Het proces van het inblazen van een hoogoven

Het proces van het inblazen van een hoogoven

Het proces waarbij een hoogoven wordt gestart nadat deze is gebouwd of opnieuw is bekleed, wordt inblazen genoemd. Het inblaasproces wordt uitgevoerd in verschillende stappen (Fig 1) die bestaan ​​uit (i) het drogen van de bekleding, (ii) het vullen van de hoogoven met een speciaal opgestelde hoge cokes-inblaasovenlading, (iii) het ontsteken van de cokes of het aansteken van de hoogoven, en (iv) het geleidelijk verhogen van de hete luchtstroom (windsnelheid) met frequente gietstukken om de temperatuurstijging van de hoogovenhaard te verzekeren. Tijdens de periode van inblazen wordt de belastingsverhouding (verhouding erts tot cokes) volgens een vooraf bepaald schema aangepast totdat de normale werking van de hoogoven is bereikt en de hoogoven de normale kwaliteit van het ruwijzer begint te produceren.

Fig 1 Stappen in het inblaasproces van een hoogoven  

Nieuw gebouwde of opnieuw beklede hoogovens moeten zorgvuldig worden gedroogd voordat de cokes wordt ontstoken. Het is omdat de grote hoeveelheid water in de slurry die wordt gebruikt voor het leggen van vuurvaste stenen en het water dat wordt geabsorbeerd door het vuurvaste metselwerk zo veel mogelijk moet worden verdreven om extreme thermische schokken te voorkomen. Er zijn voldoende gegevens beschikbaar dat het inblazen van een hoogoven schade kan veroorzaken aan de vuurvaste bekleding, zelfs als deze goed is gedroogd. Bovendien, als het water uit deze bronnen niet uit de hoogoven wordt verwijderd voordat deze in bedrijf wordt genomen, neemt het meer warmte op dan voor de inblaaslading wordt geleverd en verhindert het dus dat de haard de gewenste temperatuur bereikt. In dergelijke gevallen kunnen ruwijzer en vloeibare slakken die de haard binnenkomen daar bevriezen en in dat geval wordt het onmogelijk om ze uit de hoogoven te verwijderen.

Drogen van de hoogoven

Er zijn verschillende methoden die kunnen worden gebruikt om een ​​hoogoven en de bij de hoogoven behorende hete hoogovens te drogen. De normale methode voor heteluchtkachels, waar de gasvormige brandstof zoals cokesovengas beschikbaar is, is om een ​​gasleiding in de onderste verbrandingskamer te plaatsen en te beginnen met een kleine vlam en de gastoevoer gedurende vele dagen te verhogen tot een kleine hoeveelheid hoogovengas kan worden gebruikt, waarbij de gasvormige brandstof als waakvlam behouden blijft. In een nieuwe kachel is het wenselijk om de warmte gedurende minimaal tien dagen tot twee weken langzaam op te voeren alvorens de kachel op bedrijfstemperatuur te brengen.

Heteluchtkachels die eerder een onderhoudsbeurt hebben gehad, zijn zonder duidelijke problemen in 36 uur tot 72 uur opgewarmd. Een andere manier van drogen of verwarmen was in het verleden het gebruik van een houtvuur dat in de bodem van de verbrandingskamer was ingebouwd. Het houtvuur had constante aandacht nodig totdat de muurtemperaturen voldoende waren om een ​​goede verbranding van hoogovengas te garanderen.

Een van de methoden voor het drogen van een hoogoven is het gebruik van hete lucht. Het is een eenvoudige methode en het drogen blijft te allen tijde onder controle. Bij het toepassen van deze methode wordt het conventionele hetestraalsysteem gebruikt, behalve dat in eerste instantie de explosietemperatuur op ongeveer 200°C tot 220°C wordt gehouden en het hetestraalvolume op een laag straalniveau wordt gehouden. De temperatuur wordt gedurende enkele dagen langzaam opgevoerd tot iets boven 400°C en wordt nog enkele dagen op dat temperatuurniveau gehouden. De hele operatie kan in een week worden uitgevoerd. Op sommige plaatsen zijn ellebogen en pijpen geïnstalleerd in enkele van de blaaspijpen van de hoogovens om verwarmde lucht naar de hoogovenhaard te leiden. Het is wenselijk dat tijdens het laatste deel van de droogperiode lagedrukstoom in de haard wordt gebruikt koelstaven en bosh-platen om het drogen te vergemakkelijken. De uitrusting van de onderste afdichtingsklep van de bovenste vulling wordt tijdens het drogen gesloten en de ovenontluchters worden afgesteld om zoveel mogelijk warmte in de hoogoven vast te houden. Tijdens het drogen hoeft er geen drukaflezing te worden waargenomen op de straaldrukmeter.

In installaties met een enkele hoogoven waar geen hoogovengas beschikbaar is, moet de zojuist beschreven methode worden gewijzigd omdat een hulpbrandstof van ofwel cokesovengas of stookolie moet worden gebruikt om de hete hoogovens te verwarmen. Voor het lage warmteniveau dat nodig is, kan dit echter naar tevredenheid worden gedaan.

Een alternatieve methode voor het drogen van de hoogoven staat bekend als de haardvuurmethode. Het bestaat eenvoudigweg uit een hout-, cokes- of kolenvuur dat in de haard van de oven is gebouwd en op dezelfde manier wordt bestuurd als de andere methoden met tuyere-luiken en ontluchters. Het is moeilijk om de vuurtemperatuur te regelen. Ook moet regelmatig brandstof worden bijgevuld, wat niet alleen moeilijk is, maar ook het proces onderbreekt. Als deze methode alleen voor drogen wordt gebruikt, is deze zo eenvoudig als hierboven beschreven, maar kan worden toegepast als het begin van een gecontroleerd of langzaam inblaasproces. Een paar blow-in-operators beweren dat door deze techniek een verbeterde opwarming wordt bereikt. Na het drogen wordt een zeer zware cokesblanco geladen, gevolgd door een regelmatige inblaaslading. Er wordt dan een lage luchtstroom gehandhaafd en de temperatuur in de haard en in de muur wordt langzaam verhoogd voordat het volume van de luchtstroom wordt verhoogd tot conventionele inblaassnelheden. Bij deze methode vindt het daadwerkelijke inblazen plaats na verloop van enkele dagen. In theorie heeft deze methode echter het voordeel dat er minder kans is op beschadiging van de vuurvaste baksteenbekleding door thermische schokken en er is een verminderde neiging van de vuurvaste baksteen om af te spatten. De methode is echter tijdrovend en duur. Superieure campagnelevensduur is verkregen door het gebruik van conventionele methoden, en tot op heden is er geen bewijs gevonden dat superieure resultaten van langzame inbrandtechnieken aantoont.

Een andere methode die wordt gebruikt, bestaat uit een open gasvlam in de hoogoven. Een praktijk is om een ​​gasleiding door het kraangat te installeren en het gas te ontsteken door een klein houtvuur dat te allen tijde wordt onderhouden. Tuyere-openingen zijn uitgerust met luiken om de luchttoevoer te regelen, en de boventemperatuur van de hoogoven wordt op dezelfde manier geregeld als bij de twee eerder beschreven methoden. Deze methode heeft duidelijke gevaren en daarom niet meer in het gebruik. Het wordt nu beschouwd als een verouderde methode. Deze praktijk is achterhaald door het gebruik van branders die door de blaaspijpen worden gestoken en die hete lucht genereren uit de verbranding van gasvormige brandstoffen.

Een andere methode die wordt gebruikt voor het drogen van de hoogoven, is het gebruik van Dutch Ovens. Twee, drie of meer ovens/ovens zijn buiten de hoogoven gebouwd en de verbrandingsproducten van deze ovens/ovens plus overtollige verwarmde lucht worden door pijpen in het kraangat en enkele blaasmondopeningen geleid. Andere blaas- en koelopeningen worden afgesloten en de trek wordt geregeld door de ontluchters van de hoogoven aan te passen. Net als bij het drogen door de hete explosie, wordt de onderste afsluitklep van de bovenste laadapparatuur in de gesloten toestand gehouden. De dutch ovens worden gestookt met cokes, kolen of hout en hebben operators nodig voor het onderhoud van de vuren, het transporteren van de brandstof en het verwijderen van de as. Temperatuurregeling is in dit geval moeilijker, maar enige regeling wordt gehandhaafd door de intensiteit van de ovenvuren en de aanpassing van de ovenontluchters.

Vullen van de hoogoven

Na voltooiing van het drogen worden de onderste afsluitklep en de ontluchters van de hoogoven geopend. Blaaspijpen worden gedemonteerd en indien gewenst worden enkele blaaspijpen en enkele koelers verwijderd, en parafernalia rond het giethuis dat bij het droogproces wordt gebruikt, worden opgeruimd. In relatief korte tijd koelt het inwendige van de hoogoven voldoende af om de haard te kunnen betreden om zich voor te bereiden op het vullen. Indien een haardvuur is gebruikt om te drogen, wordt alle as en afval opgeruimd. Er wordt nu een inspectie van het koelsysteem van de oven uitgevoerd en het water wordt ingeschakeld. Het is normaal om vanaf dit moment alle koelelementen constant te observeren. In gevallen waar de ovenbekleding niet nieuw is en de oven leeg is, biedt deze inspectie een goede gelegenheid om lekkende koelelementen te vinden. Bij twijfel met een koelplaat of bij tekenen van vocht op de koelplaat, dan dient de koelplaat te worden vervangen voordat met het vullen van de hoogoven wordt begonnen. Ook alle mechanische, elektrische en fysieke uitrustingen moeten een grondige controle ondergaan voor de start van het vullen van de hoogoven. Normaal gesproken wordt er een checklist opgesteld en wordt elk item van de checklist afgevinkt als er rapporten worden ontvangen dat het item naar tevredenheid is.

Werkzaamheden aan andere voorbereidingen zijn voorafgegaan en sommige gaan door op dit punt dat samenvalt met het begin van de vuloperatie van de hoogoven. Voorbeelden zijn het verhitten van ruwijzerlepels, vullen van de bakken met grondstoffen in de bakken van het voorraadhuis volgens het vooraf afgesproken plan, gereedmaken van slapannen (indien gebruikt) voor service, Inspectie van de gasleidingen van de hoogoven, en openen en sluiten van de ventilatieopeningen volgens de richting. Stoomafvoerleidingen worden gecontroleerd om er zeker van te zijn dat de stoom beschikbaar is wanneer dat nodig is. De ijzer- en slakkenlopers in het giethuis moeten ook worden voorbereid.

Tegelijkertijd moeten de werkzaamheden in de energiecentrale voor de luchtblazers met gelijke intensiteit ondergaan. Mogelijk moeten turbines worden geopend voor inspectie en moeten er tal van preventieve onderhoudswerkzaamheden worden uitgevoerd. Ketels moeten worden opgewarmd, turboblowers moeten worden opgewarmd en omgedraaid, snelheidsuitschakelmechanismen moeten worden gecontroleerd, water naar condensors moet worden ingeschakeld, pompen moeten worden geïnspecteerd en in bedrijf worden gesteld, luchtstroomschema's worden gepost en herbevestigd met het personeel van de hoogoven, de ketelwaterzuiveringsinstallatie moet worden gestart en het schakelhuis en het onderstation moeten worden geactiveerd.

Enkele van de laatste werkzaamheden voordat een hoogoven wordt opgestart, zijn de installatie en het drogen van de bekledingsmaterialen voor de ruwijzergoten en -geleiders, het plaatsen van de skimmers en poorten en het ervoor zorgen dat de modderpistolen en tapgatboren correct worden gemonteerd, zodat ze goed contact maken met het kraangat (ijzeren inkeping). Op sommige plaatsen waar de hoogoven onder zeer hoge druk moet worden gebruikt, wordt de hoogoven voor het opstarten onder druk gezet met koude lucht om te bepalen of er lekkage is die vóór het laden moet worden verholpen.

Er zijn veel verschillende opstellingen voor het plaatsen van de opstartlading in de hoogoven. Normaal gesproken bestaat het alleen uit cokes en een kleine hoeveelheid flux onder de mantel. Boven de mantel is er een geleidelijke toename van de ertsbelasting met een geleidelijke toename van de belastingratio (erts tot cokes). Heel vaak worden houten dwarsliggers in de haard bij de kraangaten geplaatst, zodat er voldoende open ruimte is voor gasafvoer. Bij sommige blow-ins worden hoogovenslakken en kalksteen geladen met de cokes in de bosh-regio. Het doel hiervan is dat de slak een materiaal vormt dat gemakkelijk smelt en warmte naar de haard voert. Het doel van de kalksteen is om te combineren met de cokesas en een smeltbare slak te vormen. Om het slakkenvolume tijdens de vroege opstartperiode te vergroten, wordt soms kiezelgrind toegevoegd.

Terwijl het vullen van de oven met de aanvankelijke verhouding erts/sinter tot cokes wordt verhoogd naar de bovenkant van de hoogoven, neemt de verhouding kalksteen tot cokes af en wordt de verhouding grind tot cokes iets verhoogd. Bij het berekenen van de relatieve hoeveelheden cokes, ertsbelasting en flux wordt verwacht dat het siliciumgehalte van het ruwijzer in de eerste paar gietstukken normaal gesproken 2,5% tot 4,5% silicium zal bevatten. Daarom moet de hoeveelheid basische flux dienovereenkomstig worden gepland, zodat de slak niet te kalkachtig (viskeus) wordt. Naarmate de hoogoven normaal begint te bewegen en de hete ontploffingssnelheid wordt verhoogd, zal het siliciumgehalte van het ruwijzer dalen en moet er extra flux worden geleverd voor het silica dat ongereduceerd in de slak blijft.

Verlichting

Er kunnen verschillende methoden worden gebruikt om de hoogoven aan te steken. De meest gebruikte methode op dit moment is echter het aansteken van de cokes met de hete lucht. Bij deze methode wordt eerst een relatief laag straalvolume gebruikt bij een temperatuur tussen 550 ° C en 650 ° C en binnen enkele minuten ontsteekt de cokes die zich voor deze blaaspijpen bevindt. Om deze methode te gebruiken, is het noodzakelijk om de heteluchtkachels voor te verwarmen. In een enkele hoogoveninstallatie of in een meervoudige hoogoveninstallatie waar alle hoogovens uit staan, kan dit een probleem vormen. Waar hoogovengas niet beschikbaar is, worden vaak andere stookgassen zoals cokesovengas of aardgas gebruikt om de kachels voor te verwarmen totdat het gas uit de hoogoven kan worden gebruikt.

Een andere, minder vaak gebruikte methode is het voor de blaaspijpen plaatsen van licht ontvlambaar materiaal dat met fakkels of gloeiend hete staven kan worden ontstoken. De natuurlijke trek door de hoogoven zorgt normaal gesproken voor voldoende lucht om de temperatuur van de cokes nabij de blaasmonden te verhogen tot de verbrandingstemperatuur, waarna een lichte stroom van blaaslucht kan worden gestart.

Voordat de hoogoven wordt aangestoken, wordt het gassysteem van de oven geïsoleerd door een veiligheidsklep, die zich normaal gesproken stroomafwaarts van het gasreinigingssysteem bevindt. Het gasreinigingssysteem wordt van deze veiligheidsklep naar de hoogoven gespoeld met stoom of een inert gas. Tijdens de vroege stadia van het inblazen worden de ontluchters aan de bovenzijde van de oven open gehouden en wordt een spoelgas in het gasreinigingssysteem gehouden tot aan de klep die het gasreinigingssysteem scheidt van het hoofdinstallatiegassysteem. Gasreinigingssystemen kunnen variëren van hoogoven tot hoogoven en soms worden afzonderlijke delen van het gasreinigingssysteem van elkaar geïsoleerd en afzonderlijk gespoeld.

Op veel plaatsen is er geen afsluitklep tussen de stofvanger en de hoogoven en daarom wordt de stofvanger gespoeld met stoom die door de hoogoven naar beneden wordt afgevoerd en via de hoogovenontluchters wordt afgevoerd. Wanneer de hete straalsnelheid bij de hoogoven voldoende is verhoogd om een ​​goede, constante stroom van hoogovengas te handhaven, wordt het spoelmedium afgesloten en worden de ontluchters gesloten. Wanneer een positieve gasdruk wordt verkregen tot aan de isolerende brilklep, wordt deze geopend en kan het gas in het hoofdgassysteem stromen. Gedurende deze periode moeten belangrijke voorzorgsmaatregelen worden genomen om een ​​explosie te voorkomen, en het gebied rond de hoogoven, het gasreinigingssysteem en de kleppen moeten worden gecontroleerd op mogelijke lekkage van hoogovengas.

Bij het opstarten van de hoogoven is de straalsnelheid slechts een fractie van wat het zou zijn bij normaal bedrijf. Daarom is het nodig om slechts enkele van de blaaspijpen te openen, zodat de snelheid door elke blaaspijp voldoende is om de hete luchtstroom goed in de hoogoven te voeren en om te voorkomen dat de hete gassen langs de wanden omhoog kunnen stromen. Dit wordt normaal gesproken bereikt door de blaaspijpen die niet worden gebruikt met kleiballen aan te sluiten en ze later open te porren naarmate de hete ontploffingssnelheid toeneemt. In sommige gevallen worden bussen in de blaaspijpen geplaatst om de diameter van de opening te verkleinen tijdens de vroege stadia van het inblazen. Deze bussen worden dan uitgeschakeld wanneer de hogere hete straalsnelheden moeten worden gebruikt. In het begin wordt de heteluchtsnelheid om de paar uur verhoogd, zodat deze tegen het einde van de eerste 24 uur ongeveer 40% tot 50% van de volledige hittegolf is. Daarna wordt het met ongeveer 25% per dag verhoogd totdat het uiteindelijke percentage is bereikt.

Wanneer de hoogoven wordt gestart, wordt het kraangat meestal opengelaten en een deel van het gas dat wordt gegenereerd door de verbranding van de cokes verlaat het kraangat. In eerste instantie moet dit gas worden ontstoken, maar naarmate de hete ontploffingssnelheid toeneemt, verwarmt het de cokes in de haard en ontlaadt het uiteindelijk op een temperatuur die hoog genoeg is om brandend te blijven. Het kraangat blijft over het algemeen open totdat er slak begint te verschijnen. Dit wordt aangegeven door een afname van het gasvolume en een puffend of pulserend geluid bij het kraangat. Wanneer dit gebeurt, wordt het modderpistool op zijn plaats gezwaaid en wordt het kraangat gesloten. Daarna wordt om de paar uur het kraangat weer geopend om eventueel gevormde slakken te verwijderen. Bij grotere hoogovens met meer dan één kraangat wordt normaal gesproken bij elke volgende poging een ander kraangat geopend.

Binnen ongeveer 24 tot 28 uur na het opstarten wordt het eerste hete metaal naar verwachting gegoten. Dit hete metaal heeft typisch een zeer hoog siliciumgehalte vanwege de lage werksnelheid en de hoge verhouding van silica tot ijzeroxide in de grondstoffen in het eerste deel van de hoogovenlading. Naarmate de hete ontploffingssnelheid toeneemt en de belastingsverhouding (erts tot cokes) het normale bedrijfsniveau nadert, neemt het siliciumgehalte van het ruwijzer af. Dienovereenkomstig moet de verhouding van flux tot de andere grondstoffen worden aangepast om voldoende basisch oxide te verschaffen om het niet-gereduceerde silica dat naar de slak gaat, te vloeien. Over het algemeen is het raadzaam om tijdens de inblaasperiode de lastverhouding (erts tot cokes) binnen een bereik te houden dat heet metaal bij hoge temperatuur produceert rond 1500 ° C om te verzekeren dat een onvoorzien probleem niet zal leiden tot bevriezing. De heteluchttemperatuur wordt in deze periode over het algemeen niet opgevoerd tot het maximale vermogen van de heteluchtkachels, omdat er behoefte is aan een reserve die het mogelijk maakt om in geval van nood extra warmte in de haard te brengen.