Устройство доменной печи
Доменная печь представляет собой высокую цилиндрическую конструкцию с расширяющимся книзу горном. Печь выложена огнеупорным кирпичом и имеет металлическую арматуру для прочности.
В верхней части печи находится колошник, через который загружается шихта (смесь руды, кокса и флюсов). Ниже колошника расположены распределительное устройство и засыпной аппарат, которые равномерно распределяют шихту по печи.
Конструкция
Доменная печь представляет собой вертикальную цилиндрическую конструкцию высотой до 100 метров и диаметром до 15 метров. Она состоит из следующих основных частей⁚
- Колошник ⏤ верхняя часть печи, через которую загружается шихта (смесь руды, кокса и флюсов).
- Распределительное устройство ⏤ находится под колошником и равномерно распределяет шихту по печи.
- Засыпной аппарат ⏤ загружает шихту в печь.
- Шахта ⏤ цилиндрическая часть печи, в которой происходит процесс восстановления железа из руды.
- Распар ⏤ расширяющаяся книзу часть печи, в которой накапливается расплавленный чугун.
- Летные отверстия ― отверстия в распаре, через которые выпускается чугун.
- Шлаковые летные отверстия ― отверстия в распаре, через которые выпускается шлак.
- Воздухонагреватели ⏤ устройства, подогревающие воздух, подаваемый в печь.
- Воздушные фурмы ⏤ отверстия в нижней части печи, через которые подается нагретый воздух.
- Огнеупорная футеровка ⏤ защищает металлические конструкции печи от высоких температур и агрессивных химических веществ.
Печь выкладывается огнеупорным кирпичом и имеет металлическую арматуру для прочности. Современные доменные печи оснащены автоматизированными системами управления, которые контролируют все параметры процесса плавки.
Техническое оснащение
Доменная печь оснащается различным техническим оборудованием, которое обеспечивает ее бесперебойную и эффективную работу⁚
- Загрузочные устройства ⏤ загружают шихту в печь. Современные печи используют скиповые подъемники или конвейерные системы.
- Распределительные устройства ⏤ равномерно распределяют шихту по печи. Они могут быть механическими или пневматическими.
- Воздухонагреватели ⏤ подогревают воздух, подаваемый в печь. Воздух нагревается до температуры 1200-1300 °C, что интенсифицирует процесс горения и восстановления железа.
- Воздуходувные машины ― подают нагретый воздух в печь через воздушные фурмы. Машины создают давление воздуха, необходимое для преодоления сопротивления шихтового столба.
- Системы пылеулавливания ⏤ очищают отходящие газы от пыли и других вредных веществ. Это необходимо для защиты окружающей среды и здоровья работников.
- Автоматизированные системы управления ⏤ контролируют все параметры процесса плавки, включая температуру, подачу материалов и воздуха, выпуск чугуна и шлака. Автоматизация обеспечивает стабильность и эффективность работы печи.
Помимо основного оборудования, доменная печь может оснащаться дополнительными устройствами, такими как системы вдувания природного газа или кислорода, установки для грануляции шлака и т.д. Эти устройства позволяют улучшить технико-экономические показатели печи и повысить качество получаемого чугуна.
Доменный процесс
Доменный процесс ― это сложный физико-химический процесс, происходящий в доменной печи и приводящий к получению чугуна из железной руды.
В процессе плавки в печи протекают следующие основные стадии⁚
- Загрузка шихты в печь
- Распределение материалов в печи
- Химические реакции в печи
В результате доменного процесса образуются чугун, шлак и доменный газ. Чугун выпускается из печи через чугунную летку, а шлак ⏤ через шлаковую летку. Доменный газ используется в качестве топлива для нагрева воздуха и других технологических нужд.
Загрузка шихты
Загрузка шихты в доменную печь осуществляется через колошник, расположенный в верхней части печи. шихта представляет собой смесь железной руды, кокса (или другого углеродистого топлива) и флюсов.
Железная руда является основным сырьем для производства чугуна. Она содержит оксиды железа, которые в процессе плавки восстанавливаются до металлического железа.
Кокс выполняет две основные функции⁚ служит топливом для нагрева печи и восстановителем оксидов железа. При сгорании кокса выделяется тепло, которое нагревает шихту и поддерживает высокую температуру в печи. Кроме того, кокс реагирует с оксидами железа, отбирая у них кислород и восстанавливая железо до металлического состояния.
Флюсы добавляются в шихту для образования шлака. Шлак ― это легкоплавкий материал, который связывает пустую породу и другие примеси, содержащиеся в руде и коксе. Шлак образует защитный слой на поверхности жидкого чугуна, предотвращая его окисление.
Загрузка шихты в печь осуществляется с помощью специальных загрузочных устройств, которые равномерно распределяют материалы по всей площади колошника. Равномерное распределение шихты необходимо для обеспечения оптимального хода доменного процесса и получения чугуна высокого качества.
Для обеспечения непрерывной работы доменной печи загрузка шихты осуществляется круглосуточно. Состав шихты и соотношение ее компонентов подбираются индивидуально для каждой печи и зависят от качества используемого сырья и требуемых характеристик чугуна.
Распределение материалов в печи
По мере загрузки шихты в доменную печь материалы распределяются по ее внутреннему пространству в соответствии с их физическими свойствами и скоростью движения газов.
Тяжелые материалы, такие как руда и кокс, опускаются вниз, заполняя нижнюю часть печи. Более легкие материалы, такие как пыль и мелкие фракции руды, поднимаются вверх, образуя верхний слой шихты.
Распределение материалов в печи играет важную роль в обеспечении оптимального хода доменного процесса. Правильное распределение материалов создает условия для равномерного прохождения газов через шихту, что способствует эффективному восстановлению оксидов железа и образованию шлака.
Для обеспечения равномерного распределения материалов в печи используются специальные загрузочные устройства и распределительные аппараты. Эти устройства распределяют шихту по всей площади колошника, создавая равномерный слой материалов.
Кроме того, на распределение материалов в печи влияет режим дутья. Дутье ⏤ это поток горячего воздуха, который подается в нижнюю часть печи для поддержания горения кокса и восстановления оксидов железа. Регулируя интенсивность и направление дутья, можно влиять на распределение материалов в печи и оптимизировать доменный процесс.
Правильное распределение материалов в печи является одним из ключевых факторов, определяющих эффективность и производительность доменного производства.