Конструкция отдельных узлов арматуры воздухонагревателя

Клапан горячего дутья и отделительный клапан. В качестве клапана горячего дутья (10, рис. 4.3) и отделительного клапана (11) используется во-доохлаждаемый шибер (рис. 4.4). Он состоит из корпуса, который на фланцах крепится на воздухопроводе горячего дутья или патрубке горелки.

В корпусе размещаются два медных водоохлаждаемых кольца (1, рис. 4.4) − седло, между которыми помещается водоохлаждаемый язык (2). Язык перемещается между кольцами на двух трубах (4), по которым осуществляется подвод и отвод охлаждающей воды.

до настоящего времени. Этой конструкции воздухонагревателей присущ ряд существенных недостатков, которые проявляются по мере возрастания единичной мощности доменных печей и увеличения арматуры горячего дутья, зачастую приводя к серьезным неполадкам и авариям. Эти недостатки состоят в следующем:

• различие температур кладки каме­ры горения со стороны насадки и со стороны кожуха вызывает разрушение и наклон стен камеры горения в сторону насадки, что сопровождается повреждением и камеры горения и насадки;

• под действием высоких температур и давления в нижней части камеры горения вследствие размягчения и ползучести огнеупоров происходит деформирование и обрушивание кладки камеры горения, арок и штуцера горячего дутья и горелки;

• неравномерное распределение продуктов сгорания по сечению насадки приводит к разрушению стен и значительному перетоку газов и дутья между камерой сгорания и пространством насадки;

• пульсирующее горение вызывает сильные вибрации оборудования и разрушения огнеупорной кладки, а резкие колебания температур во время смены газового и дутьевого периодов − разрушение (скалывание) огнеупоров.

Некоторые из этих недостатков были устранены с применением кера­мических горелок и сооружением воздухонагревателей с выносной камерой горения, однако концепция двухкамерного воздухонагревателя не решает проблему высокотемпературного нагрева дутья ни по конструктивным, ни по теплотехническим, ни по экологическим требованиям.

Рис. 5.21. Воздухонагреватель с выносной камерой горения:

1 − камера насадки; 2 − насадка; 3− купол; 4 – камера горения

Рис. 4.4. Клапан горячего дутья:

1 − водоохлаждаемые кольца; 2 − водоохлаждаемый язык; 3 − направляющие; 4 − трубы для подвода и отвода воды

При водяном охлаждении в языке делаются лабиринтные направляющие (3), которые организуют поток охлаждающей воды, направляя ее вначале в нижнюю часть языка. Это делается для того, чтобы организовать охлаждение низа языка в поднятом состоянии, когда эта часть находится в непосредственной близости от высоконагретого дутья.

Кольца и язык лучше делать из меди. Иногда они выполняются из мягкой малоуглеродистой стали.

При применении испарительного охлаждения клапана внутри языка делается одна направляющая, разделяющая подаваемую химически чистую воду и образующуюся паро-водяную смесь.

Шибер устанавливается только вертикально на горизонтальном участке воздухопровода горячего дутья и патрубке горелки.

При подъеме и опускании надо исключить трение языка о кольца для предотвращения его износа. Плотность закрывания обеспечивается за счет прижатия языка к одному из колец за счет разности давлений по обе его стороны.

Привод клапана оуществляется с помощью лебедки и канала, перекину-того через блок, установленный над клапаном и закрепленного за траверсу (рис. 4.4). В некоторых случаях привод клапана осуществляется с помощью зубчатых реек закрепленных на трубах языка, с которыми в зацепление входят шестерни, приводимые во вращение червячным редуктором с электродвигателем. Весь механизм закрепляется на корпусе клапана.

Клапан холодного дутья. В качестве клапана холодного дутья чаще всего используется шибер со встроенным наполнительным клапаном. Он бывает горизонтальным, который устанавливается на вертикальном участке воздухопровода, либо вертикальным, устанавливаемый на горизонтальном участке.

В языке (2, рис. 4.5) имеется отверстие, закрываемое небольшим язычком (3). У горизонтального шибера язычок укреплен на зубчатой рейке (4), которая перемещается шестерней (5) привода, состоящего из электродвигателя (8) с редуктором (9). Язычок перемещается в гнезде шибера, перекрывая сделанное в нем отверстие.

При открытии клапана вначале открывается отверстие в языке шибера. Когда это отверстие откроется, двигатель привода останавливается. Когда разница давлений по обе сторон языка снизится до 0,03 МПа, двигатель включается вновь и шибер полностью открывается.

При закрытии клапана перекрывается как воздухопровод холодного дутья языком (2), так и отверстие в языке, поскольку они (язык и язычок) движутся до своих крайних положений, соответствующих закрытому шиберу. На клапане имеется буферное устройство (12), смягчающее удар языка о корпус при закрывании клапана.

Выпускаются клапаны холодного дутья диаметром в свету 900,1100,1200 и 1400 мм. Мощность двигателя привода составляет 2,0-2,3 кВа.

Дымовой клапан. В качестве дымового клапана чаще всего используется тарельчатый клапан (рис. 4.6). Устройство клапана довольно простое. К числу недостатков следует отнести некоторую громозкость и возможность установки только на повороте трубопровода под 90 ⁰ в вертикальной плоскости.

На водоохлаждаемое седло (10) с помощью рычага (8) опускается тарель (7), закрывая клапан. При открывании клапана тарель поднимается и уходит в патрубок (2). В закрытом положении тарель прижимается к седлу под действием одностороннего давления воздуха со стороны воздухонагревателя, а в открытом фиксируется противовесом (4).

Привод этого клапана осуществляется с помощью лебедки (15) и электродвигателя мощностью 1,4 кВа. Система привода снабжена тормозом (14), барабаном с противовесом (4) и маховиком для ручного управления приводом.

Сектор (6) переменного радиуса нужен для создания минимального момента и для меньшего его изменения в процессе поднятия и опускания тарели.

Рассмотренная конструкция дымового клапана является типовой.

Рис. 4.5. Клапан холодного дутья:

1 − корпус; 2 − язык; 3 − язычок; 4 − зубчатая рейка; 5 − вал; 6 − муфта; 7 − тормоз; 8 − элек­тродвигатель; 9 − редуктор; 10 − ручной привод; 11 − цепь; 12 – демпферное устройство

Рис. 4.6. Дымовой клапан тарельчатого типа:

1 − патрубок; 2 − корпус; 3 − крышка; 4 − противовес; 5 − канат; 6 − сектор; 7 − тарель; 8 − рычаг; 9 − приводной вал; 10 − водоохлаждаемое седло; 11 − промежуточный патрубок; 12 − опорная плита

Перепускной (спускной) клапан. Этот клапан (рис. 4.7) предназначен для снижения давления в воздухонагревателе при переводе его с режима «дутье» на режим «нагрев». Он устанавливается на трубопроводе, соединяющем воздухонагреватель с дымовым боровом или с атмосферой. Этот клапан срабатывает перед открытием дымовых клапанов.

Клапан состоит из корпуса (6, рис. 4.7) с фланцами (4 и 5), встроенного седла (3) с тарелью (2), закрепленной на штоке (1), который перемещается во втулке (13), зубчатой рейки-втулки (9), смонтированной в направляющих (11) корпуса и имеющей ограниченное перемещение вдоль оси штока, пружины (10), закрепленной на хвостовой части штока, вала шестерни (8), находящейся в зацеплении с рейкой (9), приводного вала (12) и кривошипно-шатунного механизма (7), передающего вращение валу-шестерне (8).

Привод клапана, присоединенный к консольной части вала (12) состоит из фланцевого электродвигателя (14) переменного тока мощностью 2 кВа, глобоидно-червячного редуктора (17), командоаппарата (15) и кинематической зубчатой пары (16), передающей вращение командоаппарату от вала червячного колеса редуктора.

Втулка-рейка (9) может перемещаться относительно штока (1). При движении втулки в сторону открытия клапана втулка упирается в бурт на штоке и открывает клапан. При закрытии клапана усилие от втулки-рейки передается на пружину (10) и через нее на шток.

Клапан может быть приведен в действие вручную с помощью маховика (18), который связан с приводным валом редуктора конической зубчатой передачей. Посредством конечного выключателя (19) осуществляется электрическая блокировка, исключающая возможность пуска электродвигателя при управлении клапаном от маховика.

При закрытом клапане прижатие тарели к седлу обеспечивается усилием, создаваемым пружиной (10).

Газовая горелка. Горелки, применяемые на воздухонагревателях, по своему устройству довольно просты − это «труба в трубе». По внутренней трубе подается воздух, а по наружной − газ. В камере горения эти потоки смешиваются и, соприкасаясь с раскаленной стенкой воздухонагревателя, воспламеняются.

Рис. 47. Спускной (перепускной) клапан тарельчатого типа:

а − устройство; б − общий вид привода; 1 − шток; 2 − тарель; 3 − седло; 4 − фланец; 5 − фланец; 6 − корпус клапана; 7 − кривошипно-шатунный механизм; 8 − вал-шестерня; 9 − рейка; 10 − пружина; 11 − направляющая; 12 − приводной вал; 13 − втулка; 14 − двигатель; 15 − командоаппарат; 16 − зубчатая пара; 17 − глобоидно-червячный редуктор; 18 − маховик; 19 − конечный выключатель

Газовая горелка с индивидуальным вентилятором (рис. 4.8) служит для принудительной подачи газа и воздуха, необходимого для его сжигания в камеру горения воздухонагревателя. Она устанавливается перед камерой горения и соединяется с газопроводом через клапаны, регулирующую подачу газа и отсекающую горелку от газопровода, а также с воздухонагревателем через водоохлаждающий отделительный клапан. Такая горелка имеет производительность 60-80 тыс. м³/ч и состоит из корпуса (4, рис. 4.8), патрубка (1), центробежного вентилятора (5), вал которого вращается электродвигателем (8). На всасывающем патрубке вентилятора устанавливается направляющий аппарат с лопатками, с помощью которого регулируется производительность вентилятора и соотношение «газ-воздух».

Рис. 4.8. Газовая горелка с индивидуальным вентилятором:

1 − патрубок с фланцем; 2 − воздушный патрубок; 3 − пирометр; 5 − вентилятор; 6 − фотореле; 7 − гляделка; 8 − электродвигатель; 9 − исполнительный механизм

Воздух, подаваемый вентилятором, поступает в камеру горения воздухонагревателя по трубе (2), расположенной внутри корпуса (4), а газ, подаваемый сверху, - по кольцевому каналу, образованному корпусом горелки и трубой. Таким образом, подача газа и воздуха в этой конструкции горелки раздельная и смешивание потоков происходит при поступлении их в камеру горения воздухонагревателя.

Процесс горения газа контролируется радиационным пирометром (3) и фотореле (6). Для визуального наблюдения за процессом горения имеется гляделка (7).

На рис. 4.9 показана горелка производительностью 75-120 тыс. м³/ч, у которой отсутствует индивидуальный вентилятор с исполнительным механизмом, а воздух подается от центральной вентиляторной станции, обслуживающий весь блок воздухонагревателей доменной печи через патрубок (3) и трубу (1). Отделение горелки от воздухопровода и регулирование расхода воздуха для горения осуществляется дроссельным клапаном (2), установленное на воздухопроводе.

Дроссельный клапан для газа. Предназначен для регулирования расхода газа, подаваемого в газовую горелку воздухонагревателя. Он устанавливается на вертикальном участке газопровода в непосредственной близости от горелки. Широкое применение получил дроссельный клапан (рис. 4.10), который обеспечивает регулирование расхода газа и автоматическое отделение горелки от газопровода как при нормальной работе, так и в случае аварийного прекращения подачи электроэнергии. Последнее очень важно, поскольку при прекращении электроэнергии останавливается двигатель вентилятора, прекращается подача воздуха в камеру горения при открытом поступлении в нее газа, что приводит к заполнению воздухонагревателя взрывоопасной смесью.

Рис. 4. 9. Газовая горелка с централизованной подачей воздуха:

1 − труба; 2 − дроссельный клапан; 3 – воздушный патрубок

Рис. 4.10. Дроссельный клапан для газа:

1 − командоап-парат; 2 − кинематический редуктор; 3 − кронштейн; 4 − корпус; 5 − дроссель; 6 − червячный редуктор; 7 − вал; 8 − электродвигатель; 9 − сельсин-датчик; 10 − якорь; 11 − электромагнит; 12 − маховик; 13 – лапа

Основными элементами клапана являются стальной дроссель (5, рис. 4.10), закрепленный на валу (7), корпус (4), двухступенчатый червячный редуктор (6), насаженный на консольную часть вала, фланцевый электродвигатель (8) переменного тока мощностью 1,3 кВа, закрепленный на редукторе, якорь (10) с электромагнитом (11) постоянного тока. На прикрепленном корпусу кронштейне (3) установлены два командоаппарата (1), связанные с валом дросселя и между собой кинематическим редуктором (2).

К корпусу редуктора (6) прикреплены груз (14) и лапа (13), которая при открытом клапане притянута электромагнитом (11) и удерживает редуктор с электродвигателем в постоянном положении относительно корпуса. Стенки корпуса изнутри оклеены резиной, к которой при закрытом положении прижимается дроссель, обеспечивая герметичное перекрытие сечения газопровода. Привод клапана может быть приведен в действие вручную маховиком (12). Клапан снабжен тремя конечными выключателями, а также указателем для визуального контроля положение дросселя (5).

Система управления работой клапана обеспечивает автоматическое за­крытие дросселя при обесточивают электродвигателя вентилятора горелки и запуск системы подачи газа в горелку при возобновлении питания.

Воздушно-разгрузочный клапан («сноот»). В процессе работы доменной печи ее приходится останавливать или переводить в режим тихого хода. Ос­тановка печи заключается в прекращении подачи в нее дутья, а перевод тихий ход − в уменьшении количества дутья. Прекращать подачу дутья в печь, останавливая воздуходувную машину, нецелесообразно. Ее ротор (вал с ра­бочими колесами) достаточно массивен и имеет большую инерцию. При вы­ключении привода (паровой турбины или электродвигателя) он сразу остано­виться не может, а будет довольно длительное время вращаться, подавая в печь дутье в постепенно уменьшающемся количестве. Еще больше времени потребуется на разгон воздуходувной машины при ее пуске. Перекрыть воз­духопровод при работающей воздуходувке каким-либо клапаном нельзя - это вызовет перевод воздуходувки в помпажный режим работы и к возможному разрушению лопаток рабочих колес.

Воздушно-разгрузочный клапан устанавливается на воздухопроводе хо­лодного дутья перед блоком воздухонагревателей.

Клапан представляет собой дроссель (4, рис. 4.11) с патрубком. В этом патрубке перемещается плунжер (1) с вырезами для воздуха, связанный с дросселем шатуном (3). При полностью открытом дросселе плунжер полностью помещается в патрубке и его вырезы закрыты. При закрытии дросселя плунжер поднимается и щели открываются в тем большей степени, чем больше закрывается дроссель. При закрывании дросселя количество дутья, подаваемого в печь, снижается, поскольку часть дутья сбрасывается через щели в атмосферу. Сопротивление, оказываемое щелями проходящему через них дутью, сопоставимо с сопротивлением прохождению газа в печи. Этим обеспечивается удержание рабочей точки на газодинамической характеристике воздуходувной машины при установленных параметрах дутья.

Для уменьшения шума при выпуске воздуха через щели клапан снабжен глушителем.

Привод клапана дает возможность кроме управления от электропривода, применять и ручное управление, штурвал от которого находится около печи?

На английском языке клапан именуется «снорт», что означает «шумящий».

Смесительный клапан. Доменные воздухонагреватели являются регенераторами, т.е. аппаратами периодического действия. Для непрерывной подачи в печь нагретого дутья необходимо устанавливать не менее 3-х аппаратов: два из них находятся в режиме нагрева насадки, а один − на нагреве дутья. Затем производится перевод воздухонагревателей. Когда нагретый воздухо­нагреватель поставлен «на дутье», температура дутья, выходящего из него, максимальная. Однако по мере его работы температура дутья снижается и достигает заданной. Дальнейшая работа воздухонагревателя в этом режиме будет сопровождаться снижением температуры дутья ниже установленной. Кроме того, будет снижаться и температура разделительной стенки камеры горения воздухонагревателя, что может привести к невозможности зажигания смеси газа с воздухом при последующем переводе этого воздухонагревателя в режим нагрева насадки.

Рис. 4.11. Воздушно-разгрузочный клапан («снорт»):

1 − корпус; 2 − поршень; 3 − шатун; 4 − дроссель; 5 – глушитель

Эффективная работа доменной печи при колебаниях температуры дутья невозможна, поскольку это приводит к изменению во времени теплового состояния печи, химического состава чугуна, равности схода шихты в печи…

Для выравнивания температуры дутья воздухопроводы холодного и горячего дутья соединяются смесительным воздухопроводом, на котором устанавливается смесительный клапан (рис. 4.12). Через смесительный клапан в воздухопровод горячего дутья подается холодное дутье в количестве, обеспечивающем температуру, равную минимальному ее значению (штриховая линия на рис. 4.12) при выходе из воздухонагревателя. Полное закрытие смесительного клапана свидетельствует о том, что данный воздухонагреватель остыл и не может обеспечить нагрев дутья до заданной температуры. Необходим перевод остывшего воздухонагревателя в режим нагрева насадки и постановка на дутье нагретого аппарата.

Наиболее удобным в качестве смесительного клапана является дроссельный. Количество проходящего через него воздуха почти прямо пропорционально углу поворота дросселя в отличие от шиберных и тарельчатых клапанов. Это очень удобно в цепях автоматического управления, в котором и работает смесительный клапан.

Сам клапан (рис. 4.12) состоит из корпуса (1), поворотного диска (2), вала (3) и указателя (4).

Предохранительный клапан. При внезапной остановке воздуходувной машины, когда давление газов со стороны доменной печи становится больше, чем со стороны тракта холодного дутья, возможно попадание доменного газа в смесительный воздухопровод и воздухопровод холодного дутья. Это может быть причиной образования взрывчатых смесей горнового газа с воздухом. Для предотвращения попадания фурменного газа в указанные воздухопроводы на смесительном воздухопроводе устанавливается предохранительный клапан (рис. 4.14), автоматически закрывающийся при падении давления со стороны воздуходувной машины. Обычно − это клапан шиберного типа, работающий в паре со смесительным клапаном. Диаметр условного прохода клапана делается равным 600-1250 мм.

Рис.4.12. Смесительный клапан:

1 − корпус; 2 − дроссель; 3 – указатель

Рис. 4.13. Изменение температуры дутья, выходящего из воздухонагревателей (номера воздухонагревателей на кривых) при последовательной (а)
и попарно-параллельной (б) работе: штриховая линия - температура дутья, поступающего в печь

Дата добавления: 2015-07-18