Рекуперативный нагревательный колодец с отоплением из центра подины – нагревательный колодец, в котором воздух подогревается в рекуператоре, а подвод газа и воздуха осуществляется через отверстия в подине.
В квадратной ячейке нагреваются 10-14 слитков. Масса садки – 45-105 тонн. В центре ячейки расположена горелка, представляющая из себя газовое сопло, окружённое каналом для прохода горячего воздушного дутья. Воздух подаётся в ячейку своим вентилятором. Ширина рекуператора равна ширине ячейки (4-5 метров). Рекуператор собирают из восьмигранных керамических трубок. Трубки сочленяют между собой восьмигранными звездочками (муфтами), что усиливает прочность рекуператора и создает условия для перекрестного движения дыма и воздуха. Охлаждающийся дым движется по трубкам рекуператора сверху вниз. Воздух движется в горизонтальном направлении между трубками. Высота яруса для прохода воздуха обычно равна высоте трубки. Около каждой звездочки имеются 4 отверстия. Если отверстия заложены огнеупорными вставками, то воздух не может попасть на верхний ярус. В конце яруса отверстия возле каждой звездочки открыты и воздух переходит на следующий (верхний) ярус. Таким образом, в рекуператоре имеет место перекрестнопротивоточное движение воздуха, что усиливает теплоотдачу от дыма к нагреваемому воздуху.
Диаметр воздухопровода между вентилятором и рекуператором 0,7 м.
Рассредоточенная подача воздуха в рекуператор осуществляется тремя входными воздухопроводами. Диаметр подводящего воздухопровода от рекуператора к горелке 0,8 м. Поэтому вверху рекуператора имеется коридор, служащий для сбора нагретого воздуха. Колодец обычно отапливается коксодоменной или природнодоменной смесью с теплотой сгорания 6,5-10 МДж/м 3 . Газ может подогреваться в металлическом рекуператоре, располагаемом в общем дымоходе после керамических рекуператоров.
Группа колодцев состоит из 2 ячеек и обслуживается одной дымовой трубой.
Уборка шлака чаще всего осуществляется в сухом виде.
Принцип работы колодца следующий. Слитки загружаются сверху краном в рабочее пространство. Снизу в рабочее пространство подаются газ и воздух. Температура газа до 250-300 °С, температура воздуха до 750-800 °С. Образующийся при сжигании газа факел заполняет рабочее пространство, ударяется о крышку колодца, что способствует сокращению длины факела, но и снижению стойкости крышки. Пряди факела по стенкам опускаются вниз. Далее через два дымовых окна дым поступает в надрекуператорное пространство, а затем в трубки рекуператоров. По завершении нагрева слитков газ и воздух отключают, а слитки поштучно извлекают клещевым краном и отправляют на блюминг.
Недостатки колодца:
- неравномерность нагрева слитка по высоте в связи с недостаточно хорошим перемешиванием газа и воздуха перед горением;
- продолжительность нагрева слитков холодного посада и удельный расход топлива несколько выше, чем у регенеративных нагревательных колодцах и при этом колодцы требуют более калорийного топлива;
- нарушение герметичности рекуператора в процессе его эксплуатации, что приводит к потерям воздуха. Потери воздуха обусловлены значительным перепадом давления между воздушной и дымовой сторонами рекуператора.
Этот перепад давления увеличивается в процессе работы колодца из-за зарастания пылью входных отверстий верхнего ряда трубок. В новом колодце утечка составляет 10-30 %, а в конце кампании – 50-60 %. Потери воздуха негативно сказываются на качестве сжигания топлива, величине тепловой мощности, длительности процесса нагрева, расходе топлива и на продолжительности кампании работы колодца. Рекуператоры необходимо перекладывать каждые 1,5-2 года. Утечки воздуха разбавляют дым и снижают его температуру. Таким образом, снижается эффективность рекуператора.
Если в первые недели работы рекуператора после ремонта температура подогрева воздуха составляет 750-800 °С, то в дальнейшем температура может снизиться до 400-500 °С.
Удельный расход условного топлива зависит от температуры посада слитков и составляет: при холодном посаде около 55-65 кг у.т./т стали; при температуре посада 700-800 °С около 30-40 кг у.т./т стали.
Можно предложить мероприятия для снижения расхода топлива:
- для поддержания тепловой мощности и улучшения условий сжигания, добавка в рабочее пространство через горелку недостающего количества кислорода;
- установка в каналах горячего воздуха инжекторов, что поможет снизить давление воздуха и уменьшить потери воздуха;
- замена керамических рекуператоров на металлические трубчатые и струйные;
- применение в устье горелки различного рода рассекателей факела с целью опускания факела от крышки к подине. В этом случае должна снизиться неравномерность нагрева слитков по высоте;
- замена керамических рекуператоров компактными регенераторами с шариковыми насадками;
- импульсный способ подачи теплоносителя в рабочую камеру для повышения равномерности температурного поля ячейки.
