Доменный цех предназначен для получения жидкого чугуна из железосодержащих материалов в процессе их плавки и восстановления.

Доменный цех

В состав доменного цеха входят следующие объекты и сооруже­ния:

- доменная печь №1 полезным объемом V_n=3000 м³;

- доменная печь №2 -"- V_n=2000 м³;

- доменная печь №3 -"- V_n=3000 м³;

- участок шихтоподачи с аварийно-приемными устройствами №1,2,3;

- участок разливочных машин;

- центральные вытяжные станции №1,2,3;

- электроподстанции №1,2;

- отделение приготовления огнеупорных масс;

- депо ремонта чугуновозных ковшей;

- установка опрыскивания чаш шлаковозов;

- склад холодного чушкового чугуна;

- рудный двор;

- административно-бытовые корпуса №1,2,3.

Вдоль всего цеха, с обеих сторон идут несколько железнодорожных путей, по которым отвозят чугун и шлак, подвозят другие материалы во время ремонтов(рисунок 1). На рисунке 2 представлен вертикальный разрез доменной печи.

Рисунок 1 – Доменная печь в Рисунок 2 – Вертикальный разрез

поперечном разрезе доменной печи

Доменные печи имеют островное расположение. Блок воздухонагревателей ДП № 2 расположен рядом с печью, ДП № 1 и № 3 − отдельно стоящими блоками. Участок шихтоподачи расположен вдоль фронта печей со шлаковой сторо­ны. Агломерационный и коксовые цеха №1,2 жестко связаны с доменным цехом системой конвейеров.

Комплекс каждой доменной печи состоит из: собственно доменной печи с загрузочным устройством; пылеуловителя с нисходящим газопроводом "грязного" газа; поддоменника; литейных дворов с оборудованием для проведения выпусков; пульта управления печью; блока воздухонагревателей с дымовой трубой; шихтовых бункеров и оборудования нижней системы загрузки; скиповой ямы; наклонного моста с устройством замены скипов; здания с лебедками конусов, зондов и скипового подъемника; грузопассажирского лифта; газораспределительного устройства для вдувания природного газа в печь.

2.1 Доменная печь №1

Доменная печь №1 полезным объемом 2000 м³ (с одной чугунной леткой) была принята в эксплуатацию 25 июля 1964 года. В период с 21.10.76 по 21.03.77 была проведена реконструкция печи с увеличением ее полезного объема до 3000 м³, строительством правого литейного двора, оборудованием печи тремя чугунными лет­ками. Для сокращения сроков реконструкции, рядом с действующей до­менной печью была построена новая (на платформе) и методом надви­га установлена на существующий фундамент.

В настоящее время печь имеет:

- 2 литейных двора;

- 3 чугунных летки;

- 28 воздушных фурм диаметром D=150 мм;

- роторное загрузочное устройство лопастного типа (конструкции ЗСМК);

- устройство подавления выброса пыли из межконусного простран­ства загрузочного устройства;

- 2 машины для отбора проб колошникового газа по радиусу печи;

- 3 бурмашины для вскрытия чугунных леток (фирма «ТМТ», Германия);

- 3 машины для закрытия чугунных леток (фирма «ТМТ»)_;

- 1 распределительное устройство для разделения чугуна и шлака;

- 6 качающихся ванн для разлива жидких продуктов плавки (по 2 основных и 2 резервных на правом и левом литейных дворах);

- 5 электротолкателей для установки и передвижения ковшей;

- 4 воздухонагревателя с централизованной подачей воздуха на горение;

- трубу взятия печи на "тягу";

- 2 мостовых крана пролетом 31,5м, грузоподъемностью Q=30/5T для механизации горновых работ;

- 2 грузопассажирских лифта грузоподъемностью 1т (один для обслуживания блока воздухонагревателей, другой - доменной печи).

Под литейными дворами печи проходят железнодо­рожные пути для постановки шлаковозов, чугуновозов и имеется три хозтупика. Под пылеуловителем проходит железнодорожный путь для вы­грузки пыли в глуходонные вагоны.

Забор материалов из шихтовых бункеров производится с помощью автоматической транспортерной системы набора и взвешивания шихты, установленной в подбункерном помещении.

Набор производится с одновременным отсевом мелких фракций железорудных материалов и кокса на дебалансных грохотах с отвер­стиями сит 7 мм (для агломерата) и 34 мм (для кокса). Надрешетный материал поступает в весовые воронки автоматического взвешивания и дозирования. Агломерат из бункеров правой и левой сторон бункеров поступает через грохо­та на сборные конвейера К-15 (правый, левый) в воронковесы.

Отсев агломерата и кокса по конвейерам отправляется в агло­мерационный цех для дальнейшей переработки. Качество отсева мело­чи зависит от амплитуды колебания грохотов, которая для инерцион­ных аглогрохотов составляет 5-6 мм, виброгрохотов (типа ГВК) -1,8-2,0 мм.

Автоматическая система набора позволяет забирать агломерат из одного или одновременно из нескольких бункеров. Для лучшего усреднения по химическому составу, агломерат должен набираться не менее чем из двух бункеров. Системой набора предусмотрена возможность забора железоруд­ных материалов из бункеров правой или левой сторон в одну из руд­ных весовых воронок с помощью перекидного лотка, работающего в автоматическом режиме.

Система взвешивания и дозирования шихты каждой доменной печи имеет шесть весовых воронок, оборудованных тензодатчиками:

- две для рудных материалов Q=60T (для ДП-1,3), Q=50T (для ДП-2) с классом точности взвешивания 0,2%;

- две для кокса Q=10т (для ДП-1,2), Q=15T (для ДП-3) с классом точности взвешивания 0,2%;

- две для флюсующих добавок Q=10т с классом точности взвешивания 0,2%.

Доменные печи № 1, 2 оборудованы загрузочными устройствами с роторным распределителем шихты лопастного типа.

Особенности загрузочного устройства клапанного типа следующие:

1. установлены приёмные воронки индивидуально для каждого скипа;

2. введён газоуплотнительный элемент – два газовых клапана диаметром 920 мм;

Наполнение межконусного пространства газом осуществляется через два наполняющих клапана, выход также через два выхлопных клапана. В остальном конструкция засыпного аппарата соответствует типовым.

Работа загрузочных устройств возможна в двух режимах:

1. Основном, когда межконусное пространство находится под постоянным давлением и функции газового затвора выполняет большой конус.

2. Дополнительном, когда межконусное пространство находится под переменным давлением и функции газового затвора выполняет большой конус.

Конструкция загрузочного устройства ДП-1 позволяет загружать на малый конус 1 или 2 скипа шихтовых материалов, с последующим их опусканием на большой конус. Обычно на малый конус загружают два скипа шихты, на большой - четыре.

Роторный распределитель имеет пять лопастей сложной конфигу­рации, с помощью которых осуществляется укладка шихтовых материа­лов по поверхности засыпи. Вращение его обеспечивается электро­приводом с угловым редуктором, расположенным в специальной камере в подконусном пространстве. Управление работой ротора осуществля­ется в автоматическом режиме.

Кожух доменной печи самонесущий, с пятью горновыми колоннами для опирания маратора. Кольцевые площадки шахты на доменных печах №1,2 крепятся к кожуху, на доменной печи №3 - к колоннам шахты.

Футеровка доменных печей выполняется в соответствии с требо­ваниями "Инструкции по футеровке и сушке доменных печей и их вспо­могательных устройств", разработанной Гипромезом" в 1985 году, и утвержденной МЧМ СССР 23.12.85. Для футеровки доменной печи использованы: графитизированные блоки - 1 ряд (нижний) лещади; углеродистые блоки - 2 ряд лещади, периферия лещади и горна; муллито-корундовые изделия марки МЛЛД - 3 ряда выше углеродистых блоков; шамотный кирпич ШПД-42 (шлифованный) - кладка горна, заплечиков, распара и 2/3 высоты шахты (охлаждаемой), район чугунных леток; шамотный кирпич ШПД-39 - кладка верхней (неохлаждаемой) части шахты.

Размер графитированных блоков 1600*400*400 мм, углеродистых-1650*550*550 мм, высота муллито-корундовых изделий МЛЛД - 550 мм.

Толщина футеровки охлаждаемой части шахты 805 мм, в районах выступов холодильников - 575 и 460 мм. Толщина футеровки неохла­ждаемой части шахты 920 мм. Кладка чугунных леток выполнена из шлифованного кирпича мар­ки ШПД-42.

Колена и сопла воздушных приборов футеруются набивной муллитовой безусадочной массой Ш-2, раструб - из муллито-корундовых и шамотных легковесных изделий.Купол печи футерован стальными плитами. Зазоры между плитами и куполом заполнены шамотно-глинисто-цементным раствором.

Проект установки охлаждения доменной печи выполнен НПО"Энергосталь" (г.Харьков, Украина), которым предусматривается работа системы с использованием химически очищенной воды для двух независимых замкнутых зон охлаждения: испарительное охлаждение холодильников шахты с естественной циркуляцией воды и пара; принудительная циркуляция воды и пара, образующихся при ох­лаждении холодильников низа печи (маратора, заплечиков, фур­менной зоны, горна, лещади и подлещадного охлаждения) горя­чей химически очищенной водой. Обе зоны объединены общим теплоутилизационным комплексом, который состоит из пароводяных теплообменников (бойлеров) и воздушных те­плообменников (калориферов).

В бойлерах конденсируется пар, вырабатываемый системой испа­рительного охлаждения. В калориферах происходит передача тепла от сконденсированного пара, и тепла, полученного от охлаждения низа печи, воздуху горения воздухонагревателей.

Холодильные плиты выполнены с двухрядным расположением змее­виков. В шахте печи использованы холодильники Г-образной формы, толщиной 230 мм, с залитым на всю толщину плиты клиновидным огне­упорным кирпичом, в заплечиках - ребристые плиты без залитого кирпича, с заполнением межреберного пространства углеродистой на­бивкой. В фурменной зоне, горне, лещади - гладкие холодильные плиты толщиной 200 мм.

Все холодильники разбиты на 4 секции, каждая секция имеет барабан-сепаратор, опускной, подъемный, сливной коллектора, что позволяет переводить каждую секцию на охлаждение технической водой при работе стальных секций на испарительном охлаждении. Выход пара от СИО печи состовляет 24 т/час при Р = 3,0 ати., расход питательной воды равен 28 м³/час.

2.2 Доменная печь №2

Доменная печь №2 полезным объемом 2000 м³ сдана в эксплуатацию 20 июня 1967 года. Проект выполнен на основании типового проекта доменной печи V_п=2000 м³, разработанного «Гипромезом» в 1959 – 1960 гг. Последний капитальный ремонт 1 разряда проведен за 50 суток, печь была задута 21.04.84 г. С 1998 года по 2005 года находилась на консервации. В апреле 2005 года после проведения капремонта 1 разряда, печь была введена в эксплуатацию.

В настоящее время печь имеет:

- 24 воздушные фурмы диаметром 150 мм;

- 1 литейный двор;

- 2 чугунные летки;

- роторное загрузочное устройство лопастного типа;

- 2 бурмашины типа МВ2ЛН-1000-3200 для вскрытия чугунных леток;

- 2 машины для закрытия чугунных леток;

- 4 качающиеся ванны для разлива продуктов плавки,

- 4 электротолкателя для постановки и передвижения ковшей;

- 4 машины для отбора проб колошникового газа по радиусу печи;

- 4 воздухонагревателя с дымовой трубой;

- трубу взятия печи на "тягу".

Кожух доменной печи самонесущий с 4 горновыми колоннами для опирания маратора. Для изготовления кожуха применена сталь марки 09Г2С 12 категории.

Под литейным двором проходят 4 железнодорожных пути для постановки шлаковозов, чугуновозов, а также хозяйственный тупик для поставки на печь заправочных материалов и оборудования. Также под литейным двором расположено помещение вентиляторов охлаждения лещади, где установлено 3 вентилятора, один из которых резервный.

На литейном дворе расположены 2 главных желоба с распределительными коробками для разделения чугуна и шлака, транспортирующие чугунные и шлаковые желоба, 4 «качающиеся» ванны, два закрома для песка и желобной массы. Литейный двор оборудован мостовым краном грузоподъемностью Q=25/5 т и кран-балкой грузоподъемностью Q = 10 т (для подачи грузов через проем литейного двора на шлаковой стороне). Для обслуживания шлаковой ванны имеется тельфер грузоподъемностью Q=10 т.

На наклонном колошниковом мосту установлены шкивы диаметром D=2000 мм для направления канатов скиповой и конусной лебедок, консольно-поворотный кран Q=2,5T, стопорные устройства скипов, используемые для замены скипов и подтяжки канатов скиповой лебед­ки.

Забор рудных материалов и кокса из шихтовых бункеров произ­водится с помощью грохотов. Каждый рудный бункер оборудован двумя течками и двумя грохо­тами. На грохотах отсевается мелочь агломерата фракции 0-7 мм. Амплитуда колебаний виброгрохота составляет 1,8-2,0 мм, инерцион­ного - 5-6 мм. Набираемые рудные материалы с грохотов поступают на сборные конвейера К-24 (правый), К-24 (левый), а затем в весо­вые воронки. Для подачи рудных материалов с правой и левой сторон рудных бункеров в одну из рудных весовых воронок, имеется перекидной ло­ток с электроприводом.

Для забора кокса имеется 4 двудечных вибрационных грохота, причем предусмотрена одновременная выдача кокса из 2 бункеров на 1 грохот. Нормальная скорость насева кокса 800 кг/мин. В случае необходимости допускается увеличение скорости насева до 20%. Ам­плитуда колебаний грохота составляет 6 мм.

Набор флюсов в весовые воронки добавок производится вибропи­тателями, выполненными на базе грохотов типа ГВК. Из воронковесов добавки поступают в рудную воронку. Вес загружаемых в скип материалов не должен превышать уста­новленную грузоподъемность скиповой лебедки, а объем их - полез­ного объема скипа.

Управление работой грохотов, конвейерами нижней системы заг­рузки, затворами весовых воронок, перекидным лотком, качественным и количественным набором шихтовых материалов, набором флюсов производится с пульта управления машиниста загрузки печи.

Система автоматической загрузки ДП №2 работает в следующих режимах:

- УВМ, когда ЭВМ "М-6000" совместно с цифровыми весовыми приборами автоматически осуществляет окончание дозирования материалов, выдает информацию об их набираемом весе на цифровом табло машиниста загрузки, регистрирует информацию на печатающем устройстве о подачах, осуществляет корректировку расхода кокса в зависимости от его влажности;

- ЦВД, когда ЭВМ работает, но не выдает команду на прекращение дозирования материала, следит за фактически набранными массами на цифровом табло и регистрирует на печатающем устройстве информацию о подачах;

- КИП, когда ЭВМ воспринимает информацию с соответствующего цифрового прибора, дозирование ведут приборы КИП;

- УВМ-2, этот режим предназначен для работы с цифровыми приборами флюсующих материалов. ЭВМ дозирует флюсы в ко­личестве, рассчитанном системой "Основность".

Автоматическая система "Основность" ДП-2 работает в двух режимах: автоматического управления; "советчика мастера". На ДП-1,2,3 работает система автоматической коррекции расхода кокса в зависимости от его влажности и содержания железа в шихте. Переход на режим КИП осуществляется в случае неработоспособности какого-либо весового прибора до устранения неисправности.

2.3 Доменная печь №3

Доменная печь №3 полезным объемом V_n=3000 м³ была сдана в эксплуатацию 15 марта 1971 года. Проект строительства печи был разработан на базе технических и технологических решений для доменной печи № 8 V=2700 м³ Криворожского метзавода (Украина). Последний капитальный ремонт I разряда проведен в 1998 году. Печь была задута 23.12.98.

В настоящее время печь имеет:

- 2 литейных двора;

- 3 чугунных летки;

- 28 воздушных фурм диаметром 150 мм;

- 2 бурмашины для вскрытия чугунной летки;

- 3 электропушки для закрытия чугунной летки типа МЗЧЛ-025/170;

- 3 электротолкателя для постановки ковшей;

- 8 качающихся ванн для разлива продуктов плавки,

- засыпной аппарат аналогичен ДП №1;

- систему подавления пылевых выбросов из загрузочного устройства;

- 4 исследовательские машины с дистанционным управлением для от­бора проб колошникового газа по радиусу печи;

- 4 воздухонагревателя с дымовой трубой;

- трубу взятия печи на "тягу".

Под литейными дворами печи проходят железнодо­рожные пути для постановки шлаковозов, чугуновозов, а также имеется два хозтупика для правого и левого двора.

Фундамент доменной печи выполнен в виде восьмигранной желе­зобетонной плиты из жароупорного бетона, посаженной на свайное основание из 383 свай с несущей способностью 140 тонн каждая.

Футеровка лещади выполнена из графитизированных (нижний ряд) и углеродистых (второй ряд) блоков. Периферия горна и лещади выпол­нены из углеродистых блоков. В центральной части лещади поверх углеродистых блоков уложено 3 ряда муллито-керамических блоков.

Верхняя часть горна, заплечики, нижняя часть шахты футерова­ны шамотным кирпичом марки ШПД-42, верхняя часть шахты (неохлаж­даемая)- ШПД-39. Район чугунных леток выполнен из кирпича ШПД-42.

Кожух печи самонесущий с опорой маратора на 5 горновых ко­лонн, которые рассчитаны на монтажную нагрузку от веса кожуха и футеровки, что позволяет при проведении ремонтов производить за­мену кожуха горна. Кожух изготовлен из низколегированной стали марки 09Г2С 12-ой категории, толщиной 40-50 мм и рассчитан на ра­бочее давление на фурмах 4,2 ати., на колошнике - до 2,5 ати.

Доменная печь имеет водяное охлаждение лещади, обеспечива­ющее охлаждение района печи ниже графитированных блоков. Выше плит охлаждения лещади расположено донышко печи, выполненное из толстолистовой стали, соединенное сваркой с кожухом печи для обеспечения его герметичности.

Колошниковый мост печи выполнен в виде двухпролетной конструкции с двумя пилонами, установленными в средней части на конструкции рамы литейного двора, а в верхней части - на опорный узел задней рамы копра. Нижняя часть моста крепится на опоре в скиповой яме. По мосту проходят рельсовые пути подъема скипов на колошник.

Монтажная балка с тележкой предназначена для замены узлов загрузочного устройства и рассчитана на нагрузку до 270 тонн (для ДП-2 до 170 тонн). Балка опирается на копер и пылеуловитель.

Балансиры конусов типа КП-1-188 (производства УЗТМ) служат для подъема и принудительного опускания большого и малого конусов при помощи лебедки управления конусами. Допускаемое усилие на штангу большого конуса - 188, на штангу малого конуса - 69 тонн.

В здании колошникового подъемника установлены: двухмоторная лебедка скипового подъема ЛС-39-1 (пр-ва УЗТМ); лебедка управления конусами ЛК-70 (производства ЮУМЗ); две зондовые лебедки А-59-00-ООМ; две электротали грузоподъемностью Q=10 и Зт.

Контроль схода шихтовых материалов и положение уровня засыпи на каждой печи осуществляется двумя цепными зондами. За нулевое положение зонда принимается уровень, соответствующий положению нижней кромки большого конуса в открытом положении, для роторно­го загрузочного устройства - отметка нижней кромки лопастей. Ра­бота доменной печи с одним зондом разрешается не более двух часов. При выходе из строя датчиков, регистрирующих положение уровня за­сыпи, загрузка печи запрещается.

Система охлаждения печи комбинированная. Нижняя часть печи (холодильники лещади, горна, заплечиков, маратора) охлаждается технической водой, верхняя (охлаждаемая часть шахты) - на испари­тельном охлаждении.

Печь имеет 14 рядов плитовых холодильников по 42 холодильни­ка в каждом ряду. Холодильники по вертикали разбиты на 4 секции. Каждая секция испарительного охлаждения шахты имеет барабан-сепа­ратор для разделения пара и воды, расположенный на колошниковой площадке. Запас воды в барабане-сепараторе позволяет работать на СИО в течение 45 минут без подпитки химводой. Уровень воды в баке регистрируется и поддерживается автоматически контроллером фирмы "Siemens".

Индивидуальный подвод технической воды к секциям СИО и наличие сливных труб позволяют переводить каждую секцию в отдельности наохлаждение техводой при работе остальных секций на испарительном охлаждении. Перевод с СИО на охлаждение технической водой возможен при давлении техводы не менее 3,0 кгс/см². Максимальное количество отводимого пара, получаемое от установки СИО, составляет 20,6 т/час и зависит от теплового состояния печи, толщины гарниссажа и огнеупорной кладки. Расчетный расход технической воды на 1 секцию составляет 400 м³/чac.

Расход технической воды на охлаждение собственно доменной печи - 1300 м³/час, с учетом резерва и дополнительного охлаждения - 1700 м³/час. Расход воды на охлаждение воздухонагревателей 340 м³/час, с резервом - 450 м³/час.

От купола печи отходят четыре газоотвода диаметром (в свету) D=1900 мм, которые выше соединяются в два вертикальных газоотвода наружным диаметром D=2750 мм, имеющими в верхней части по одному атмосферному клапану.

От вертикальных газоотводов отходят два наклонных нисходящих газопровода наружным диаметром D=2750 мм, которые соединяются в один диаметром D =3250 мм, подключающийся к пылеуловителю выше отсекающего клапана. В местах перегиба устанавливаются литые футеровочные плиты. Футеровка газоотводов выполнена из шамотного кирпича марки «Б».

Пылеуловитель доменной печи предназначен для грубой очистки колошникового газа. Наружный диаметр пылеуловителя 12000 мм, высота цилиндрической части - 11732 мм, футеровка выполнена из шамотного кирпича марки "Б". Кожух рассчитан на внутреннее рабочее давление 3,7 атм.

Пылеуловитель оборудован: отсекающим клапаном D = 3000 мм, атмосферным клапаном D = 400 мм, атмосферным клапаном D = 250 мм, 2 пылевыми клапанами (основным и боковым) для выпуска пыли, двумя листовыми задвижками над пылевыми клапанами, двумя винтовыми транспортерами для труски пыли (производительностью 100 м³/час).

2.4 Интенсификация доменной плавки

Для интенсификации процесса доменной плавки используется высоконагретое, обогащенное кислородом дутье, с подачей природного газа на каждую воздушную фурму.

Нагрев дутья производится в воздухонагревателях, конструктивно выполненных в высокотемпературном варианте:

- с независимой опорой купола;

- с применением в высокотемпературных зонах высокоплотного малоразрыхляющегося динасового огнеупора;

- с защитой кожуха соответствующими теплоизоляционными материалами и компенсационными слоями;

- с выполнением камеры горения в/нагревателей №1-4, 9-12 6ез перевязки с основной стеной.

Обычно четыре воздухонагревателя каждой доменной печи работают в попарно-параллельном режиме (основной режим работы) или в последовательном (при необходимости).

Привод всех клапанов воздухонагревателей электрический, уп­равление электродвигателями дистанционное, и предусмотрено в ре­жимах: индивидуальном (при проведении наладочных работ, при опера­циях по остановке и задувке доменной печи, при необходимости усиленного контроля за состоянием оборудования воздухонагре­вателей); циклическом (обычно используемое при нормальной работе); автоматическом.

При необходимости и в аварийных случаях предусмотрено ручное управление клапанами посредством маховиков, рукояток, цепей.

В качестве топлива для нагрева воздухонагревателей использу­ется доменный газ, но предусмотрена возможность использования смеси доменного и коксового газов калорийностью 950-1250 ккал/м³.

На доменных печах №1,3 воздух для горения подается от двух (один из них резервный) мельничных вентиляторов типа BM-160/850-У производительно­стью 230000 нм³/час каждый. На ДП-2 воздух на горение подается от индивидуальных вентиляторов типа ВД-13,5.

Для обеспечения устойчивой работы ус­тановки централизованной подачи воздуха горения и создания необ­ходимого давления воздуха 800-900 мм вод.ст., в торце коллектора воздухопровода установлен стабилизирующий клапан дроссельного ти­па диаметром D=900 мм (производства ИЗТМ), через который излишки воздуха сбрасываются в атмосферу.

Кожухи воздухонагревателей №1-8 изготовлены из стали марки 09Г2С 15 категории (толщиной от 22 до 32 мм), воздухонагревателей №9-12 - из стали марки 10Г2С1 (толщиной 20-мм). Крепление кожуха каждого воздухонагревателя к фундаменту осуществляется 12 листо­выми анкерами.

В помещении воздухонагревателей установлено 2 мостовых крана с пролетом L=10 метров, грузоподъемностью Q=10т.

Доменные печи №1,2,3 оборудованы устройствами взятия печи на "тягу", предназначенными для сброса избыточного давления горновых газов, минуя воздухонагреватели, при остановках доменных печей длительностью более 1 часа. Это обеспечивает стабильное тепловое состояние воздухонагревателей и сохранение их насадки.

Устройство состоит из металлической футерованой трубы диаметром в свету 1100 мм, высотой 60 метров, водоохлаждаемого клапана шиберного типа диаметром 1100 мм для отделения трубы воздухопровода горячего дутья. Привод клапана электрический, управление дистанционное. Патрубок тяговой трубы с шибером врезается в воздухопровод горячего дутья между печью и блоком воздухонагревателей.

Все воздухонагреватели доменных печей имеют четыре режима работы: "нагрев", "дутье", "отделение", "тяга" и шесть переходных циклов: с "нагрева" на "отделение", с "отделения" на "дутье", с "дутья" на "отделение", с "отделения" на "нагрев", с "отделения" на "тягу", с "тяги" на "отделение".

В таблице 1 приведена характеристика воздухонагревателей.

Таблица 1 – Характеристика воздухонагревателей.

Регулирование температуры горячего дутья осуществляется в автоматическом режиме изменением количества холодного дутья, по­даваемого в горячее дутье с помощью автоматического дросселя. На­ряду с автоматическим регулированием предусмотрено и ручное (дис­танционное).

На воздухопроводе холодного дутья (перед блоком воздухонаг­ревателей) установлен воздухоразгрузочный клапан, пред­назначенный для сброса холодного дутья при остановках доменной печи и в аварийных ситуациях. Диаметр клапана 1600 мм, время открытия электроприводом 33 сек, вручную - 70 сек.

Для обеспечения устойчивой работы установки централизованной подачи воздуха горения для воздухонагревателей в торце коллектора воздухопровода установлен стабилизирующий клапан дроссельного ти­па диаметром D = 900 мм для поддержания необходимого давления воз­духа в пределах 800 - 900 мм.водного столба. Аналогичный клапан установлен и в блоке воздухонагревателей ДП-1.

2.5 Железорудные составляющие шихты

Основной железорудной составляющей шихты доменной плавки яв­ляется офлюсованный агломерат собственного производства. Дополни­тельно, в зависимости от уровня производства чугуна, используются привозные материалы:

- железорудные окатыши Качканарского, Михайловского и Карельского ГОКов;

- доменная руда Таштагольского, Краснокаменского рудоуправлений, АО "Атасуруда" (Казахстан).

С целью утилизации отходов металлургического производства для промывки горнов доменных печей используется:

- окалина прокатного производства;

- сварочный шлак нагревательных колодцев блюминга.

В качестве флюсующих добавок используются:

- конвертерный шлак сталеплавильного производства;

- кварцит Антоновского рудоуправления.

В качестве топливных добавок (взамен части кокса) используется низкозольный кусковый уголь.

Примерный состав железорудной части шихты доменной плавки, в %: агломерат 75-100, окатыши 5-15, доменная руда 2,5-5,0, окалина 0,9, сварочный шлак 0,1.

Основным видом топлива является кокс собственного производ­ства. В доменный цех поступает кокс фракции +40 мм из коксовых цехов №1,2.

2.6 Воздуходувные машины и кислородные блоки

Доменные печи обеспечиваются холодным дутьем, вырабатываемым паровоздуходувной станцией (ПВС) комбината. Обогащение дутья кислородом производится подачей его на всас воздуходувных машин.

ПВС имеет 5 турбокомпрессорных станций, из которых №1 работает на обеспечение воздухом цеха №1 кислородного производства, а №2,3,4,5 обеспечивают холодным дутьем доменный цех.

Каждая турбокомпрессорная станция (№2,3,4) состоит из турбины ВКВ22-91 и компрессора К1500-41-1 производительностью 5,5 тыс., м³/мин с давлением воздуха 5,0 ати. (для станции №2), 5,3 ати. (для станций №3,4).

Турбокомпрессорная станция №5 имеет турбину ТЗО-90-1 и компрессор К7000-41-1 производительностью 7000 м³/мин. с давлением во­здуха 5,3 ати.

Оборудование турбокомпрессорных станций произведено "Невским машиностроительным заводом" (г.Санкт-Петербург) и введено в эксплуатацию: воздуходувная машина №2 в июле 1964 года, №3 в июле 1967 года, №4 в феврале 1971 года, №5 в декабре 1973 года.

Воздуходувная машина №2 обеспечивает дутьем доменную печь №2 (с возможностью подключения машин №3,4 в период проведения ремонта машины №2), а №3,4,5 доменные печи №1 и №3. Недостаток дутья восполняется за счет поддува от коллекторов воздуха, идущих на кислородную станцию№1.

Состояние воздуходувных средств удовлетворительное, позволяющее обеспечивать доменные печи дутьем при заданном уровне производства. Производительность блоков двух кислородных цехов № 1, 2 достаточна для поддержания концентрации кислорода в доменном дутье на уровне 25,0-27,5%.

Обеспечение доменного цеха электроэнергией, водой, паром, природным газом, азотом, водой, паром и другими энергоресурсами осуществляется с учетом надежного обеспечения ими основных металлургических агрегатов.

2.7 Газоочистка и газоснабжение доменного цеха

Схема газоочисток предусматривает раздельную очистку газа от каждой доменной печи, что позволяет вести их работу на различных режимах. Доменные печи работают при избыточном давлении на колошнике 1,4 кгс/см².

В газовый тракт газоочисток № 1 и 3, после сухого пылеулавливания, входит: скруббер, трубы – распылители (по три штуки) с водоотделителями, коллектор получистого газа, дроссельная группа вертикального исполнения, водоотделитель и циклон – каплеуловитель.

Газовый тракт газоочистки № 2 в отличие от газоочисток № 1 и 3 имеет две трубы – распылители.

Доменный газ после сухого пылеулавливания с температурой до 350 ⁰С по газопроводу диаметром 2520 мм на газоочистке № 2 поступает в нижнюю часть скруббера орошаемого водой. В скруббере постоянно движутся два встречных потока: доменный газ снизу вверх и распыляемая форсунками вода сверху вниз, при этом происходит хорошее перемешивание газа с водой, которое обеспечивает хорошее улавливание крупных частичек и эффективный теплообмен приводящий к охлаждению газа. После скруббера газ проходит через трубы-распылители, где за счет увеличения скорости потока его в контакте с подаваемой водой происходит тончайшее перемешивание и коагуляция (укрепление) частичек пыли, которые приобретают большую инерцию движения и проходят водоотделители, выпадают с водой, а газ поступает в коллектор получистого газа. По коллектору газ поступает в дроссельную группу, где за счет более высоких скоростей и более эффективного перемешивания с водой происходит тонкая очистка газа. С дроссельной группы, проходя водоотделитель и циклон-каплеуловитель, чистый доменный газ с содержанием пыли не более 10 мг/м³ поступает в магистральный газопровод. В водоотделителе и циклоне-каплеуловителе происходит отделение пыли и влаги от газа.

В трубах распылителях и дроссельной группе, кроме эффективной очистки газа от механических примесей, происходит дополнительное его охлаждение.

Общее сопротивление газового тракта газоочистки составляет 400 – 800 мм водного столба в зависимости от параметров работы доменной печи и количества подаваемой воды на орошение труб-распылителей. Весь тракт газоочистки находится под давлением, равным давлению газа под колошником доменной печи, которое регулируется дроссельной группой.

Техническая характеристика газовых аппаратов и оборудования газоочисток приведена в таблице 2:

Скруббер повышенного давления представляет собой полый аппарат цилиндрической формы со сферическим куполом и коническим бункером. Газ подводится от сухого пылеуловителя в нижнюю часть цилиндрического корпуса скруббера футерованным газопроводом и отводится через штуцеры к трубам-распылителям.

Форсунки смежных колец на каждом скруббере смещены в плане друг относительно друга. Подача воды к форсункам производится из кольцевых коллекторов, расположенных с наружи скруббера, по трубопроводам диаметром 133 мм на скруббере № 1, диаметре 59 мм на скруббере № 2 и диаметром 159 мм на скруббере № 3. для отключения форсунок от коллектора на трубопроводах установлены задвижки соответственного диаметра 125, 50 и 150 мм. На подводящих трубопроводах к форсункам с торцевой стороны установлены прямоточные вентили диаметром 50 мм на скрубберах 1 и 3 и пробковые краны диаметром 25 мм на скруббере 2, через которые производится прочистка форсунок.

Водоснабжение аппаратов газоочисток осуществляется водой из замкнутого оборотного цикла по двум водоводам через водяные фильтры диаметром 600 мм. Каждая газоочистка обеспечивается водой через два фильтра, каждый из которых подключен к двум подводящим водоводам и одному отводящему.

На входных и выходных водоводах установлены задвижки диаметром 600 мм для отключения любого фильтра от любого водовода или полного отключения фильтра для вывода его в ремонт. Выходные водоводы двух фильтров питающих одну газоочистку, соединены между собой перемычкой, на которой установлена задвижка. Такая схема позволяет обеспечить водоснабжение газоочистки как по одному подводящему водоводу, так и через один фильтр. Кроме того газоочистку № 3 можно снабжать водой по обводным водоводам минуя фильтры.

Фильтры диаметром 600 мм предназначены для очистки воды оборотного цикла от механических примесей и случайно попавших предметов. Максимальное давление воды допускается на более 10 кгс/см².

Трубопроводы воды на трубах-распылители и дроссельные группы снабжены запорной арматурой и узлами измерения расхода воды. Приборы контроля выведены на пульт диспетчерского пункта. Трубопроводы циклонов-каплеуловителей снабжены только запорной арматурой.

Верхние коллекторы орошения скрубберов № 1, 2, 3 расположены на отметках соответственно 36,15 м; 33,60 м; 27,20 метра от уровня нулевой отметки пола газоочисток.

Давление воды в коллекторах орошения должно быть на 1,20 – 1,50 кгс/см² больше давления газа в скруббере, а давление воды в водоводе не менее суммы давлений P₁+P₂+P₃, где:

P₁ – давление газа в скруббере;

P₂ – высота столба до верхнего кольцевого коллектора скруббера;

P₃ – величина превышающая давление газа в скруббере и равна 1,20 - 1,50 кгс/см².

Нормальный расход воды оборотного цикла на орошение аппаратов должен составлять

Сброс воды из скруббера в лоток осуществляется с помощью гидрозатворов, поплавковые регуляторы которых поддерживают уровень в бункерах скрубберов, которые удерживают газ в аппаратах под рабочим давлением.

Гидрозатвор скруббера состоит из трубопроводов, поплавковой камеры, дросселя и рычажного механизма соединяющего поплавок с дросселем. Регулирующим органом сбрасывания воды является дроссель.

При положении уровня воды в бункере скруббера, понижается уровень воды в поплавковой камере. Поплавки опускаются с помощью рычагов, соединяющих поплавок с дросселем, закрывает дроссель. Сброс воды уменьшается, уровень воды в скруббере увеличивается, при повышении воды в бункере скруббера, поплавок всплывает, т. е. поднимается вверх и открывает дроссель, сброс воды увеличивается.

Вода, сбрасываемая с газовых аппаратов газоочисток, по шламовым лоткам поступает в радиальные отстойники, которые находятся в ведении цеха водоснабжения.

Все доменные печи имеют газосмесительные станции для обеспечения воздухонагревателей смесью коксового и доменного газа, калорийностью 900 – 1150 ккал/нм³. газосмесительные станции автоматические, открытого типа.

2.8 Основные показатели работы доменного цеха

Основные показатели работы доменного цеха представлены в таблицах 3,4.

Характеристика доменной печи № 1

Таблица 3

Характеристика доменной печи № 3

Таблица 4

3 Специальная часть

Охрана труда и очистка технологических газов в доменном цехе

3.1 Анализ условий труда

Производство чугуна в доменных печах связано с высокотемпературной переработкой большого количества сыпучих материалов (руды, кокса, агломерата, окатышей и флюсов), поэтому в производственных помещениях возможно появление опасных и вредных производственных факторов. Проводимая организационная работа по охране труда, механизация работ в доменном производстве и внедрение новых средств техники безопасности и производственной санитарии способствуют снижению производственного травматизма.

Опасными и вредными факторами являются: движущиеся и вращающиеся части машин и механизмов, незащищенные подвижные элементы производственного оборудования, расплавленный и раскаленный металл и шлак, повышенная температура поверхностей оборудования и материалов, высокие концентрации пыли и газа в воздухе рабочей зоны, шум.

При выполнении технологических операций обслуживающим персоналом доменной печи по выпуску чугуна и шлака, подготовке и ремонту чугунных и шлаковых леток, чугунных и шлаковых желобов, смене воздушных фурм используется механическое и электрооборудование, мостовой кран, машины для вскрытия чугунных леток, электротрамбовки, электропушки.

Наибольшее число несчастных случаев происходит от воздействия следующих опасных производственных факторов: расплавленных, раскаленных металла и шлака; движущихся и вращающихся частей машин и механизмов. Опасный производственный фактор проявляется при авариях в доменных цехах: при разрыве кожуха доменной печи, выходе из строя охладительной арматуры фурменных и шлаковых приборов, авариях при выпуске чугуна, взрывах от контакта расплавленных чугуна и шлака с водой. Аварии в доменных цехах приводят к изменению нормального режима работы печи, вызывают необходимость проведения ремонтно-восстановительных работ и резко снижают безопасность работы обслуживающего персонала.

Наиболее опасна для обслуживающего персонала аварийная ситуация при прорыве горна. Прорывы горна опасны на современных доменных печах, работающих при высоком давлении высоко нагретого комбинированного дутья. Основными причинами прорывов металла в районе чугунной летки являются: неудовлетворительное качество кладки чугунной летки; недостаточная стойкость огнеупорных материалов, идущих на футеровку горна и лещади; неудовлетворительный контроль состояния печи со стороны обслуживающего персонала и несвоевременное принятие мер по недопущению выхода из строя огнеупорной кладки горна и лещади.

Разрывы кожуха доменных печей относятся к редким, но тяжелым авариям. При этом большое количество раскаленной шихты и кладки выбрасываются на литейный двор и может привести к тяжелым несчастным случаям. Основными причинами разрыва кожухов являются их перегрев вследствие выхода из строя огнеупорной кладки и холодильников, несвоевременное и недостаточное охлаждение кожухов, малая прочность кожуха вследствие теплового расширения огнеупорной кладки и недостаточное количество заполнения компенсационного зазора между кладкой и кожухом, а также перегрев кожуха вследствие проникновения газа в зазор между кожухом и кладкой присыпании и уплотнении засыпки в нижней части зазора.

Выход из строя охладительной арматуры фурменных и шлаковых приборов приводит к попаданию в горн печи и созданию аварийных различных ситуаций, устранение которых создает повышенную опасность для обслуживающего персонала.

Несоблюдение правил безопасности при транспортировке различных технологических грузов кранами создает опасность травмирования обслуживающего персонала. Особенно опасны операции по уборке скрапа при подготовке чугунных и шлаковых желобов к выпуску и операции при ремонте основного оборудования доменной печи.

Известно, что при выпуске чугуна и его сливе в ковш из него выделяется графит, который осаждаясь на полу и металлоконструкциях, служит как бы смазкой, вследствие чего возможно падение персонала и его травмирование.

Условия труда на пультах управления современными доменными печами в основном соответствуют требованиям санитарных норм по СП 1042-93. Микроклимат на литейном дворе в зоне расположения рабочих площадок горновых в течение всей смены характеризуется высокими температурами воздуха, причем с увеличением объема печей они постоянно возрастают, что определяется большим количеством лучистого тепла, выделяющегося от расплавленных продуктов плавки во время их выпуска.

Таблица 5 - Среднее количество лучистого тепла, поступающего в рабочую зону двора.

К наиболее вредным факторам доменного производства относится также запыленность и загазованность воздуха. На литейном дворе источниками выделения пыли и газов являются поверхности расплавленных металла и шлака, пылеотложения на металлоконструкциях. Наибольшие концентрации пыли отмечаются при ремонте желобов (40 – 400 мг/м³) в период уборки сгоревшей футеровки и скрапа и выдувке сжатым воздухом мелочи и мусора. В пыли обнаруживаются соединения марганца, ванадия, канцерогенные и смолистые вещества.

Шум на литейном дворе является следствием прохождения больших воздушных и газовых потоков по шахте доменной печи, фурмам, газо- и воздухопроводам. Как правило, уровень шума в доменном цехе не превышает санитарных норм.

Естественный свет проникает на литейный двор через световые фонари и фрамуги. При недостаточной очистке остекления естественное освещение значительно снижается. Искусственное освещение обеспечивается рациональным размещением ламп с соответствующей осветительной арматурой. Фактическая освещенность на современных печах объемом 3000 м³ составляет 40 – 60 лк, что объясняется лучшими проектными решениями современных печей.

Персонал, обслуживающий участок подачи, обеспечивает разгрузку, хранение, дозировку и подачу в доменную печь шихты: железосодержащих материалов, кокса, известняка и добавок. Наиболее часто повторяющимся опасным травмирующим фактором на участке шихтоподачи являются движущиеся и вращающиеся части конвейеров. Несчастные случаи происходят при обслуживании конвейеров в основном вследствие несоблюдения правил "Бирочной системы". Типичное нарушение - ремонт оборудования конвейеров без разборки силовой и оперативной цепей механизма и без изъятия жетон-бирки.

Основной производственной вредностью на участке шихтоподачи является пыль. Концентрация пыли в воздухе рабочей зоны галереи реверсивного конвейера на бункерной эстакаде достигает значительных величин, особенно во время уборки помещений, которая проводится сухим способом вручную. Уровень запыленности рабочих мест участка шихтоподачи зависит от вида подаваемого материала: минимальный он при подаче кокса и охлажденного агломерата и значительно возрастает при подаче окатышей.

Загрязнение воздуха рабочих зон участка шихтоподачи газообразными токсичными веществами (окисью углерода и сернистым газом) происходит преимущественно за счет агломерата, поскольку кокс и добавки поступают в холодном виде. Угарный и сернистый газы присутствуют в незначительных количествах, не превышающих, как правило, ПДК, но в комплексе с другими неблагоприятными факторами они могут усугублять их действие.

Уровни звукового давления в подбункерных помещениях на рабочих местах обычно не превышают допустимых. На данном участке возможны поражения электрическим током, ожоги жидким металлом, паром, известковым раствором, горячей водой, ранение отлетающими осколками чугуна при выполнении погрузочно-разгрузочных работ, кусками льда, обрушившимися с шахт и металлоконструкций разливочных машин, и отравление газом. Используемый газ пожаро- и взрывоопасен. Свежеприготовленный раствор извести может вызвать не только химический, но и физический ожог глаз и кожи.

В помещении разливочных машин при разливке чугуна образуется в среднем 40 г пыли и 60 г оксида углерода на 1 т разлитого чугуна. Микроклимат помещения формируется под давлением как тепловыделений при разливке чугуна, так и неорганизованного поступления наружного воздуха через открытую часть галереи с разгрузочной стороны разливочной машины. Теплоизлучение при разливке чугуна достигает 3,5 – 7,0 кВт/м².

Безопасность в газовом хозяйстве доменного цеха определяется точностью выполнения и соблюдением последовательности операций технологических процессов. Безопасность труда зависит от плотности и прочности конструкции воздухопроводов и газопроводов. Любая утечка воздуха приводит к разрушению оборудования, нарушению технологии и травматизму. Утечка воздуха при высоких давлениях всегда сопровождается сильным шумом. Давление в газопроводах гораздо ниже, чем в воздухопроводах, но нарушение их герметичности приводит к более тяжелым последствиям, т.к. газ обладает отравляющими и горючими свойствами.

По возможному содержанию угарного газа все участки доменного цеха разделены на четыре группы.

В смесеприготовительном отделении опасность возникает при обслуживании механического оборудования - дробилок, дозаторов, элеваторов, смесителей и т.д. При дроблении перегрузках и дозировках дробленого кокса и других сыпучих материалов выделяется пыль. С поверхностей бака-дозатора для каменноугольной смолы и смесителя выделяются вредные пары и газы.

Проанализировав условия труда можно сделать выводы по безопасности работы на доменной печи:

- реконструировать систему освещения рабочих мест;

- предусмотреть мероприятия по снижению загазованности;

- разработать мероприятия по теплозащите;

- разработать мероприятия по снижению шума от оборудования;

- разработать мероприятия по нормализации микроклимата в помещениях рабочих.

3.2 Экология

Доменное производство является источником загрязнения атмосферного воздуха и воды. Загрязненный воздух затрудняет дыхание и является причиной острых респираторных заболеваний. Неочищенные сточные воды сбрасываются в водоемы, изменяют структуру и химический состав воды. Пыль и вредные вещества после выброса в атмосферу изменяют ее состав, уменьшая количество кислорода, необходимого для жизнедеятельности людей и животных. Загрязненный воздух приводит к ослаблению организма человека, сопротивляемости его инфекционным заболеваниям. Он также оказывает вредное воздействие на растительный мир, приводя его к гибели, снижению урожайности. Наносит огромный материальный ущерб вследствие коррозии металлов, разрушения строительных материалов и конструкций. Пыль, находящаяся в атмосфере, поглощает световые лучи и задерживает ультрафиолетовую солнечную радиацию, необходимую для жизнеде-ятельности. Пыль и пары кислот, поступающие вместе с дымовыми газами в атмосферу, поглощают из нее водяные пары, увеличивая выпадение осадков вместе с туманами. В большинстве случаев технологические, выбрасываемые в атмосферу, содержат пыль черных и цветных металлов, ценные газообразные компоненты, которые безвозвратно теряются, нанося тем самым большой материальный ущерб. Для исключения ущерба, причиняемого здоровью людей, потерь от преждевременного разрушения в результате коррозии сооружений необходимы мероприятия по защите окружающей среды.

Источниками пылевыделений являются: литейный двор, межконусные пространства, узлы разгрузки пылеуловителей и другие узлы агрегатов доменного цеха. Вредные выбросы в доменном производстве составляют: 33 % пыли, 23 % СО, 14 % окислов серы, 40 % сероводорода, 10 % окислов азота.

Основное количество пыли уносится из печи колошниковым газом. Велики выбросы пыли из засыпного аппарата (особенно при износе конусов) и неорганизованные выбросы при загрузке шихты. Выбросы пыли из засыпного аппарата при основном режиме составляют 4 кг/т, а неорганизованные выбросы в подбункерном помещении и на литейном дворе до 2 кг/т чугуна. Особенно тяжелые условия труда в подбункерных помещениях доменного цеха, в частности, в районе загрузки материалов в скип.

Основное количество СО попадает в атмосферу через неплотности оборудования и газопроводов. Эта величина оценивается в 6 % от общего выхода доменного газа и в пересчете на СО составляет 3 млн. т/год. СО выбрасывается в атмосферу также из засыпного аппарата (около 2 кг/т), на литейном дворе (около 1 кг/т) и на разливочной машине (0.05 кг/т чугуна). При выпуске чугуна и шлака выделяется SO₂ (0,15 – 0,20 кг/т чугуна). Сероводород сопутствует колошниковому газу и поглощается щелочной водой в процессе мокрой очистки газов. Оксиды азота образуются при сжигании доменного газа в воздухонагревателях, их количество зависит от температуры сжигания топлива и в среднем составляет 0,4 кг/т чугуна.

Запыленность очищенного газа должна быть не более 4 мг/м³. Температура газов после очистки 35 – 40 ⁰С.

Переход на централизованные системы аспирации шихтоподач с применением высоконапорных энергетических тягодутьевых машин значительно повышает эффективность пылеподавления в помещениях шихтоподачи. Применение сухих фильтров для очистки аспирационных выбросов снижает выбросы пыли в атмосферу. Выгрузка пыли из бункеров производится окомкователями или шнековыми увлажн