Профиль доменной печи. Основное и вспомогательное оборудование.

Доменная печь является мощным и высокопроизводительным агрегатом, в котором расходуется огромное количество ших­ты и дутья. Современная, наибольшая по размерам, доменная печь ежесуточно расходует около 23000 т шихты, 18000 т дутья, 1700 т природного газа и выдает 12000 т чугуна, 4000 т шлака и 27000 т колошникового газа. Таким образом, в большой доменной печи ежеминутно выплавляется около 9 т чугуна. Для обеспечения непрерывной подачи и выпуска столь большого количества материалов необходимо, чтобы конструкции печи были просты и очень надежны.

Общее описание печи. Доменная печь — печь шахтного типа (Рис. 2.12). Сверху в печь порциями непрерывно загружают шихтовые материалы — агломерат (окатыши) и кокс, которые медленно опускаются вниз; длительность их пребывания в печи составляет 4—6 ч. В нижнюю часть печи (верх горна) через фурмы подают дутье — нагретый воздух; у фурм за счет кислорода дутья сгорает кокс с выделением тепла, а горячие продукты сго­рания движутся через столб шихты вверх, нагревая ее; вре­мя пребывания газов в печи составляет 3—12 с. При опуска­нии нагревающейся шихты в ней из оксидов восстанавливает­ся железо, которое науглероживается, расплавляется и кап­лями стекает в горн, формируя чугун, а невосстановившиеся оксиды в нижней части печи (низ шахты, распар) расплавля­ются, образуя шлак, который также стекает в горн. Накапливающиеся в горне чугун и шлак, имеющие температуру 1450-1500 °С, периодически выпускают через чугунные и шлаковые летки.

Рис. 2.12. Общий вид доменной печи с двухконусным засыпным аппаратом: 1 — фундамент (Рис. 2.14); 2 — колонна;

3 — летка для выпуска чугуна (Рис. 2.15); 4 — чугунные желоба;

5 — фур­менные устройства; 6 — коль­цевой воздухопровод; 

7 — мараторное кольцо кожуха; 8 — футеровка; 9 — стальной ко­жух; 10 — колошник; 11 — большой конус (Рис. 2.21);

12 — малый ко­нус; 13 — вращающий механизм засыпного устройства; 14 — приемная воронка; 15, 19 — газоотводы;   

16 — скип; 17 — воронка; 18 — наклонный мост (Рис. 2.20);

20 — воронка (чаша); 21 — летка для выпуска шлака;

22 — площадка

Общий вид доменной печи, оборудованной двухконусным засыпным аппаратом, показан на Рис. 2.12. Печь опирается на фундамент 1, большая часть которого заглублена в землю. Снаружи печь заклю­чена в сплошной стальной кожух 9. Внутри кожуха на­ходится футеровка 8, охлаждаемая холодильниками, которые крепятся к внутренней поверхности кожуха. В нижней части печи (горне) расположены летки 3 для выпуска чугуна и летки 21 для выпуска шлака. Вокруг печи проложен кольце­вой футерованный воздухопровод 6, в который из воздухона­гревателей подается горячее дутье (воздух); кольцевой воздухопровод служит для подвода дутья к многочисленным расположенным по окружности печи фурменным устройствам 5, через которые дутье поступает в верхнюю часть горна. Выше колошника 10 печи расположено колошниковое устройство. Оно включает газоотводы 15, 19, служащие для отвода из печи доменного газа; засыпной (загрузочный) аппарат и ряд других механизмов, связанных с загрузкой шихты и отводом газа. Показаны элементы засыпного аппарата: большой конус 11, закрывающий воронку (чашу) 20; малый конус 12, закры­вающий воронку 17, и механизм 13, обеспечивающий их вра­щение; приемная воронка 14, в которую шихтовые материалы высыпают из скипа 16 путем его опрокидывания, причем скип доставляют на колошник по рельсам наклонного моста 18.

Тяжесть кожуха и футеровки верхней части печи пере­дается на фундамент через мараторное кольцо 7 кожуха и колонны 2. Выпускаемый из печи через летки 3 жидкий чугун поступает в располагаемые на рабочей площадке 22 чугунные желоба 4 и по ним в чугуновозные ковши; выпускаемый через летки 21 шлак по расположенным на площадке 22 шлаковым желобам стекает в шлаковозные ковши либо на установки припечной грануляции жидкого шлака.

Доменная печь имеет характерный профиль (Рис. 2.13)

Рис. 2.13. Профиль доменной печи.

Колошник имеет форму цилиндра и служит для приема за­гружаемой сверху шихты. Ниже колошника расположена расши­ряющаяся книзу шахта; это расширение необходимо, чтобы обеспечить свободное опускание шихтовых материалов, объем которых увеличивается в результате нагрева. Распар, пред­ставляющий собой короткий цилиндр, служит для создания плавного перехода от расширяющейся шахты к сужающимся за­плечикам. Заплечики выполнены в виде усеченного конуса; такая их форма необходима, поскольку здесь происходит плавление рудной части шихты, в результате чего объем шихты умень­шается и суживающиеся заплечики не позволяют шихте слишком быстро опускаться в горн. Последний имеет цилиндрическую форму, в нижней его части скапливаются жидкие чугун и шлак, а в верхнюю подают дутье и здесь сгорает топливо (кокс).

Основным размером доменной печи является полезный объем. В нашей стране доменные печи строятся по типовым проектам, в соответствии с которыми предусмотрены следующие величины полезного объема, м³: 1033, 1386, 1513, 1719, 2002, 2300, 2700, 3000, 3200, 4500, 5000 и 5500.

Оптимальные соотношения между размерами выработаны на основании многолетнего опыта эксплуатации печей.