Устройство для удаления пылегазовыделений из электродуговой сталеплавильной печи

 

Изобретение относится к защите окружающей среды, в частности к удалению пылегазовых выбросов металлургических печей. Цель - сокращение образования пылегазовыделений и повышение технико-экономических показателей процесса выплавки качественных марок сталей и сплавов. Под воздействием разрежения, создаваемого в газоотборном патрубке 5, в арку рабочего окна, выполненную из водоохлаждаемых труб с металлическими перемычками, через элемент 1 поступают пылегазовые выбросы из печи, которые равномерно распределяются по длине газообразного канала в арке и проемам в ее своде. Затем газы проходят в патрубок 5, который частично перекрыт водоохлаждаемыми элементами. Одновременно в арку через элемент 2 из атмосферы через частично открытое рабочее окно поступает воздух. 4 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (51)5 Е 27 I) I7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4417741/27-02 (22) 27.04.88 (46) 07.12.90. Бюл, № 45 (71) Научно-производственное объединение по защите атмосферы, водоемов, использованию вторичных энергоресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на предприятиях черной металлургии «Энергосталь» (72) А. Г, Нотыч, В. Д. Осипенко и А. П. Хромов (53) 621.365.22:66.073.002.52 (088.8) (56) Осипенко В. Д. и др. Отвод н обесг ылнвание газов дуговых сталеплавильных пе ий.

М.: Металлургия, 1985, с. 58.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПЬ(ЛЕГАЗОВЫДЕЛЕНИЙ ИЗ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к защите окружающей среды, в частности к удалению пылегазовых выбросов металлургических печей, Цель — сокращение образования пылегазоьыделений и повышение технико-экономических показателей процесса выплавки качественных марок сталей и сплавов. Под воздействиел1 разрежения, создаваемого в газоотборном патрубке 5, в арку рабочего окна, выполненную нз водоохлаждаемых труб с металлическими перемычками, через элемент 1 поступают пылегазовые выбросы нз печи, которые равномерно распределяются по длине газообразного канала в арке и проемам в ее своде.

Затем газы проходят в патрубок 5, который частично перекрыт водоохлаждаемыми элементами. Одновременно в арку через элемент 2 из атмосферы через частично открытое рабочее окно поступает воздух. 4 ил.,2 табл.

1612197

И зобретение oTHocHTcH I области защиты окружающей среды, в частности к удаленик> пылегазоных выбросов металлических печей.

Пел ь изобретения --- сокращение образонааия пылегазоныделений и понышениетехнико-экономических показателей процесса выплавки качественных марок сталей и сплаBOB.

Иа фиг. 1 пока,з". ано устройство,,вид в аксонометрии; на фиг. 2 — то же, нид сбоку; на фиг. 3 -- разрез А — А на фиг. 2; на 1О фиг. 4 — разрез Б — -Б на фиг. 2.

Арка рабочего окна состоит из элемента 1, примыкающего к рабочему пространству печи и полностью находящегося в кладке стенки печи, и элемента 2, честично размещен15 ного н кладке 3 стенки печи, торец которого является основанием рамы рабочего окна.

Элементы 1 и 2 соединены между собой по оси свода арки трубопроводами 4, выполняющими одновременно роль рассекателя, тормозящего поток газов на входе в газоотводя- 20 щий патрубок 5, примыкающий к проему в своде арки на всей. свободной площади сечения вмесге с боковыми каналами. Зазоры м"-. кду трубами стен элемента 2 арки герметизированы с помощью вваренных между ними металлических полос 6. При полой конструкции стен такой герметизации не требуется.

В результате разделения арки на два weмента в боковых ее стенках и кладке образуются вертикальные каналы 7, каждый из которы: имеет поперечную площадь сечения Fl. За счет сечения канала FI и оставшегося после установки трубопроводов 4 свободного сечения проема 8 н своде арки F2 площадь свободного сечения для прохода газов из арки в газоотводящий патрубок с каждой стороны образуется из двух частей Fl+ Fg. Площадь патрубка 5 равна Рg.

Устройство работает следующим образом.

Под воздействием разрежения, создаваемого в газозаборном патрубке 5 газодутьеным устройством газоотводящего тракта, в арку рабочего окна электросталеплавильной 4О печи через элемент 1 поступают образующие.я в процессе плавки из рабочего пространства пылегазоные выбросы, которые примерно равномерно распределяются по длиие газозаборного канала, состоящего из двух боковых открытых каналов 7 в стенках арки и двух проемов 8 в ее своде. В результате пылегазовь;м потоком заполняются практически нсе сечения арки. Одновременно в, арку через элемент 2 с атмосферы через частично открытое рабочее окно поступает

БО воздух.

Оснащение гечи предлагаемым устройством существенно уменьшает поступление атмо ферного воздуха н рабочее пространство и: .-: и, как следствие„отрицательное его нозд; йст,lHe»B тепловые и технологические я5 пар;:.метры процесса выплавки стали: сокраи аются потери тепла с отводимыми газами и угар шихтовых материалов, особенно легирующих добавок.

Устройство в боковых стенках арки дополнительных вертикальных каналов и перемычки в проеме снода существенно влияет на аэродинамические характеристики встречающихся в этом месте потоков технологических газов и атмосф рного воздуха, а подбором соотноше, ий сечений Fl, Г2 и Fg можно ноздействоаать на характер этого влияния.

Предложенная конструкция газоотводя;цего устройства изменяет характер движения прежде всего потока технологических газов: дополнительное сопротивление н проеме свода арки препятствует выходу газов в газоотводящий чатрубок по показанной трассе, в распределение разрежения от патрубка в арке по боковым каналам приводит к распределению газог как по высоте, так и по ширине поперечного сечения арки при значцтельной турбулизации потока в этой зоне.

Конструктивные параметры арки и изменение аэродинамических характеристик потока технологических газов существенно влияют на характер движения потока атмосферного воздуха: смещение обеих потоков происходит н самой арке, что существенно уменьшает как количество подсасываемого воздуха, так и, что особенно важно, площадь контакта его с ванной.

11ри выборе соотно ое«НН сечений Fl, F2 и

Гз решающую роль играет обеспечение максимального тормозящего эффекта от взаимодействия газового и но: душного потоков, однако при этом следует также иметь ввиду, что значительная разница н их размерах снижает прочностные характеристики конструкции устройства и, как следствие, надежность его эксплуатации.

Максимальный суммарный эффект достигается при соотношениях — = — 4...1 6 и - =0,8...1,0.

Достижение пол0жител ьного эффекта при реализации предложенного технического решения объясняется тем, что выполнение охлаждаемой арки рабочего окна электродуговой печи из двух частей позволяет устроить между ними газозаборный канал не только через свод арки, но и через боковые ее стенки, тем самым рассредоточить эвакуируемый из рабочего пространства печи пылегазовый поток практически по всему поперечному сечению рабочего окна и организовать н нем фронт нстречи этого потока с потоком атмосферного воздуха, засасываемого н рабочее окно снаружи. В результате такой встречи нейтрализуется продольная (встречная) составляющая энергии обеих потоков в атмосферный воздух, смеlII IBIIIHcb с пылегазовым потоком, и отводится из проема рабочего окна через газозаборные каналы. В то же время следует иметь н,;иду, что устройство в арке зазора в определенной мере ослабляет статическую прочность ее конструкции, причем снижение этой прочности будет нарас1612197 тать опережающе с увеличением ширины зазора.

Оптимальному рассредоточению потоков в сечении рабочего окна способствует перемычка между элементами арки в сводовой ее части, являясь сопротивлением на кратчайшем пути между проемом окна и газозаборным патрубком. Одновременно устройство в своде арки соединительной перемычки существенно повышает статическую прочность ее конструкции, в значительной мере компенсируя отрицательное влияние на ее прочность боковых зазоров.

Разница длины пути пылегазовых потоков из различных зон сечения рабочего окна к газозаборному патрубку, а также воздействие на горячие газы гидростатического напора требуют для распределения их в сечении окна определенного соотношения площади сечений газозаборных каналов, прежде всего между боковыми каналами, проемом в своде арки и патрубком, определяющим гидродинамические характеристики всего устройства.

Так, сечение боковых каналов арки окна по указанным соображениям должно быть существенно больше сечения проемов в своде арки, что достигается подбором ширины боковых каналов и. соединительной перемычки между элементами арки. Величина оптимального соотношения между суммарным сечением боковых каналов и проемов в своде арки определяется данными из табл. 1, где показано влияние этого. соотношения на количество пылегазовых выбросов, эвакуируемых из рабочего пространства печи, и угар наиболее ценных легирующих добавок (Cr, Ni, Мп).

Из приведенных в табл. 1 данных следует, что при увеличении соотношения проходных сечений боковых каналов и проемов в своде арки от 1,4 происходит существенное улучшение характеристик процесса плавки как по образованию пылегазовых выбросов, так и по угару легирующих добавок, тогда как при достижении величины соотношения 1,6 величина указанных характеристик практически стабилизируется. Поскольку изменение соотношения Fi/Fz достигается прежде всего за счет увеличения зазора между элементами арки, что связано со снижением прочности ее конструкции, то величину отношения Fi/Fq

1,4...1,6 можно считать оптимальной по вы- бранным параметрам плавки, так как дальнейшее увеличение, не принося приращения

25

50 полезных свойств, снижает прочность конструкции.

В то же время газозаборный патрубок является своего рода сборным коллектором для двух боковых каналов н двух половин проема арки и одновременно побудителем тяги в этой ограниченной системе каналов, поэтому для обеспечения неразрывности струи и необходимого при различных расходах газа формирования потоков поперечное сечение газозаборного патрубка должно быть несколько меньше суммы поперечных сечений входящих каналов. Зависимость выбранных характеристик процесса плавки от ссютношения суммы поперечных сечений боковых каналов и проемов в своде арки

2(F +F>) к поперечному сечению газоотводящего патрубка F3 показана на примере данных табл. 2

Из данных табл. 2 следует, что характер зависимости параметров процесса плавки от величины соотношений 2(F>+Fz) примерно такой же и для соотношения Fi/F, что можно объяснить одним и тем же источником воздействия на них — величиной поступившего в рабочее пространство атмосферного воздуха. По аналогии с предыдущей зависимостью принимаем оптимальной величиной соотношение 2 (Fi+ Fz) /Ез=0,8: 1,0.

Формула изобретения

Устройство для удаления пылегазовыделений из электродуговой сталеплавильной печи, включающее охлаждаемую арку рабочего окна с проемом в сводовой части и газоотводящим патрубком, установленным в кладке проема рабочего окна, отличающееся тем, что, с целью сокращения образования пылегазовыделений и повышения техникоэкономических показателей процесса выплавки качественных марок сталей и сплавов, охлаждаемая арка выполнена из двух элементов, установленных с зазором между собой, который совместно с кладкой печи образует боковые каналы для прохода газа, причем элементы арки ссюбщены между собой в верхней части, а стенки газоотводящего патрубка и верхняя часть элементов арки образуют проемы, при этом отношение суммарной площади поперечных сечений боковых каналов 2F и суммарной площади проемов 2Fz составляет 1,4 — 1,6, а отношение их общей площади 2(F<+F ) к площади поперечного сечения газоотводящего патрубка Рз — 0,8 — 1,0.

1612197

Отношение площадей сечений

Отношение площадей

2(Г +P .) сечений

Гз, 1,3

1,4

1,5

1 96

1,7

0,7

0,8

0,9

1 р 1

Удельньй выход

ПГВ из печи по отношению к об— разующ мся по технологии

1,70

1,55

1,50

1,45

) 45

Удельный выход

ПГБ из печи по отношению к об разующимся по технологии

1,50

1,35

1,30

1,25

1,25

Та блица 1

Угар легирующих добавок, кг/т стали

3,О

2,7

2„.6

2,6

Таблица 2

Угар легирующих добавок, кг/т стали

2,7

2,3

2,2

2,1

Z.1

1Г>12197

О

ion c

/7Г

Составитель В. Гранберг

Релактор В. Лзнко Техред A. Кравчук Корректор Т. Колб

Заказ 3826 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ири ГК11Т СССР

113035, Москва, Ж- — 35, Раугнская наб., д. 1, ;

Производственно-издап льский кочбинат «Г1атент», г. Ужгорол, %ë. (игарки,l, 1б!

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О

О