Vysoká pec: Porovnání verzí

Odebráno 33 bajtů ,  před 3 lety
m
Robot: odstranění starých interwiki odkazů; kosmetické úpravy
m (Robot: odstranění starých interwiki odkazů; kosmetické úpravy)
 
== Historie ==
Před zavedením vysokých pecí bylo [[železo]] získáváno ve formě houbovitého polotovaru v&nbsp;[[Dýmačka|dýmačce]], jednoduché redukční peci, která nebyla schopna výrobek roztavit. Polotovar se pak zpracovával kováním v&nbsp;[[Hamr|hamruhamr]]u. Zvětšováním objemu a zejména výšky pece se zvyšovala nejen účinnost zařízení, ale také teplota procesu. Při dosažení výšky pece cca 4 m dosáhla teplota ve spodní části pece přes 900&nbsp;°C, kdy dochází k nauhličování železa za vzniku karbidu železa. Zvyšováním obsahu karbidu železa dochází ke snižování teploty tavení (viz [[Binární diagram železo-uhlík]]), takže při dosažení teploty nad 1150&nbsp;°C dojde k roztavení železa a vzniká tak [[surové železo]]. Až, když byla vyvinuta technologie zkujňování surového železa [[dejlování]]m později [[pudlovna|pudlováním]] atd., bylo možno využít k výrobě železa vysoké pece. <br/> V prvních vysokých pecích bylo -&nbsp;stejně jako v dýmačkách&nbsp;- používáno [[dřevěné uhlí]], později se přešlo na koksové pece odpovídající následujícímu popisu.
 
== Popis zařízení ==
[[Soubor:Schema kopie.jpg|thumb|right|Vysoká pec]]
Vysoká pec je typově [[pec]] [[Šachta|šachtová]] vysoká 25–40 m. Profil pece je přizpůsoben technologii provozu a měnícímu se objemu vsázky. Skládá se z kuželovité, k základně se rozšiřující vlastní šachty, která v místě největšího objemu vsázky se mění v rozporu (který slouží k zadržení celé náplně v peci) v komolý [[kužel]] opačný (tzv. sedlo), který se zužuje k základně (viz obr). Vnější povrch šachty je tvořen silným [[ocel]]ovým pancířem, jenž je z vnitřní strany chlazen vodou pomocí litinových a měděných chladnic a chráněn [[Žáruvzdorný materiál|žáruvzdornou]] vyzdívkou.
 
Na horním konci šachty je umístěna ''sazebna'' sloužící pro doplňování materiálu pro výrobu železa - ''vsázky''. V minulosti býval plnící otvor uzavřen dvojitým kuželovým neboli zvonovým ''sazebním (kychtovým) uzávěrem''. Tento umožňoval jednak zavážení pece vsázkovým materiálem a jednak jej utěsňoval tak, že bylo možno odvádět [[vysokopecní plyn]] do plynojemu na ohřev ''dmychaného větru''. V současnosti se již v drtivé většině používá tzv. bezzvonová sazebna (BZS) tvořená dvěma materiálovými komorami. Nad nimi je umístěna pojízdná násypka určující, která materiálová komora se bude plnit. V každé komoře se nachází horní a dolní klapový uzávěr a tzv. segmentový uzávěr určující rychlost vysypávání komory. Pod komorami se pak vsázka sype do otočného rozdělovače, který pomocí zvláštního otočného žlabu vysypává vsázku na předem zadané „kružnice“.
 
Přibližně ve výši rozporu pece se nachází kruhové potrubí rozdělovače větru, tzv. okružní větrovod. Předehřátý vzduch (vítr) je odsud přiváděn pomocí ''výfučen'' do tavicího prostoru vysoké pece. Ve výfučnách mohou být umístěny zvláštní trysky pro přidávání [[Topný olej|topného oleje]], [[Zemní plyn|zemního plynu]] či mletého uhlí. Na nejnižší rovině ''[[nístěj]]e'' (dna pece) je umístěn výtok roztaveného železa, tzv. ''odpichový otvor''. Nad úrovní odpichového otvoru pro surové železo byly v minulosti na jiné straně pece obvykle ještě výtokové otvory [[Struska|strusky]]. V současné době se však od vypouštění strusky přes tyto otvory upustilo a veškerá tavenina z pece je vypouštěna pouze odpichovým otvorem, přičemž pec může mít ve stejné úrovni víc odpichových otvorů. [[Struska]] je od surového železa oddělována v hlavním odpichovém žlabu pomocí přepážky, která lehčí strusku odvádí do struskového žlabu, pomocí něhož je dopravována do struskových pánví nebo k přímému zpracování, např. do tzv. granulačních komor (výroba granulačního písku).
 
* Zavážka vysoké pece, t.j. doprava železné rudy, [[koks]]u a struskotvorných přísad se provádí buďto šikmým výtahem (skipem) nebo pomocí velkých zavážecích nádob (košů) a tzv. kolmých výtahů.
 
[[Soubor:Schrägaufzug.jpg|thumb|right|Šikmý zavážecí výtah]]
 
* ''Ohřívače větru (Cowper)'' jsou poměrně vysoké ocelové válcovité stavby uvnitř vyzděné ohnivzdornou kanálkovou vyzdívkou a vybavené po celé výšce sahající spalnou komorou. Na horním konci jsou uzavřeny kopulí. Teplota pod kopulí dosahuje až 1 600&nbsp;°C. Ke každé vysoké peci patří 3 až 5 ohřívačů větru. Pracují střídavě, přerušovaně t.j. jeden předává teplo větru, další je předehříván atd. Vytápěny jsou vysokopecním plynem zpravidla s přídavkem [[zemní plyn|zemního plynu]] nebo topného oleje. V případě vytápění pouze vysokopecním plynem se v současné době zvyšuje účinnost vytápění předehřevem spalovacího plynu a vzduchu prostřednictvím výměníků tepla, jež využívají teplotu spalin (cca 300&nbsp;°C) odcházejících z vytápěných ohřívačů větrů. Vysokopecní (kychtový) plyn obsahuje přibližně 20 % jedovatého [[oxid uhelnatý|oxidu uhelnatého]] (CO) a je poměrně málo výhřevný (cca 15000-18500 kJ/m<sup>3</sup>). Mezi vysokou pecí a ohřívači vzduchu je vysokopecní plyn čištěn a zbavován prachu. Hlavní podíl prachu je zachycován v lapači prachu (prašníku) a v cyklonech, kde dochází k hrubému čištění. K polojemnému čištění obvykle dochází ve skrubru, což je velká válcová nádoba, do níž je spodem přiváděn plyn proti jemně rozprášené vodě padající shora. Voda strhává částice prachu do spodní části skrubru, odkud se odvádí v podobě kalu. Poté následuje jemné čištění v pračkách (Venturiho pračky) nebo filtrech.
 
Předehřátý vzduch (700 až 1 100&nbsp;°C) je pomocí mohutných ''dmychadel'' dopravován vyzděným potrubím do ''výfučen'' vysoké pece. Vedle dodávky potřebného [[kyslík]]u pro spalování koksu slouží ''vítr'' ve vysoké peci také k udržování konsistence vsázky (víření) a zabraňuje vzniku spečenin na dně pece.
 
Vysokopecní zařízení bývají minimálně deset let v nepřetržitém provozu. Po uplynutí této provozní fáze je prováděna generální oprava celého zařízení.
== Procesy ve vysoké peci ==
 
Do vysoké pece se zaváží [[železná ruda]], [[koks]] a [[Struska|strusko]]<nowiki/>tvorné přísady. Ty slouží jednak k snížení tavicí teploty hlušin a jednak k ochraně železa během vysokopecního procesu před zpětnou oxidací. Jsou to [[vápenec]], [[Dolomit (hornina)|dolomit]] a zřídka také křemičitý štěrk. Použitý typ přísady závisí především na kvalitě rudy a jejím ''indexu bazicity''.
 
V horní části pece pod ''sazebnou'' se předehřívá vsázka a vypařuje se z ní vlhkost. Se stoupající teplotou v nižší části šachty pece dochází ke kontaktu železné rudy s procházejícími spalinami, které obsahují CO. Zde, v teplotním rozmezí mezi 400 a 1 000&nbsp;°C, probíhá tzv. nepřímá redukce oxidů železa obsažených v rudě (tj. redukce oxidem uhelnatým ze spalin).
 
: Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 3 CO → 3 CO<sub>2</sub> + 2 Fe
: FeO + C → Fe + CO
 
Nepřímá redukce:
 
: 3 Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + CO → 2 Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> + CO<sub>2</sub>
[[Kategorie:Průmyslové pece]]
[[Kategorie:Spalovací zařízení]]
 
[[he:כבשן#תנור רם]]
132 124

editací