Взрывы газов при перекидке клапанов
В мартеновских печах газ и воздух на горение периодически поступают то с одной, то с другой стороны печи, а продукты горения уводятся из печи через головки, расположенные со стороны, противоположной поступлению газа и воздуха. Изменение направления поступления газов и воздуха в печь и отвода продуктов горения из печи производится при помощи специальных механизмов, которые приводятся в действие в определенной последовательности — одни клапаны и задвижки открываются, а другие закрываются. Все эти операции объединяются системой «перекидкой клапанов». Во время перекидок клапанов иногда происходят хлопки и взрывы в дымоходах, главным образом в сборном канале 21 (рис. 11).
Образование взрывоопасных смесей в канале объясняется несовершенством -конструкций переводных устройств, нарушением порядка перекрывания клапанов и задвижек, наличием неплотностей и повреждений в клапанах и кладке.
Недостаток системы «перекидки клапанов» заключается прежде всего в необходимости часто изменять направление движения потока газа и воздуха в печь, с одной стороны, и продуктов горения,—с другой.
Вторым недостатком являются потери производительности печи вследствие того, что во время перекидки клапанов печь фактически не работает, так как горение газа в ней не происходит. Хотя остановки печи при перекидках клапанов очень кратковременны (12—18 сек.), но происходят они очень часто, особенно в период доводки плавки.
К третьему недостатку относится потеря некоторого количества топлива, которое в момент перекидки клапанов находится в каналах и регенераторе, потому что оно движется в обратном направлении вместе с продуктами горения и не используется. Когда открывают дымовой клапан 20 и закрывают газовый клапан 4, то весь газ, заполняющий газовый тракт — газовый канал 6, регенератор 7, вертикальный канал 8 и головку 9 — поступает в сборный канал (боров) 21 и уходит в дымовую трубу.
Встреча неиспользованного газа с воздухом происходит в сборном дымовом борове. Воздух сюда поступает по тракту движения воздуха (канал 14, регенератор 15, вертикальный канал 16 и головка 17) после открытия дымового клапана 18 и закрытия клапана 13. Из схемы видно, что при одновременном открытии клапанов газового и воздушного трактов встреча газа и воздуха в сборном канале и точке 21 неизбежна.
Избежать такой встречи можно лишь последовательностью перекрытия клапанов. Например, сначала открыть клапан 18 и закрыть клапан 13, тогда воздух воздушного тракта первым войдет в боров и будет удален через трубу. После удаления воздуха открыть клапан 20 и закрыть клапан 4 и тогда газ пойдет в дымовую трубу вслед за воздухом.
Такая последовательность открытия клапанов применяется в настоящее время. Однако и эта система иногда приводит к хлопкам, возникающим в рабочем пространстве мартеновской печи. Для предотвращения этих хлопков, помимо последовательности открывания перекидных клапанов, предусматривается открытие клапана 3 для поступления газа с левой стороны печи до закрытия газового клапана 4 с правой стороны печи.
При такой схеме перекидки клапанов прежде, чем воздух и газ удаляются из своих газоходов правой стороны, в печь несколько секунд подряд газ поступает с двух сторон — с левой и правой, — и полость печи заполняется газом. Здесь газ сжигается, продукты горения отводятся в дымовой канал и через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу. Такая схема перекидки клапанов получила название «встречный газ» и считается одной из лучших и наиболее безопасной.
Но все же и при такой схеме перекидки клапанов не исключаются хлопки и взрывы газов. Объясняется это тем, что в щели кладки дымовых каналов или при неисправностях клапанов, перекрывающих газ и воздух, в газовую систему проникает атмосферный воздух, образуются взрывоопасные смеси, которые и взрываются.
На некоторых мартеновских печах для поджигания остатков газа, проникшего в дымовой канал, устанавливают непрерывно действующую «зажигалку» 22, в которой во время работы печи горит подведенный коксовый газ.
Хорошей гарантией от возможных образований и взрывов газо-воздушных смесей служит четкая, хорошо отрегулированная система перекидки клапанов и исправность всех механизмов. Все расстройства кладки в каналах и газоходах должны своевременно выявляться и устраняться.
Взрывы при сушках и разогревах мартеновских печей
Сушка и разогрев кладки мартеновских печей производится после каждого капитального ремонта или перед пуском новой печи. Необходимость этих операций вызывается тем, что огнеупорные материалы, из которых выкладываются печи, плохо переносят быстрый и неравномерный подъем температуры до высокого значения. Особенно чувствительна к подъему температуры огнеупорная кладка свода печи.
Операция сушки и разогрева ведется по заранее разработанному графику, где строго установлены пределы: на сколько градусов в час и в какие периоды разрешается повышать температуру свода печи. Если печь отапливается смесью коксового и доменного газов, то сушка и разогрев кладки обычно ведутся одним коксовым газом, который подводится к завалочным окнам по временным газопроводам, а внутри прокладывается прямо на подине разогреваемой печи. В газопроводах, уложенных на подине печи, сделаны небольшие отверстия для выхода и горения газа. Воздух для горения поступает через завалочные окна, которые во время сушки прикрываются железными листами.
Сушка кладки производится раскаленными продуктами горения, образующимися в печи. Сначала они выходят из печи через специальные отверстия, оставленные в кладках вертикальных каналов по обе стороны печи.
После окончания всех работ в нижнем строении печи, переводные устройства ставятся в центральное положение, специальные отверстия закладываются и продукты горения направляются через регенераторы и дымовой канал в дымовую трубу.
После нагрева кладки свода печи до температуры 300—400° переводные устройства из центра переводятся на одну сторону, а при температуре свода 800—900° С разогрев кладки начинают газом, который вводят в печь через головки так же, как при обычной работе мартеновской лечи.
Образование взрывоопасных газо-воздушных смесей и их взрывов происходит во время сушки, когда холодный газ для горения подается по временным газопроводам, проложенным на подине печи. В холодной печи газ горит неустойчивым пламенем, и горение часто прерывается. В такие периоды в печь поступает холодный газ через отверстия во временных газопроводах, а холодный воздух через завалочные окна; образуется газо-воздушная смесь, которая взрывается от искр тлеющих в печи дров, угля или от пламени горящего факела. Взрыв газо-воздушной смеси, образовавшийся в печи, приводит к повреждению кладки и травмированию людей. После такого взрыва печь выходит из строя и останавливается на полную замену кладки или на исправление поврежденных мест.
Еще один опасный период наступает, когда после окончания сушки газ начинают подавать в мартеновские печи через головки. Тогда газ из общего подводящего газопровода начинает поступать в печь по газовому тракту: газопроводы, канал, регенераторы, вертикальный канал, головка. В этот период разогрева кладки температура на пути газового тракта невысокая и весь путь или часть его заполнен воздухом. Пуск газа по тракту приведет к смешению газа с воздухом, образованию в газоходах взрывоопасной газо-воздушной смеси и к ее взрыву.
При отоплении мартеновской печи жидким топливом сушка кладки производится продуктами горения сжигаемых на подине печи дров, а разогрев производится мазутом или смолой, подаваемыми в печь через форсунки, как и при нормальной работе печи.
Взрывы при сушках и разогревах кладки мартеновских печей можно предотвратить, если строго соблюдать правила по сушке и разогреву мартеновских печей, разработанные на каждом заводе.
Основные меры предосторожности, которые необходимо соблюдать при этих операциях, следующие:
1. Перед подачей газа по временным газопроводам в местах входа их в печь должны быть разложены костры из дров и горение этих костров следует поддерживать до нагрева кладки до температуры 700—750° С (температура самовоспламенения газа).
2. Перед пуском газа в мартеновские печи через головки с обеих сторон печи перед ними должны быть разведены костры из дров.
3. До пуска газа но газовому тракту необходимо весь путь от газопровода до головок продуть паром и удалить воздух из каналов и регенераторов.
4. Для усиления тяги у основания дымовой трубы следует развести костер из дров и поддерживать его горение до установления устойчивого разрежения в дымовом канале.
5. При пуске газа по газовому тракту следует соблюдать правило: сначала пускают газ менее взрывоопасный (доменный), а затем через 30—40 мин. — газ высококалорийный (коксовый).
6. Нельзя допускать понижения давления газа в газопроводах ниже установленного минимума (50 мм вод. ст.).