» » Регулирование распределения материалов по окружности колошника
08.06.2015

До сих пор рассматривалось распределение материалов и газа по сечению печи, называемое В.К. Грузиновым вертикальным распределением. Не менее важным является горизонтальное распределение по окружности колошника.
Существующие системы загрузки имеют в своей основе воронку и конус — прибор Парри. В редких случаях засыпные приборы основаны на иных принципах. Однако многочисленные загрузочные приборы по-разному используют идею устройства Парри.
В засыпном аппарате, состоящем из воронки и конуса, при опускании конуса из печи через кольцевую щель выходят ценные газы, отравляющие окружающую атмосферу. Кроме того, равномерная загрузка воронки аппарата Парри больших размеров практически невозможна. Поэтому одноконусный аппарат на доменных печах применяется редко. Обычно устраивается сдвоенный аппарат — два засыпных прибора Парри, расположенные один над другим (рис. 27). В этом аппарате верхняя воронка 1, закрываемая меньшим конусом 3, загружается материалами из скипа. Одна подача состоит обычно из 4—8 скипов. Скипы подают на печь только с одной стороны, и поэтому материал выгружается в одну сторону верхней воронки. В результате более мелкий и тяжелый материал располагается на одной стороне воронки, более крупный и легкий — на другой.
Регулирование распределения материалов по окружности  колошника

Имеется несколько путей предотвращения такого неравномерного распределения материалов. На рис. 29 приведена одна из первоначальных конструкций малого конуса с узкой и высокой приемной воронкой. Материалы, высыпаясь из скипа в приемную воронку, равномерно располагаются в ней. Недостатком такой конструкции являлась большая высота засыпного устройства. Это увеличивало высоту сооружений. Кроме того, при чрезмерной высоте падения материалов из скипа на малом конусе дробился кокс.
На рис. 27 представлена современная конструкция загрузочного аппарата (Макки). Верхняя часть состоит из приемной неподвижной воронки 2 и вращающейся распределительной воронки 1.
Вместе с распределителем 1 вращается малый конус 3, подвешенный на вращающейся полой штанге. Внутри нее проходит штанга большого конуса 5, которая может опускаться и подниматься. Вращение воронки с малым конусом автоматически прекращается при повороте на 60, 120 или 180°.
В приемном устройстве и распределителе могут поместиться материалы емкостью одного скипа. Поэтому после разгрузки каждого скипа верхний конус опускается. На нижней воронке 4 и большом конусе 5 помещается содержимое нескольких скипов, т. е. части или целой подачи. Большой конус опускается после нескольких опусканий малого конуса.
Автоматически действующий механизм сконструирован и настроен так, что угол вращения приемной воронки является постоянным для всех опусканий малого конуса данной подачи, но систематически изменяется от подачи к подаче.
Рассмотрим пример загрузки шести последовательных подач, составляющих один цикл. Следующий за рассматриваемым цикл из шести подач повторяет в точности предыдущий.
При разгрузке каждого скипа первой подачи с малого конуса на большой воронка не вращается, материалы в ней располагаются неравномерно: имеется более высокий уровень мелкозернистого материала со стороны скипа и более низкий слой крупных кусков со стороны, противоположной подъемнику (рис. 28).
Регулирование распределения материалов по окружности  колошника

Перед опусканием малого конуса при разгрузке каждого скипа второй подачи приемная воронка поворачивается против часовой стрелки на 60°. Следовательно, все материалы второй подачи перед ссыпанием их на большой конус смещены на 60° по отношению к засыпке первой подачи и таким же образом располагаются на колошнике. Перед каждым опусканием малого конуса при загрузке третьей подачи воронка поворачивается на 120°, и линия, соединяющая места сосредоточения самого мелкого и самого крупного материалов, смещается относительно такой же линии второй подачи на 60°, или на 120° относительно линии первой подачи. Перед каждым опусканием малого конуса четвертой подачи смещение составляет 180°. При пятой подаче воронка поворачивается на 240° против часовой стрелки; в действительности смещение проще произвести на 120° по часовой стрелке. При шестой подаче воронка поворачивается на 60° по часовой стрелке. Этим заканчивается первый цикл. Следующая подача — седьмая является первой нового цикла. Ей в точности соответствует размещение первой подачи предыдущего цикла.
На рис. 30 показана схема вращения распределительной воронки для одного цикла, состоящего из шести подач.
Регулирование распределения материалов по окружности  колошника

Соблюдая тот же принцип загрузки, можно иметь в цикле четыре, восемь или двенадцать подач с соответствующими углами вращения: 90, 45 и 30°. Обычно работают с шестью «станциями» вращения распределителя; иногда применяется и двенадцать поворотов воронки.
Рассматривая расположение материала на колошнике за один цикл из шести подач, можно видеть, что линия соединения мелкого материала с крупным как бы вращается по мере перехода от подачи к подаче, проходя по кругу шесть разных положений. Получается «винтовая» загрузка, обеспечивающая равномерную газопроницаемость слоя шихтовых материалов.
Регулирование распределения материалов по окружности  колошника

«Винтовая» загрузка не является особенностью вращающейся распределительной воронки. На старых доменных печах, оборудованных одинарными засыпными аппаратами, загрузка на конус производилась вагонетками, которые опрокидывались в кольцевое пространство между воронкой и конусом не в одно место, а по определенному графику. При этом разные по физическим свойствам материалы располагались в печи закономерно по «винту».
В основе винтовой загрузки лежит та же идея цикличности, о которой упоминалось ранее. Закономерное изменение физических свойств материалов на определенной высоте вызывает изменение направления газового потока и, следовательно, лучшее его использование.
Возможность изменять угол вращения распределительной воронки может быть использована при обнаружении неравномерной работы печи. В этом случае программа вращения распределителя должна быть отлична от описанной, а повороты на определенный угол делаются чаще для односторонней загрузки, предотвращающей неравномерное движение газов.
Согласно исследованиям З.И. Некрасова, материал, частично загруженный в неподвижную верхнюю воронку засыпного устройства, при вращении распределителя задерживается трением о стенки и поэтому растягивается по всему сектору вращения, причем тем больше, чем больше угол поворота и количество материала в неподвижной воронке.
Этим нарушается равномерность всего цикла, приводящая к неправильной загрузке печи, что и наблюдалось на одной из больших доменных печей Юга. Подобные случаи загрузки также возможны, когда вращение воронки начинается раньше, чем заканчивается высыпание материала из скипа.
Загрузка шихты в приемную воронку происходит поочередно двумя скипами, передвигающимися по параллельным путям, расположенным по сторонам от оси подъемного моста. Материал из скипа ссыпается слева либо справа в верхний раструб, а из него — в распределительную воронку. При этом «гребень» слоя оказывается смещенным на 15—25° относительно осей подъемника и печи вправо или влево (рис. 31), что отражается на равномерности распределения.
Регулирование распределения материалов по окружности  колошника

Анализируя такую неравномерность загрузки шихты, В.К. Грузинов показал, что при изменении угла вращения распределителя после каждого скипа неизменно получается неравномерность, особенно резко выраженная при шестискиповой подаче. Когда же угол вращения распределителя меняется после каждой подачи, то распределение лучше, причем в этом случае самыми рациональными оказываются четырех- и шестискиповая подачи.
Теоретический анализ показал, что и при изменении угла вращения воронки после каждой подачи всегда на одну величину неравномерность полностью не ликвидируется еще и потому, что у каждого материала и у каждой приемной воронки имеется свой угол смещения (α). В. К. Грузинов предлагает постоянно корректировать углы поворота вращающегося распределителя так, чтобы при загрузке левого скипа они составляли 0, 60, 120, 180, -120 и -60°, а для правого скипа — соответственно 0° + 2α, 60° + 2α и т. д. Тогда при высыпании из воронки материал распределится аналогично загрузке из одного скипа.
Однако и такая загрузка не гарантирует равномерного распределения газов, поскольку углы смещения α бывают разные. Для ликвидации этой неравномерности В. К. Грузинов предложил «зеркальную» загрузку, особенность которой заключается во-первых, в том, что число станций кратко четырем и, во-вторых, два смежных угла поворота отличаются на 180° (зеркальное изображение) Например, при восьми станциях углы поворота соответственно равны 0, 180, 45, 225, 90, 270, 135 и 315°.' При такой загрузке смещение «гребня» слоя материалов компенсируется тем, что скип в последующей подаче выгружается в печь с противоположной стороны, причем величина угла смещения α не имеет значения. Этот метод загрузки, отличный от корректировки на 2α, может ликвидировать вредное действие угла смещения.
И.М. Галемин, обработав данные по расходу воздуха, проходящего через каждую из двенадцати фурм доменной печи, показал, что при шести станциях вращения распределительной воронки через четные фурмы проходит больше воздуха, чем через нечетные. Объясняется это. по-видимому, тем, что шесть станций не обеспечивают непрерывной равномерности распределения газов по периферии. Целесообразнее иметь число станций вращения воронки более шести, но кратное четырем, т. е. восемь или двенадцать.
До войны инж. В. П. Мищенко предложил непрерывно вращать распределительную воронку во время ссыпания в нее материалов, что давало бы возможность равномерно распределять шихту по сечению колошника. Недавно подобная конструкция засыпного устройства была испытана на одном из заводов в США. Так как ссыпание продолжается около 3 сек., то скорость вращения воронки должна составлять не менее 20 об/мин., т. е. в 10 раз больше существующей. В настоящее время в США с таким распределением работает уже несколько доменных печей, причем отмечается уменьшение выноса колошниковой пыли в два-четыре раза, что дает возможность увеличить расход дутья на 18—24%.
Применение такой загрузки предполагается и у нас на некоторых заводах. Ее преимуществом является исключение станций поворота, ликвидация углов смещения, а также осложнений, связанных с неточностью заданного угла поворота. Однако эта система загрузки не исключает борьбы с неплотностями в местах соприкосновения вращающихся частей с невращающимися. Особенно трудно соблюдать герметичность вращающегося распределителя на доменных печах, работающих с повышенным давлением на колошнике.
Н.С. Щиренко и др. в 1948 г. предложили конструкцию засыпного устройства, в которой достигается герметичность и ликвидируются другие недостатки системы вращающегося распределителя. В новом устройстве (рис. 32) вводится дополнительная промежуточная вращающаяся воронка 2, расположенная между приемной воронкой 1 и распределителем 3 с малым конусом 4. Ранее вращавшийся распределитель 3 становится неподвижным. Воронка 2 имеет двускатное дно 5 с отверстиями 6 внизу каждого ската. Материал, выгружаемый из скипа, проходит через приемную воронку 1; попадая на непрерывно вращающуюся «выравнивающую» воронку 2, ссыпается через отверстия двумя вращающимися равномерными струями. В неподвижную воронку распределителя 3 материал ложится равномерными слоями в виде опрокинутого конуса, окружность основания которого находится в одной плоскости.
Регулирование распределения материалов по окружности  колошника

При необходимости загрузки материалов с односторонним откосом воронка 2 будет неподвижно установлена в определенном положении или будет вращаться с соблюдением тех или иных станций. При этой конструкции обеспечивается равномерное распределение материалов и газов по окружности, причем не приходится прибегать ни к «винтовой» системе, ни к «зеркальной» и т. п.
А.С. Аюков также предложил закрепить стационарно вращающийся распределитель, а над ним устроить вращающийся желоб, направляющий материал в ту или иную сторону приемной воронки, смотря по углу поворота желоба.
Таким образом, распределители конструкций Н.С. Щиренко и А.С. Аюкова ликвидируют вращение воронки малого конуса. Однако если в засыпном устройстве Н.С. Щиренко материал равномерно ссыпается на малый конус, то в приборе А.С. Аюкова он подается каждый раз в определенное место; поэтому прибор требует соблюдения принципа «винтовой» засыпи.
Загрузочный двойной аппарат Макки с вращающимся распределителем, однако, пока является основным и наиболее распространенным. Изредка встречаются двойные аппараты с вращающейся трубой вместо верхнего конуса или с вращающейся наклонной доской на верхнем конусе.
На некоторых доменных печах сохранилась подача материалов на колошник бадьями с опускным коническим днищем. Поданная наверх бадья устанавливается днищем на верхний конус. Приемная воронка отсутствует, а бадья уподобляется приемной воронке обычного аппарата, после чего малый конус опускается и подает материал на нижний конус (система Н.Н. Гогоцкого). Для обеспечения равномерности («винтовая» загрузка) бадья после наполнения вращается внизу согласно графику, подобно описанному при загрузке скипами. Такая конструкция загрузки шихты в печь связана с устройством громоздкого моста и плохо механизируется.