Способы остановки доменной печи

Методы остановки доменной печи

Доменная печь после того, как ее задувают и начинают производить чугун, работает большое количество лет, прежде чем ее остановят на перефутеровку. Эта непрерывная работа доменной печи известна как ресурс кампании. В современных доменных печах ожидается срок службы от 15 до 20 лет. Когда печь достигала конца своей кампании, ее обычно продували/продували. Между задувкой и продувкой/продувкой доменную печь, возможно, придется останавливать на короткие периоды по разным причинам. Ниже описаны различные типы остановов доменной печи. (Рис. 1)

Рис. 1. Важные способы остановки доменной печи  

Пролистывание

Очень часто при работе доменной печи может возникнуть ситуация, когда полная производительная мощность печи не требуется в течение определенного периода времени. Это может быть связано с некоторыми проблемами, которые могут возникнуть на объектах, расположенных ниже или выше по течению. В этом случае проблема может быть решена либо остановкой доменной печи, либо прекращением работы доменной печи за счет уменьшения количества горячего дутья. Скорость горячего дутья обычно снижают до тех пор, пока давление горячего дутья в фурмах не станет очень низким. Однако необходимо, чтобы в системе горячего дутья поддерживалось положительное давление, чтобы гарантировать отсутствие опасности возврата доменного газа из доменной печи в систему воздуходувки. Метод уменьшения объема горячего дутья до уровня менее 20–25 % от нормального называется веером.

Вентиляция имеет преимущества, заключающиеся в поддержании давления в системе доменного газа и подаче небольшого количества доменного газа для использования в качестве топлива, а также позволяет возобновить почти полную работу в относительно короткие сроки. Этот метод используется только в экстренных ситуациях или на короткие периоды времени. Продолжительное использование, например, 8 часов из каждых 24 часов или по выходным, часто приводит к накоплению очага и часто способствует образованию парши на стенках.

Резервный вариант

В течение срока службы доменной печи бывают случаи, когда доменная печь отключается от доменной печи на короткие периоды времени для выполнения различных работ по техническому обслуживанию, таких как замена фурм, фурменных охладителей или техническое обслуживание периферийного оборудования. В таких случаях доменная печь имеет обратную тягу. При этой операции, как только прекращается подача горячего дутья, в трубе суеты создается отрицательное давление. Обычно это делается путем открытия клапана дымохода и клапана горячего дутья к уже подготовленной печи путем нагревания ее до температуры, а затем закрытия газового клапана. Когда доменный газ втягивается обратно в воздухонагреватель, воздух поступает через смотровые окошки и горелку печи, и оператор следит за тем, чтобы газ сгорал в печи. Во время работы выпускные отверстия в верхней части доменной печи также открываются, чтобы вывести часть доменного газа через верхнюю часть.

В некоторых доменных печах устанавливается специальная дымовая труба, чтобы не было необходимости отводить колошниковый газ обратно через доменную печь. Эта труба соединяется с трубой сусла или с магистралью горячего дутья. В некоторых местах он закрывается задвижкой с водяным охлаждением на уровне сточной трубы, а в некоторых других местах он закрывается колпачковым клапаном в верхней части дымовой трубы, которая не охлаждается. Открытие клапана позволяет доменному газу выбрасываться в атмосферу, где он без труда сгорает.

Банковское дело

В настоящее время при эксплуатации доменной печи обваловка доменной печи практикуется редко. Однако обвал считается стандартным методом остановки доменной печи, за исключением случаев, когда останов не является кратковременным. В наши дни доменные печи обычно продувают, что означает, что они работают без загрузки до тех пор, пока уровень шихты не достигнет фурм. Планы продолжительной остановки или перерыва в работе печи либо из-за поломки, либо из-за планового ремонта, либо из-за того, что рыночные условия указывают на то, что пауза в производстве желательна, могут повлиять на решение руководства продуть доменную печь.

Процесс кренирования в доменной печи адаптирован, так как процедура кренирования удобна при кратковременных простоях. Слово «банкинг» используется из-за сходства с операцией по тушению огня. Происхождение теряется в древности, однако обычно это означает покрытие огня золой или свежим топливом, чтобы ограничить доступ воздуха, уменьшить скорость горения и, таким образом, сохранить топливо для будущего использования.

К кренированию прибегают и в качестве экстренной меры, когда какое-то непредвиденное событие требует остановки доменной печи. При обваловке доменной печи дутье отводят, дутьевые трубы сбрасывают, а фурменные отверстия забивают глиной, чтобы воздух не просачивался. Таким образом, тепло горна сохраняется и доменная печь может быть возвращена в работу с минимальными усилиями. Если время простоя превышает четыре или пять дней, можно ожидать некоторых трудностей при возобновлении работы, хотя есть примеры, когда никаких проблем не возникало даже после семидневного банка.

Обычно консервация доменной печи осуществляется в плановом порядке. Подготовка производится в зависимости от продолжительности ожидаемого банковского времени. Если печь должна быть закрыта только на несколько дней, можно загрузить одну или две дополнительные заготовки кокса без флюса и снять печь, когда кокс опустится в зону засыпки. Если он должен храниться в течение более длительного времени, шихта руды и известняка должна быть уменьшена на 5-10 % после заготовок кокса, возможно, в течение десяти или пятнадцати загрузок, прежде чем возобновится нормальная масса шихты. Этот метод до сих пор используется очень короткие отключения.

Банковское бремя за остановку на неопределенное время очень похоже на удар по бремени. Перед началом отсыпки из шихты удаляют разные железосодержащие материалы и значительно уменьшают количество загружаемого известняка. Дополнительный кокаин также оплачивается до банковского бремени. Цель состоит в том, чтобы получить горячий кремнистый шлак, который имеет тенденцию счищать отложения извести со стенок камеры и предотвращать чрезмерное образование известкового шлака во время продувки. Высокоизвестковый шлак имеет более высокую температуру плавления и может вызывать некоторые эксплуатационные проблемы в начале периода продувки. Часто во время начального периода прогрева температура в ванне должна быть очень высокой, что приводит к усилению восстановления кремнезема до кремния, в результате чего шлак содержит более высокую долю извести. По этой причине предпринимаются усилия по обеспечению горячего кремнеземистого шлака во время закрытия доменной печи, поскольку ожидается аналогичное состояние после возобновления работы.

После первоначальных подготовительных шихт загружается тяжелая коксовая заготовка и последующая шихтовка аналогична характерной продувке шихты. Загрузку продолжают до тех пор, пока коксовая заготовка не достигнет верхней части печи. В это время осуществляется окончательная разливка доменной печи. Предпринимают усилия по опорожнению горна до тех пор, пока не будет наблюдаться сухая продувка летки, чтобы обеспечить чистоту горна для будущего запуска и максимально исключить необходимость плавления холодного шлака в начале периода продувки. Перед последней разливкой пылеуловитель доменной печи опорожняют. Накопившаяся пыль имеет тенденцию уплотняться в камнеподобную массу, если ее не трогать какое-то время, и может представлять серьезную проблему после возобновления работы.

Ближе к концу разливки, прежде чем доменная печь будет снята, в доменную печь может быть сброшен тяжелый слой руды, чтобы покрыть верхнюю поверхность шихты, тем самым уменьшая естественную тенденцию доменной печи к вытяжке.

По окончании разливки летка затыкается, из доменной печи отводится горячее дутье, открываются воздухоотводчики, пар направляется в пылеуловитель, доменная печь изолируется от общей газовой системы и регулируются печные вентили. отводить газ обратно через дымоход, магистраль горячего дутья и выводить через печную трубу. Операторы доменных печей быстро опускают дутьевые трубы и забивают фурмы глиной. Во многих местах предпочтительно демонтировать фурмы, чтобы избежать случайной утечки воды, позволяющей воде скапливаться в доменной печи, а также чтобы обеспечить возможность наблюдения за охладителями на предмет возможных утечек. Глина плотно забивается в фурменные отверстия и засыпается песком, чтобы исключить любую возможность фильтрации воздуха. Иногда за этим следует замуровывание отверстий в качестве дополнительной защиты от проникновения воздуха.

Как только паяльная трубка опускается после окончательного литья, воздуходувки останавливаются, а клапаны горелок печи, дымоход и клапаны горячего дутья закрываются, чтобы сохранить тепло как можно дольше. В качестве меры предосторожности продувочные клапаны слегка приоткрываются, чтобы предотвратить повышение давления в воздухонагревателях в результате необнаруженной утечки воды или из какого-либо неожиданного источника.

В течение суток-двух открывается люк на колошнике доменной печи и перекрывается пар в пылеуловителе. Ежедневный осмотр складской линии имеет важное значение. Медленное движение запаса свидетельствует о проникновении воздуха и расходе кокса. Небольшое движение можно ожидать, но постоянное падение нежелательно и может вынудить операторов распылить на втулку герметизирующий материал. Иногда используется жидкая смесь воды, глины и жидкого стекла, потому что этот материал недорогой и эффективно работает.

Если печь завалена на длительный период, по прошествии от месяца до шести недель следует уменьшить подачу воды на охлаждающие элементы и, наконец, через два-три месяца полностью перекрыть, за исключением подовых решеток.

Очень часто после шестинедельного банка, когда фурмы открываются, все признаки возгорания в фурменной зоне исчезают. В этом случае операторы доменной печи довольны, так как коксовая заготовка в полном объеме может использоваться для подачи тепла, когда начинается работа.

Выдувание

Выдувание также иногда называют выгребанием. Доменную печь обычно продувают, когда продукция из доменной печи больше не требуется. Взорванную печь можно снова запустить быстрее и с меньшими усилиями, чем запуск из печи с насыпью, поскольку условия приближаются к условиям запуска новой печи. Однако затраты на продувку, разгребание и очистку перед пуском, вероятно, превысят стоимость обваловки доменной печи.

Когда печь дошла до конца своей кампании (то есть износилась футеровка), ее обычно задувают. Однако в наши дни практикуется продувка доменной печи.

Для продувки операцию прерывают на короткий период времени, примерно за 12–16 часов до того, как будет произведена последняя разливка доменной печи, чтобы можно было установить водяные форсунки в верхней части печи и термопары в воздухозаборниках. Затем состав шихты обычно меняют для получения очень кремнеземистого шлака. Это помогает удалить как можно больше извести со стенок чаши и очага. Целью этого является предотвращение образования гидроксида кальция, которое могло бы произойти, если бы известь вступала в контакт с охлаждающей водой на более поздних стадиях продувки. Образование гидроксида кальция из извести, внедренной в футеровку, может создать достаточную силу, чтобы расколоть кожух стального пода или поднять печь с ее колонн.

После установки продувочного оборудования производят взрыв и продолжают зарядку. Активность продувки начинается с загрузки тяжелой коксовой заготовки в доменную печь. Объем должен быть примерно равен объему боша. После загрузки коксовой заготовки загружают промытые и просеянные куски кварцита размером от 25 мм до 50 мм. Доменная печь остается заполненной в начале продувки, а затем допускается дрейф линии шихты вниз примерно на 6–9 м к концу (когда вся железосодержащая шихта будет уменьшена). Во время продувки вода из водяных форсунок разумно используется для контроля температуры колошника доменной печи. Однако дополнительная загрузка кусков кварцита очень эффективна для поддержания низкой верхней температуры. Снижение расхода горячего дутья необходимо по мере уменьшения высоты столба шихты в доменной печи. С момента загрузки тяжелой заготовки кокса в доменную печь до завершения продувки требуется всего от 6 до 8 часов.

Метод продувки кокса аналогичен предыдущему, за исключением того, что вместо кускового кварцита используется кокс. Иногда используются отсев кокса размером от 20 до 25 мм.

После последней отливки ложу разбавляют водой, как описано выше. Когда охлаждение продвинулось достаточно далеко, часто сооружают шлюзы от нескольких отверстий охладителя до железнодорожного вагона с открытым верхом, а содержимое печи вымывают струями воды под высоким давлением.

Сдувание

Примерно в 1970-х годах стало понятно, что процедуры обваловки и продувки доменной печи являются дорогостоящими процедурами. Также очень часто банковское дело приводит к затруднениям при стартапе из-за проблем с водой или множества непредвиденных причин. Кроме того, у операторов доменных печей теперь достаточно технических знаний о процессе, чтобы позволить операторам продувать печь. Продувка доменной печи означает работу доменной печи без загрузки до тех пор, пока уровень шихты в доменной печи не снизится примерно до уровня фурмы. Есть несколько причин, по которым метод продувки предпочтительнее обваловки или продувки доменной печи. В некоторых случаях, когда печь продувается, ее можно тщательно осмотреть на наличие утечек охладителей или решеток, и не требуется никаких усилий, чтобы остановить проникновение воздуха, поскольку печь пуста. И, если печь должна быть перефутерована, быстрее и дешевле разобрать пустую печь, чем ту, в которой находится шихта. Техника продувки варьируется от доменной печи к доменной печи, но в основном используется следующая процедура.

Распыляющие водяные форсунки устанавливаются в верхней части доменной печи при остановке перед продувкой, где-то на уровне линии запаса от 3 до 5 м. Обычно вокруг печи на равном расстоянии друг от друга устанавливаются от четырех до шести распылительных форсунок. Водораспылители предназначены для регулирования температуры верхней части доменной печи. Обычно необходимый расход воды составляет около 150 кубометров в час при давлении 8 атм. Аварийное резервное водоснабжение часто предоставляется в целях безопасности. В зависимости от типа колошника и его состояния иногда устанавливаются аварийные водораспылители на случай возгорания жира во время продувки.

Паровые форсунки также устанавливаются на одном-трех уровнях для обеспечения некоторого охлаждения и поддержания давления в топке. Если используется один уровень, он обычно размещается внизу штабеля примерно на уровне складской линии от 12 до 15 м. Если используются дополнительные уровни, они размещаются примерно на равном расстоянии между верхними водяными форсунками и нижними паровыми форсунками. Паровые форсунки активируются, как только шихта опускается под них. В некоторых местах также предусмотрена подача азота к паровым форсункам в качестве резерва на случай потери давления пара.

Впрыск азота предусмотрен для продувки доменной печи в конце продувки. Обычно азот вводят через трубку. Если азот используется в качестве резерва для системы впрыска пара, эту систему также можно использовать для продувки доменной печи после завершения продувки. Требуемый расход азота и требуемый уровень давления составляют около 150 м3 в минуту при 3,5 кг/кв. см.

Должен быть предусмотрен анализ технологического отходящего газа. Обычно для этого просто требуется повторная калибровка верхнего газоанализатора. Необходим анализ водорода и кислорода. Уровень водорода должен быть низким (ниже 15 %), и не должно быть кислорода. Также существует требование измерения линии массы, и датчик должен быть способен хорошо проникать в печь.

Скорость горячего дутья и его температура снижаются по мере опускания шихты для регулирования температуры колошника доменной печи. Также необходимо контролировать содержание водорода и кислорода в колошниковом газе. Обычно максимальная верхняя температура должна находиться в диапазоне от 300°C до 450°C.

Постукивание Саламандры

После продувки, особенно при полной перефутеровке доменной печи (включая замену футеровки горна), саламандру обычно выпускают. Эта операция экономит дни и, возможно, недели на перефутеровку, которая в противном случае могла бы быть потеряна при взрыве тяжелого куска твердого железа, который образуется, если жидкий металл (который скапливается в горне по мере разрушения нижнего блока во время кампании) затвердевает. Предпочтительно выпускать как можно больше жидкого железа, потому что удаление затвердевшей саламандры стоит много дней и сопряжено с дополнительным риском повреждения доменной печи из-за использования взрывчатых веществ.

Врезка саламандра доменной печи является последней врезкой для слива последнего жидкого чугуна из горна доменной печи. Из-за своей редкости чеканка саламандры представляет собой особую работу, требующую большой подготовки. Поколачивание саламандры обычно считается в значительной степени искусством. Расчеты теплообмена на основе термопар, расположенных в поду топки, позволяют оценить глубину проникновения чугунной ванны. Однако эта точка в лучшем случае является оценкой. Следовательно, расположение просверленного отверстия несколько произвольно и некоторая, обычно небольшая, часть саламандры часто остается в доменной печи после выпуска.

Раньше было трудно найти наилучшее возможное расположение летки саламандры из-за отсутствия информации о внутренней части горна доменной печи и, следовательно, о положении линии износа. Без каких-либо или недостаточных данных от термопар было трудно определить оптимальное положение для сверления или прокалывания летки саламандры. Обычно использовался профессиональный опыт, чтобы определить место сверления и угол удара по саламандре. Не раз нужно было просверлить несколько отверстий и проколоть их, прежде чем саламандра была поражена за то, что она начала выпуск резьбы.

В связи с тем, что современные горны доменных печей все чаще оснащаются плотными термопарными решетками, стал возможен тепловой расчет положения линии износа, а значит, и положения саламандры. Уплотнение сетки термопары повышает точность расчетов, так что угадывание места удара саламандры теперь заменяется знанием места удара сверла по линии износа и, следовательно, откуда можно ожидать горячего металла. Дополнительным преимуществом более точного определения местоположения является возможность улучшить конструкцию вокруг летки саламандры.

Выпуск саламандры предпочтительно производится на самом низком уровне, при котором жидкий чугун может находиться в горне доменной печи. Обычно летка саламандры расположена где-то близко под полом литейного двора, и обычно она находится в труднодоступном месте, заполненном трубами, кабелями и т. д. Эта труднодоступная зона также имеет недостаточные или плохо доступные пути эвакуации и представляет собой опасную место для оператора, который просверливает или пробивает летку саламандры. Важные вопросы во время выпуска саламандры включают (i) расположение летки саламандры, (ii) экологические аспекты (обычно там большие коричневые облака) и (iii) выпуск максимального количества жидкого железа саламандры.

Кран-саламандра всегда устроен так, чтобы слить из горна как можно больше жидкого железа и использовать его в качестве жидкого шихты в сталеплавильном цехе.

В прошлом саламандры выпускались после продувки и после полного отключения доменной печи. В результате у саламандры было только собственное ферростатическое давление в качестве движущей силы, чтобы выйти из доменной печи.

Первоначальная подготовка к выпуску саламандры, которая производится, включает (i) сверление на заданном расстоянии в дне печи ниже шестов очага и (ii) установку желоба или желоба для утюга. Когда все готово, в просверленное отверстие вставляется длинная кислородная фурма, а оставшаяся кирпичная кладка прожигается в лужу железа. Обычно поток железа идет медленно, и требуется несколько часов для опорожнения скопления, которое может составлять от 400 до 600 тонн.

Непросверливание летки саламандры полностью в жидкость и прокалывание последней части приводит к неопределенному диаметру летки, а иногда и к медленно текущим отливкам. Эти медленно текущие отливки также могут быть замедлены пониженной температурой горячего металла саламандры, вызванной действием системы охлаждения пода во время ожидания между окончанием продувки и пусковым выпуском саламандры.

Чугун саламандры обычно направляют в ковши для жидкого металла (обычно торпедные) с желобами, обшитыми пластинами перемычки. Это позволяло осуществлять контролируемую загрузку до трех ковшей для жидкого металла, так как нет возможности переключиться обратно в положение ковша выше по течению.

Наклонный желоб также можно использовать для замены неограниченного количества ковшей с жидким металлом, но его недостатком является необходимая дополнительная высота, уменьшающая угол бурения саламандры. Для использования опрокидывающейся направляющей требуется изогнутая длинная направляющая, чтобы создать поперечный поток в центре опрокидывающейся направляющей, и опрокидывающаяся направляющая должна быть приведена в действие.

Важным аспектом улучшения выпуска саламандры является устранение рисков безопасности, так как в большинстве случаев летка саламандры расположена в труднодоступном и замкнутом пространстве, с трудными путями эвакуации, присущими их расположению непосредственно под полом литейного двора.

Чтобы проверить, была ли печь полностью слита из жидкого чугуна, в некоторых местах устроена вторичная предохранительная летка саламандры, где жидкий чугун саламандра будет собираться в карьере. Эта летка открывается, когда поток из основной летки саламандры уменьшается. Ожидается, что из второго летка выйдет очень небольшое количество железа саламандры, но оно способствует полному осушению горна.