ГОРН ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТЫ, СПЕКАЕМОЙ НА ДВИЖУЩИХСЯ КОЛОСНИКОВЫХ ТЕЛЕЖКАХ
FURNACE FOR IGNITION OF AGGLOMERATION CHARGE, SINTERED ON MOVING GRATE TROLLEYS

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для зажигания поверхностного слоя шихты, спекаемой на подвижных колосниковых тележках.
Известен зажигательный горн, содержащий в одном корпусе две камеры: камеру нагрева и воспламенения твердого топлива в поверхностном слое шихты от пламени горелок, далее называемую «камера зажигания», и камеру перехода фронта горения в слой, далее называемую «козырек». Горн содержит металлический каркас, воздухоохлаждаемые панели, установленные как боковые стены и свод с футеровкой из волокнистого огнеупорного материала, криволинейную футерованную входную стенку и горелочные устройства, установленные на своде камеры зажигания (RU 2275435, публ. 27.04.2006) [1].
Недостатком этого горна является выполнение сводовых панелей в виде -образного короба с гнездами для установки горелок. Причем горелочные камни подвешивают на специальных балках, установленных под панелями, а их монтаж выполняют изнутри горна, что исключает замену камней без полного охлаждения футеровки. Кроме того, передача тепла, поступающего из пространства горна к основанию панелей, в такой конструкции неэффективна, т.к. не обеспечивает достаточный подогрев воздуха, поступающего в горелки.
Известен также зажигательный горн, содержащий две камеры в одном корпусе, боковые и сводовые воздухоохлаждаемые панели с горелками, в котором каждая сводовая панель выполнена в виде воздухоподводящего короба, являющегося общим воздушным корпусом для группы горелок. Горелки выполнены как комплектные устройства, оснащенные системой электроискрового розжига, датчиками контроля пламени и огнеупорными камнями и собраны в единый узел, который может извлекаться из панели для замены снаружи горна непосредственно со стороны рабочей площадки. Воздухоподводящая панель является одновременно рабочей площадкой для обслуживания горелок и приборов теплового контроля, установленных на своде (ЕА 019468, публ. 31.03.2014) [2].
Недостатком этого горна является невозможность использования для горения газа в горелках воздуха, подогретого в охладителе шихты до 300-450°C, т.к. подача воздуха с такой температурой в панели горна, на которых должен находиться обслуживающий персонал, не допускается по требованиям техники безопасности. Неудобством при эксплуатации горна является установка в смесителях горелок электроискровых запальных устройств. При сжигании природного газа работа таких устройств не вызывает нареканий. Однако при сжигании коксового и доменного газов, а также их смесей, содержащих смолы и нафталин, и при наличии токопроводящей пыли в воздухе, наблюдаются постоянные наросты отложений на электродах розжига, что приводит к отказам при искрообразовании во время розжига горелок.
Недостатком горна является также наличие прямого сочленения камеры зажигания и козырька, что приводит к свободному перетоку газов из камеры зажигания в переходную камеру, т.е. под козырек. Это приводит к тому, что температура поверхности слоя шихты в начальной части под козырьком нерегулируемая и практически такая же, как и в камере зажигания, что замедляет охлаждение уже спекшегося поверхностного слоя шихты. Кроме того, наличие жесткого соединения в одном корпусе горна камеры зажигания и козырька затрудняет доступ обслуживающего и ремонтного персонала в горн.
Задача настоящего изобретения заключается в повышении эффективности нагрева поверхностного слоя шихты, спекаемой на подвижных колосниковых тележках, а также в повышении удобства обслуживания горна.
Для решения задачи предложен горн, который, как и горн по прототипу, содержит металлический футерованный каркас, воздухопродуваемые боковые панели и сводовые панели с горелками, разделительной стенкой между камерой зажигания и козырьком, устройства розжига и контроля пламени. Заявленный горн отличается тем, что в качестве сводовых панелей содержит чередующиеся воздухопродуваемые панели и панели с горелками, между чередующимися панелями смонтированы переходные патрубки, выполненные как площадки обслуживания панелей.
В частном случае исполнения:
- стенка горна между камерой зажигания и козырьком выполнена на криволинейной подвеске с радиусом кривизны, равным половине высоты камеры зажигания, а каркасом для стенки служит коллектор, в который выведены патрубки охлаждающего воздуха с соплами для истечения воздуха в сторону разделительной стенки;
- козырек выполнен с возможностью его отсоединения от камеры зажигания.
Сущность нового устройства заключается в следующем. Сводовые панели горна выполняются двух видов. Часть панелей выполняется в виде воздухопроводящих коллекторов с подвеской футеровки из волокнистых блоков. Часть панелей выполняется как составное горелочное устройство, имеющее общий центральный корпус для подвода подогретого воздуха, рассредоточенные по его длине смесители, имеющие воздухоприемные трубы с окнами входа воздуха, подводы газа соплами и горелочные блоки в металлических обоймах, и периферийные каналы для подвода охлаждающего воздуха.
В направлении вдоль горна все панели этих двух видов установлены чередующимися. Воздухопроводящие панели и периферийные каналы горелочных панелей соединены переходными патрубками, обеспечивающими последовательное протекание воздуха по ним сначала в коллектор разделительной стенки между камерами горна, а затем в задний коллектор козырька с истечением из его сопел, направленных в сторону разделительной стенки.
Такое предложение позволяет использовать в сводовых панелях одновременно и неподогретый охлаждающий воздух, и воздух с температурой до 400°C, при этом обеспечивается возможность обслуживания горелок и регулирование температуры теплоносителя в зоне разделительной стенки.
Для обеспечения безударного воздействия теплоносителя на слой шихты на границе камеры зажигания и переходной камеры разделительная стенка между ними выполнена на криволинейной подвеске с уменьшением высоты рабочего пространства от свода до поверхности слоя шихты пропорционально радиусу кривизны, равному половине высот рабочего объема камеры зажигания. Причем несущим каркасом криволинейной подвески является сборный короб, в котором выполнены входы воздуха со всех элементов охлаждения горна.
Для обеспечения возможности доступа в рабочую камеру зоны зажигания горна при выполнении ремонтных работ козырек горна установлен на отдельном рельсовом пути на роликах и присоединен к каркасу зоны зажигания болтовым соединением. Отличительной особенностью горна является также установка на его боковых стенах под каждой горелочной панелью на расстоянии одного радиуса выходного сечения туннеля и на таком же расстоянии от оси установки горелок двух встречно расположенных электрогазовых длиннопламенных запальных устройства.
Новый технический результат, достигаемый заявленным горном, заключается в возможности использования для горения газа в горелках воздуха, подогретого в охладителе шихты до 300-450°C, а также в возможности доступа персонала в горн для его обслуживания и ремонта.
Предложенный горн показан на чертежах, на которых на фиг. 1 показана принципиальная схема горна; на фиг. 2 - продольный разрез горна; на фиг. 3 - поперечный разрез камеры зажигания с горелками; на фиг. 4 - фрагмент поперечного разреза панелей и горелок; на фиг. 5 - схема подачи и перетока воздуха между сводовыми панелями горна; на фиг. 6 - положение камеры воспламенения и козырька в период ремонтных работ.
Горн содержит металлический каркас 1, футерованный легковесным волокнистым материалом 2, расположенный над движущейся тележкой 3, разделенный криволинейной стенкой 4 на камеры: камеру зажигания 5 и переходную камеру - козырек 6. Боковые стенки 7 и сводовые панели 8 выполнены в виде воздухопродуваемых коробов, соединенных с торцевым коллектором 9, имеющим сопла 10 для истечения воздуха под козырек 6. Между воздухопродуваемыми панелями установлены горелочные панели 11, имеющие центральный канал 12 для ввода подогретого воздуха и периферийные каналы 13 для прохода охлаждающего воздуха. Причем рядом расположенные воздушные каналы соединены переходными патрубками 14.
По оси центрального канала горелочной панели установлены смесительные трубы 15, подводы газа 16, завихрители 17 и горелочные устройства 18. Под каждой горелочной панелью на боковой стенке горна на расстоянии одного радиуса выходного сечения туннеля от свода и на таком расстоянии от оси установки горелок выполнены патрубки 19 для встречного установленных запальных горелок 20.
Для контроля наличия факела в горне на каждой горелке установлен оптический датчик 21. Козырек горна имеет самостоятельный каркас 22, опирающийся на стойки 23, нижняя часть которых имеет ролики 24 для свободного перемещения по дополнительным рельсам 25.
Горн работает следующим образом. Воздух, предназначенный для охлаждения элементов горна, нагнетается в боковые и сводовые воздухопродуваемые панели и, последовательно перетекая через них, передается в коллектор 9 торцевой разделительной стенки 4, вытекая из его сопел 10 в пространство под козырек 6. Воздух, подогретый в охладителе спеченной шихты, подается в панели 11, равномерно распределяется по их длине и входит в горелочные трубы 15, на выходе из которых, закрученный в завихрителе 17, выходит в горелочный камень 18, где происходит его смешение с газом, нагнетаемым по каналу 16.
Образовавшаяся смесь воспламеняется от запальных факелов 26, развевающихся под сводом вдоль наружной поверхности потока вихревой газовоздушной смеси, и возникшее пламя контролируется фотодатчиками 21. Образовавшийся в зоне зажигания теплоноситель с температурой около 1300°C фильтруется через слой шихты, нагревая ее поверхность и воспламеняя твердое топливо. Часть теплоносителя проходит в зону 6 под козырек, где встречается со струями воздуха, вытекающими из сопел 10. При этом соударяющиеся потоки создают подпор продуктам горения, перетекающим из камеры 5 в камеру 6, обеспечивая плавное снижение температуры поверхностного слоя шихты, горение в котором переместилось в нижележащие слои.
То, что патрубки для установки длиннопламенных запальных устройств выполнены на боковых стенках горна встречно на расстоянии одного радиуса выходного сечения от свода и от оси установки основных горелок, вызвано соображениями надежности воспламенения факелов всех горелок одной панели от факелов двух запальных устройств.
Если все горелки одной панели расположены в одну линию так, что их горелочные камни соприкасаются, даже в этом случае наблюдаются отказы в «перебросе» факела от одной горелки к другой. Если горелки в панели расположены с шагом друг от друга большим, чем диаметр горелочной амбразуры, то запальное устройство, расположенное под осью горелок в вертикальной плоскости, обеспечивает надежное воспламенение только первой, ближайшей к запальнику горелки. Но при этом наблюдаются отказы в «перебросе» пламени вдоль горелок одной панели, так как факел первой горелки интенсивно разрушает факел запальника и он не может воспламенить смесь, вытекающую из амбразуры соседней горелки.
Если привязка оси запальника по отношению к оси горелок находится в заявленных пределах, то факел запальника только касается наружной границы вытекающих потоков из горелочных камней. При этом запальный факел 26 не вступает во взаимодействие с вихревыми потоками, вытекающими из горелочных камней, и не разрушается, сохраняя свое длиннопламенное развитие. При этом производится воспламенение не только ближайшей к запальнику, но и всех последующих горелок. Для гарантированного зажигания топливовоздушной смеси на горне устанавливаются два встречно размещенных запальника.
Если при эксплуатации зажигательного горна возникает необходимость выполнения ремонтных работ в зоне зажигания, то после отключения горелок и охлаждения футеровки козырек 6 отсоединяют от подводящих трубопроводов и по рельсовому пути 25 откатывают от камеры зажигания 5 на величину I, достаточную для доступа в горн ремонтного персонала.