Доменная печь

Доменная печь опосля бессчетных преобразований и модернизаций на современном шаге представляет собой систему для получения чугуна как основного ингредиента сталелитейной индустрии.

Устройство доменной печи дозволяет вести непрерывную плавку до серьезного ремонта, который проводится с периодичностью один раз в 3-12 лет. Остановка процесса приводит к образованию сплошной массы из-за спекания компонент (закозления). Для ее извлечения нужна частичная разборка агрегата.

Рабочий размер современной доменной печи добивается 5500 м3 при высоте 40 м. Она способна выдать около 6000 т чугуна за одну плавку. А особое оборудование, обслуживающее системы, расположенные вокруг, занимает несколько 10-ов гектар земли.

Доменная печь употребляется для производства литейного чугуна, который в предстоящем проходит плавку для получения разных марок чугунов либо отчаливает на восстановление для получения конструкционных сталей.

Современная доменная печь Средневековая доменная печь

Большая потребность в сплаве совпала по времени с шагом электрификации и механизации производства. В связи с сиим успехи темной металлургии соединены с началом использования электроприводов, электронных систем автоматического управления на всех шагах производственного процесса.

Устройство доменной печи

На заре темной металлургии плавку болотной руды проводили в домнице – это мини домна, воздух в которую поступал от мехов. А обогащение железа углеродом происходило от древесного угля. Объемы выплавляемого сплава таковым методом были невелики и отличались периодичностью.

Система доменной печи

Строение доменной печи припоминает шахту. Ее поперечник втрое меньше высоты. Установка высотной конструкции осуществляется на бетонном фундаменте шириной 4 м. Необходимость в таком мощном фундаменте возникает из-за массы домны, которая наиболее 30 000 т.

На фундаментной плите закрепляются колонны и цельный (цельный) цилиндр, которые делаются и теплостойкого бетона. Внутреннее место конструкции обложено огнеупорными материалами, а высшая часть шамотом. В районе заплечников, где температура добивается 2000°С — графитированными материалами, а под ванной с чугуном — футеровка из глинозема. Также на фундаменте устанавливается печной горн.

Нижняя часть доменной печи, где температура максимальна, оборудуется холодильниками с водяным остыванием.Для удержания собранной огнеупорной конструкции, с наружной стороны доменная печь заключена в железную рубаху шириной 40 мм.

Процесс восстановления железа происходит из руды в среде известнякового флюса при высочайшей температуре. Температура плавления достигается горением кокса. Для поддержания горения нужен воздух, потому в домне установлены 4 — 36 фурм либо леток.

Большенный внутренний размер нуждается в огромных размерах воздуха, которые подают турбинные нагнетатели. Чтоб не снижать температурный, режим воздух перед подачей подогревается.

Схематически доменная печь смотрится последующим образом.

Схема расположения оборудования для доменного производства

Состав конструкции производства литья:

1. шихта (руда и известняк);
2. коксовый уголь;
3. загрузочный подъемник;
4. колошник, предотвращающий попадание газов из домны в атмосферу;
5. слой загруженного кокса;
6. шихтовый слой;
7. воздушные нагнетатели;
8. отводимый шлак;
9. литьевой чугун;
10. емкость для приема шлака;
11. приемный ковш для расплава;
12. установка типа Циклон, очистительная от пыли доменный газ;
13. кауперы, регенераторы газов;
14. дымоотводящая труба;
15. воздухоподвод в кауперы;
16. угольный порошок;
17. печь для спекания кокса;
18. емкость для хранения кокса;
19. отведение колошникового газа высочайшей температуры.

Доменная печь обслуживается вспомогательными системами.

Колошник – это затвор домны. От его исправной работы зависит экологическая обстановка вокруг производства.

1. воронка приемная;
2. воронка малеханького конуса, крутящаяся;
3. конус небольшой;
4. межконусное место;
5. конус большенный;
6. скип.

Механизм работы колошника последующий:

• Большенный конус опущен, а малый поднят. Окошки во вращающейся воронке перекрыты.
• Скип производит загрузку шихты.
• Делая поворот, воронка открывает окна, и шихта осыпается на малый конус 3. потом ворачивается на пространство.
• Конус поднимается, тем препятствует выходу доменных газов.
• Конус опускается для передачи шихты в межконусное место, потом поднимается на начальную позицию.
• Конус опускается, а вкупе с ним шихта загружается в доменную шахту.

Таковая дозированная подача обеспечивает послойное распределение материалов.

Скип – черпак, с помощью которого осуществляется загрузка. Она производятся по конвейерной технологии. Воздушные нагнетатели – летки и фурмы производят подачу воздуха в доменную шахту под давлением 2-2,5 МПа.

Фурма и металлическая летка

Кауперы служат для нагревания подаваемого воздуха. В регенераторах он подогревается доменными газами, снижая тем энергетическую нагрузку на агрегат. Воздух греется до 1200°С и подается в шахту. При понижении температуры до 850°С подача прекращается, возобновляется цикл нагрева. Для бесперебойной подачи жаркого воздуха устанавливается несколько регенераторов.

Механизм работы домны

Для получения чугуна нужны последующие ингредиенты: шихта (руда, флюс, кокс), высочайшая температура, неизменная подача воздуха для обеспечения непрерывного горения.

Термохимические реакции

Восстановление железа из окислов методом ступенчатой хим реакции:

Получение нужного количества углекислого и угарного газа обеспечивает горение кокса:

Для отделения железа от примесей употребляется известняковый флюс. Хим реакции, образующие шлак:

Механизм работы доменной печи такой. Опосля загрузки доменную печь начинают разжигать газом. По мере увеличения температуры подключается каупер и начинается продувка воздухом. Кокс – горючее для доменной печи – начинает лучше пылать, и температура в шахте существенно возрастает. При разложении флюса появляется огромное количество углекислого газа. Угарный газ в хим реакциях выступает восстановителем.

Схема производства чугуна

Опосля сгорания кокса и разложения флюса столб шихты опускается, сверху добавляется еще одна порция. Снизу в самой широкой части шахты происходит полное восстановление железа при температурах 1850°С — 2000°С. Потом оно стекает в горн. Тут происходит обогащение железа углеродом.

Температура в доменной печи меняется в сторону роста по мере опускания шихты. Процесс восстановления протекает при 280 °С, а плавка происходит опосля 1500 °С.

Разлив расплава происходит в два шага. На первом через летки соединяется шлак. На втором через чугунные летки соединяется чугун. Больше 80% выплавляемого чугуна идет на создание стали. Из остального чугуна отливают в опоках болванки.

Работает доменная печь безпрерывно. От загрузки шихты до получения сплава проходит 3-20 дней — все зависит от размера печи.

Сервис и ремонт доменной печи

Хоть какому оборудованию, работающему в круглосуточном режиме, требуется неизменное сервис. Регламенты закладываются в технический паспорт оборудования. Несоблюдение графика технического обслуживания тянет за собой сокращение срока эксплуатации.

Работы по техническому обслуживанию доменных печей делятся на повторяющиеся и серьезные ремонты. Повторяющиеся работы проводятся без остановки рабочего процесса.

Серьезный же ремонт по размеру выполняемых работ делится на три разряда. Во время первого разряда делается осмотр всего оборудования, при всем этом из шахты извлекаются расплавы. Во время второго разряда делается ремонт футеровки, подмена вышедших из строя частей оборудования. При 3-ем разряде делается полная подмена агрегата. Обычно таковой ремонт совмещают с модернизацией либо реконструкцией домны.

Доменная печь. Можно ли ее применить для отопления личного дома

Мысль использования печей долгого горения для отопления жилья нередко реализуется в достаточно экстравагантных вариантах, к примеру, в виде постройки доменной печи. Вправду, доменная печь фактически ничем не различается от обыденных печей долгого горения, ну разве что в ней, не считая сжигания горючего еще идет плавка чугуна. Ну и опыт коммунистического Китая времен Культурной революции указывает, что иметь свою доменную печь способна неважно какая деревня. Так почему бы не приглядеться к этому оборудованию промышленного производства ближе?

Предназначение доменной печи и механизм работы

Оказывается, современный вид, доменная печь заполучила относительно не так давно. Прототип сегодняшнего вида и конструкции доменной печи был совсем оформлен лишь в 15 веке, ну и сам процесс выплавки сплава был так трудозатратным и томным что пригодится еще практически век, чтоб металлурги тех пор признали чугун главным продуктом производства. А ранее он числился «запятанным сплавом» ни на что ни пригодным – ковать сталь из него не выходило, созодать прокат тоже, лишь в качестве отливок плит для надгробий и форм для укладки перед домовыми воротами.

Сейчас доменная печь – это сверхтехнологичная постройка, обеспечивающая выплавку чугуна. Основное пространство постройки доменной печи это металлургические фабрики и комбинаты. При высоте наиболее 70 метров и внутреннем объеме равном 2700 м3 это весьма впечатляющее сооружение. Вообщем, есть печи и гораздо меньше, к примеру, в литейных цехах фабрик, жд мастерских, даже в мастерских у неких живописцев имеются маленькие доменные печи. Промышленная доменная печь металлургического завода способна в день выплавить до 5000 тонн чугуна, и это раз в день, в протяжении пары лет. Почему так, просто печь шахтной конструкции недозволено останавливать, процесс горения горючего в ней делается повсевременно, даже когда нет плавки сплава, температура в ней не обязана опускаться ниже 900-1000 градусов в горне. Вот и выходит, что запустив, либо верно будет сказать, задув домну, ее нужно топить беспрерывно от 3 до 12 лет. Конкретно таковой срок эксплуатации имеет доменная печь зависимо от размеров и предназначения.

Механизм работы этого устройства приблизительно таковой, как и у печи долгого горения. Снутри доменная печь представляет собой два полых конуса, обращенных основанием друг к другу. Верхний конус приблизительно в 3 раза выше, чем нижний, заправка печи топливом осуществляется через верхнюю горловину, снутри горючее не сжигается как в обыкновенной печи, а медлительно тлеет, равномерно набирая температуру и опускаясь. Вкупе с топливом засыпается сырье для производства сплава – окатыши агломерата, и шихта. Окатыши представляют собой шарики красно-коричневого цвета поперечником от 2 до 3 см, это спрессованная стальная руда со особыми добавками. А шихта представляет собой смесь веществ и больше похожа на пудру. В процессе нагревания и сложных хим реакций окатыши агломерата поначалу проходят перевоплощение в окись железа, а позже и в сплав, состоящий из железа и углерода который и именуется чугун.

Составляющие доменной печи

То, что доменная печь высокотехнологическое сооружение можно судить не только лишь по размерам. Не наименее впечатляющие и поражающие собственной точностью и остальные факты, связанные с современными доменными печами. Внутренность доменной печи выложена из шамотного кирпича. Сама кладка осуществляется с предельной точностью, так, чтоб по всей высоте печи, если провести рукою по внутренней поверхности фактически не ощущались швы. Беря во внимание, что высота сооружения составляет наиболее 70 метров, а вес шамотного кирпича приблизительно в 1,2-1,4 раза больше чем весит обыденный красноватый глиняний кирпич то несложно представить, что фундамент под такое сооружение заливается на глубину до 20 метров.

Сам фундамент по технологии строительства таковых сооружений несколько высится над поверхностью площадки. Высшая часть фундамента отливается из специального бетона с жаростойкими добавками. При всем этом система высшей части фундамента – лещади, имеет к тому же закладку труб водяного остывания. Ведь на ней размещается горн печи, температура в каком может достигать и 2500 градусов. Самый верх выкладывается из усиленного шамотного блока, способного выдержать как динамическую, так и температурную нагрузку.

Снаружи печь имеет железный футляр. Его основное предназначение сделать нужную крепкость конструкции из шамота. Конкретно потому толщина железных листов обшивки печи составляет от 40 до 60 мм. В нижней части футляр усилен добавочно конструкциями прочности из конструктивной стали.

Сам процесс плавки сплава представляет собой непрерывный процесс хим реакций при разной температуре и давлении. При всем этом температура в высшей части составляет всего 200-250 градусов. Любая часть конструкции доменной печи имеет свои наименования. Так сложилось исторически, что большая часть заглавий было переиначено с германского на российский манер, так, по всей видимости, чтоб легче разъяснять строителям и металлургам из безграмотных фермеров наименования частей конструкции.

Устройство доменной печи состоит из нескольких конструктивных частей:

• Колошник, так именуется высшая часть печи, размещена она в самом верху и конкретно через нее идет загрузка горючего и сырья. Еще одним предназначением колошника является отвод доменных газов – товаров горения образующихся при сгорании кокса и шихты. Необходимо отметить, что доменные газы весьма ядовиты, и выброс их в атмосферу без подготовительной чистки приводит к губительным последствиям для флоры и фауны.
• Шахта (либо еще этот участок именуют тахта) представляет собой вытянутый конусообразный участок суженный сверху и расширяющийся к низу. В этом участке начинается происходить процесс плавки с постепенного разогрева углеводородного сырья под действием жарких газов и начало реакции восстановления железа.
• Распар – эта часть припоминает кольцо, вставленное меж 2-мя конусами. К слову, это самое обширное пространство доменной печи. Конкретно в нем температура добивается 1200-1400 градусов и конкретно тут начинается процесс разделения плавких веществ на шлаки и чугун.
• Заплечики. Так именуется нижняя воронка печи. Ее высота приблизительно составляет 1/3 от шахты. Она имеет сужение книзу, тут происходит главный процесс плавки – при температуре 1600 градусов сплав начинает каплями стекать вниз через слой бурлящего шлака. В процессе плавки температура в данной нам части может изменяться от 1600 до 1900 градусов в итоге чего же можно выплавить различные сорта чугуна.
• Горн, нижняя часть печи. Тут достигается самая высочайшая температура. Конкретно в данной нам чаше и происходит отделение шлака от чугуна. Сам процесс припоминает снятие сливок – легкие сливки поднимаются ввысь, а молоко оседает снизу. Так и в горне – тяжкий сплав в водянистом виде оседает на деньке, а сверху, подобно сливкам бурлит слой водянистых шлаков – отходов доменного производства.

Система доменной печи имеет еще несколько частей, играющих важную роль в производстве сплава. В горне находятся два отверстия – летки. В традиционном варианте они размещены на разном расстоянии – выше размещена летка для спуска шлаков, а ниже у самого днища печи летка для слива в формы чугуна.

Базы доменного производства

Механизм работы доменной печи заключается в движении обратных потоков при повсевременно происходящих хим действий восстановления железа в критериях неизменного увеличения температуры.

Приготовленное в процессе высокотемпературной обработки сырье из окатышей агломерата и шихты поступает в бункер, из которого с помощью подъемного ковша поднимается на уровень колошника и засыпается в печь. Таковым же образом в печь доставляется и кокс – запеченный в коксовых батареях уголь особых видов. Изюминка кокса состоит в том, что он выделяет больше тепла, чем обычный уголь, при всем этом размер шлаков и отходов при его сгорании меньше.

По мере заполнения шахты сырьем оно опускается вниз, при всем этом поднимается температура, поначалу до 200, позже до 400 и дальше до 1100-1400 градусов. По мере опускания агломерат и шихта вступают в реакцию, выделяя огромное количество доменных газов. В колошнике есть некоторое количество отверстий для отвода газов, так как газы имеют высшую температуру, то они, перед тем как попасть в фильтр чистки направляются в теплообменник для нагрева воздух, поставляемого фурмы для поддержания процесса горения.

Равномерно водянистая масса из чугуна, шлака и пылающего кокса опускается к распару, а сверху вновь засыпается еще одна порция агломерата и шихты. В заплечиках происходит главный процесс перевоплощения агломерата в чугун. Равномерно спекаясь под действием высочайшей температуры, железо маленькими каплями стекает вниз, оставляя на плаву переработанные шлаки.

Для поддержания процесса горения на этом шаге в печь подается подогретый воздух, из-за чего же температура плавления увеличивается до 1900 градусов. В горне сплав находится в водянистом состоянии, он занимает фактически все место понизу горна. По достижении размера сплава определенного уровня осуществляется пробивка летки и слив чугуна в формы. На нынешний денек разработка производства чугуна дозволяет созодать слив не через две летки раздельно для сплава, а раздельно для шлака, а через одну, и уже в процессе литья созодать сепарацию.

Главным моментом технологии доменного производства выступает то, что доменная печь обязана работать повсевременно с момента задувки и до полной остановки. Полная остановка доменной печи осуществляется в последних вариантах – для планового ремонта, для серьезного ремонта, при трагедиях и для полного демонтажа. Беря во внимание то, что шамотный кирпич для доменных печей делается из специальной глины, меняющей свои характеристики в процессе работы, то несложно додуматься, что сам процесс остановки домны занимает достаточно длительное время. При всем этом понижается не только лишь температура, да и изменяется внутренняя структура материала внутренней кладки, увеличивается его влажность, изменяются конструктивные свойства.

Внедрение доменной печи для отопления личного дома

Итак, в чем состоит привлекательность использования доменной печи для отопления личного жилья.

Система доменной печи для домашнего использования быть может разной. Почаще всего за базу берется железная толстостенная бочка. Как и в печи долгого горения печи типа бубафоня тут находится подвижный гнет для горючего, разница заключается только в том, что подача воздуха осуществляется не сверху, а снизу.

В маленьких помещениях реально установить доменную печь из железной бочки с внутренним слоем из шамотного кирпича. На всю высоту бочки внутренняя поверхность выкладывается шамотным кирпичом. При всем этом в таковой печи, находятся и подувало с регулируемой задвижкой для подачи воздуха и колосниковая сетка для поддержания горючего. Само же горючее закладывается в печь через высшую часть – съемную крышку. Розжиг горючего осуществляется сверху, по мере того как начинается процесс горения регулируется подача воздуха.

Очередной вариант постройки доменной печи представлен В. Быковым. Его проект доменной печи размером 51х89 высотой в 32 ряда кирпича полностью быть может выполнен и начинающим печником. Преимущество таковой печи заключается в легкости сооружения и простоте эксплуатации.

Индивидуальности монтажа

Такую печь можно обложить кирпичом, но если она находится в отдельном либо подсобном помещении, то созодать это не непременно.

1. Части дымохода должны соединяться в направлении, оборотном движению дыма.
2. Около печи недозволено располагать легковоспламеняющиеся предметы, вокруг нее обязано быть свободное место.
3. Дымоход нужно созодать разборным, чтоб его можно было временами чистить.
4. К бочке можно присоединить трубопровод в виде петли, по которой будет проходить жидкость в систему отопления. Таковым образом можно будет отапливать уже не одну комнату, а весь дом.
5. Для способности регулирования интенсивности отопления около котла в систему устанавливается кран, с помощью которого можно будет ограничивать поток жаркой воды.

Самодельная печь долгого горения является хорошим решением для отопления дачи, гаража либо теплицы, когда нет централизованного либо газового отопления и средств для покупки дорогостоящего оборудования.

Доменная печь: промышленная переработка и плавка руды

Доменная печь в выполнении, близком к современному, возникла довольно издавна – в XVIII столетии, когда назрела насущная потребность переработки тугоплавких руд. Сырорудный метод закончил удовлетворять возрастающим требованиям индустрии. В 1740 году уральский доменщик Петр Махотин предложил и воплотил схему доменной печи с внедрением фурмы. С того момента она крепко заходит в промышленную переработку руды, и ее роль до наших дней остается высочайшей.

Устройство и работа доменной печи

Современная печь представляет собой шахтную систему, обычно, круглую в сечении. Для ее производства употребляется шамотный кирпич в высшей части, углеродистые блоки – в нижнем. Эти материалы числятся огнеупорными. Сам шамотный кирпич представляет собой светло-песочного цвета блоки, применяемый для футеровки топок, отопительных печей и остального, где требуется выдержать действие больших температур. Для доп остывания в таковых печах употребляются холодильники с циркулирующей жидкостью.

Футляр печи и колошники стоят на колоннах, установленных на фундаменте. Дальше, в устройстве печи имеются приемная воронка для материала, воронка для огромного конуса, малый конус, наклонный мост, скип, фурма, летки металлическая и шлаковая. Шихта (начальный материал в виде консистенции) подается по скипам, время от времени могут употреблять ленточные сборочные потоки на колошнике.

Принципиально! Доменная печь просит неотклонимой подачи воздуха для горения: это производят спец машинки через нагреватели и фурменные приборы на горне, температура при окончательном поступлении составляет около 1100 градусов по Цельсию.

Доп горючее в виде газа, мазута либо угольной пыли поступает через фурменное устройство.

Ценные продукты плавления подаются через чугуновозные и шлаковые ковши по леткам, они размещены в нижней части горна. Схема доменной печи указывает, что расстояние меж леткой для чугуна и нижней линией огромного конуса, куда загружается шихта, является полезной высотой агрегата. Размер этого же места считается полезным, по которому и судят о печи. Обычно, средняя печь имеет нужный размер около 3000 метров кубических.

Фурма доменной печи

Данное устройство – собственного рода революция Махотина, который предложил кандидатуру прохладному дутью: подачу материала в горне прямоугольными патрубками. Позднее остальные доменщики доработали эту систему: стали употреблять коробчатые фурмы, также агрегаты с залитыми вовнутрь фурмы змеевиками. Те фурмы, которые мы можем узреть на данный момент в каждой печи, имеют фактически этот же вид, что и 250 годов назад.

Циркуляция

Это устройство печи имеет систему из медной фурмы с шириной стены в торцевой части до 6 мм, когда средняя толщина составляет приблизительно 8 мм. Непременно присутствие литого холодильника из бронзы либо меди и металлической амбразуры с охлаждающей трубкой. Достаточно нередко это все именуется кадушкой. В устройстве схема печи указывает, что фурменный холодильник можно узреть на кожухе горна. Он приварен вкупе с крепежными болтами через фланец.

У фурм в доменной печи можно следить очаги горения в виде окислительных зон, в каких циркулируют частички кокса. При всем этом выделяется огромное количество вредных газов, в главном, идет речь о видах СО. В данной нам части доменной печи достаточно нередко можно найти падение температуры, поэтому для устранения задачи употребляют обогащение кислородом.

Создание чугуна в доменных печах

Опосля подачи в доменную печь сырья, которое представляет собой металлическую руду в составе рудного вещества и пустой породы, начинается процесс плавления. Состав рудного вещества представляют окислы, силикаты и стальные карбонаты. В рудной породе имеются кварциты и песчаник. Существует некоторое количество видов руд, но процесс производства приблизительно идентичен.

Целью является железо, которое система доменной печи дозволяет науглероживать поначалу в жестком, а позже и в расплавленном состояниях. Шлак будет состоять из окислов. Самым насыщенным считается донецкий кокс, который получают при плавке шлаков с верхним пределом основности. В доменной печи такового типа шлаки весьма жидкоподвижны.

Как уже было сказано, восстановление из руды полезного сплава происходит при температуре от 1000 до 1100 градусов. Железо ведет взаимодействие с оксидом углерода и коксом. Оно расплавляется на уровне распара и заплечников, когда температура добивается 1300 градусов по Цельсию.

К слову! «Незапятнанного» железа не существует: в нем непременно будут содержаться примеси марганцы, кремния, фосфора и углерода, также серы.

Шлаки образуются в нижнем отсеке печи, при всем этом состав будет изменяться при процессе стекания в горн. Их можно узреть на поверхности жаркого водянистого чугуна. Сам конечный состав будет различным: свойства шихта также отличались меж собой.

Новенькая порция чугуна изымается из печи любой три либо четыре часа, тогда как шлак – раз в полтора часа. Происходит это через летку для чугуна и для шлаков. Раскрывается они бурильной машинкой, а соединяется материал в ковши и чаши для шлаков.

В производстве чугуна не наименее необходимыми устройствами, чем сама доменная печь, являются кислородно-конвертерные либо мартеновские цехи. Конкретно к ним в изложницы подается готовый чугун, где он будет твердеть в виде слитков несовершенной формы.