Агломераційна піч (агломашина)

Агломераційна піч – піч, призначена для одержання агломерату. Агломерат - це спечені в шматки дрібні матеріали (рудна дрібниця, пилоподібні руди та флюси). Окускування в агломераційній печі відбувається, головним чином, в результаті утворення рідких легкоплавких хімічних сполук, що при охолодженні зв'язують окремі зерна в шматки.

Відомо кілька способів агломерації:

з просмоктуванням повітря у шарі зверху вниз;
у печах, що обертаються;
у зваженому стані;
із подачею повітря знизу.

Найбільшого поширення набув перший спосіб спікання – на колосникових гратах з просмоктуванням повітря через шар шихти. Для довідки: колосникові грати – грати з чавунних колосників, що мають наскрізні отвори для підведення повітря і призначені для підтримки шару палива, що горить, в топці. З використанням колосникових грат процес агломерації може бути періодичним (агломерація в чаші) і безперервним (на конвеєрній стрічці агломашини).

На металургійних заводах агломерація здійснюється переважно в агломераційних машинах стрічкового типу, що є безперервним ланцюгом спікальних візків з гратчастим дном з колосникових грат.

Принцип роботи агломашини є наступним. На спікальні візки через живильники укладається «ліжко» висотою 30-35 мм з частини придатного агломерату крупністю 10-25 мм і на нього шихта, що складається з дрібної руди, концентрату, коксика, вапняку та вапна. Висота шихти 250-350 мм. Під стрічкою спальних візків створюють розрідження близько 7-10 кПа, у результаті через верхню поверхню шару просмоктується зовнішнє повітря. Послідовно переміщаючись, візки потрапляють під горн, що служить для запалення коксика в шихті. Горн опалюєтьсяпальниками. У вигляді палива зазвичай використовується суміш доменного та коксового газу з теплотою згоряння 5900-6300 кДж/м³. Витрата газу приблизно 30 м /т агломерату. Температура шихти у горні сягає 1200-1300 °С.

Після виходу шихти з-під горна горіння підтримується внаслідок просмоктування атмосферного повітря під впливом розрідження. У зоні горіння температура сягає 1500 °С. Продукти горіння віддають свою теплоту нижнім шарам та йдуть з температурою 60-150 °С.

При досягненні зоною горіння «ліжка» процес спікання закінчується. Він триває 10-20 хв. Отриманий агломерат має середню температуру близько 500 °С.

Готовий пиріг агломерату дроблять, після чого на гуркотах відокремлюють повернення (5 мм). Потім придатний агломерат охолоджують у спеціальному охолоджувачі продуванням чи прососом повітря. Розрізняють офлюсований (з добавками вапняку) та неофлюсований агломерат (без вапняку та вапна). Застосування офлюсованого агломерату дозволяє заощаджувати дорогий кокс у доменних печах.

Орієнтовні матеріальні та теплові баланси спікання шихти в агломашині наведені в табл. 2.7 та 2.8. При складанні балансів прийнято такі склади матеріалів. Рудна суміш: FeO - 7%; Fe2O3 - 59; MnO - 2; SiO2 - 9; Al2O3 - 3; CaO - 1; MgO - 3; СО2 - 6%. Агломерат: FeO + Fe2O3 + S + FeS + FeS2 + SO3 + P2O5 + MnO = 68%; SiO2 - 10; Al2O3 - 4; CaO - 15; MgO - 3%. Паливна суміш: 80% коксику та 20% антрацитового штибу.

Коефіцієнт корисної дії процесу агломерації становить 085-087. Питома витрата умовного палива (тверде паливо + газове паливо) близько 80-100 кг у.т/т офлюсованого агломерату.

Економія палива на агломашинах можлива за такими напрямами:

використання теплоти гарячого агломерату для попереднього підігріву повітря;
використання газової агломерації, тобто. просмоктування через шар шихти суміші доменного газу з повітрям, що займається в зоні горіння. При цьому можна значно зменшити витрату коксика;
підігрів повітря в камері горіння, що окремо стоїть. Мета та сама – скорочення витрати коксика;
збільшення шару шихти з одночасним збільшенням розрідження під спальними візками. Кожні 20 мм збільшення висоти шару шихти забезпечують від 06 до 15% економії палива. Негативний наслідок: деяка втрата продуктивності агломашини;
впровадження малогабаритних запальних горнів з низькою витратою палива на запалення за рахунок швидкого розігріву поверхневого шару шихти. Можливе скорочення витрати газу у 2-3 рази.

Агломераційні машини бувають стрічкового типу та круглі. Найбільш поширеною є стрічкова агломераційна машина. Машина являє собою нескінченну стрічку, що складається з великої кількості візків, що рухаються по рамі, замикаються одна з одною. Візки рухаються двома зубчастими колесами, що розташовуються в головній частині машини. Ці колеса підхоплюють зубами окремі візки, піднімають їх із нижніх напрямних на верхні та штовхають до хвоста печі. Таким чином утворюється суцільний поїзд, що безперервно рухається, з окремих візків, які, доходячи до кінця машини, скочуються на нижні напрямні і по них під впливом ваги доходять до провідних коліс.

Візки виготовляються з ковкого чавуну або сталі і є секцією корита, дно якого складається з колосникових грат. Під ґратами розташовані газові камери, з'єднані з ексгаустером, що створює розрідження. Вихідна шихта,підлягає випалу та спіканню, завантажується з бункера в головній частині машини на грати візків шаром завтовшки 100-400 мм. Відразу після завантаження шар шихти розігрівається за допомогою невеликої печі, що розташовується над машиною і опалювальним вуглецевим паливом. Гази цієї печі прямують прямо на шар шихти, в результаті чого температура його підвищується і в шарі розвиваються окислення і спікання. Повітря для окисних процесів просмоктується через шар спекаемого матеріалу внаслідок значного розрідження під решіткою, створюваного ексгаустером у газових камерах. Спікальний матеріал у вигляді пирога рухається на візках зі швидкістю 1—4 м/хв, і в хвості машини в результаті відриву візків від поїзда та їх ударів об інші візки агломерат скидається з ґрат у приймальний бункер. Агломераційні машини мають робочу ширину решітки 1-4 м за ефективної довжини машини 6,6-75 м. Робоча площа машин відповідно становить 6,6-300 м 2 .

Пуск та експлуатація агломераційних машин

Пуск в експлуатацію агломераційних машин збігається зазвичай із введенням в дію нових агломераційних фабрик або з введенням в експлуатацію наступної черги будівництва вже діючої фабрики. У тому й іншому випадку пуск машин можливий лише після повного закінчення будівельних та монтажних робіт у всіх ланках фабрики, що забезпечують постачання машини, що пускається шихтою. Крім того, у головному корпусі фабрики має бути закінчена, перевірена та здана в експлуатацію припливно-витяжна вентиляція. В інших приміщеннях заводу вентиляція може здаватися паралельно зі здаванням технологічних вузлів заводу.

Запуск фабрики повинен починатися з градуювання живильників шихтового відділення.

Градуювальні роботи проводяться за кілька днів домайбутнього запуску заводу паралельно з практичним інструктажем робочих шихтового відділення. Для градуювання живильників у шихтовому відділенні встановлюються десяткові ваги, які залишаються там постійно і після введення всієї фабрики в експлуатацію для того, щоб систематично перевіряти шкалу градуювання. Крім терезів, потрібне легке металеве корито, яке, будучи покладеним на транспортер, має вільно проходити під живильниками бункерів.

Градуювання проводиться при різній висоті заповнення бункерів матеріалами, так як в залежності від висоти стовпа матеріалу в бункері при одній і тій же висоті підняття шибера у живильника кількість матеріалу, що видається, буде різна. Зазвичай досить буває зробити градуювання при повному заповненні бункера, заповненні наполовину і одну третину, що може бути зроблено після пуску фабрики.

Градуювання проводиться наступним чином: на транспорт, що рухається, ставиться корито, в яке за час проходження його під бункером надходить матеріал з живильника. Час проходження корита під бункером засікається по секундоміру. Потім корито знімається з транспортера і зважується визначення ваги завантаженого в нього матеріалу. При тому самому піднятті шибера роблять два-три виміри і беруть середньоарифметичне їх значення. Знаючи вагу матеріалу та час, за який він надійшов на транспортер, обчислюють продуктивність живильника при певному піднятті шибера, яку зображують у вигляді графіка, що вивішується у кожного живильника для повсякденного користування.

Перед подачею шихти на агломераційні машини перевіряються та пробуються газо- та повітропроводи до горна, підведення та відведення води для горна та гідравлічного ущільнення, пускова апаратура, блокування та сигналізація.

Пуск машини здійснюютьу наступній послідовності:

Пускають воду в систему запального горна, що охолоджується, і в шланги гідравлічного ущільнення горна.
Запускають ексгаустер при закритих шибер вакуум-камер і шибер ексгаустера.
Розпалюють горн. Перше розпалювання горна, щоб уникнути руйнування кладки, ведуть з поступовим підвищенням температури протягом 4-6 год. до робочої температури 1100-1200 °.

Пуск газу в пальник дозволяється лише на багаття, що добре горить під гірським багаттям. Продукти горіння видаляють через першу та другу вакуум-камери, для чого на цих камерах відкривають шибери та шибер ексгаустера для забезпечення вакууму в перших двох камерах близько 200-300 мм.

Переведення горна на газ здійснюють у такому порядку:

відкривають засувку, пускають у пальник повітря;
пускають газ при тиску не нижче 30 мм вод. ст.;
встановлюють на автоматичних регуляторах задане співвідношення повітря - газ.

Розпалювання горна та переведення його на газ можуть здійснюватися також при попередньо завантажених шихтах візках. Безперервне завантаження візків шихтою проводиться після розпалювання горна та подачі вагонів під агломерат або забезпечення прийому агломерату іншим запроектованим на фабриці способом.

З пуском шихти на машину в міру просування спікальних візків послідовно відкриваються шибери вакуум-камер і гарячим смолоскипом перевіряється робота системи ущільнень з обох боків машини та в торцевих частинах. Крім того, перевіряється:

температура води, що відходить, з охолоджуючої системи горна і ущільнюючих шлангів, яка для горна не повинна перевищувати 80°, а для ущільнення 20—30°;
показання електровимірювальної апаратури при заданому режимі роботи агломераційної машини;
рівномірність видачі та заповнення візків ліжком та шихтою на встановлену висоту шару;
безперебійність надходження мастила до ущільнюючих пластин;
відсутність ступінчастості в ланцюзі візків, що рухаються по верхньому шляху;
рівномірне запалювання поверхні шихти по всій поверхні дзеркала запалювання;
під час пуску машини необхідно стежити за мастилом підшипників, зубчастих коліс та роликових зубів зірочок приводу.

Щоб уникнути значного нагрівання бортів і корпусів, палет забороняється зупиняти машину більш ніж на 3-5 хв. під працюючим гірником.

Усі помічені недоліки в роботі машини та допоміжного обладнання негайно усуваються, і після досягнення нормальної роботи всіх механізмів дослідний пуск закінчується і машина чи вся фабрика передається у постійну експлуатацію.

За період підготовки до пуску розробляються докладні інструкції для найголовніших робочих місць, комплектується штат робітників фабрики, з якими проводиться вивчення необхідного технічного мінімуму за спеціальною програмою та до роботи допускаються ті з них, які засвоїли необхідний мінімум знань та пройшли докладний інструктаж з охорони праці та техніки безпеки.

У процесі дослідного пуску попередні інструкції уточнюються, доповнюються та після затвердження керівництвом підприємства вивішуються на видних місцях для повсякденного користування.