Учебное пособие по дисциплине «Энергосбережение в промышленных печах» для бакалавров направления 5310100 «Энергетика

Отражательные плавильные печи
На заводах цветной металлургии применяются отражательные печи для выплавки из концентратов медной руды промежуточного продукта, называемого штейном. Отража­тельные печи применяются также и для переплавки и рафинирования различных метал­лов, например чугуна, бронзы, самолетного алюминиевого лома и т. п.
Плавильное пространство в медеплавильных отражательных печах (рис. 1-12) имеет длину 30—50 м. В нижней части его имеется ванна, куда загружается шихта, а сверху оно перекрыто сводом. Свод играет весьма существенную роль в передаче тепла от факела к ванне. Медеплавильные печи отапливаются высококалорийным топ­ливом— мазутом, угольной пылью и природным газом. Форсунки или горелки распола­гаются с торца, дымовые газы движутся вдоль плавильного пространства и покидают его с противоположной стороны



Рис. 1-12. Схематический продольный раз­рез медеплавильной отражательной печи.
1 — горелки; 2 — выпуск штейна; 3 — выпуск шлака; L — длина плавильной зоны; L’ — полная дли­на ванны.


Шихта загружается в печь сверху при помощи ряда воронок, расположенных по обоим краям свода; воронки перекрываются автоматически действующими заслонками (мигалками). Ванна печи в течение все­го времени работы заполнена жидким штейном и шлаком, которые раздельно периодически выпускаются из печи, Жидкий штейн выпускается в ковши,, направляемые при помощи крана в кон­вертерный цех для переработки на чер­новую медь.
В отличие от камерной печи, в ко­торой везде поддерживается приблизи­тельно одинаковая высокая температура в отражательных печах температура из­меняется по длине плавильного простран­ства. Сначала на расстоянии 2—3 м от форсунок (горелок) создается повышение температуры до 1 400—1 500 °С, затем к концу плавильного пространства печи тем­пературу постепенно понижают до 1300—1250^сС. Температура содержимого ванны пек длине практически одинакова.
Поскольку температура по длине плавильного пространства распределяется нерав­номерно, интенсивность расплавления шихты по его длине тоже неравномерна. В зоне высоких температур величина проплава шихты (измеряемая в тоннах на 1 м² пода в сутки) значительно превышает величину проплава в конце печи. Температура в конце печи 1150 °С является минимальной, при которой целесообразно вести процесс расплавления шихты.
В отражательной печи для технологической цели используется значительный пе­репад энтальпии дымовых газов. Для увеличения этого перепада следует повышать начальную температуру факела путем подогрева воздуха, идущего на сгорание топлива с минимальным избытком воздуха, и устранения вредных присосов воздуха в плавиль­ном пространстве печи.
Дымовые газы, уходящие из печи с температурой примерно 1100-1200°С, сильно загрязнены технологической пылью — пылесодержание их доходит до 100—200 г/м³. Часть пыли находится в размягченном состоянии и может шлаковать поверхности на­грева теплоиспользующей установки. Поэтому непосредственно за печью устанавли­вается котел-утилизатор с экраном-шлакогранулятором. Посредством последнего резко снижается температура газов еще до конвективной поверхности котла, и частичка шлака затвердевают (гранулируются). В настоящее время применяется следующая тепловая схема отражательной печи. За печью устанавливается паровой котел-утилизатор, использующий перепад температуры газов приблизительно от 1 250 до 500 °С. Да­лее устанавливается противоточный рекуператор для подогрева воздуха, идущего в печь, до 350—450 °С. Температура дымовых газов за рекуператором может быть до­ведена до 170—200 °С. Однако более целесообразна другая схема — с высокотемпера­турным автономным воздухоподогревателем, о чем подробнее сказано в гл. 7.
Технологический к. п. д. отражательной медеплавильной печи обычно равен 15— 20%, а энергетический к. п. д. печи с котлом-утилизатором и рекуператором достигает 65—75%. К сожалению, на заводах цветной металлургии встречаются еще печи без утилизации тепла дымовых газов, уходящих из плавильного пространства.