В сентябре 2023 года на ЧАО «КАМЕТ-СТАЛЬ» после капитального ремонта успешно был пущен в работу Воздухонагреватель №4 (ВН №4) доменной печи ДП №1М.
Проект на капитальный ремонт ВН №4 был выполнен компанией ООО «М ТЕХНОЛОГИЯ» в 2020…2021г.г.
Основными целями и задачами ремонта для Заказчика были следующие:
— собственно ремонт самого воздухонагревателя;
— увеличение стойкости и долговечности камеры горения
— увеличение температуры горячего дутья, как с применением высококалорийной добавки, так и без неё
— увеличение эффективности сжигания топлива.
Кратко о существующем положении — ВН-4 был построен в 70-х годах 20 столетия. По типу воздухонагреватель является шахтным с внутренней камерой горения. Как известно такой тип воздухонагревателей имеет ряд существенных недостатков:
— «короткое замыкание», или прямые перетоки газов между камерой горения и камерой насадки по трещинам и швам между кирпичами в разделительной стенке;
— наклон камеры горения в сторону насадки (эффект «банана»);
— высокотемпературная ползучесть (крип) огнеупоров под действием высоких температур и давлений в нижней части камеры горения, что вызывает деформацию и обрушение кладки, особенно штуцеров горячего дутья;
— пульсирующее горение, возникающее вследствие акустического возбуждения высокой камеры горения;
— растрескивание огнеупоров в нижней части камеры горения (в районе установки горелочного устройства)
И действительно все эти недостатки в полной мере наблюдались и на ВН №4.
В рамках разработки проекта по капитальному ремонту ВН №4 наша компания выполнила компьютерное моделирование при помощи программного CFD комплекса. В ходе которых были исследованы две камеры горения «овальной формы» и «чечевичной формы» с классической горелкой типа «труба в трубе».
Анализ исследованных вариантов выявил ряд существенных недостатков:
— неравномерное температурное поле кладки камеры горения, особенно ее нижней части. Большие температурные градиенты на противоположной стенке камеры горения по оси горелки (см. Рис.1, Рис.2);
— вихревое, пристеночное сгорание газовоздушной смеси, что также приводит к большим температурным градиентам в стенке кладки камеры горения.
Для минимизации этих явлений нами был предложен вариант замены стандартной горелки типа «труба в трубе» на керамическую горелку с осевым расположением факела в камере горения (см. Рис.3, Рис.6, Рис.7). Компьютерное моделирование показало, что керамическая горелка обеспечивает растянутый факел и переносит максимум температур в верхнюю часть камеры горения, где меньше давление кладки. Благодаря этому уменьшается вредное влияние деформации ползучести огнеупоров (крипа) на стойкость камеры горения и увеличивается ее срок службы (см. Рис.4, Рис.5). Горелка работает бесшумно, при малых потерях давления газа, пламя хорошо регулируется, нет пульсаций газа, обеспечивается лучший нагрев по сравнению с горелками типа «труба в трубе».
В проекте по установке керамической горелки предусмотрено максимальное сохранение инфраструктуры воздухонагревателя, что позволяет минимизировать затраты.
Также, в рамках этого проекта, нами была выполнена замена «насадки» с диаметром ячейки 40 мм на диаметр ячейки 30 мм. Данное решение увеличивает площадь теплообмена воздухонагревателя, что в свою очередь позволяет повысить температуру горячего дутья, а соответственно уменьшить потребление кокса на доменной печи.
Следует отметить, что в проекте была применена керамическая горелка иностранной компании. Данная компания имеет большой опыт реализации подобных проектов заграницей. Кроме того, для повышения срока службы был выполнен внутренний окат камеры горения из современных более стойких огнеупоров этой же компании.
Фото монтажа горелки и огнеупоров в камере горения, приведено ниже (см. Фото-1, фото-9).
Таким образом в рамках данного проекта мы попытались решить основные проблемы: а именно увеличение срока службы камеры горения, повышения температуры горячего дутья, более эффективное использование топлива. Уверены, что дальнейшие наблюдения за уже работающим ВН №4 подтвердят правильность принятых и реализованных решений.
