Конструкция регенераторов

В настоящее время нагревательные печи с регенераторами практически не строят. Однако существует еще достаточно большое количество нагревательных колодцев и печей с выкатным подом, снабженных регенераторами. Регенераторы таких печей выполнены однооборотными, преимущественно с насадкой Сименса при размере ячейки 50×50 и 70×70 мм. В регенераторах нагревательных колодцев газ и воздух подогреваются до 800—1000 °С. Из динаса выполняют либо всю насадку, либо только верхние (более нагретые) ее ряды. Нижние ряды в этом случае делают из шамота.

Регенераторы мартеновских печей работают в условиях высоких температур и интенсивного воздействия шлаковой пыли Температура дымовых газов на входе в регенератор лежит обычно в пределах 1500—1600 °С, температура подогрева газа и воздуха — в пределах 1100—1250 °С. Для улавливания плавильной пыли перед регенераторами предусмотрены как стационарные, так и выдвижные шлаковики. В мартеновских печах объем газовых и воздушных (или только воздушных при отоплении мазутом или природным газом) насадок должен быть в пределах 4,0—5,0 м3/м3 площади пода печи.

Для крупных мартеновских печей емкостью более 400—450 т устанавливают двухоборотные регенераторы, так как увеличение высоты насадки более 7 м сопряжено со значительными затратами, поскольку для мартеновских печей это связано с расположением регенераторов ниже уровня земли. В однооборотных регенераторах верхние 20 рядов обычно выполняют из форстерита, хорошо сопротивляющегося воздействию оксидов железа, а нижние — из шамота. Первую по ходу дыма (горячую) камеру двухоборотных регенераторов изготовляют из форстерита, вторую — из шамота. В однорборотных регенераторах обычно применяют насадку Симсена с ячейками размерами 150×150 и 180×180 мм. В двухоборотных регенераторах горячую камеру выкладывают по Кауперу с ячейками размерами 230×230 ÷ 270×270 мм. Вторую камеру выкладывают по Сименсу с ячейками 140×140 ÷ 190×190 мм. Применение двухоборотного регенератора позволяет повысить температуру подогрева на 50—100 °С. Расчет выполняют отдельно для каждой камеры.

Наиболее распространены доменные воздухонагреватели (аппараты Каупера) с внутренней боковой камерой горения, где сжигается доменный газ, продукты сгорания которого, проходя по насадке сверху вниз, нагревают ее. Воздух проходит в обратном направлении. Существуют и конструкции воздухонагревателей с выносной камерой горения, а также такие, в которых газ сжигается щелевыми горелками в купольном пространстве. Воздухонагреватели с внутренней камерой горения дешевле воздухонагревателей с выносной камерой и удобнее в эксплуатации, чем воздухонагреватели со щелевыми горелками, у которых горелки и клапаны размещены на большой высоте. Однако воздухонагревателями с внутренней камерой свойственны свои недостатки: перегрев купола и отклонение в процессе эксплуатации камеры горения в сторону насадки.

В отечественной практике применяют воздухонагреватели с трех- и четырехъярусной насадкой. Температура дыма по мере его продвижения в насадке падает. Для поддержания теплоотдачи на должном уровне целесообразно постепенно уменьшить живое сечение насадки. Поэтому в трехъярусных насадках ячейки наибольшего размера (110×110 мм) в верхнем ярусе; ячейки среднего яруса имеют размер 130×45, нижнего 45×45 мм иногда размеры ячеек по высоте воздухонагревателя выполняют одинаковыми.

В большинстве случаев в отечественной практике доменные воздухонагреватели сооружены с применением в кладке купола, верха насадки, верха стен и камеры горения высокоглиноземистого кирпича, содержащего 45—62% глинозема. Такие, воздухонагреватели обеспечивают подогрев воздуха до 1150— 1200 °С.

Для поддержания необходимой температуры фурменных зон требуется обеспечить соответствующую генерацию тепла. При применении наряду с коксом природного газа или мазута необходимо использовать воздушное дутье с более высокой температурой нагрева или, дутье, обогащенное кислородом. Это объясняется тем, что энтальпия продуктов сгорания кокса выше энтальпии продуктов сгорания природного газа в 5 раз, а мазута в 1,6 раза. Для достижения повышенной температуры воздушного дутья перспективной является конструкция воздухонагревателей с четырехъярусной насадкой из специальных блоков. Верхний, наиболее высокотемпературный ярус насадки выполняют из малоразрыхляющего динаса, второй ярус сверху - из каолинового огнеупора (42% Al2O3), остальную часть насадки - из шамота.