У вересні 2023 року на ПрАТ “КАМЕТ-СТАЛЬ” після капітального ремонту успішно було пущено в роботу Повітронагрівач №4 (ВН №4) доменної печі ДП №1М.
Проєкт на капітальний ремонт ВН №4 було виконано компанією ТОВ “М ТЕХНОЛОГІЯ” у 2020…2021р.р.
Основними цілями й завданнями ремонту для Замовника були такі:
– власне ремонт самого повітронагрівача;
– збільшення стійкості та довговічності камери горіння;
– збільшення температури гарячого дуття як із застосуванням висококалорійної добавки, так і без неї;
– збільшення ефективності спалювання палива.
Коротко про наявний стан – ВН-4 був побудований у 70-х роках 20 століття. За типом повітронагрівач є шахтним із внутрішньою камерою горіння. Як відомо, такий тип повітронагрівачів має низку суттєвих недоліків:
– “коротке замикання”, або прямі перетікання газів між камерою горіння і камерою насадки по тріщинах і швах між цеглою в розділовій стінці;
– нахил камери горіння в бік насадки (ефект “банана”);
– високотемпературна повзучість (кріп) вогнетривів під дією високих температур і тисків у нижній частині камери горіння, що спричиняє деформацію й обвалення кладки, особливо штуцерів гарячого дуття;
– пульсуюче горіння, що виникає внаслідок акустичного збудження високої камери горіння;
– розтріскування вогнетривів у нижній частині камери горіння (в районі встановлення пальникового пристрою)
І справді всі ці недоліки певною мірою спостерігались і на ВН №4.
У рамках розробки проєкту з капітального ремонту ВН №4 наша компанія виконала комп’ютерне моделювання за допомогою програмного CFD комплексу. Під час яких було досліджено дві камери горіння “овальної форми” і “сочевичної форми” з класичним пальником типу “труба в трубі”.
Аналіз досліджених варіантів виявив низку суттєвих недоліків:
– нерівномірне температурне поле кладки камери горіння, особливо її нижньої частини. Великі температурні градієнти на протилежній стінці камери горіння за віссю пальника (див. Рис. 1, Рис. 2);
– вихрове, пристінкове згоряння газоповітряної суміші, що також призводить до великих температурних градієнтів у стінці кладки камери горіння.
Для мінімізації цих явищ нами було запропоновано варіант заміни стандартного пальника типу “труба в трубі” на керамічний пальник з осьовим розташуванням факела в камері горіння (див. Рис. 3, Рис. 6, Рис. 7). Комп’ютерне моделювання показало, що керамічний пальник забезпечує розтягнутий факел і переносить максимум температур у верхню частину камери горіння, де менший тиск кладки. Завдяки цьому зменшується шкідливий вплив деформації повзучості вогнетривів (кріп) на стійкість камери горіння і збільшується її термін служби (див. Рис. 4, Рис. 5). Пальник працює безшумно, за малих втрат тиску газу, полум’я добре регулюється, немає пульсацій газу, забезпечується краще нагрівання порівняно з пальниками типу “труба в трубі”.
У проєкті зі встановлення керамічного пальника передбачено максимальне збереження інфраструктури повітронагрівача, що дає змогу мінімізувати витрати.
Також, у рамках цього проєкту, нами виконано заміну “насадки” з діаметром комірки 40 мм на діаметр комірки 30 мм. Це рішення збільшує площу теплообміну повітронагрівача, що зі свого боку дає змогу підвищити температуру гарячого дуття, а відповідно зменшити споживання коксу на доменній печі.
Слід зазначити, що проєкті було застосовано керамічний пальник іноземної компанії. Дана компанія має великий досвід реалізації подібних проєктів закордоном. Крім того, для підвищення терміну служби було виконано внутрішній окат камери горіння із сучасних більш стійких вогнетривів цієї ж компанії.
Фото монтажу пальника і вогнетривів у камері горіння наведено нижче (див. Фото-1…Фото-9).
Таким чином у рамках проєкту ми спробували розв’язати основні проблеми: а саме збільшення терміну служби камери горіння, підвищення температури гарячого дуття, більш ефективне використання палива. Упевнені, що подальші спостереження за вже працюючим ВН №4 підтвердять правильність прийнятих і реалізованих рішень.
