугуна в сутки, составляет около 30 м, а диаметр на уровне заплечиков – ок. 8 м. Печь устанавливается на бетонном фундаменте, на котором в стальном кожухе выводится кладка из огнеупорного кирпича. Нижняя часть этой конструкции охлаждается водой.

Сколь ни внушительны размеры доменной печи, сама она – лишь малая часть чугуноплавильного завода. Для ее нормальной работы нужны еще отделение шихтовых материалов, грузоподъемные устройства для загрузки печи, насосы для подачи воздуха (дутья) и воздухонагреватели (кауперы), шлаковозы и литейный цех или приемная система для расплавленного металла. Для загрузки доменных печей иногда применяются ленточные конвейеры, но чаще руда, топливо и флюс подаются скиповыми подъемниками – небольшими сосудами (скипами), движущимися на колесах по наклонным рельсам от нижних засыпных бункеров до верхней загрузочной площадки, где они автоматически опрокидываются, разгружаясь в приемную воронку засыпного аппарата.

Эффективность доменной печи существенно повышается при использовании горячего дутья. Воздух, подводимый к фурмам, предварительно нагревается до температуры, которая может достигать 1000° C. Нагревание осуществляется в кауперах, каждый из которых ненамного уступает в размерах самой доменной печи. Каупер представляет собой вертикальный цилиндрический стальной кожух с внутренней «шахматной» насадкой из огнеупорного кирпича.

Газ, отводимый с верхнего конца доменной печи, содержит моноксид углерода и другие газы, способные гореть. Этот газ по широким наклонным газоходам подводится к нижней части каупера, где, пройдя через пылевой фильтр, сжигается в камере горения. Продукты горения поднимаются вверх, нагревая кирпичную насадку. Когда насадка достаточно нагрета, перекрывают подачу топлива и газа в камеру горения и включают воздуходувки, которые гонят воздух через каупер в фурмы доменной печи. Для каждой доменной печи обычно предусматривают четыре каупера: два нагреваются, а два других подают горячее дутье. Потоки газа и воздуха периодически переключаются так, что непрерывно поддерживается заданная температура дутья.

Существует ряд способов дополнительного повышения эффективности доменной печи. Один из них – работа при давлении внутренних газов, вдвое превышающем атмосферное. Это позволяет повысить производительность примерно на 15% и снизить потребление кокса примерно на 10%. Экономические преимущества повышения производительности в какой-то мере снижаются затратами на более мощное воздуходувное оборудование и возможным уменьшением срока службы огнеупорной кладки.

При выпуске плавки из доменной печи шлак вытекает из своей летки, а металл – из своей, расположенной ниже. Ранее шлак заливали в шлаковозы – большие ковши на железнодорожных колесных тележках, которые доставляли незатвердевший шлак к отвалам. Теперь же шлак обычно отводят на перерабатывающую установку, расположенную рядом с домной, где он охлаждается водой и при этом гранулируется, после чего используется как заполнитель для бетона и пр.

Жидкий металл, вытекающий из летки, направлялся по желобам, подготовленным в песочной «постели» перед печью. Из желобов он растекался по удлиненным боковым углублениям в песке, где и затвердевал в виде болванок, называемых чушками (из-за сходства с многочисленными поросятами, сосущими свиноматку). Хотя литье в песок более не применяется, металл, выплавляемый в доменных печах, по-прежнему называют чушковым (применяется и термин «штыковой» чугун). В наши дни в тех случаях, когда требуется чушковый чугун, расплавленный металл разливают по стальным литейным формам, непрерывно движущимся перед домной на ленточном конвейере. Когда металл затвердевает, формы переворачиваются и, освободившись от чушки, возвращаются за следующей отливкой. Чтобы чугун не приставал к формам, их покрывают каменноугольной смолой или известью.

Читайте также:  Схема монтажа дымохода через стену

На международной конференции по металлургии, которая проходила в 1999году в Японии, была организована экскурсия на один из металлургических заводов. Большая группа ученых и специалистов — металлургов из разных стран, включая и россиян, вошла в доменный цех, где выплавляется чугун, и, по нашим меркам, должно быть очень грязно. Мы часто видели по телевизору горнового (рабочего, который выпускает металл и шлак из доменной печи) с железной клюкой и лопатой в толстой грязной войлочной одежде. На этот раз экскурсионная группа, была просто шокирована. На поручнях перил, на полу не было ни одной пылинки. С восторгом наш российский представитель сказал своему коллеге: "Смотри дорогой, я нашел пять пылинок углерода (они блестят — их сразу видно) на поручне лестницы длинной пятнадцать метров". Как же это, возможно, удивилась группа, но решение, которым был достигнут этот результат, оказалось очень простым. Желоб, по которому течет металл и шлак, был изолирован сверху специальным коробом с наличием в месте слива вентилятора, который отсасывает всю пылегазовую смесь над текущим металлом. Когда в беседу с экскурсантами вступил первый горновой (главный рабочий по разливке чугуна), российский представитель задал переводчику вопрос: "А где у горнового лопата?". Переводчик не смог перевести последнее слово вопроса. Нет лопаты у современного металлурга в Японии. Создавалось впечатление, что горновому достаточно повязать галстук, и он готов для выхода в свет.

Наступило время выпуска чугуна, для чего необходимо было просверлить отверстие в летке, через которое горячий металл покинет доменную печь. Японский горновой достал из кармана миниатюрное устройство и поднес его ко рту. Раздался свист, сложный механизм приступил к действию: повернулся к летке, нашел нужную позицию, пробурил отверстие и отошел в исходное состояние. После окончания выпуска, все тот же свисток скомандовал "умной" машине вернуться к летке и закупорить ее. Это ли не фантастика? Нет, это сегодняшний день нашей металлургии. Кто же это сотворил? Экологи? Нет! Металлурги и специалисты по автоматизации, прекрасно владеющие спецификой металлургических процессов. Мало знать экологические проблемы, недостаточно просто владеть программированием и знать электронную технику. Только симбиоз знаний по металлургии и проблемам компьютеризации может позволить эффективно решать проблемы улучшения условий труда в черной металлургии, сделав ее "металлургией в белых перчатках". Наступает время напрочь забыть о корявых и грязных робах и перейти к клавиатуре компьютера, перенося свои усилия на мозговую деятельность, связанную с тем — что, где, как и почему происходит. И в конечном итоге, какое решение мы должны принять в той или иной ситуации.

Дунаев Ю.А .Билимбаевский завод. Век ХIХ-й. Газета "Уральский трубник" № 93; № 94; № 95; № 96; стр. 3; 1991 год.

Запарий В, заведующий кафедрой истории и техники УГТУ – УПИ. Железное дело нетяглых людей, журнал Родина №10-2001.

Основы металлургии, тт. 1–6. М., 1961–1973

Струмилин С.Г. Избранные произведения. История черной металлургии в СССР. М., 1967.

5. Черноусов П. И. и др. История металлургии и мировое металлургическое производство. М. 1999.

1 Струмилин С.Г. Избранные произведения. История черной металлургии в СССР. М., 1967.

1 Черноусов П. И. и др. История металлургии и мировое металлургическое производство. М. 1999.

Для предотвращения образования карбонатных отложений на градирне, в трубах и газоочистных аппаратах оборотную воду подвергают двухступенчатой рекарбонизации углекислотой доменного газа, вводя ее воду в камерах и насосной станции. Вода, применяемая для охлаждения доменных печей, должна быть очищена от механических примесей. Давление воды в системе охлаждения фурменных и шлаковых приборов должно. Читать ещё >

Доменная печь (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Введение Развитие материальной культуры человеческого общества неразрывно связно с совершенствованием техники производства и орудия труда, для изготовления которых требуется применение различных материалов. Среди многих материалов, созданных природой и человеком, особая роль принадлежит черным металлам, представляющих собой сплав железа с углеродом и другими элементами. Основу сплава составляет железо, а углерод, кремний, марганец, сера, фосфор и другие элементы являются примесями. В зависимости содержания углерода в сплаве черные металлы на чугун и сталь. Сплавы с содержанием углерода от 2 до 5% и более относят к чугунам, а сплавы, содержащие менее 2% C, — к сталям.

Цель доменного производства состоит в получении чугуна из железных руд путем их переработки в доменных печах. Сырыми материалами доменной плавки являются топливо, железные и марганцевые руды и флюс.

Топливом для доменной плавки служит кокс, получаемый из каменного угля. Его роль состоит в обеспечении процесса теплом и восстановительной энергией. Кроме того кокс разрыхляет столб шихтовых материалов и облегчает прохождение газового потока в шихте доменной печи.

Железные руды вносят в доменную печь химически связанное с другими элементами железо. Восстанавливаясь и науглераживаясь в печи, железо переходит в чугун.

Флюсом называются добавки, загружаемые в доменную печь для понижения температуры плавления пустой породы руды, офлюсования золы кокса и придания шлаку требуемых технологией выплавки чугуна физико-химических свойств.

Для получения высоких технико-экономических показателей доменной плавки сырье и материалы предварительно подвергают специальной подготовке.

1. Основное название данного объекта, выпускаемый продукт и отходы производства Доменная печь, домна — большая металлургическая, вертикально расположенная плавильная печь шахтного типа для выплавки чугуна и ферросплавов из железорудного сырья. Важнейшей особенностью доменного процесса является его непрерывность в течение всей кампании печи (от строительства печи до ее «капитального» ремонта) и противоток поднимающихся вверх фурменных газов с непрерывно опускающимся и наращиваемым сверху новыми порциями шихты столбом материалов.
Доменная печь представляет собой непрерывно действующий аппарат шахтного типа. Загрузка шихты осуществляется сверху, через типовое загрузочное устройство, которое одновременно является и газовым затвором доменной печи. В домне восстанавливают богатую железную руду агломерат или окатыши. Иногда в качестве рудного сырья используют брикеты.

Доменная печь состоит из пяти конструктивных элементов: верхней цилиндрической части — колошника, необходимого для загрузки и эффективного распределения шихты в печи; самой большой по высоте расширяющейся конической части — шахты, в которой происходят процессы нагрева материалов и восстановления железа из оксидов; самой широкой цилиндрической части — распара, в котором происходят процессы размягчения и плавления восстановленного железа; суживающейся конической части — заплечиков, где образуется восстановительный газ — монооксид углерода; цилиндрической части — горна, служащего для накопления жидких продуктов доменного процесса — чугуна и шлака.
В верхней части горна располагаются фурмы — отверстия для подачи нагретого до высокой температуры дутья — сжатого воздуха, обогащенного кислородом и углеводородным топливом.

На уровне фурм развивается температура около 2000 °C. По мере удаления вверх температура снижается, и у колошников доходит около 270 °C. Таким образом, в печи на разной высоте устанавливается разная температура, благодаря чему протекают различные химические процессы перехода руды в металл.

Готовая продукция доменного цеха — чугун, который широко применяется практически во всех отраслях промышленности. Основные виды чугуна, выплавляемого в доменных печах: передельный чугун, используемый для производства стали в сталеплавильных агрегатах; литейный, идущий для чугунных отливок; специальные чугуны. Побочные продукты доменного производства: доменный газ [теплота сгорания 3,6—4,6 Мдж/м3 (850—1100 ккал/м3)] после очистки от пыли используется для нагрева дутья в воздухонагревателях, а также в заводских котельных установках, коксохимических, агломерационных и некоторых других цехах; доменный шлак находит применение главным образом в промышленности строительных материалов; колошниковая пыль, выносимая из печи и улавливаемая системой газоочистки, содержащая 30—50% Fe, возвращается в шихту доменных печей после её предварительного окускования (главным образом путём агломерации).

Поставщик поставляет сырье саморазгружающимися вагонами на разгрузочную эстокаду которая передает сырье на поле рудного двора Вагоноопрокидователи передают сырье на бункерную эстокаду Подача исходных материалов на засыпной аппарат имеет также свой этап: Из бункера скипами железная руда, окатыши, марганцевая руда поступает на засыпной аппарат Из бункера транспортерами кокс поступает на засыпной аппарат .Из аглофабрики скипами агломерат поступает также на загрузочный аппарат. С помощью засыпного аппарата кокс, железная руда, агломерат, марганцевая руда поступает на колошниковое устройство, которое передает исходное сырье в шахту, где происходят химическим преобразованиям и основной процесс окисления и восстановления под действием плавки и горения. Фурменные устройства подают топливо в печь, которое активно участвует в процессе горения. Воздуходувные машины, подают воздух на воздухонагревательные устройства, которые нагреваются за счет охлаждения насадки. Насадки нагревают за счет горения газа, который поступает за счет газоподавательных устройств. В процессе плавки происходят множество химических реакций, и в результате смесь стекает в горн где специальным образом распределяется на чугун и шлак, которые выводятся через летки и стекают по желобу на разливочные машины. Желоб подает жидкий чугун и шлак на разливочные машины, которые разливают их в ковши для чугуна и ковши для шлака. Эти ковши отправляются чугуновозами и шлаковозами для дальнейшей обработки. В данном случае чугун передается в сталеплавительный цех, где производится сталь, а шлак передается на шлаковую гору, где заказчики приобретают шлак для строительных нужд.

Читайте также:  Норма времени на сварку стыков трубопроводов

В процессе плавления выделяемый газ в печи выходит через трубы газоотводов, а пылеуловители улавливают пыль, которая возникает в результате колошникового преобразования.

2. Выбор расчета расхода воды На расход воды существенно влияет регулировка системы водоснабжения при помощи вентилей на напорных трубах, проводимая в течение первого месяца работы печи.

Расход воды для доменной печи предварительно принимался равным полезному объему печи. Однако с введением повышенного давления под колюшником расход воды резко увеличился и достиг 1,45−1,55 мч на 1 м объема печи.

Для доменной печи объемом 5000 м³, при обычном водяном охлаждении, расход воды составит 8500−9000, при испарительном — 2400 и аварийном — 4200 м3ч.

Вода при выплавке чугуна расходуется на увлажнение шихты, охлаждение доменных печей и арматуры воздухонагревателей и на мелкие нужды. Кроме того, вода в доменном цехе расходуется на грануляцию шлака, охлаждение чугуна на разливочных машинах и в подбункерных помещениях.

3. Назначение, количество и качество подаваемой воды Вода при выплавке чугуна расходуется на увлажнение шихты, охлаждение доменных печей и арматуры воздухонагревателей и на мелкие нужды. Кроме того, вода в доменном цехе расходуется на грануляцию шлака, охлаждение чугуна на разливочных машинах и в подбункерных помещениях.

Шихта увлажняется для уменьшения выноса из доменной печи пы-леватых частиц руды, флюсов и кокса. Для этого обычно используется вода (0,5 м³ на 1 т выплавленного чугуна), отработавшая в системе охлаждения доменных печей.

Водоснабжение доменного цеха может быть однозонным или двух-зонным. При однозонном водоснабжении вся охлаждающая вода подается в холодильники доменной печи под одним общим напором, достаточным для ее поступления в наивысшую точку. При двухзонном водоснабжении вода для нижней части печи (распар, заплечики, фурменная зона, горн и лещадь) подается под одним (пониженным) напором, а для верхней части — под другим (повышенным) напором.

В последнее время водоснабжение крупных доменных печей устраивают однозонным. Как при однозонном, так и при двухзонном водоснабжении вода подается к доменному цеху по двум самостоятельно работающим водоводам и сетям (параллельным водоводам). При этом между параллельными водоводами имеются перемычки с электрифицированными задвижками, закрытыми при нормальном режиме работы и открываемыми только при ремонтах; на вводах воды к печам установлены обратные клапаны, препятствующие обратному току воды из водопроводного кольца доменной печи в случае аварии на одном из водоводов. Управление задвижками на перемычках дистанционное из диспетчерского пункта.

Охлаждение клапанов воздухонагревателей (цилиндрического сооружения в виде металлического кожуха, заполненного специальной кладкой из огнеупорного кирпича) имеет целью предохранение клапанов от разрушения проходящими через них газами и воздухом, нагретыми до температуры 800° С и более. Клапаны служат для регулирования нагрева воздуха, поступающего от воздуходувных машин в доменную печь; воздух нагревается сжиганием очищенного доменного газа. Потребление воды в доменном цехе на 1 т выплавляемого чугуна (без учета ее расходования на грануляцию шлака и разливку металла) составляет около 24 м³, в том числе 3—4% свежей воды. Основное количество воды (примерно 95%) расходуется на охлаждение конструкций и арматуры и не получает специфических загрязнений. Коэффициент часовой неравномерности расхода воды равен 1,05.

Водоснабжение доменного цеха — оборотное; отработавшая вода из холодильников печей и арматуры воздухонагревателей сливается в приемные коробки и поступает для охлаждения на градирни или в брыз-гальный бассейн; охлажденная вода забирается насосами и снова подается в цех. Необходимый напор оборотной воды в сети у доменных печей составляет от 45 до 70 м в зависимости от полезного объема печи ("https://referat.bookap.info", 26).

Разливка чугуна в чушки производится на специальных разливочных машинах, к которым жидкий чугун подвозят от печей в ковшах. Чугун разливают в мульды (изложницы), непрерывно движущиеся вместе с несущей их цепью (лентой). Разлитый в изложницы чугун интенсивно поливают водой из дырчатых труб; охлажденные и затвердевшие слитки (чушки) чугуна подают с ленты на железнодорожную платформу, на которой после доохлаждения водой их отвозят на склад.

Общий расход воды при разливе на 1 т чугуна составляет до 4 м³, при этом около 20% воды теряется. Водоснабжение оборотное с очисткой отработавшей воды от кусочков ломаного чугуна и извести в отстойнике. Потери в системе восполняются свежей водой.

Напор воды для разливочных машин должен быть 30 м.

4. Количество и качество обработанной воды доменный печь плавка охлаждение В цехе очистки доменного газа вода служит поглотителем механических примесей газа (колошниковой пыли), растворителем газов и некоторых минералов, а также охладителем газа и транспортирующей средой поглощенных примесей. В трубах Вентури, скрубберах, а иногда и в электрофильтрах очищаемый и охлаждаемый газ движется навстречу струям воды.

Для цеха устраивается система оборотного водоснабжения. Выходящая из цеха газоочистки отработавшая вода с температурой 45—

50° С и содержанием взвешенных веществ 1500—1800 мг/л поступает в радиальные отстойники, где количество взвешенных веществ снижается до 80—150 мг/л. Из отстойников вода поступает в камеру горячей воды, а к насосной станции; в последней установлены две группы насосов. Первой группой насосов вода подается на градирню для ее охлаждения, здесь температура воды снижается до 28—30° С. Второй группой насосов охлажденная вода по линии снова подается в цех газоочистки. Осадок, образующийся в отстойниках, подается насосной станцией 6 по шламопроводу на установку по обезвоживанию осадка или по линии в шламонакопитель. Шламовая вода возвращается в один из радиальных отстойников по линии. Потери воды в системе восполняются свежей водой, подаваемой по линии в приемную камеру охлажденной воды насосной станции.

Необходимый напор в водопроводной сети цеха газоочистки равен 40—45 м.

Для предотвращения образования карбонатных отложений на градирне, в трубах и газоочистных аппаратах оборотную воду подвергают двухступенчатой рекарбонизации углекислотой доменного газа, вводя ее воду в камерах и насосной станции.

Вода, применяемая для охлаждения доменных печей, должна быть очищена от механических примесей.

Давление воды в системе охлаждения фурменных и шлаковых приборов должно быть выше давления горячего дутья не менее, чем на 0,5 кгс/см2.

В системе водяного охлаждения шахты на верхней точке потребления воды должно обеспечиваться на сливе давление не менее 0,3 кгс/см2.

Давление и расход воды в системе охлаждения доменной печи должны контролироваться контрольно-измерительными приборами, сблокированными с сигнальными устройствами, срабатывающими в случае нарушения режима водоснабжения.

При резких колебаниях или падении давления воды в системе охлаждения печь должна быть переведена на тихий ход и подготовлена к остановке.

5. Баланс воды в оборотном цикле При оборотной системе к составу сооружений добавляют охладители воды доменного цеха и сеть отработанной воды между доменным цехом и охладителями. В качестве охладителей (если таковым не является общезаводской пруд) при наличии свободных площадей предпочтительнее применять брызгальные бассейны, в которых создаются большие запасы воды, обеспечивающие водоснабжение доменного цеха в течение 5−6 ч.
Однако, площадь, занимаемая бассейнами, примерно в 5−6 раз превышает площадь градирен и, кроме того, они должны быть удалены на 80−100м от обледенения.

Градирни рекомендуется применять пленочные или капельные с принудительным охладителем.

Схема объединенного оборотного цикла водоснабжения доменного и сталеплавильного цехов.

1,2-система газоочистки; 3,4,11- Самотечные лотки, каналы и трубопроводы; 5- шламовые насосы; 6- отделение утилизации; 7- напорные шламопроводы на отделение утилизации шлама; 8-радиальные отстойники; 9-распределительная камера; 10, 16-напорные трубопроводы; 12- доменная газоочистка; 13-вентиляторные градирни брызгального типа; 14- совмещенная насосная станция с установкой стабилизации;15- отделение стабилизации Схема водоснабжения доменной печи.

1,2 — напорные коллекторы; 3 — сливная воронка; 4 — напорные кольца; 5 воздуохладители электроподстанции; 6 — поливочные водопроводы; 7-сливной трубопровод от воздухоохладителей; 8 — паросмеситель; 9 — фильтры для отчистки воды; 10 — пункт управления пылеуловителем; 11 — напорные коллекторы; 12 — сливное кольцо; 13 — сливные резервуары Схема доменной печи.

1 — устройство; 2 — шахта; 3 — скип; 4 — шихта; 5 — засыпное устройство; 6 — шлак; 7 — чугун; 8 — горячее дутье; 9 — воздухонагреватель; 10 — дымовая труба; 11 — газоочистители Заключение Являясь многоцелевым агрегатом, доменная печь будет выполнять, кроме металлургической, функции энергетическую и санитарно-экологическую применительно к региональным и другим потребностям. Это объективно выдвигает доменную печь на роль ведущего металлургического агрегата XXI века.

Идея использования металлургии для утилизации отходов, включая особо токсичные, принадлежит самим металлургам. Сжигание горючих компонентов отходов в металлургических агрегатах более 10 лет используется в наиболее промышленно развитых странах мира, известных строгим отношением к защите окружающей среды. Отечественный опыт подтверждает возможность и эффективность использования высокотемпературных металлургических агрегатов для утилизации и обезвреживания целого ряда отходов, что позволяет металлургическим предприятиям помочь в решении острых экологических проблем в регионах, на территории которых они размещаются.

1. — Учебное пособие. «Водоснабжение и водоотведение промышленных предприятий» Челябинск, 2007;

2. 1972Вахлер по водоснабжению. М.: 1972;

3. Шабалин промышленных предприятий М.: Стройиздат, 1985

4. Абрамов . — М.: Стройиздат, 1974.

5. , Сомов : Учебник для вузов.- М.: Стройиздат, 1995.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector