Фурменный прибор доменной печи представляет собой комплекс технических устройств, обеспечивающих подачу горячего дутья в рабочее пространство горна, ввод газообразного, жидкого или пылеугольного топлива, а также отвод продуктов сгорания в зону фурменных очагов. Данный узел является критически важным для поддержания температурного режима и газодинамики плавки.
Сравнительный анализ конструктивных элементов устройств подачи дутья в горн доменной печи
Конструкция прибора включает несколько последовательно соединенных элементов, работающих в условиях высоких температур (до 2100–2300 °C в зоне очага) и избыточного давления дутья, достигающего 5,0–6,5 атм. Основой служит кованый или литой медный холодильник фурмы, который отводит теплоту от огнеупорной насадки и предохраняет металлический кожух печи от перегрева.
Центральным звеном является медная водоохлаждаемая фурма с коническим соплом Лаваля. Геометрия сопла обеспечивает критическое истечение дутья со скоростью, превышающей местную скорость звука, что интенсифицирует смешивание кислорода воздуха с коксом и природным газом. Угол наклона фурмы относительно горизонтали варьируется от 6 до 12 градусов в зависимости от профиля горна и высоты столба шихты.
Система подвески и фиксации прибора состоит из фланцевых соединений, компенсаторов теплового расширения и амортизирующих пружин. Она обеспечивает герметичность при тепловых деформациях кожуха печи, достигающих 100–150 мм. Компенсатор выполняется в виде линзового или сильфонного элемента из жаропрочной стали, рассчитанного на осевые и угловые перемещения.
В корпусе фурменного прибора монтируется устройство ввода газообразного топлива (природный газ, коксовый газ) через форсунки, расположенные под углом к оси дутьевого канала. Для ввода пылеугольного топлива (ПУТ) предусмотрены специальные инжекционные патрубки, обеспечивающие транспорт угольной пыли в ядро фурменного очага без агломерации частиц.
Характеристики медной фурмы подбираются по тепловому потоку, который может достигать 5–8 МВт/м² в горне печей полезным объёмом 3000–5500 м³. Толщина стенки медного корпуса составляет 15–30 мм. Для снижения эрозии от ударов кусков кокса сходящего шихтового столба применяют наплавку твердых сплавов на основе карбида вольфрама на выходную часть фурмы.
Современные приборы оснащаются системой автоматического контроля температуры охлаждающей воды. Датчики температуры и расхода устанавливаются на входе и выходе каждого холодильника фурмы. При достижении критических значений (перегрев выше 60 °C) система аварийной сигнализации инициирует снижение давления горячего дутья или полную остановку печи.
Устройство быстросъемного соединения фурмы с кольцевым воздухопроводом выполнено по принципу байонетного замка. Это позволяет заменять вышедшую из строя фурму в течение 20–40 минут без остановки дутья на соседних фурмах, используя специальный манипулятор. Герметизация стыка достигается применением термостойких графитовых прокладок, выдерживающих температуру до 1200 °C.
В колене фурменного прибора предусмотрен смотровой лючок с кварцевым стеклом для визуального контроля состояния фурменного очага. Для очистки стекла от пыли и возгонов металла используется система продувки инертным газом (азотом) под давлением 6–8 атм. Оптическая система совмещается с телевизионной камерой высокого разрешения для автоматизированного анализа скорости схода шихты.
Параметры дутья на входе в фурменный прибор: температура 1100–1250 °C, содержание кислорода 25–35%, расход на одну фурму 150–350 тыс. м³/ч. Давление в кольцевом воздухопроводе поддерживается на 0,1–0,15 МПа выше давления в горне печи. Диаметр выходного отверстия фурмы варьируется от 100 до 180 мм в зависимости от производительности агрегата.
Защита внутренних каналов от шлаковых настылей и корки осуществляется путём периодической импульсной подачи кислорода через специальные клапаны, встроенные в канал подачи дутья. Длительность импульса не превышает 2–5 секунд, частота определяется режимом горения кокса. Контроль состояния приборов ведется по перепаду давления на воздухопроводе.
Расчетное количество фурменных приборов на современных доменных печах составляет от 24 до 42 единиц. Расстояние между осями соседних фурм по окружности горна выбирается из условия равномерности распределения газового потока и шага между осями составляет 0,6–1,2 метра. Неравномерность подачи дутья по отдельным приборам не должна превышать 2–3% от номинала.
Что такое фурменный прибор и для чего он нужен?
Фурменный прибор — это устройство для подачи горячего дутья (воздуха, обогащенного кислородом) в горн доменной печи. Он обеспечивает равномерное распределение дутья по окружности печи, поддерживает необходимую температуру в зоне горения и позволяет вводить дополнительные реагенты (например, пылеугольное топливо) для интенсификации плавки.
Из каких основных узлов состоит фурменный прибор?
Типовой фурменный прибор включает: фурму (медное сопло, направленное внутрь печи), амбразуру (охлаждаемый корпус), подводящие трубы для дутья и охлаждающей воды, а также устройства для отсечки газа (клапаны и свечи). Все элементы соединяются фланцами и уплотнениями для герметичности.
Почему фурмы изготавливают из меди, а не из стали?
Медь обладает высокой теплопроводностью (примерно в 5 раз выше, чем у стали). Это критически важно, так как фурма работает в зоне с температурой до 2000°C. Медь эффективно отводит тепло, предотвращая перегрев и расплавление детали. Внутренние каналы фурмы постоянно охлаждаются водой, что дополнительно защищает её от разрушения.
Как часто нужно менять фурменные приборы и почему?
Срок службы фурменного прибора варьируется от нескольких недель до нескольких месяцев (в среднем 2-6 месяцев). Замена требуется из-за: абразивного износа частицами шихты и шлака, термоциклических трещин (из-за резких перепадов температур при остановках печи), а также прогара медной стенки при нарушениях водяного охлаждения.
Что произойдет, если фурменный прибор выйдет из строя во время работы домны?
Разрушение прибора (например, прогорание фурмы) приводит к прорыву горячих газов и возможному выбросу шлака и чугуна наружу. Для предотвращения аварии срочно перекрывается подача дутья и газа (отсекающим клапаном), после чего печь переводят на пониженное давление и проводят замену поврежденного узла с помощью специальной установки — «забойной машины».
Оцените статью
Happy
Care
Haha
Suprise
