гранок. В этих вагранках единственным топливом является природный газ (иногда другие горючие газы). Холостую колошу изготовляют из высокоогнеупорного материала − корунда или алюмосиликатных шлаков − с высоким содержанием тугоплавких элементов. Сжигание природного газа осуществляется непосредственно на силикатной колоше. На рис.16 изображена одна из конструкций газовой вагранки. Из-за

низкой стойкости материала силикатной колоши в указанной вагранке были проведены только экспериментальные плавки.

2.7. Вагранки на горячем дутье

Преимущества горячего дутья. Установлено, что вдувание подогретого воздуха приводит к повышению температуры чугуна и тем в большей степени, чем выше температура нагрева воздуха. Если не повышать температуру чугуна, то эффект горячего дутья выражается в значительной экономии кокса на плавку.

Подача в вагранку горячего воздуха приводит к повышению температуры в холостой колоше. Кроме того, возрастает температура газов, проходящих через холостую колошу, и температура кусков кокса в холостой колоше. Процесс прогрева и плавления шихты интенсифицируют по мере повышения подогрева дутья. В этих условиях капли чугуна, оторвавшиеся от кусков металла, при прохождении холостой колоши успевают перегреться до более высокой температуры, чем при холодном дутье. В тех случаях, когда не требуется повышения температуры жидкого металла, уменьшают высоту холостой колоши с тем, чтобы уменьшить продолжительность пре-

66

бывания капли в зоне высоких температур. Это может быть достигнуто снижением расхода кокса па рабочую колошу. А это влечет за собой изменение соотношения между коксом и шихтой в шахте вагранки, Чем меньше расход кокса, тем больше суммарная поверхность металла и тем, следовательно, полнее используют физическую теплоту ваграночных газов. Уменьшение суммарной поверхности кокса в шахте приводит к ухудшению условий восстановления углекислого газа. Результатом снижения расхода кокса является уменьшение содержания окиси углерода в ваграночных газах.

Практика работы вагранок показывает, что если эффект горячего дутья направлен на снижение расхода кокса, то одна единица теплоты, поданная в вагранку с горячим воздухом, позволяет сэкономить три единицы теплоты, вносимые с коксом.

При работе на горячем дутье производительность вагранки увеличивается, что объясняется снижением расхода кокса и интенсификацией процесса горения. На рис.17 представлены данные по исследованию вагранок с горячим и холодном дутьем. Температура нагрева дутья составляет 200 − 450°С. Видно, что при работе на

Рис.17. Зависимость производительности горячем дутье возрастает удельный съем

вагранки от ее диаметра при холодном и

горячем дутье. чугуна с 1 м2 сечения вагранки. Производительность вагранки увеличивается на 40%. Применение горячего дутья положительно сказывается и на металлургических процессах, протекающих в вагранке. Уменьшается угар элементов, снижается брак.

Схемы подогрева дутья. Существует большое число различных конструкций вагранок, работающих на горячем дутье. Все эти вагранки могут быть подразделены на следующие три группы в зависимости от источника теплоты, идущего на нагрев воздуха:

67

с подогревом воздуха за счет теплоты ваграночных газов, закончивших теплообмен с шихтой;

с подогревом воздуха за счет теплоты ваграночных газов, не закончивших теплообмена с шихтой;

с подогревом воздуха за счет теплоты дополнительного топлива,

сжигаемого в воздухоподогревателе. Рассмотрим особенности вагранок каждой группы.

Подогрев воздуха за счет ваграночных газов, закончивших теплообмен с шихтой. В этой группе вагранок для нагрева воздуха используют ваграночные газы, отбираемые выше загрузочного окна или в непосредственной близости от него. Ваграночные газы в этом случае сравнительно холодные (300 − 500°С), но содержат значительное количество окиси углерода (12 − 18%). Для повышения температуры газов их дожигают.

Если ваграночные газы отбирают выше загрузочного окна, то рекуператор обычно устанавливают в трубе вагранки. Плавку в таких вагранках

непосредственно над загрузочным окном. Ваграночные газы дожигаются

68

меньшим расходом кокса (на 10 − 15%) при постоянной температуре металла;

повышением производительности на 10 − 15%;

повышением температуры чугуна на 20 − 25°С при постоянном расходе кокса;

улучшением хода плавки, меньшей зашлаковываемостью фурм. Если ваграночные газы отбирают в непосредственной близости от за-

грузочного окна, то воздухоподогреватель устанавливают рядом с вагранкой (см.рис.6). В рекуператор поступает около 60% всех ваграночных газов, так как небольшой слой шихты, находящийся над заборными отверстиями, не обеспечивает плотного закрытия шахты. Нерегулируемого подсоса холодного воздуха к ваграночным газам пет, что дает возможность

69

дожигать их почти при теоретически необходимом количестве воздуха. Заборные окна обычно расположены на 800 − 1000 мм ниже загрузоч-

ного окна. Недостатком этой схемы является то, что для установки рекуператора, дымососа и т.п. необходима большая производственная площадь.

Вагранки с радиационным рекуператором, расположенным над загрузочным окном, характеризуются следующим:

температурой подогрева воздуха, составляющей 300 − 350°С при расходе кокса 11 − 12%; 450°С при 14% и 550°С при 16%;

уменьшением расхода кокса на 20 − 35% при постоянной температуре выплавляемого металла;

увеличением на 25 − 30% производительности;

повышением температуры чугуна в среднем на 50 − 60°С.

Подогрев воздуха за счет тепла ваграночных газов, не завершивших

теплообмена с шихтой. Данная схема менее эффективна, так как на подогрев воздуха затрачивается теплота, которая могла бы быть использована для нагрева шихты. Плавка начинается на холодном дутье и по мере про-

70

происходит отделение крупных частиц пыли. Затем газы поступают в подрекуператорную камеру, где их поджигают форсункой. Ремонтируемая вагранка отсечена от бункера герметичным шибером. Обе вагранки работают от одного рекуператора. Пыль, скапливающуюся в бункере, периодически удаляют через спускную трубу. Поверхность рекуператора, соприкасающуюся с ваграночными газами, необходимо очищать после нескольких дней его работы. Слой пыли, покрывающий поверхность рекуператора, мешает теплообмену между дымовыми газами и воздухом.

Вагранки такого типа характеризуются следующим:

температурой подогрева воздуха, равной 300°С при расходе кокса 8% и 500°С при расходе кокса 16%;

уменьшением на 20% расхода кокса при постоянной температуре чугуна;

повышением производительности на 5 − 10%;

повышением температуры чугуна на 20 − 50°С.

Подогрев воздуха за счет теплоты дополнительного топлива, сжигаемого в воздухоподогревателе. Этот метод, хотя и требует расхода дополнительного топлива, обладает рядом преимуществ по сравнению с методами, использующими для подогрева дутья теплоту ваграночных газов. Наличие воздухоподогревателя позволяет легко регулировать температуру нагрева воздуха. При этом плавку можно начинать на дутье, имеющем требуемую температуру. Прекращение работы вагранки не сказывается на температуре подогрева воздуха.

При данной схеме подогрева можно нагревать воздух до более высоких температур, чем при применении описанных выше схем. Отсутствие коробов, подводящих ваграночные газы к рекуператору, бункеров для сбора пыли и других узлов, имеющихся на дымовом тракте, упрощает конструкцию вагранки на горячем дутье. Воздухоподогреватель компактен и установлен сравнительно далеко от вагранки.

При применении для отопления воздухоподогревателя природного

71

газа отпадает необходимость в очистке поверхности теплообменника, так как продукты горения природного газа практически не содержат пыли. На рис.21 показана вагранка с воздухоподогревателем, отапливаемым природным газом.

турой подогрева дутья, составляющей 500 − 700°С; уменьшением на 40 − 50% расхода кокса; повышением производительности при снижении расхода кокса на 50 − 60%; повышением на 100°С температуры чугуна.

В табл.2 приведены результаты исследования работы вагранок при различных схемах подогрева дутья. При этом можно сделать следующие выводы:

лучшие показатели работы обеспечивает независимый подогрев воздуха при пониженных расходах кокса (8 − 10%), т.е. когда подогрев дутья применяют для снижения расхода кокса;

лучшие результаты получают при использовании вагранок с верхним отбором газов при повышенных расходах кокса 13 − 16%, т.е. когда подогрев дутья применяют для повышения тем-

пературы выплавляемого чугуна.

Вагранки с нижним отбором газов имеют показатели более высокие, чем при работе на холодном воздухе, но ниже, чем при верхнем отборе га-

72

зов или при независимом подогреве воздуха.

Таблица 2.Результат исследования работы вагранок при различных методах подогрева дутья

Имеются вагранки на горячем дутье, в которых производится полная очистка ваграночных газов от пыли, а окись углерода в них дожигается.

ночных газов. Вагранка работает по следующей схеме. Ваграночные газы отсасывают из вагранки закрытого типа дымососом. Газы из вагранки попадают вначале в циклон, в котором из них выпадают наиболее крупные

73