沖天爐的基本構(gòu)造是爐膛、煙囪、前爐三大部分組成。第一供風(fēng)口下沿為爐子的有效高度,有效高度一般為爐膛直徑的4~7倍,直徑小時(shí)取上限,大時(shí)取下限。在有限高度內(nèi),下部裝入底焦層,底焦以上到加料口下沿為料柱層,即爐料的預(yù)熱段。預(yù)熱段與底焦層交界處為熔化帶位置,鐵料在此處熔化。熔化帶有一下落范圍,確定層焦厚度時(shí)往往以此定為160~180mm。
第一供風(fēng)口以下至爐底一段為爐缸深度。無(wú)前爐時(shí),爐缸用于貯存鐵水;有前爐時(shí),爐缸深度可以減小到第一排風(fēng)口的空氣不沖刷爐底為限。
有效高度和爐缸組成爐身,是沖天爐的主要部分。
加料口以上為煙囪,煙囪的內(nèi)徑不宜太小,至少應(yīng)等于爐身內(nèi)徑;若為曲線(xiàn)爐膛則至少應(yīng)等于主風(fēng)口處爐徑與較大爐徑的平均值。煙囪頂部設(shè)滅火除塵器。目前常用的除塵方式是在沖天爐煙囪穿出廠(chǎng)房后的頂部裝設(shè)重力除塵器。煙氣進(jìn)入除塵器后速度降至1m/s以下,使煙氣中粉塵效率不高;也可采用濕法除塵,即在煙囪頂部裝設(shè)水噴霧裝置,將煙氣中的粉塵洗下來(lái)。此法雖效率很高,但洗下的污水中含有硫酸和氟氫酸,設(shè)備腐蝕很快,并且需降低酸度,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后,才能排入下水道;也有勇?tīng)t氣物理化學(xué)熱預(yù)熱空氣,使煙氣溫度降低后,經(jīng)過(guò)干除塵再用排煙機(jī)將煙氣排出。
(一) 風(fēng)口
供給焦炭燃燒的空氣,多數(shù)是爐膛周?chē)娘L(fēng)口最好用定容式鼓風(fēng)機(jī)送入爐內(nèi)。風(fēng)口面積與爐膛截面積之比叫風(fēng)口,現(xiàn)在一般取3%~8%。爐膛大時(shí)采用較小的風(fēng)口比,以使提高風(fēng)速使風(fēng)能夠吹到爐子中心。合理提高風(fēng)速能改善爐子中心燃燒狀況并相對(duì)減少對(duì)爐壁的侵蝕。但風(fēng)速過(guò)高將增加風(fēng)機(jī)動(dòng)力消耗,風(fēng)的擴(kuò)張角減小,形成燃燒死區(qū)。有的為了改善大直徑爐子中心的燃燒狀況而采用中央送風(fēng),這種供風(fēng)增加了硅、錳的元素的燒損量,由15%~20%增加到30%以上。
(二) 熱風(fēng)供熱
沖天爐采用熱風(fēng)可以改善焦碳的燃燒并帶進(jìn)一些物理熱,可以提高熔化比率,降低焦比,提高鐵水溫度。空氣預(yù)熱到120~130℃就有明顯結(jié)果。
沖天爐采用排煙溫度高于400℃,含CO量10%左右,因此充分利用其物理熱和化學(xué)熱是很有意義的。
利用爐氣化學(xué)熱和物理熱的預(yù)熱器通常是裝在裝料口上部的煙囪內(nèi)。這種情況要有點(diǎn)燃爐氣的裝置,同時(shí)在落爐時(shí)要防止預(yù)熱器燒毀。
單獨(dú)利用物理熱的預(yù)熱器通常裝在熔化帶以上的爐身上。目前多采用密筋爐膽預(yù)熱器,風(fēng)溫可達(dá)180~250℃,空氣阻力為2000~3000Pa。預(yù)熱器下端距第一排風(fēng)口的距離,對(duì)直徑500~900mm的沖天爐以1100~1500mm為宜,直徑越大距離越大。距離越小時(shí),預(yù)熱器壽命短,過(guò)風(fēng)時(shí)風(fēng)溫不高。