Вагранки, работающие с применением жидкого топлива (мазут)

Категория:
Вагранка


Вагранки, работающие с применением жидкого топлива (мазут)

Как, уже было указано, вагранка в основном сохранила свою форму от начала ее введения в промышленность до настоящего времени. Каких-либо изменений в основной конструкции вагранки не делалось, были лишь многочисленные добавления, в числе ко1 торых отметим также применение мазута в качестве топлива.. Введение мазута в качестве топлива*принадлежит Брейдли Сто-утон (США, 1915—1917 гг.). В связи с новой системой отопления добавлены были только трубки для подвода мазута и воздуха. Причина, вызвавшая применение мазута В качестве топлива, — высокая сернистость чугуна, выплавляемого на кбкое. Спрос на малооернистый чугун был предъявлен стальной промышленностью, работающей на бессемеровских конвертерах. Впервые вагранка на нефти была установлена на заводе Bradly Stoughton в Мильвоке в 1917 г. Этот тип установки был встречен с большим интересом со стороны других бессемеровских заводов еще потому, что в производство начала вторгаться электропечь. Можно сказать, что процесс обессеривания в то время еще не применялся в США, и оставалось сделать одно — изменить основной плавильный процесс в вагранке. Установка нефтяной форсунки в вагранке представлялась заманчивой перспективой и с экономической точки зрения, так как этим путем частично устранялся расход дорого стоившего тогда кокса, и с точки зрения превосходного качества, чугуна в отношении минимального процента содержания серы. Кроме того представлялось возможным получить чугун при высокой температуре. Вагранка на этом заводе раньше давала чугун с температурой заливки в конвертер 1350°, при применении же мазута температура чугуна достигала 1435°. Это давало значительное сокращение длительности плавки в конвертере, так как чем горячее чугун к началу продув|ки его в конвертере, тем скорее протекают реакции между воздухом и выгорающими из чугуна элементами. Уже одно сравнение химического состава чугуна до и после установки форсунки выявляет преимущества ведения плавки на мазута.

Сравнение показывает, что вагранка с нефтяной форсункой дает чугун высшей) качества для бессемеровской плавки: 1) содержание серы падает до предела, приемлемого для производства стали; 2) чугун получается более химически горячим — с большим содержанием кремния; 3) благодаря более интенсивной плавке в чугуне уменьшается содержание углерода (шихта в этом случае состоит из 80%i лома); 4) лучшее соотношение отдельных элементов, входящих в cqcrraB чугуна, обусловливает меньшие потери в конвертере.

Рис. 62. Разрез вагранки, работающей на жидком топливе.

Интерес к этому оборудованию в США, однако, скоро прошел вследствие возраставшего производства стали в электропечах и введения методов обессеривания. Тем не менее процесс представляет интерес для литейных, расположенных в отдаленных районах, где транспорт твердого топлива представляется неэкономичным. Поэтому мы находим нужным дать описание такой вагранки.

На рис. 62 дана обычная конструкция вагранки, работающей на жидком топливе. Форсунка вставляется в фурму. Расстояние, на кОторое она вдвигается в фурму, зависит от требуемой температуры пламени. Чем ближе форсунка в оси печи, тем холоднее металл, так как форсунка дает коптящее пламя и для полного горения требует добавочного расхода воздуха из дутья, которое поступает в фурмы.

Форсунка работает при давлении от 1 до 2 ат и расходует от 15 до 20 кг мазута на 1 т выплавляемого металла.

Применением нефтяного топлива еще преследуется цель снизить расход кокса “в холостой и рабочей колошах.” Раньше в упомянутой литейной высота холостой колоши была 750 мм над фурмами, при расходе кокса в рабочих колошах 10%; после перехода на мазут холостая колоша была уменьшена до 300 мм, и расход кокса в рабочих колошах был снижен до 5% от веса металлической шихты. Расход дутья на 1 т выплавляемого металла был снижен с 810 до 450 м3. Избыток воздуха сверх количества, необходимого для сгорания кокса, использовался дня вторичного сгорания мазута. Стоимость топлива через месяц работы показала, что разницы между комбинацией мазута и кокса и одного кокса не (было.

Совершенно ясно, почему приходится пользоваться коксом при комбинированном топливе с мазутом. Кокс должен служить материалом для поддержания металлических колош над местом плавления, создаваемым форсункой. Кокс сам по себе представляет превосходный материал, поскольку при горении он дает теплоту для плавления и кроме того защищает металлическую шихту от окисления. Что кокс нужен в колошах, также вполне понятно, так как по мере выгорания холостой колоши ее необходимо пополнять. Кроме того разделение металлических колош создает условие для более быстрой и равномерной плавки.

Из приведенных факторов мы видим, что нефтяная вагранка, очевидно, пригодна для разрешения лишь некоторых вопросов чугунолитейного производства.

Чтобы эту плавильную печь для применения ее в литейном деле усовершенствовать, необходимо продолжить работы в этом направлении.

Варьированием количества пыли и добавочного воздуха можно влиять на работу вагранки. При применении пылевидного топлива расход кокса уменьшается почти так же, как и в нефтяной вагранке.

Вопрос, требующий основательного изучения, касается размеров камеры сгорания. Это — самая важная часть установки, от которой зависит успех или неудача. Было определено, что лучший эффект получается при расходе воздуха 0,02832 м5 для сжигания 1—2 кг пылевидного угля. Количество добавочного воздуха, поступающего из воздушной коробки вагранки для полного сжигания топлива, зависит от требуемой температуры металла на желобе. Вагранка рассматриваемого типа может легко развивать температуру до 1475° и даже до 1525°. Нет основания сомневаться, что этот тип вагранки может быть усовершенствован в будущем.

Рис. 63. Схема вагранки, работающей на пылевидном топливе.

Применение вагранки с пылевидным топливом пока ограничивается установкой на заводе Radiator Со (Иллинойс). Подобно нефтяной, вагранка (работающая на пылевидном топливе, имеет преимущества, которых не дает обыкновенная ваграночная печь. Вопрос заключается лишь в разработке метода применения и усовершенствовании оборудования.

Выдающиеся изобретения принадлежали Шюрману (Schur-miann) в Германии и Гриффину в США, к.оторые1 использовали

принцип рекуперации тепла Отходящих газов. Затруднение, которое испытывал Шюрман, заключалось в том, что газы выходящие из отверстия, противоположного фурме, через которую во-здух входит в шахту, оплавляли каменную кладку вокруг выходной фурмы. Сокращение срока службы кладки затормозило использование этого изобретения:

Вайэль (Vial), работавший на заводе Griffin Wheel Со, взял на себя задачу усовершенствовать изобретения. Можно с полной справедливостью сказать, что если бы огнеупорная кладка вагранки Шюрмана выдержала условия плавки при работе на заводе компании Грцффин, то! не было бы причины производить последующие опыты.

В установке! Шюрмана имеется подогреватель дутья — рекуператор, в котором Отработанные газы проходят через железные трубки. Рекуператор работает по принципу противотока, О его устройстве и -принципе действия дает представление рис. 64. Воздух вдувается через входное отверстие в подогреватель и после циркулирования вокруг трубОк пропускается непосредственно в фурмы для сгорания. Направление выходящих газов меняется подобно тому, как это делается в мартеновской пени, каждые 20 минут. Воздух в рекуператоре нагревается до 250—300°. При среднем режиме вагранки отношение -Топлива к выплавляемому металлу равно 1 : 12. При применении горячего дутья на только уменьшается расход топлива, но улучшаются литейные свойства чугуна, а также снижаются потери. Средняя температура чугуна, выпускаемого из вагранки, работающей на подогретом дутье, равна 1475°. Рекуператор можно установить в большем или меньшем отдалении от вагранки, там, где он менее всего мешает обслуживанию основного аггрегата. Недостаток установки тот, что требуется большая площадь.

Рис. 64. Вагранка с подогревом дутья рекуператором (Шюрман).

Чтобы оборудовать действующую вагранку навретым дутьем, требуется лишь небольшое изменение в конструкции (см. рис. 64).

Процесс Гриффина нашел_ более широкое применение, чем Шюрмана. Поэтому останавливаемся на нем несколько подробнее.

Автор имел возможность присутствовать при первых опытах Шюрмана и быть свидетелем дальнейших усовершенствовании, приведших к конструкции вагранки Гриффина.

Принципом рассматриваемого оборудования является экономия теплоты. Была изучена вагранка обычного типа и сделаны следующие выводы.

В обычной вагранке с холодным дутьем теплота расходуется:
1) на повышение температуры металлической шихты до точки плавления, на расплавление и перегрев жидкого металла;
2) на неизбежные потери на лучеиспускание через стенки и футеровку вагранки;
3) на образование шлака;
4) на разложение известняка;
5) на диссоциацию влаги, вносимой в вагранку с дутьем и коксом;
6) на потери с отходящими газами.

В вагранке с холодным дутьем потери тепла с отходящими тазами значительно превышают 50% общего количества тепла, развиваемого вагранкой. Сравнение статьи расхода тепла в вагранках с холодным и горячим дутьем дано на рис. 65. Пример взят из практической установки при расходе! 101 кг кокса на 1 т чугуна на холодном дутье (некоторые вагранки с холодным дутьем могут выплавить 1 т чугуна при расходе менее 101 иг кокса). Та жа вагранка, переоборудованная на горячее дутье, плавит примерно то же количество металла при расходе менее чем 67,6 кг кокса. Во всяком случае процентные отношения могут быть приняты за правильно обоснованные.

Так как окись углерода должна содержаться в газах от горения, чтобы создавать условия восстановления и .тем предотвращать металл от окисления, ТО горение в вагранке должно быть ненотным (см. гл. XVI).

По мере того как вагранка нагревается, содержание окиси углерода в газах при прохождении их через верхние колоши увеличивается.

Рис. 65. Тепловые балансы вагранок на горячем и холодном дутье.

При холодном дутье остается неиспользованным все то количество окиси углерода, которое проходит о тазах через вытяжную трубу вагранки, а равно и физическое тепло газов. При уходе с этими газами пропадает тепло в количестве большем, чем то, которое требуется для расплавления и перегрева чугуна. Если можно было бы исиЬльзоЬать хоть часть этой теплоты, то коэфи-циент полезного действия вагранки можно было бы значительно повысить.

Первый принцип вагранки Гриффина состоит в использовании химической: теплоты отходящих газов (содержащих большой процент окиси углерода), а также и их физической теплоты. Поэтому чрезвычайно важно отбирать отработанные газы с уровня, где преобладает окись углерода, так как в этом случае воздух можно подогревать без добавочного топлйе&. Далее важно, чтобы пункт отвода газов был в таком месте, где они уже использованы, а это происходит там, где давление в вагранке близко к атмосферному. Если изучить таблицы главы XIII, иллюстрирующие давление газов в вагранке, то можно легко определить, что этот же пункт соответствует точке отвода газов в процессе Гриффина. Указанное обстоятельство важно с точки зрения расхода мощности, необходимой для отвода газов из шахты вагранки. В устройстве Гриффина вытяжной вентилятор работает под давлением 44 мм вод. ст. Если бы газы отбирались на уровне с более высоким давлением или из пункта с отрицательным давлением, то расход энергии для отсасывания газов был бы больше.

.Это заставило бы газы двигаться с большей скоростью, и эффективность сгорания окиси .углерода в камере подогревания была бы ниже. В конструкции Гриффина излишек воздуха, необходимый для сжигания окиси углерода в углекислоту в камере сгорания подогревателя, берется из воздухопровода, подающего воздух в подогреватель.

Эта система, как видно, работает по принципу использования физической теплоты газов, с одной стороны, и сжигания продуктов неполного сгорания вне Вагранки в специальной камере — с другой. Так как отбираемые из вагранки газы равномерно отсасываются в этой конструкции по всей окружности, благодаря устройству особой камеры, то режим плавки ниже уровня отбора газов не меняется.

Рис. 66. Конструкция Гриффина для подогрева дутья.
1 — труба; 2—загрузочные дверцы; 3—коробка для отвода горячих газов; 4 — каналы для отвода горячих газов; 5 — воздушная коробка; 6 — верх вагранки; 7 — днище; 8 — подвод холодного воздуха; 9—камера горения; 10 — распределительная камера; 11 — подвод горячего дутья; 12 — гекуператор; 13—фурмы; 14 — вытяжной вентилятор; 15 — холодный воздух; 16—рекуператор; 17—воздуходувка.

На рис. 67 дан внешний вид установки Гриффина. Конструкция эта моягет быть приспособлена к условиям, соответствующим особенностям литейного цеха.

Литейные, пользующиеся вагранкой такой конструкции, дают самое разнообразное литье: чугунные литые трубы, высококачественное литье для автомобилей, поршневые кольца, машиностроительное литье, санитарное оборудование, вагонные колеса и т. п.

Такшм образам часто высказываемое мнение, что рассматриваемый тип вагранки находит (применение лишь в производстве кокильных отливок для вагонных колес (колеса Гриффина), не находит подтверждения.

Имеются и другие статьи экономии в вагранке, работающей с горячим дутьем, помимо сбережения топлива. Благодаря меньшему расходу топлива требуется меньшее количество рабочих рук и контроль работы улучшается. Благодаря более эффективному сгоранию уменьшается степень окисления металла, и повышается температура чугуна. Все это отражается на количестве потерь в литейной в сторону их уменьшения и обеспечивает дополнительные сбережения.

Рис. 67. Внешний вид (и разрез) установки Гриффина для подогрева дутья.

Производственной практикой установлено, что наиболее выгод-:ная температура для подогрева дутья вагранки находится между 250 и 300°. Это — оптимальная температура в отношении увеличения срока службы оборудования и футеровки, а также сокращения расхода топлива, Камера сгорания рекуператора облицовывается огнеупорным материалом, так как в этой зоне развиваются высокие температуры. Камера сгорания непосредственно соединяется с Вытяжной трубой вагранки. Система рассчитана на температуру в камере около 925°, которая мало влияет на огнеупорную облицовку. В вагранке Гриффина можно применять такие же фурмы и с таким яге расчетом сечения, как и в обычных вагранках с холодным дутьем.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум