Газодинамическое уплотнение электродных отверстий дуговой печи

 

ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ ЭЛЕКТРОДНЫХ ОТВЕРСТИЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ, содержащее установленные на своде водоохлаждаемое кольцо с внутренней обечайкой, охватывающей электрод, и кольцевой коллектор с соплами для подачи энергоносителя, расположенньй над водоохлаждаемым кольцом, отличающееся тем, что, с целью повьшения эффективности работы уплотнения и снижения эксплуатационных расходов за счет использования в ка честве энергоносителя перегретого пара, кольцевой коллектор с соплами установлен с зазором над водоохлаждаемым кольцом, верхний конец внутренней обечайки которого соединен с боковыми стенками коллектора и служит его внутренней стенкой, а длина внут- sg ренней обечайки составляет не менее 0,5 ее диаметра.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае ои

j g Н 05 В 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фие. f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3570011/24-07 (22) 01.04.83 (46) 15.05.84. Бюл. У 18 (72) А.Д. Киселев, Ю.Н. Тулуевский, Д.Ф. Железнов, М.А. Рысс, И.Ю. Зинуров, А.А. Устюгов, С.Ф. Соколевских, В.Г. Нетреба, Ф.M. Исхаков и В.И. Обухов (71) Научно-исследовательский инсти-, тут металлургии (53) 621.365.22(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 346343, кл. Н 05 В 7/12, 1979.

2. Патент Англии 9 891273 кл. 8(2)А-2Д, 1962. (54)(57) ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ

ЭЛЕКТРОДНЫХ ОТВЕРСТИЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ, содержащее установленные на своде водоохлаждаемое кольцо с внутренней обечайкой, охватывающей электрод, и кольцевой коллектор с соплами для подачи энергоносителя, расположенный над водоохлаждаемым кольцом, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы уплотнения и снижения эксплуатационных расходов за счет использования в качестве энергоносителя перегретого пара, кольцевой коллектор с соплами установлен с зазором над водоохлаждаемым кольцом, верхний конец внутренней обечайки которого соединен с боковымн còåíêàìè коллектора и служит

D его внутренней стенкой, а длина внут- ф ренней обечайки составляет не менее

0,5 ее диаметра.

1092764

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано на дуговых печах для уплотнения электродных отверстий в сталеплавильном и ферросплавном производствах. 5

Известна конструкция уплотнения электродных отверстий дуговой же, представляющая собой стальной кольцевой короб открытый в сторону электЭ

10 рода. Внутрь короба тангенциально подают струю воздуха, который создает крутящийся кольцевой поток и препятствует выбиванию дымовых газов из электродных отверстий t.1 3.

Однако эта конструкция имеет ряд недостатков. Использование в качестве энергоносителя вентиляторного воздуха с низкими скоростями истечения на работу с которым рассчитаны уплот-. нители, не обеспечивает эффективной

20 работы уплотнителей на протяжении всей плавки. В периоды максимального газовыделения из печи указанные уплотнитепи не устраняют полностью

25 пылегазовых Bb,áðoñoâ из электродных отверстий. Это ведет к увеличенному расходу электродов. Кроме того, в условиях высоких температур неохлаждаемые металлические короба деформируются, выгорают и полностью выходят иэ строя уже через 5-10 дней работы,что вызвано воздействием высоконагретых выбивающихся газов, излучением раскаленных электродов и рабочего пространства печи, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является газодийамическое уплотнение электродных отверстий дуговой печи, содержащее установленные на своде водоохлаждае- 40 мое кольпо с внутренней обечайкой, охватывающей электрод, и кольцевой коллектор с соплами для подачи энерго" носителя, расположенный над кольцом (23.

Недостатком известного уплотнения является то, что н нем нельзя исполь-. зовать в качестве энергоносителя легко доступный на металлургических заводах перегретыи пар raK KaK подача 50 в коллектор, имеющий водоо.".лаждаемые стенку и сопла, неизбежно вызовет его конденсацию, что приведет к значительному уменьшению объема и скорости истечения пара из сопел и резко

55 ухудшит эффективность работы уплотнения. Кроме того, попадание воды на электрод ухудшит его стойкость, а по" падание воды в печь может вызвать взрыв. Из-за усиленного окисления электродов не представляется возможным и использование сжатого воздуха н известном уплотнении. Инертные по отношению к материалу электродов газы, например, азот, аргон и др., из-за дефицитности и дороговизны на металлургических заводах не применяются. Все это сдерживает применение известных газодинамических уплотнений в нашей стране.

Целью изобретения является повышение эффективности работы уплотнения и снижение эксплуатационных расходов при использовании в качестве энергоносителя перегретого пара.

Поставленная цель достигается тем, что н газодинамнческом уплотнении электродных отверстий дуговой печи, содержащем установленные на своде водоохлаждаемое кольцо с внутренней обечайкой, охватывающей электрод, и кольцевой коллектор с соплами . для подачи энергоносителя, кольцевой коллектор с соплами установлен с зазором над водоохлаждаемым кольцом, верхний конец внутренней обечайки которого соединен с боковыми стенками коллектора и служит его внутренней стенкой, а длина внутренней обечайки составляет не менее 0,5 диаметра.

На фиг.1 схематически показано газодинамическое уплотнение электродных отверстий дуговой печи, общий нид; на фиг.2 — сечение Л-А на фиг.1; на фиг.3 — - полученная при исследовании на модели зависимость расхода газа, подаваемого н уплотнение, от относительной длины 0 внутренней обечайки водоохлаждаемого кольца 3/d, где — диаметр внутренней обечайки.

На свод 1 печи устанавливается водоохлаждаемое кольцо 2, имеющее внутреннюю обечайку 3, выполненную длиной не менее 0,5 ее диаметра. На продолжении внутренней обечайки 3 смонтирован коллектор 4 для подачи пара. Между коллектором 4 и водоохлаждаемым кольцом 2 имеется воздушный зазор, равный 5-20 мм. Коллектор 4 имеет сопла 5, направленные вниз и выполненные, например, сверлением в толстой стенке внутренней обечайки 3.

Вода к водоохлаждаемому кольцу подводится по патрубку 6 и отводится по патрубку 7. Перегретый пар подается в коллектор 4 по патрубку 8.

3 1092

Устройство работает следующим об разом.

Перегретый пар, выходя.йз сопел коллектора с большой скоростью истечения (120-150 м/с), попадает в элект5 родный зазор, и,перекрывая все сечение зазора, препятствует выбиванию сильно запыленных дымовых газов. При соответствующих расходах пара (например, 400-бОО кг/ч на три уплотнителя 100-тонной дуговой сталеплавильной печи) полностью устраняются пы" легазовые выбросы из электродных отверстий, что обеспечивает улучше- ние условий труда и уменьшение загрязнения воздушного бассейна. В качестве энергоносителя возможно использование и инертных по отношению к материалу электродов газов (например, аргон, азот и т.п.).

Установка коллектора с соплами для подачи пара с зазорам от водоохлаждаемого кольца в предлагаемом устройстве обеспечивает эффективную работу уплотнителя,работающего на перегретом паре, так как в этой конструкции паровой коллектор с соппами не имеет водоохлаждаемых поверхностей, что исключает конденсацию пара и обеспечивает неизменяемость его

30 параметров при истечении из сопел (объемный расход и скорость не изменяются) ° Применение в уплотнителях перегретого пара, имеющегося в достаточном количестве на любом металлургическом заводе, позволяет обеспечитьЗ5 широкое внедрение предлагаемой конструкции уплотнителя на дуговых пе- . чах страны, что улучшает условия труда и уменьшает загрязнение воздушного бассейна. Как показывают исследования на 100- и 200-тонных дуговых сталеплавильных печах, применение перегретого пара в уплотнителях не оказывает отрицательного влияния на технологический процесс плавки и позво- " ляет снизить расход электродов, Наряду с устранением пылегазовых выбросов из электродных отверстий подача высокоскоростных струй пaðà в уплотнитель обеспечивает интенсивное омывание и охлаждение> паром наиболее изнашиваемой центральной части внутренней поверхности кладки свода, что повышает

его стойкость. Таким образом, применение перегретого пара в уплотнителях Ы обеспечивает не только улучшение условий труда, но и позволяет получить дополнительные технологические выгоды.

764 4

Выполнение парового коллектора с соплами на продолжении внутренней обечайки водоохлаждаемого кольца обеспечивает высокую стойкость парового коллектора, так как эта часть внутренней обечайки охлаждается за счет теплопроводности стенки. Исследования такого уплотнителя, проведенные на дуговой печи рудноизвесткового расплава типа РК3-10,5 Челябинского электрометаллургического комбината, показывают,что при работе печи температура стенки внутренней обечайки в районе парового коллектора составляла 200-300 С, что обеспечивает ее высокую стойкость и не вызывает конденсацию пара.

Оптимальность длины внутренней обечайки водоохлаждаемого кольца определяется исследованиями на холодной модели дуговой печи, выполненной в масштабе 1:5. В качестве энергоносителя для уплотнения отверстий применяют компрессорнь|й воздух.

Исследованиями на модели установлено, что при длине внутренней обечайки водоохлаждаемого кольцами)0,5Д (— диаметр внутренней обечайки) обеспечивается устранение выбросов с минимальным расходом газа на уплотнение (фиг.3). При Р(0,5d расход газа на уплотнение резко увеличивает- ся. Так, при 9 =0,1d расход газа для уплотнения одного электродного отверстия составляет 450 кг/ч, в то время как при (= 0,5 д — 150 кг/ч. Увеличение С) 0,5d, хотя и не уменьшает расход газа на уплотнение, но увеличивает охлаждение электродов,что снижает их расход. Поэтому в зависимости от конструкции дуговой печи длина внутренней обечайки должна быть возможно больше 0,50 . Так, например, для условий дуговой сталеплавильной печи ДСВ-10А может быть принята равной (3-4) d.

Предлагаемая конструкция газодина ,мических уплотнителей испытана на дуговой печи рудно-известкового расп» лава типа РК3-10,5 Челябинского электрометаллургического комбината.

В качестве энергоносителя для уплот-, нения электродных отверстий был применен перегретый пар при давлении в цеховой магистрали О,б-О 8 NIla и тем и

Э пературе 250 С.

Испытания подтверждают оптимальность выбранных конструктивных параметров предлагаемого устройства. Пол

1092764 ное устранение пыпегазовых выбросов из электродных отверстий обеспечивается во все периоды плавки при расходе 130-150 кг/ч перегретого пара на один уплотнитель. Применение пред- 5 ложенной конструкции уплотнителя обеспечивает снижение расхода энергоносителя в 1,3-1,5 раза по сравнению с базовым объектом.

Благодаря полному устранению выб- 10 росов высоконагретых запыленных газов из электродных отверстий и охлаждению электродов уменьшается их окисление. Это приводит к снижению расхода электродов на 0,3 кг/т расплава. Уст-15 ранение выбросов из печи сокращает потери тепла с выбивающимися газами, что улучшает ее тепловую работу. Кроме того, омывание паром центральной части свода увеличивает его стойкость.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения уплотнителя предпагаемой конструкции на дуговых рудно-известковых печах типа РК3-10,5 только от снижения расхода электродов в условиях ЧЭМК составит 35000 руб. в год на одну печь.

Внедрение изобретения имеет также важное социальное значение, так как позволяет без значительных капитальных и эксплуатационных затрат улучшить условия труда и уменьшить загрязнение воздушного бассейна.

1092764

Заказ 3280/46

Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4t5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Е. Пономарев

Редактор А. Химчук ТехредЖ.Кастелевич Корректор И. Эрдейи