Проектные решения для доменных печей и их работы

В нашей стране строились ДП с полезным объемом: 1033, 1386, 1513, 1719, 2000, 2300, 2700, 3000, 3200, 5000,5500 м³. Эффективность повышения объема доменных печей следующая:

Полезный объем печи, м³ ………………………………….3200 5000

Удельные капиталовложения, %.. …………………………95,5 93,3

Производительность, труда, %...…………………………..117,6 140,0

Себестоимость чугуна, %..………………………………….97,1 95,7

Расходы по переделу, %...………………………………….94,3 88,7.

За 100% приняты; показатели для печи объемом 2000 м³.

Рекомендуются печи с объемом 3200; 4200 и 5500м³

Потребное число ДП в цехе определяется из соотношения n=П_Ц/П, где П_ц и П- годовая производительность соответственно цеха и одной печи (т/год).

Годовую производительность цеха определяют на основании баланса металла по заводу. Исходной величиной для составлений баланса является годовой объем производства металлопроката. По этой величине и расходным коэффициентам металл, на прокатных станах определяют потребность прокатных цехов в стальных слитках. По величине расхода чугуна на 1т стальных слитков определяют потребность СЦ в жидком чугуне. К найденной величине добавляют количество товарного чугуна, и потребность вспомогательных цехов завода в литейном чугуне, получая требуемую величину П_ц. Учитывают потери чугуна: в скрап в желобах, в чугуновозных ковшах, со шлаком и при разливке на разливочных машинах, которые по нормативам составляют соответственно 0,15; 0,1 и 0,5% и 0,5%.

При выплавке чугунов специального состава производительность печи снижается, поэтому проводят ее пересчет на производительность при выплавке передельного чугуна с помощью пересчетных коэффициентов, которые составляют для: литейного чугуна 1,20; ферромарганца-2,5; феррофосфора 4,0. Для ДП, выплавляющей передельный и специальные чугуны, годовая производительность составит

П =П_пер + 1,2П_лит+2,5П_фм + 4,0П_фф,

где П_пер, П_лит, П_фф – потребный годовой объем выплавки соответственно передельного, литейного чугуна, ферромарганца и феррофосфора (т).

Годовая производительность ДП

П = n_cП_сут,

где П_сут – среднесуточная производительность печи, т/сут; n_с – среднегодовое число рабочих суток печи за кампанию, сут/год.

Среднесуточную производительность ДП определяется

П_сут = V/КИПО,

где V– объем печи м³; КИПО = 0,45- 0,385; м³∙сут/т.

Среднегодовое число рабочих суток печи

n_c = 365T_p/T_камп,

где Т_р – общее число рабочих суток за кампанию печи, сут; T_камп – общее число календарных суток за кампанию печи, сут.

Число рабочих суток за кампанию Т_р= П_камп / П_сут. Выплавляемое за кампанию печи количество чугуна

П_камп = V×П₀,

где V –объем печи, м³; П_о– норматив выплавки чугуна за кампанию, т/м³ объема печи.

П₀ для печей различного объема в соответствии с нормами следующее:

V,м³………1000–1240 1300–1600 1719–2300 2700–3000 5000

П_о, т/м³ …..11000 10000 9000 8000 5500

Число календарных суток за кампанию (T_камп) сумма рабочего времени печи (числа рабочих суток Т_р) и времени на кап. ремонты печи. В течение кампании предусмотрены ремонты: один 1-го разряда, два 2-го и 3-го разряда один раз в год:

T_камп = Т_р +Т₁+2Т₂+ (Т_рТ₃/365),

где Т₁ Т₂ и Т₃ – длительность ремонтов соответственно 1, 2 и 3-го разрядов.

Длительности ремонтов для печей разного объема приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1 - Длительность капитальных ремонтов доменных печей

Объем печи, м3	Длительность ремонта, сут.
Т1	Т2	Т3
1000 - 1240 1300 - 1600 1719 - 2300 2700 - 3200			-

1- разряд: смена футеровки печи с полным выпуском продуктов плавки и капитальный ремонт оборудования печи; зачастую проводят реконструкцию печи, т. е. полную замену печи методом надвижки.

2- разряд: полная или частичная смена футеровки шахты, смена засыпного аппарата и защитных сегментов колошника, холодильников шахты и заплечиков. 3- разряд: замена засыпного аппарата и защитных сегментов колошника.

Годовая производительность ДП объемом 3200 и 5000 м³ составляет соответственно: 3 и 4,6 млн. т чугуна.

На современных ДП применяют загрузочные устройства бесконусного типа; самонесущий кожух без мораторного кольца, современный профиль, конструкции горна и лещади, комбинированную кладку лещади из углеродистых блоков и высокоглиноземистых огнеупоров и совершенные холодильники и др.

При реконструкции ДП увеличают число чугунных леток и воздушных фурм, совершенствуют профиль, горн и лещадь, системы охлаждения печи, установку бесконусного загрузочного устройства, замену воздуходувных машин на более мощные. В зависимости от объема печи количество леток: 2000 м³ -две; 2700 м³ – три; 3200–5500 – четыре.

Число выпусков чугуна за сутки на печах: с одной леткой oт 8 до 10; с двумя 10–14; с трёмя-четырьмя 15–24.

Планировка доменных цехов и устройство литейных дворов

Цеха с блочным расположением печей имеют ряд расположенных в одну линию ДП со скиповым подъемом; общую бункерную эстакаду; рудный двор; ряд вдоль линии печей жд пути для уборки чугуна, шлака и колошниковой пыли. Особенность: печи попарно, объединены в блоки: две соседние печи имеют один общий литейный двор.

Жд пути для уборки чугуна и шлака располагаются по разные стороны литейного двора.

Рисунок 11.1 - Планировка доменных цехов с блочным расположением печей (а) и островным (б) (I –рудный двор)

Две соседние печи 1 одного блока имеют общий литейный двор 15 с одним мостовым краном. Воздухонагреватели 2 двух соседних печей смежных блоков расположены общей группой на одной площадке, что позволяет иметь для них общие: дымовую трубу 3 и дымовой боров. Над бункерной эстакадой с рудными 6 и коксовыми 7 бункерами и рудным двором 1 перемещается кран - перегружатель 4.

Со стороны бункерной эстакады и скипового подъемника 5 от печей пути 11 для уборки шлака и путь 12 для уборки коксовой мелочи. Спротивоположной стороны пути 16 для уборки чугуна и колошниковой пыли от ходовых путей 16 тупиковые постановочные пути для уборки чугуна 9, уборки пыли 10 и хозяйственный путь 13, пылеуловители 8 над тупиковыми путями для уборки пыли, проездной путь 14.

Заезды с чугуновозных путей на шлаковозные и наоборот возможны только с торцов цеха. Преимущества: компактность цеха; недостатки - невысокая пропускная способность путей уборки чугуна и шлака, сложное маневрирование состававов, невозможен переезд с чугуновозных путей на шлаковые, и с тем, что при тупиковых путях имеется встречное движение составов. Общий литейный двор затрудняет выполнение горновых работ – при выпуске чугуна с одной печи по нельзя работать на второй половине литейного двора. Затруднен ремонт печей, особенно в период, выпусков чугуна на работающей печи. Поэтому сооружают цеха только с островным расположением печей.

Цехи с островным расположением печей со скиповыми колошниковыми подъемами расположение ДП 1 в линию и раздельные потоки уборки чугуна и шлака: с разных сторон. Ряд жд путей, проложенных со стороны бункерной эстакады и скиповых подъемников 11, служит для уборки шлака (пути 9) и коксовой мелочи (путь 17); ряд продольных путей с противоположной от печей стороны – для уборки чугуна (пути 10) и колошниковой пыли (путь 6).

Особенность островной планировки: комплекс каждой ДП, в который входят печь, литейный двор блок воздухонагревателей и постановочные пути для чугуна и шлака, расположен под углом (12–13°) к продольной оси цеха. Это позволяет иметь для каждой печи индивидуальные постановочные пути вдоль литейных дворов для чугуновозов и шлаковозов (пути 8 и 16) и переезды с одной, стороны на другую и обратно между соседними печами. Это обеспечивает более высокую пропускную способность уборочных жд путей, улучшение маневренности жд составов позволяет устанавливать под выпуск большее число ковшей.

Для уборки чугуна два уборочных пути 10, со съездами на два постановочных пути 8, располагаемых вдоль литейного двора 4 каждой печи; для уборки шлака ковшами к грануляционным установкам или на шлаковый отвал два уборочных ходовых пути 9 со съездами на два у каждого литейного двора постановочные пути 16 шлаковых ковшей. С ходовых путей 9 к каждому литейному двору отходит также тупиковый хозяйственный путь 14; путь 7 является проездным.

1 – штабель материалов; 2 - башенный вагоноопрокидыватель; 3 – кран-перегружатель; 4 – бункер коксоподачи (силос); 5 – перегрузочный вагой; 6 – бункерная эстакада; 7– траншея для разгрузки вагонов; 8 – скиповая яма; 9– скиповой подъем; 10 –машинное здание; 11– литейный двор; 12–шлаковозы; 13 - чугуновозы; 14 - пылеуловитель грубой, очистки газа; 15–аппараты тонкой очистки таза; 16 – доменная печь; 17 – колошниковое устройство; 18 – газоотводы; 19 – воздуходувная станция; 20–разливочная машина; 21 – воздухонагреватели.

Рисунок 11.2 - Доменный цех с рудным двором

Подобные цеха имеют общую бункерную эстакаду (с рудными 12 и коксовыми 13 бункерами), к которой примыкает рудный двор, с кранами-перегружателями 15. Особенность: расположение газоотводящих трубопроводов с противоположной от колошникового скипового подъёмника стороны. Газоочистка с противоположной от бункерной эстакады и колошникового подъема стороны ДП и под сухим пылеуловителем 5 грубой очистки газа прокладывают жд путь 6 для уборки пыли.

Блок воздухонагревателей (на одном фундаменте 2 и дымовая труба 3) располагают у печи вдоль путей для уборки чугуна и шлака с противоположной от литейного двора стороны. При двойном литейном дворе воздухонагреватели располагают вдоль уборочных путей за одним из литейных дворов или рядом с ним.

Разливочные машины 20 в торце ДЦ соединяют независимыми от других грузопотоков жд с уборочными чугуновозными путями цеха. Воздуходувная станция 19 в стороне от ДП, где воздух меньше загрязнен пылью. Под наклонным мостом 9 скипового подъемника машинное здание 10 со скиповой лебедкой и пультом управления.

Склад холодного чугуна располагают на свободной площадке вблизи разливочных машин.

Депо-ремонта чугуновозных ковшей в одном из торцов ДЦ. При островной планировке расстояние между печами и в зависимости от их объёма составляет: 1000 до 1300 м³ - 100 м; более 1300 m³- 110 м; 2000–3200 м³ – 123 - 165м.

Особенность цехов: малое число ДП в связи с большой их производительностью. Годовая производительность печей объемом 3200 и 5000 м³ до 3 и 4,6 млн. т чугуна.

Для новых цехов бесковшовая уборка шлака упрощает систему грузопотоков и имет менее развитую сеть жд путей. Благодаря отсутствию бункерной эстакады, меньшему числу печей в цехе и меньшему числу рельсовых путей возможно применять различные варианты расположения объектов цеха.

Две доменные печи 3а и 3б оборудованы круглым литейным двором 4. и общей бункерной эстакадой 1 под углом по отношению к конвейерам колошниковых подъемов 2а и 2б. Материалы из бункерной эстакады выдаются на ленты колошниковых подъемов с конвейеров 1а и 1б.

Рисунок 11.3 - План доменного цеха с конвейерным колошниковым подъёмом и ковшевой уборкой шлака

Для уборки чугуна под литейным дворам с двух его сторон расположены тупиковые пути 6а и 6б. Шлак убироают с двух сторон литейного двора, по тупиковым путям 7а и 7б. Тупиковые постановочные пути: связаны с двумя рядами ходовых путей 5. Блок воздухонагревателей 5 между рядами постановочных путей.

Планировка ДЦ с островным расположение печей, конвейерным колошниковым подъемом и бесковшовой уборкой шлака.

Две ДП оборудованы круглыми литейными дворами 13. С двух противоположных сторон каждого литейного двора по два сквозных пути 2 и 14 для уборки чугуна с выездами на ходовые пути 11 и 23. Жд пути 16 для уборки колошниковой пыли, под пылеуловителями 18, вблизи от них газоочистка 17. Под литейным двором тупиковый хозяйственный путь 21 и эстакада 15 для автовъезда на площадку литейного двора для подвоза вспомогательных материалов и оборудования.

Блок воздухонагревателей 5 с дымовой трубой 8 размещен вдоль чугуновозных уборочных путей с наружной их стороны. Рядом расположена станция 6 подачи воздуха и здание управления печью 4. Между чугуновозными путями 2 и 14 размещены здания фильтров 9. Для каждого литейного двора вытяжная станция и газоочистка в зданиях 7. Общая для двух печёй газотурбинная расширительная станция (ГТРС) 12.

ДП с двумя установками припечной грануляции 3 с двух противоположных сторон от печи снаружи чугуновозных путей. Сжатый воздух для них подают от воздуходувных станций 22. Гранулированный шлак от припечных установок транспортируют на склад 27 по конвейерным галереям 1.

Каждая печь имеет отдельную бункерную эстакаду 28, из которой материалы выдаются на конвейерный колошниковый подъем 25. Шихтовые материалы на обе эстакады доставляют по общему конвейеру 30 через перегрузочную станцию 29. Для каждой бункерной эстакады здание 24 управления шихтоподачей со станцией приточной вентиляции и блок 31 вытяжной вентиляции системы шихтоподачи с газоочисткой.

По путям 11 и 11а жидкий чугун транспортируют в КЦ, с путей 23 к разливочным машинам 26. За ходовыми путями 11 расположены сооружения 10 оборотного водоснабжения ДП, между путями 11 и 23 размещены абк 19 и депо ремонта чугуновозных ковшей 20.

Косоугольная планировка (пути для чугуновозов и конвейеров шихтоподачи под углом 45° к ходовым путям) обеспечивает малую ширину зоны ДЦ, компактность планировки и минимальную протяженность конвейерных галерей технологических грузов способствует схема шихтоподачи по общему конвейерному тракту 30.

Рисунок 11.4 - План доменного цеха с конвейерным колошниковым подъемом и бесковшевой уборкой шлака

Особенность ДЦ с печами большого объема и бесковшовой уборкой шлака: четыре уборочных пути для чугуна, располагаемых по два с обеих сторон литейного двора, все эти пути могут быть тупиковыми.

Обычно цех располагают так, чтобы основное направление внутрицеховых жд путей соответствовало основному направлению общезаводских путей.