Sistem Ledakan Udara untuk Tungku Ledakan

Sistem Ledakan Udara untuk Tungku Ledakan

Blast Furnace (BF) menghasilkan besi cair (logam panas) dengan pengurangan beban bijih dengan gas pereduksi. Gas pereduksi dihasilkan dari reaksi oksigen dengan kokas dan batubara. Oksigen ini adalah bagian dari semburan udara panas yang diperkaya yang dihembuskan dan didistribusikan di bagian bawah BF melalui pipa lurus, pipa tiup dan tuyeres.Set ini terhubung ke pipa bustle utama.Volume udara yang diperkaya dengan oksigen dan dihembuskan untuk proses di BF berlangsung disediakan oleh blower udara. Blower udara ini mengambil udara dari atmosfer dan kompres ke tekanan yang dibutuhkan. Udara terkompresi ini yang pada suhu sekitar 200 derajat C setelah kompresi diperkaya dengan oksigen dan ditiupkan ke tungku panas yang suhunya dinaikkan hingga 1.200 hingga 1250 derajat C. Udara semburan panas ini kemudian dibawa ke pipa bus melalui pipa sembur panas Sistem semburan udara dari tanur sembur berkapasitas tinggi modern beroperasi dengan suhu semburan hingga 1350 derajat C dan tekanan ledakan hingga 5 kg/cm2 (g). Seluruh proses biasanya ditunjukkan pada Gambar 1.

Gbr 1 Skema sistem ledakan udara biasa

Komponen utama sistem sembur udara tanur sembur terdiri dari (i) blower udara, (ii) cold blast main, (iii) hot blast stove beserta sistem pembakarannya, (iv) hot blast main, (v) bustle pipa, (vi) pipa tiup dan tuyere yang dikenal sebagai stok tuyere, (vii) set katup, dan (viii) instrumen kontrol.

Blower udara adalah peralatan pertama dalam sistem ledakan udara. Itu terletak di rumah blower dan dimaksudkan untuk memberikan ledakan udara dingin ke kompor ledakan panas pada volume dan tekanan aliran konstan yang diinginkan. Oleh karena itu, kontrol perlindungan lonjakan arus adalah kontrol yang sangat penting untuk blower udara tanur sembur. Umumnya dua nomor blower udara disediakan untuk tanur tinggi. Ini menarik volume udara dari atmosfer dan memampatkannya ke tekanan yang dibutuhkan dan meniupnya ke saluran utama ledakan dingin. Udara terkompresi biasanya pada 150 derajat C sampai 250 derajat C, yang merupakan suhu yang dihasilkan dari panas kompresi pada blower udara. Blower udara digerakkan oleh turbin uap atau digerakkan oleh motor listrik. Blower udara harus dioperasikan untuk memenuhi kondisi aliran udara yang pada gilirannya ditentukan oleh kondisi operasi tanur sembur. Mereka juga harus memiliki tingkat keandalan yang sangat tinggi karena kinerja tanur sembur sangat bergantung pada kinerja blower.

Untuk menghasilkan udara sembur, sebagian besar tanur sembur dilengkapi dengan turbo-blower sentrifugal yang dilengkapi dengan tiga atau empat tahap. Untuk beberapa tanur sembur yang sangat besar, dua blower beroperasi secara paralel. Namun, dengan tanur sembur yang sangat besar, blower aksial dapat digunakan lebih efisien. Tungku sembur modern memiliki kompresor isotermal radial aksial atau aksial yang dirancang untuk menangani volume besar aliran udara dalam casing yang relatif kecil sambil mempertahankan efisiensi yang sangat baik.

Cold blast main menghubungkan blower udara dan kompor hot blast. Biasanya tidak dilapisi karena suhu ledakan dingin biasanya antara 150 derajat C sampai 250 derajat C. Namun di beberapa tungku sebagai ukuran penghematan energi garis ledakan dingin diisolasi. Pada ujung kompor dari cold blast main terdapat cold blast valve untuk kompor dan saluran mixer yang dilengkapi dengan butterfly valve. Untuk mempertahankan suhu ledakan panas yang konstan ke tanur tinggi, termokopel di pemanas ledakan panas mengontrol katup kupu-kupu ini di saluran mixer dan membagi jumlah udara yang dikirim ke kompor dan jumlah yang melewatinya.

Ketika kompor yang dipanaskan pertama kali dinyalakan, suhu udara yang dipanaskan jauh lebih tinggi daripada suhu ledakan panas yang diinginkan, sehingga sebagian besar udara harus melewati kompor. Saat panas dikeluarkan dari kompor dan suhu menurun, katup kupu-kupu saluran mixer harus secara bertahap menutup dan mendorong lebih banyak udara melalui kompor. Pada beberapa sistem penggantian kompor otomatis, posisi katup pengatur digunakan sebagai sinyal yang memulai penggantian kompor.

Cold blast main juga dilengkapi dengan snort valve, biasanya terletak di dekat blast furnace yang dibuka saat diperlukan untuk menurunkan tekanan blast dengan cepat. Ini melepaskan udara dingin ledakan ke atmosfer dan menjaga tekanan positif pada saluran ledakan dingin sehingga gas dari tungku tidak dapat melakukan perjalanan kembali ke blower udara. Karena pelepasan udara yang cepat ketika katup snort dibuka, biasanya dilengkapi dengan knalpot.

Pada tanaman di mana ledakan udara diperkaya dengan oksigen, oksigen dapat ditambahkan pada tekanan atmosfer ke saluran masuk turbo-blower atau dapat ditambahkan di bawah tekanan di saluran utama ledakan dingin. Kelembaban ditambahkan di cold blast main saat diperlukan untuk kontrol kelembapan ledakan.

Kompor sembur panas adalah fasilitas untuk memasok semburan udara panas secara terus menerus ke tanur sembur. Sebelum semburan udara dikirim ke tuyeres tanur sembur, semburan udara dipanaskan terlebih dahulu dengan melewatkannya melalui kompor sembur panas regeneratif yang dipanaskan terutama dengan pembakaran gas atas tanur sembur (gas BF). Dengan cara ini, sebagian energi gas atas dikembalikan ke tanur tinggi dalam bentuk panas sensibel. Energi panas tambahan ini dikembalikan ke tanur sembur karena panas mengurangi kebutuhan kokas tanur sembur secara substansial dan memfasilitasi injeksi bahan bakar tambahan seperti batu bara bubuk sebagai pengganti kokas metalurgi yang mahal. Ini meningkatkan efisiensi proses. Tungku sembur panas dari tanur sembur modern memiliki karakteristik sebagai berikut.

• Pencapaian pembakaran efisiensi tinggi – Pencapaian pembakaran efisiensi tinggi bahkan dalam operasi hanya dengan gas tanur sembur.
• Radiasi panas yang lebih kecil dari badan kompor.
• Biaya konstruksi rendah.
• Masa pakai kompor tinggi - Masa pakai kompor modern yang diharapkan adalah sekitar 40 tahun
• Penghapusan lengkap retak korosi tegangan.
• Konsentrasi rendah CO yang tidak terbakar di atas permukaan atas batu bata checker.

Kebanyakan tanur sembur dilengkapi dengan tiga tungku sembur panas, meskipun di beberapa tanur sembur ada empat tungku. Kompornya tinggi, struktur baja silinder dilapisi dengan isolasi dan hampir seluruhnya diisi dengan batu bata checker di mana panas disimpan dan kemudian dipindahkan ke ledakan udara. Setiap tungku berdiameter kira-kira sebesar tanur sembur, dan tinggi kolom checker kira-kira 1,5 kali lebih tinggi dari tinggi kerja tanur sembur. Pada tanur sembur modern, hubungan antara ukuran tungku dengan ukuran tungku bahkan lebih besar. Tungku ledakan panas telah dijelaskan secara terpisah dalam artikel http://www.ispatguru.com/generation-of-hot-air-blast-and-hot-blast-stoves/.

Ledakan udara panas dikirim dari tungku sembur panas ke tanur sembur melalui saluran besar berlapis tahan api yang disebut semburan panas utama. Temperatur tinggi yang konsisten dari semburan udara panas sangat penting untuk operasi tanur sembur yang efisien. Desain pipa ledak panas bersama dengan pipa bustle ditujukan untuk mengatasi pergerakan sistem dan ekspansi residu untuk memberikan pengoperasian yang bebas masalah. Perancang ledakan utama tanur sembur menghadapi beberapa tantangan unik. Ledakan panas utama biasanya merupakan pipa berdiameter besar yang tunduk pada sejumlah komponen ekspansi termal. Sistem sambungan ekspansi harus dirancang untuk mengakomodasi gerakan termal dalam arah X, Y dan Z dari sambungan cabang kompor, pipa utama dan pipa hiruk pikuk. Pergerakan termal disebabkan oleh variasi suhu kulit yang disebabkan oleh media serta variasi suhu batang pengikat dan struktur karena perubahan kondisi lingkungan. Pertimbangan juga harus diberikan pada gaya dan gerakan yang dikenakan pada sambungan dan struktur tungku serta tegangan dalam sistem perpipaan semburan panas. Terakhir, sambungan ekspansi harus beroperasi selama kampanye tanur tinggi yang panjang dengan kebutuhan perawatan yang minimal.

Ada sejumlah besar katup dan alat kelengkapan yang dibutuhkan untuk sistem ledakan udara. Beberapa katup utama diberikan di bawah ini.

• Katup sembur dingin – Ini dimaksudkan untuk pemisahan lengkap kompor tanur sembur dari pipa sembur dingin. Itu dipasang di pipa ledeng dingin horizontal di dekat kompor.
• Snort valve – Dipasang di saluran utama cold blast. Katup memiliki perangkat blow off. Ini digunakan untuk mengatur jumlah ledakan dingin yang disuplai ke kompor, tanpa menciptakan tekanan balik pada blower, karena udara berlebih dihembuskan melalui perangkat blow off yang secara mekanis terhubung dengan katup utama untuk membuka/menutup secara proporsional. .
• Katup sembur panas – Ini dimaksudkan untuk pemisahan tungku sembur panas dari tanur sembur dari pipa sembur panas, saat mengoperasikan kompor dalam mode 'saat pemanasan' atau pada pemisahan lengkap dari tanur sembur. Katup ini dipasang di saluran utama ledakan panas horizontal di dekat kompor.
• Katup atmosfer – Ini dimaksudkan untuk melepaskan kompor tanur tinggi dari cerobong asap.
• Katup throttle gas – Dirancang untuk kontrol gas yang dipasok ke kompor gas kompor sembur panas dan pelepasan penuh saluran  pembakar gas  seperti pada operasi normal dan jika terjadi kegagalan catu daya. Itu dipasang di bagian vertikal saluran gas.
• Mencampur katup throttle- Ini dimaksudkan untuk menyesuaikan laju ledakan dingin. Itu dipasang di bagian vertikal dari cold blast main di dekat kompor.
• Katup cerobong – Ini dimaksudkan untuk memisahkan kompor tanur tinggi dari cerobong asap.
• Katup pemisah – Ini dirancang untuk tumpang tindih cepat dari bagian saluran udara pencampuran jika pasokan ledakan ke tungku berhenti. Itu dipasang di bagian horizontal saluran udara pencampur ledakan dingin.

Pipa melingkar berdiameter besar yang mengelilingi tanur sembur di atas permukaan mantel disebut pipa hiruk pikuk. Hal ini digunakan untuk mendistribusikan udara ledakan panas dari ledakan utama panas ke dalam tungku melalui sejumlah nozel yang disebut tuyeres. Pipa bustle secara internal dilapisi dengan refraktori untuk mengisolasi dan melindungi cangkang baja luar dari udara bersuhu tinggi di dalamnya.

Tuyeres adalah pipa kecil yang memungkinkan udara panas dari pipa bustle masuk ke tanur tinggi. Mereka adalah nozel berbentuk khusus di mana ledakan udara panas disuntikkan ke dalam tanur tinggi. Mereka terbuat dari tembaga dan biasanya didinginkan dengan air karena langsung terkena suhu tungku. Mereka terletak di sekitar tanur tinggi seperti jari-jari di hub roda sepeda. Stok Tuyere adalah rakitan gooseneck, ekspansi di bawah, pipa penghubung, siku, lubang intip, pipa tiup, pengaturan pemasangan dan perangkat penegang. Stok tuyere, sebagai sambungan antara pipa bustle dan tuyere, beradaptasi dengan pergerakan relatif antara sistem pengiriman semburan panas dan tanur sembur.

Sumpit, yang menghubungkan sistem semburan panas ke tuyere, dipasang pada dudukan bulat bermesin di dasar tuyere. Pendingin tuyere dan tuyere didinginkan dengan air. Pada tanur sembur modern yang memanfaatkan suhu ledakan panas di atas 1150 derajat C, saluran air badan tuyere dirancang untuk menjaga kecepatan air di atas 20 m/dtk dan saluran air hidung tuyere dirancang untuk menjaga kecepatan air di atas 28 m/dtk untuk meningkatkan laju perpindahan panas. Di beberapa tanur sembur modern, hidung dari sumpitan juga didinginkan dengan air, meskipun di sebagian besar tanur tua hal ini tidak dilakukan. Tombak injeksi bahan bakar masuk melalui dinding sumpitan dan biasanya mengeluarkan bahan bakar sedikit dari garis tengah dan sekitar 50 mm ke belakang dari hidung sumpitan. Beberapa tanur sembur dilengkapi dengan sistem injeksi ganda yang memiliki dua bukaan di pipa sembur untuk memfasilitasi berbagai bahan bakar tuyere. Dengan meningkatnya penggunaan batu bara bubuk sebagai bahan bakar tuyere, penempatan lance injeksi menjadi lebih penting untuk mencegah pelampiasan di bagian dalam tuyere dan untuk pembakaran batu bara yang lebih baik. Sumpitan dipegang erat-erat pada tuyere dengan ketegangan di batang kekang, yang menghubungkan stok tuyere ke jaket perapian. Pegas kekang di ujung batang kekang memungkinkan gerakan terbatas saat sumpitan mengembang dan berkontraksi dengan perubahan suhu ledakan panas. Sumpit itu sendiri adalah tabung baja paduan yang dilapisi dengan bahan tahan api untuk mencegah logam menjadi terlalu panas.

Komponen utama dari stok tuyere terhubung erat dengan permukaan runcing yang dipoles melalui susunan rapat yang konsekuen dari bagian berikutnya di bagian sebelumnya. Jadi permukaan runcing yang dipasang tertutup memberikan integritas sambungan yang anti bocor. Gangguan pada siklus pemanasan operasi serta kebocoran pada salah satu sambungan dalam stok tuyere mengakibatkan pembakaran elemen konstruksi dan kegagalan.

Tuyere, pendingin tuyere, dan pipa tiup beroperasi dalam kondisi suhu terberat. Pendingin tuyere ditempatkan di dada lapisan tungku. Nosel digabungkan dengan tuyere yang sudah 250 mm hingga 350 mm di dalam badan tanur sembur.

Pipa tiup biasanya terbuat dari baja dengan lapisan dari lapisan tahan api keramik khusus. Tuyeres terbuat dari tembaga. Tuyeres jenis seni sebelumnya terbuat dari lembaran tembaga tekan, ketebalan dinding hingga 8 mm. Saat ini tuyere biasanya terbuat dari tembaga tuang sentrifugal yang memastikan masa pakai tuyere yang maksimal melalui kemampuan manufaktur yang tinggi yang memberikan homogenitas material tertinggi dan tidak adanya pori-pori mikro. Namun metode ini sedikit lebih mahal daripada pembuatan tuyeres dengan cara pengecoran vakum. Yang terakhir juga kadang-kadang diterapkan dalam produksi tuyeres dan memiliki biaya konversi yang lebih kecil tetapi ada kemungkinan bahan yang sedikit tidak homogen. Bagaimanapun, metode pengecoran produksi tuyere hampir menggantikan penerapan konstruksi las dari tuyere karena kapasitas operasinya yang lebih rendah meskipun biaya produksi lebih rendah yang juga terkait dengan pengecoran pendingin tuyere tembaga berongga. Pendingin tuyere juga diproduksi dengan cara dicor dan terbuat dari tembaga (lebih jarang dari perunggu). Itu dipasang di dada lapisan tungku dan dipasang melalui flensa dengan pengelasan tambahan ke jaket perapian.

Tuyere tanur sembur didinginkan oleh air yang disuplai dengan kecepatan 15 – 25 cum/jam langsung ke permukaan dalam tuyere. Suhu pemanasan air pendingin yang dikeluarkan tidak boleh melebihi 15 derajat C. Tekanan air pendingin yang disuplai ke muka tuyere dan pendingin tuyere biasanya tidak melebihi 5 – 10 kg/cm persegi. Penggunaan tembaga (dengan kandungan min. 99,5% Cu) sebagai bahan konstruksi memungkinkan penghilangan panas secara efektif dari badan kerucut tuyere yang beroperasi dalam kondisi yang sangat panas.

Di bagian belakang stok tuyere di garis tengah sumpitan dan tuyere ada lubang kecil di mana batang dapat dimasukkan untuk membersihkan bahan keluar dari sumpitan. Pembukaan ditutup dengan penutup yang dapat dibuka saat diperlukan tetapi kedap gas saat ditutup. Dalam tutup ini, yang disebut tutup tuyere atau wicket, terdapat penglihatan mengintip berlapis kaca yang memungkinkan operator untuk memeriksa interior tungku langsung di depan tuyere. Bagian atas stok dihubungkan oleh sambungan putar ke nosel leher angsa tahan api yang dijepit oleh lug dan kunci yang sesuai dengan kursi palang gantung. Setiap gooseneck pada gilirannya dihubungkan oleh flensa dan baut ke leher yang memanjang secara radial dari diameter dalam pipa bustle. Stok Tuyere dirancang untuk masa pakai yang lama dan penanganan yang mudah. Skema pengaturan stok tuyere khas ditunjukkan pada Gambar. 2.

Gbr 2 Skema pengaturan stok tuyere biasa