Мини доменная печь

Доменная печь используется в металлургии для выплавки чугуна и ферросплавов из шихты. Она имеет высокую производительность, поэтому в последнее время для обогрева частного дома многие мастера делают такие печи самостоятельно. Эти печи также имеют другое название — печи шахтного типа или печи длительного горения.

Устройство большой доменной печи.

Доменная печь, сделанная своими руками, работает по тому же принципу, что и ее промышленный вариант, она позволяет максимально эффективно использовать топливо, а его расход значительно снижается. Такая печь — лучшее решение для обогрева дома, дачи, гаража, теплицы.

Основной особенностью, которую имеет самодельная доменная печь, является то, что процесс горения топлива в ней затягивается на длительное время.

Такая домна, сделанная своими руками, может работать на угле, дровах и даже опилках. Можно купить печь длительного горения в магазине, но если все сделать своими руками, то экономия получится солидная.

Почему самодельная доменная печь такая экономичная

Традиционная печь на твердом топливе имеет несколько недостатков:

  • низкий уровень КПД;
  • топливо необходимо закладывать часто;
  • нельзя автоматизировать процесс.

Самодельная доменная печь всех этих недостатков лишена, и вместо процесса горения топлива в топке происходит его тление. За счет этого выделение тепла идет постоянно, и на одной загрузке такая печь может работать в автономном режиме до 15-20 часов.

Самодельная доменная печь

Схема доменной печи, для производства собственными силами.

Если вы решили сделать такую конструкцию своими руками, то будьте готовы к тому, что при выполнении работ будет много грязи и шума, поэтому выполнять их лучше всего на улице.

Основным секретом такой конструкции является наличие специального ограничителя доступа воздуха к углю или дровам. Он пропускает небольшое количество кислорода, которого достаточно для поддержания тления загруженной порции топлива, при этом активного горения не происходит, поэтому тепло выделяется равномерно длительное время.

Для того чтобы сделать эту печь самостоятельно, вам потребуются такие расходные материалы и инструменты:

  • бочка или труба большого размера;
  • два отрезка трубы;
  • швеллер;
  • рулетка, уровень, молоток, ножовка по металлу;
  • листовая сталь
  • сварочный аппарат, электроды;
  • раствор и кирпичи для фундамента.

Сначала необходимо на бочке срезать верх, делать это надо аккуратно, так как она вам понадобится в дальнейшем. Вместо бочки можно использовать трубу большого диаметра. Чтобы сделать дно для трубы, лучше приварить прямоугольный лист металла, он придаст ей большую устойчивость.

Из листа вырезается круг, диаметр которого немного меньше диаметра бочки, в нем делается отверстие под другую трубу. Приваривают трубу диаметром 10 см к стальному кругу. Снизу к этому кругу привариваются отрезки швеллера, они служат для того, чтобы придавливать топливо по мере его прогорания.

Для крышки бочки берут лист метала или отрезанную ранее верхнюю часть и в ней делают отверстие для трубы. Для того чтобы закладывать топливо, необходимо вырезать люк и установить дверцу. Под ней делается дверца для удаления остатков закладки.

Фундамент и дымоход

Так как металлическая часть конструкции будет во время работы сильно нагреваться, устанавливать печь необходимо на фундамент. Ее вес небольшой, и углубление для фундамента делать не обязательно, выполняется простая плита, которая может состоять из слоя кирпича, покрытого раствором.

Для удаления продуктов горения необходимо сделать дымоход. Можно взять трубу диаметром от 15 см. Для эффективной его работы нужно, чтобы прямая часть была больше диаметра бочки. Лучше дымоход не изгибать, а если это необходимо, то угол изгиба должен быть больше 45 градусов.

Что касается отражателя, то его можно устанавливать или не устанавливать. При наличии отражателя такая печь будет работать еще эффективнее, так как он позволяет перераспределять тепловые потоки.

Особенности монтажа

Такую печь можно обложить кирпичом, но если она находится в отдельном или подсобном помещении, то делать это не обязательно.

  1. Части дымохода должны соединяться в направлении, обратном движению дыма.
  2. Возле печи нельзя располагать легковоспламеняющиеся предметы, вокруг нее должно быть свободное пространство.
  3. Дымоход надо делать разборным, чтобы его можно было периодически чистить.
  4. К бочке можно присоединить трубопровод в виде петли, по которой будет проходить жидкость в систему отопления. Таким образом можно будет отапливать уже не одну комнату, а весь дом.
  5. Для возможности регулирования интенсивности отопления возле котла в систему монтируется кран, при помощи которого можно будет ограничивать поток горячей жидкости.

Самодельная печь длительного горения является отличным решением для отопления дачи, гаража или теплицы, когда нет централизованного или газового отопления и денег для покупки дорогостоящего оборудования.

Доменная печь

Доменная печь после многочисленных преобразований и модернизаций на современном этапе представляет собой конструкцию для получения чугуна как основного ингредиента сталелитейной промышленности.

Устройство доменной печи позволяет вести непрерывную плавку до капитального ремонта, который проводится с периодичностью один раз в 3-12 лет. Остановка процесса приводит к образованию сплошной массы из-за спекания компонентов (закозления). Для ее извлечения необходима частичная разборка агрегата.

Доменная печь

Рабочий объем современной доменной печи достигает 5500 м3 при высоте 40 м. Она способна выдать около 6000 т чугуна за одну плавку. А специальное оборудование, обслуживающее системы, расположенные вокруг, занимает несколько десятков гектар земли.

Доменная печь используется для производства литейного чугуна, который в дальнейшем проходит плавку для получения различных марок чугунов или отправляется на восстановление для получения конструкционных сталей.

Современная доменная печь Средневековая доменная печь

Большая потребность в металле совпала по времени с этапом электрификации и механизации производства. В связи с этим успехи черной металлургии связаны с началом использования электроприводов, электрических систем автоматического управления на всех этапах производственного процесса.

Устройство доменной печи

На заре черной металлургии плавку болотной руды проводили в домнице – это мини домна, воздух в которую поступал от мехов. А обогащение железа углеродом происходило от древесного угля. Объемы выплавляемого металла таким способом были невелики и отличались периодичностью.

Конструкция доменной печи

Строение доменной печи напоминает шахту. Ее диаметр в три раза меньше высоты. Монтаж высотной конструкции осуществляется на бетонном фундаменте толщиной 4 м. Необходимость в таком массивном фундаменте возникает из-за массы домны, которая более 30 000 т.

На фундаментной плите закрепляются колонны и цельный (монолитный) цилиндр, которые изготавливаются и термостойкого бетона. Внутреннее пространство конструкции обложено огнеупорными материалами, а верхняя часть шамотом. В районе заплечников, где температура достигает 2000°С — графитированными материалами, а под ванной с чугуном — футеровка из глинозема. Также на фундаменте монтируется печной горн.

Нижняя часть доменной печи, где температура максимальна, оборудуется холодильниками с водяным охлаждением.Для удержания собранной огнеупорной конструкции, с внешней стороны доменная печь заключена в металлическую рубашку толщиной 40 мм.

Процесс восстановления железа происходит из руды в среде известнякового флюса при высокой температуре. Температура плавления достигается горением кокса. Для поддержания горения необходим воздух, поэтому в домне установлены 4 — 36 фурм или леток.

Большой внутренний объем нуждается в больших объемах воздуха, которые подают турбинные нагнетатели. Чтобы не снижать температурный, режим воздух перед подачей подогревается.

Схематически доменная печь выглядит следующим образом.

Схема расположения оборудования для доменного производства

Состав конструкции производства литья:

  1. шихта (руда и известняк);
  2. коксовый уголь;
  3. загрузочный подъемник;
  4. колошник, предотвращающий попадание газов из домны в атмосферу;
  5. слой загруженного кокса;
  6. шихтовый слой;
  7. воздушные нагнетатели;
  8. отводимый шлак;
  9. литьевой чугун;
  10. емкость для приема шлака;
  11. приемный ковш для расплава;
  12. установка типа Циклон, очищающая от пыли доменный газ;
  13. кауперы, регенераторы газов;
  14. дымоотводящая труба;
  15. воздухоподвод в кауперы;
  16. угольный порошок;
  17. печь для спекания кокса;
  18. емкость для хранения кокса;
  19. отведение колошникового газа высокой температуры.

Доменная печь обслуживается вспомогательными системами.

Колошник – это затвор домны. От его исправной работы зависит экологическая обстановка вокруг производства.

Устройство колошника

Устройство колошника:

  1. воронка приемная;
  2. воронка маленького конуса, вращающаяся;
  3. конус маленький;
  4. межконусное пространство;
  5. конус большой;
  6. скип.

Принцип работы колошника следующий:

  • Большой конус опущен, а малый поднят. Окошки во вращающейся воронке перекрыты.
  • Скип осуществляет загрузку шихты.
  • Поворачиваясь, воронка открывает окна, и шихта осыпается на малый конус 3. затем возвращается на место.
  • Конус поднимается, тем самым препятствует выходу доменных газов.
  • Конус опускается для передачи шихты в межконусное пространство, затем поднимается на исходную позицию.
  • Конус опускается, а вместе с ним шихта загружается в доменную шахту.

Такая дозированная подача обеспечивает послойное распределение материалов.

Скип – черпак, при помощи которого осуществляется загрузка. Она выполняются по конвейерной технологии. Воздушные нагнетатели – летки и фурмы осуществляют подачу воздуха в доменную шахту под давлением 2-2,5 МПа.

Фурма и чугунная летка

Кауперы служат для нагревания подаваемого воздуха. В регенераторах он подогревается доменными газами, снижая тем самым энергетическую нагрузку на агрегат. Воздух нагревается до 1200°С и подается в шахту. При снижении температуры до 850°С подача прекращается, возобновляется цикл нагрева. Для бесперебойной подачи горячего воздуха устанавливается несколько регенераторов.

Принцип работы домны

Для получения чугуна необходимы следующие ингредиенты: шихта (руда, флюс, кокс), высокая температура, постоянная подача воздуха для обеспечения непрерывного горения.

Термохимические реакции

Восстановление железа из окислов путем ступенчатой химической реакции:

3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2,

Fe3O4+CO→3FeO+CO2,

FeO+CO→Fe+CO2.

Общая формула:

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2.

Получение необходимого количества углекислого и угарного газа обеспечивает горение кокса:

С + О2 → СО2,

СО2 + С → 2СО.

Для отделения железа от примесей используется известняковый флюс. Химические реакции, образующие шлак:

СаСО3 → СаО + СО2,

СаО + SiO2→CaSiO3.

Принцип работы доменной печи таков. После загрузки доменную печь начинают разжигать газом. По мере повышения температуры подключается каупер и начинается продувка воздухом. Кокс – топливо для доменной печи – начинает интенсивнее гореть, и температура в шахте значительно увеличивается. При разложении флюса образуется большое количество углекислого газа. Угарный газ в химических реакциях выступает восстановителем.

Схема производства чугуна

После сгорания кокса и разложения флюса столб шихты опускается, сверху добавляется очередная порция. Снизу в самой широкой части шахты происходит полное восстановление железа при температурах 1850°С — 2000°С. Затем оно стекает в горн. Здесь происходит обогащение железа углеродом.

Температура в доменной печи изменяется в сторону увеличения по мере опускания шихты. Процесс восстановления протекает при 280 °С, а плавка происходит после 1500 °С.

Разлив расплава происходит в два этапа. На первом через летки сливается шлак. На втором через чугунные летки сливается чугун. Больше 80% выплавляемого чугуна идет на производство стали. Из остального чугуна отливают в опоках болванки.

Работает доменная печь непрерывно. От загрузки шихты до получения сплава проходит 3-20 дней — все зависит от объема печи.

Обслуживание и ремонт доменной печи

Любому оборудованию, работающему в круглосуточном режиме, требуется постоянное обслуживание. Регламенты закладываются в технический паспорт оборудования. Несоблюдение графика технического обслуживания влечет за собой сокращение срока эксплуатации.

Работы по техническому обслуживанию доменных печей делятся на периодические и капитальные ремонты. Периодические работы проводятся без остановки рабочего процесса.

Капитальный же ремонт по объему выполняемых работ делится на три разряда. Во время первого разряда производится осмотр всего оборудования, при этом из шахты извлекаются расплавы. Во время второго разряда производится ремонт футеровки, замена вышедших из строя элементов оборудования. При третьем разряде производится полная замена агрегата. Обычно такой ремонт совмещают с модернизацией или реконструкцией домны.

IndustrialCraft 2/Доменная печь

Доменная печь

Тип

Твёрдый блок

Требования

Нет

Действует ли
гравитация

Нет

Прозрачность

Нет

Светимость

Нет

Взрывоустойчивость Инструменты Возобновляемый

?

Складываемый

Да (64)

Воспламеняемый

?

Примечания
При разрушении блока киркой выпадает основной корпус машины

Доменная печь — печь, добавленная в экспериментальной версии IndustrialCraft 2. Используется для создания стали.

Крафт

Ингредиенты Процесс

Железная оболочка +
Основной корпус машины +
Теплопровод

Описание процесса

Доменную печь необходимо установить вплотную к любому из термогенераторов: твердотельный, жидкостный, радиоизотопный или электрический (при этом оранжевые выходы должны соприкасаться), заложить железный слиток и воздух (в старых версиях: капсулы со сжатым воздухом). Для выплавки одного слитка стали необходимо 6 капсул с воздухом. Чем больше тепла выработает теплогенератор, тем быстрее будет происходить нагрев доменной печи. Закаливание одного слитка занимает 300 секунд, или 5 минут. Максимальная вместимость воздуха — 8000 мВ. Для постоянного нагрева печи будет необходимо поставить источник сигнала красной пыли (рычаг, красный факел и т. д.) или вставить улучшение «Инвертор красного сигнала». В новых версиях доменная печь продолжает нагреваться даже без сигнала красной пыли, до тех пор, пока работает теплогенератор.

Рецепты

Ингредиенты Процесс Результат
Железная руда или
Измельчённая железная руда или
Очищенная измельчённая
железная руда или
Железный слиток или
Железная пыль,
6 капсул сжатого воздуха

Стальной слиток,
Шлак,
6 пустых капсул

Данный рецепт отображён на старом интерфейсе

Генератор золота

При дроблении стального слитка в дробителе получается железная пыль, которую можно по-новому пускать в доменную печь, создавая таким образом шлак, а переработав его в тепловой центрифуге, получить небольшую кучку золотой пыли и 5 угольной пыли. Для автоматизации процесса нужно обеспечить 3 потока материалов (например с помощью труб BuildCraft):

  1. Доменная печь → Слиток очищенного железа → Дробитель → Железная пыль → Доменная печь
  2. Доменная печь → Капсула → Сжиматель → Капсула со сжатым воздухом → Доменная печь
  3. Доменная печь → Шлак → Тепловая центрифуга → Небольшая кучка золотой пыли → Сжиматель → Золотая пыль → Электрическая печь → Золотой слиток

Также, помимо золота, можно производить алмазы из угольной пыли, получаемой при обработке шлака.

Галерея

  • Интерфейс доменной печи в новых версиях

  • Доменная печь

  • Теплогенератор должен быть подсоединён красным выходом к выходу печи

  • Можно положить и просто уголь

  • Сам процесс

  • Сам процесс в новых версиях

Можно ли остановить доменную печь?

Когда я только погружался в производственные процессы черной металлургии, мне было сначала непонятно, почему доменная печь работает непрерывно годами и только раз в 50-60 лет останавливается на капитальный ремонт. Ведь, например, ночью производство не идет – логично было бы выключить ее, как и свет в цеху. Давайте разберемся!

Кстати, домна представляет собой здоровую печь, которая может производить в среднем до 4 тыс. тонн чугуна в сутки!

Итак, управление домной – сложный и инерционный процесс, ведь шихта идет по ней примерно 6 часов. То есть, если что-то изменить на входе, то первые результате на выходе будут только через 6-7 часов. Выход на «холостой» режим занимает много времени. Для этого меняют состав шихты, увеличивая долю кокса и уменьшая долю железной руды. Этот процесс приводит к режиму горячей консервации, когда коксом, по сути, греют атмосферу. В зависимости от объемов печи расход кокса может доходить до 2-3 тыс. тонн кокса в день (~20-30 млн рублей в день), чтобы не охладить печь и сохранить огнеупорную кладку (футеровку). Учитывая тот факт, что термоохлаждение негативно влияет на футеровку, ее скорее всего придется в конечном счете менять – снова издержи.

Рестарт доменной печи занимает в среднем 10 дней: сутки-трое печка будет только прогреваться, потом первые дни будет выходить продукт, похожий на чугун, но не пригодный для дальнейшего использования.

Соответственно, доменную печь просто так не выключишь, так как этот процесс долгий и затратный. Именно поэтому домны работают по несколько десятков лет и останавливаются только для запланированных капитальных ремонтов.

Кстати, при анализе металлургов объем, цены на ресурсы и стальную продукцию — три основных фактора, от которых зависят финансовые показатели компании. Капитальные ремонты проводятся в соответствии с планом менеджмента, начало и длительность их проведения известны заранее. Соответственно, в своих финансовых моделях, учитывая капитальные ремонты, мы знаем, как сильно изменятся производственные результаты компании, и как это в итоге повлияет на финансовые успехи.

Скоро от меня будет серия про черную металлургию, где я расскажу детали отрасли, начиная от производства, заканчивая обзором российских сталеваров и поделюсь большим инвест. обзором на НЛМК. А пока подписывайтесь на нашу от аналиток в вк и черпайте инсайты от моих коллег по цеху!

Отказ от ответственности

  • Металлургия

Railcraft/Доменная печь

Доменный кирпич

Тип

Твёрдый блок

Действует ли
гравитация

Нет

Прозрачность

Нет

Светимость

Нет

Взрывоустойчивость Инструмент Возобновляемый

?

Складываемый

Да (64)

Воспламеняемый

?

Пламенный кирпич

Тип

Твёрдый блок

Действует ли
гравитация

Нет

Прозрачность

Нет

Светимость

Нет

Взрывоустойчивость Инструмент Возобновляемый

?

Складываемый

Да (64)

Воспламеняемый

?

Доменная печь — это особая постройка 3x3x4, полая внутри, используемая для переплавки железных слитков в стальные.

Ингредиенты Рецепты крафта Результат Описание

Адский кирпич +
Песок душ +
Лавовый крем

4 Доменный кирпич

Пламенный кирпич +
Лавовый крем

4 Доменный кирпич

Адский кирпич +
Песок душ

4 Пламенный кирпич Рецепт до версии 7.1.0.0

Постройка

Схема постройки Доменной печи

Слой 4

Слой 3

Слой 2

Слой 1

Печь строится в виде параллелепипеда 3х3х4 (4 блока в высоту) с пустым местом в центре из 34 специальных блоков доменных кирпичей. В общем для постройки одной печи потребуется 36 блоков адского кирпича, 36 блоков песка душ и 9 единиц лавового крема (2 блока получатся лишние). Когда печь закончена, внизу должны появиться окошки в нижних блоках по бокам. Печи не могут быть построены на смежных блоках, между ними должно быть расстояние минимум в 1 блок.

Также есть пламенный кирпич, который выглядит как доменный кирпич, но из него не получится построить печь. Его можно попробовать использовать для декоративных целей или же сделать доменный кирпич.

Интерфейс

Интерфейс аналогичен обычной печи. Только здесь в качестве топлива может использоваться либо коксовый уголь, либо древесный уголь, а для переплавки используются железные слитки, и в результате получаются стальные слитки.

Для получения 1 стального слитка потребуется железный слиток и 2 единицы коксового угля или 4 единицы древесного угля. Время переплавки одного слитка — 64 секунды.

Использование

Весь блок 3x3x4 считается за один, как обычная печь. Железо загружается сверху, кокс или древесный уголь снизу, и полученная сталь выгружается сбоку.

Также можно переплавлять железные и стальные инструменты и броню в стальные слитки. Время переплавки и количество топлива пропорционально количеству слитков, затраченных на крафт.

Чтобы мобы не появлялись внутри печи, в её центре постоянно находится поток лавы. Поэтому будьте аккуратны, если захотите разобрать её. Но блока источника лавы внутри не появляется, поэтому фарм её через печь невозможен.

Также не рекомендуется использовать блоки доменной печи для декоративных целей. Незаконченные печи регулярно проверяются на правильность, так что это может сильно сказаться на производительности игры. Для этого есть пламенные кирпичи.

Взаимодействие с трубами

При взаимодействии с трубами из других модов, как BuildCraft.
Вход:

  • Сверху — Железные слитки
  • Снизу — Коксовый уголь или Древесный уголь

Выход:

  • Сбоку — Стальные слитки

История

  • Версия 5.1.0. Добавлена лава в центр печи.
  • Версия 6.5.0.0. Время переплавки слитков увеличено в 4 раза, ранее было 16 секунд, а теперь 64 секунды.
  • Версия 7.0.0.0. Доменная печь теперь может брать топливо из соседних сундуков.
  • Версия 8.3.0.0. Изменён баланс топлива. Теперь коксовый уголь содержит 8000 «единиц топлива», поэтому для переплавки нужно 2 коксовых угля.