ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Горелочно-дутьевые и загрузочные устройства из "Автогенные процессы в цветной металлургии " Горелочно-дутьевые устройства принципиально отличаются между собой в зависимости от назначения плавки - в газовой фазе или в расплаве. При плавке в газовой фазе через эти устройства подают и перерабатываемую шихту, т.е. они являются шихтово-воздушными, шихтово-кислородными горелками. При плавке в расплаве дутьевые фурмы или фурмы-горелки служат в основном для подачи в ванну расплава газообразного окислителя (конвертеры, печи ПВ и др.), но на некоторых агрегатах одновременно выполняют функцию загрузки концентратов (вертикальные конвертеры, агрегат Мицубиси и др.). В автогенной шахтной плавке применяют фурмы простейшей конструкции (трубка постоянного сечения с крышкой-заглушкой на внешнем конце) для подачи воздуха или воздухо-кислородной смеси в столб шихты. Рассмотрим кратко горелочно-дутьевые устройства для двух групп процессов плавки - в газовой фазе и в расплаве. [c.104] Условия работы шихтово-кислородных горелок на печах КФП существенно отличаются от работы шихтово-воздушных горелок. Если в финских печах частицы шихты движутся в основном под действием гравитационных сил (в вертикальной плавильной шахте), то в печах КФП при горизонтальном направлении факела поток сжатого кислорода должен придать частицам скорости, которые обеспечат их взвешенное состояние. Длительность пребывания частиц в этом состоянии должна обеспечить протекание реакций, процесс плавления. [c.106] В институте Тинцветмет при разработке и освоении процесса КФП проводился комплекс работ (лабораторных, полупромышленных, опытно-промышленных) по изучению механизма и кинетики процессов в сульфидно-кислородном факеле, аэродинамических характеристик двухфазных (шихтово-кислородных) струй и потоков и др. [3]. Указывалось, что при соответствующих аэродинамических условиях энергетическая длина факела, на которой в основном завершается тепловыделение в результате усвоения кислорода, составляет 6-11 калибров горелки. Высокая интенсивность химического реагирования в факеле свидетельствует о том, что удельную производительность печного агрегата кислородной плавки лимитирует процесс выпадения расплавленных частиц конденсированной фазы из факела, т.е. не энергетическая, а аэродинамическая длина этого факела. При исследовании динамической задачи о свободной двухфазной струе с учетом скольжения фаз разработан полуэмпирический метод расчета осевых скоростей шихтово-кислородного потока. С помощью ЭВМ получена также эмпирическая формула для определения максимальной длины выпадения частиц из шихтово-кислородного факела. Длина зависит от диаметра горелки и скорости смеси на выходе из нее. При этом получено, что успешное протекание процесса, когда время окисления шихты меньше времени ее пребывания в факеле, возможно при скорости истечения смеси из горелки 15 м/с. [c.106] Для различных видов сульфидных концентратов рассчитаны минимальные скорости истечения шихтово-кислородной смеси из горелок, когда не происходит заплавление выходного отверстия. Рекомендуемые значения этих скоростей находятся в пределах 12 -25 м/с. На основе результатов исследований и испытаний разработана инжекционная струйная горелка простой конструкции. Однако использование турбулентных горелок значительно сокращает аэродинамическую длину факела (например, на расстоянии 6 калибров относительное изменение скорости факела может быть сокращено в 5 раз) по сравнению с инжекционными горелками [3]. В этом отношении имеются большие возможности в совершенствовании конструкции печей КФП. [c.106] В последние годы проведен ряд работ по модернизации горелок облегчена масса кислородных сопел, что улучшило их центрирование относительно ствола горелки внедрено быстросъемное соединение сопла и корпуса с применением конусного уплотнения и клинового крепления обеспечено более полное охлаждение корпуса горелки. Благодаря этим мероприятиям ликвидировано возгорание шихты в горелке, уменьшен локальный износ, увеличен срок службы и облегчено их обслуживание. [c.107] При загрузке сырья в печи взвешенной плавки одной из проблем является обеспечение равномерности питания горелок шихтой, поскольку любые отклонения от соотношения шихта - окислитель изменяют степень десульфуризации и содержание меди в штейне. Это нарушает тепловые условия работы печи, повышает образование магнетита, настылеобразования, увеличивает потери меди со шлаками. Исключение пульсации в питании горелок шихтой пока не решено ни на одном заводе. Однако совершенствованием схем транспортировки и подачи шихты к печам, а также конструктивного оформления горелок достигается решение этой проблемы. [c.108] Отопительно-дутьевые устройства (фурмы, фурмы-горелки, топки), применяемые на барботажных плавильных агрегатах, подробно рассмотрены в [61], там же приведены конструкции различных горелок вспомогательного назначения сушки и разогрева печей, обогрева перетоков расплава на агрегатах непрерывного действия, подачи тепла для предотвращения настылеобразований и др. Поэтому не будем подробно останавливаться на этих устройствах, а только кратко рассмотрим основные вопросы. [c.108] Дутьевые устройства во время работы подвергаются высоким температурам и агрессивным свойствам продуваемых расплавов. В случае же загрузки сыпучих материалов через эти устройства добавляется эрозионное воздействие на металлические поверхности. Использование кислорода и при необходимости природного газа еще более осложняет работу дутьевых устройств и усложняет их конструктивное оформление. [c.109] На горизонтальных конвертерах, работающих на воздушном дутье или с небольшим обогащением кислородом, используются стандартные фурмы без охлаждения, состоящие из стальной трубки постоянного сечения, проходящей через футеровку бочки и снабженной шариковым клапаном на внешнем конце. На печах Ванюкова, работающих с боковой подачей в расплав воздухо-кислородной смеси или кислорода, фурмы или фурмы-горелки (при добавке природного газа) изготавливаются из меди и делаются охлаждаемыми [61]. При верхней вертикальной продувке расплавов фурмы имеют большую длину и изготавливаются из меди и стали медные детали с интенсивным охлаждением (сопла, наконечники) - на участке контакта с расплавом. Верхние фурмы в рабочих условиях могут быть погружаемыми или непогружаемыми в расплав. Общий вид фурмы с указанием используемых металлов и операций механической обработки приведен на рис. 86. Указанная фурма успешно используется для опытных плавок сульфидного сырья в вертикальном агрегате. Производительность ее по дутью 250 - 350 м /ч при давлении 500 - 1000 кПа. [c.109] В качестве охлаждающего агента в большинстве случаев используется вода. Однако по условиям безопасной работы в последние годы применяют взрывобезопасные охлаждающие агенты пароводяные и водовоздушные смеси, кремнийорганические теплоносители и др. [93]. Заслуживает внимания также использование кипящих термосифонов (принцип работы тепловых труб), разрабатываемых в Красноярском институте цветных металлов [96]. [c.109] Скорость истечения дутьевого агента на вертикальных фурмах может быть звуковой и сверхзвуковой (через сопла Лаваля), на горизонтальных и донных - обычно ниже звуковой во избежание интенсивного износа головок фурм и околофурменных участков агрегата в связи с появлением гидродинамических обратных ударов . Давление дутья при боковой и донной продувке находится на уровне 80,0 - 140,0 кПа, при верхнем дутье - 800 - 1000 кПа. Остальные параметры некоторых фурм приведены в [61]. [c.110] По загрузке сыпучих материалов через дутьевые фурмы следует отметить положительный опыт работы вертикальных конвертеров на заводе Североникель [79]. Транспортировка и подача концентрата в агрегат проводится в режиме плотного слоя [104]. Этот режим характеризуется преимуществами перед более распространенной подачей -пневмотранспортом во взвешенном состоянии значительным сокращением транспортирующего газообразного агента (на порядок и более), увеличением производительности тракта по материалу и снижением абразивного износа трубопровода. Общим недостатком способов загрузки через дутьевые устройства является необходимость подготовки сырья (измельчение, глубокая сушка) и сложность аппаратурнотехнологической схемы в целом. [c.112] Рассмотрим применительно к автогенным процессам вопросы внедрения и работы ИО, конструкций и работы КУ, использования тепла шлаков. [c.113] Недостатками наиболее распространенного водяного охлаждения являются большой расход воды, необходимость ее охлаждения перед повторным использованием в градирнях и теплообменниках, трудность использования тепла. Применение системы испарительного охлаждения (СИО), предложенное советскими специалистами С.М.Андоньевым и Г.Е.Крушелем, устраняет эти недостатки. [c.113] Вернуться к основной статье