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.

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 1400-1500 °С, затем к концу плавильного пространства печи температуру постепенно понижают до 1300-1250 °С. Температура содержимого ванны по 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 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 частички шлака затвердевают (гранулируются). В настоящее время применяется следующая тепловая схема отражательной печи. За печью устанавливается паровой котел-утилизатор, использующий перепад температуры газов приблизительно от 1250 до 500 °С. Далее устанавливается противоточный рекуператор для подогрева воздуха, идущего в печь, до 450—460 °С. Температура дымовых газов за рекуператором может быть доведена до 170—200 °С. Однако более целесообразна другая схема — с высокотемпературным автономным воздухоподогревателем.

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.