Воздухонагреватель

Воздухонагреватель, каупер — аппарат для нагрева воздуха перед подачей его в доменную печь. Введение воздухонагревателей стало самым эфффективным способом экономии топлива (кокса) за всю историю доменного производства. Современные воздухонагреватели дают возможность подавать в печь дутьё, нагретое до температуры 1300°С.

История

Идею предварительного нагрева дутья запатентовал Джеймс Бомон Нилсон в 1828 году, а в 1829 году он осуществил подачу нагретого дутья на шотландском заводе «Клайд». Его устройство позволяло нагревать воздух до 150°С, что даже при такой низкой температуре позволяло экономить потребление кокса на 36 %.

В 1860 году Э. Каупер предложил новый тип воздухонагревателей, которые и по сей день называют кауперами.

Описание конструкции

Каупер — вертикально расположенный куполообразный цилиндр высотой до 50 м и диаметром 9-10 м.

Снаружи воздухонагреватель заключён в стальной кожух, который изнутри футерован теплоизоляционным и огнеупорным кирпичом для предотвращения местного перегрева, образования трещин и деформаций кожуха, а также для уменьшения тепловых потерь в атмосферу. Внутреннее пространство разделено вертикальной стенкой, которая не доходит до верху, на две части — камеру горения и огнеупорную насадку. Вверху расположено подкупольное пространство, которое соединяет две части воздухонагревателя.

Кауперы используются в доменном производстве со значительными конструктивными изменениями до сих пор.

Принцип работы

В камеру горения подаётся доменный газ и воздух для сгорания газа. Смесь сгорает, продукты горения поднимаются вверх по камере горения, огибают купольную часть воздухонагревателя и дальше под действием тяги дымовой трубы, проходят через насадку в направлении вниз. Дальше газы попадают в поднасадочное пространство, кабан и дымовую трубу, через которую выбрасываются в атмосферу. Проходя через насадку, продукты горения нагревают её. В насадке накапливается большое количество тепла.

Воздухонагреватели работают циклично. Для каждой печи используется 3-4 воздухонагревателя. Пока одни воздухонагреватели нагреваются, другие подают воздух в доменную печь. После того, как каупер остывает, на дутьё ставят другой, а остывший снова ставят на нагрев.

Существует четыре режима дутья: последовательный, параллельный, попарно-параллельный и смешанный. Наиболее распространённым режимом работы воздухонагревателей является последовательный, когда воздухонагреватели работают поочерёдно, один за другим становится на дутьё.