Способ очистки загрязненных сред металлургического производства и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к экологической и технологической очистке загрязненных сред (ЗС) металлургического производства. Изобретение дает возможность высокоэффективно осуществлять очистку различных ЗС в трубопроводах (Т), согласовывая расход движущейся среды (ДС) с частотой импульсов (И) пилообразного (П) напряжения (Н) и их амплитудой (А). Измерив диаметр Т и расход ДС, устанавливают АПН прямо пропорциаонально диаметру Т, частоту ЧПИ регулируют в зависимости от расхода ДС. Способ осеществляют в устройстве, содержащем расходомер ДС, блок регулирования АПН, регулятор ЧИ, генератор ГПН, импульсные электромагниты (Э). пульт управления, Т для отвода ДЗС. Расходомер соединен последовательно через блок согласования и регулятор ЧИ с первым входом Г, второй вход Г соединен через блок регулирования АПН с задатчиком А, вторые входы регуляторов Ч АПН включены в схему пульта управления Обмотки И Э выполнены в виде полого медного провода для подачи в его полость охлаждающей воды, а сердечник И Э выполнен в виде замкнутого магнитопровода с полюсными наконечниками . 3 ил.

(19) Щ (11) 2 (4)1) 5 С 31 8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

1 (2 т) 5048962/02 (22) 18.06.92 (46} 30.И.93 Áþ)). Мв 43-44 (7t) Череповецкий металлургический комбинат им50-летия СССР (72) Лилухин Ю.В„Новожилов ГС. Морозов АА;

Цеголев АП. (73) Череповецкий металлургический комбинат (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ СРЕД

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к экологической и технологической очистке загрязненных сред (ЗС) металлургического производства. Изобретение дает возможность высокоэффективно осуществлять очистку различных ЗС в трубопроводах (Т), согласовывая расход движущейся среды (ДС) с частотой импульсов (И) пилообразного (П) напряжения (Н) и их амплитудой (А). Измерив диаметр Т и расход

ДС, устанавливают ЯПН прямо пропорциаонально диаметру Т, частоту ЧПИ регулируют в зависимости от расхода ДС. Способ осеществляют в устройстве, содержащем расходомер ДС, блок регулирования

АПН, регулятор ЧИ, генератор ГПН, импульсные электромагниты (Э), пульт управления, Т для отвода

ДЗС. Расходомер соединен последовательно через блок согласования и регулятор ЧИ с первым входом Г, второй вход Г соединен через блок регулирования АПН с задатчиком А, вторые входы регуляторов Ч АПН включены в схему пульта управления. Обмотки И Э выполнены в виде полого медного провода для подачи в его полость охлаждающей воды, а сердечник И Э выполнен в виде замкнутого магнитопровода с полюсными наконечниками. 3 ил.

2003696

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к очистке загрязненных сред металлургического производства.

Например, известен способ подавления пыли, содержащейся в отходящих газах мартеновской печи, конвертера, электросталеплавильной печи и т.д., основанный на создании сильного электростатического поля, которое взаимодействуя с заряженными частицами пыли, приводит к их осаждению на обкладках электрофильтра (1) .

Недостатком этого способа очистки отходящих газов является то, что он требует применения очень высокого напряжения до 100 киловольт. В реальных условиях эксплуатации часто происходит пробой между высоковольтными обкладками электрофильтра, что приводит K выходу его из строя. Особенно часто это наблюдается при попадании влаги в отходящие газы, кроме того использование высоких напряжений является опасным для жизни обслуживающего персонала.

Известен другой способ очитки запы, ленных газов, основанный на взаимодействии железосодержащей пыли с постоянным магнитным полем, создаваемым с помощью магнитного сепаратора (2) .

Недостатком этого способа является отсутствие взаимодействия между постоянным магнитным полем и железосодержащей пылью при температурах выше точки Кюри (768 С), при которой железо теряет свои магнитные свойства. Помимо того, постоянное магнитное поле не взаимодействует с диамагнитными материалами перегретое железо, медь и т.д.), содержащимися в пыли.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для обеспыливания отходящих газов конвертера, в котором по периметру гаэохода в камине установлены импульсные электромагниты с сердечниками, обмотки которых соединенные параллельно между собой, подключены через усилитель мощности и блок разрешения работы к генератору пилообразного напряжения (3).

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет регулировать амплитуду и частоту следования импульсов в зависимости от конкретных условий эксплуатации и технологических особенностей процесса плавки, Кроме того, в данном устройстве магнитопроводы выполнены в виде индивидуальных сердечников, что не позволяет концентрировать магнитный поток с внешних торцовых поверхностей сердечников, что снижает эффективность магнитного воздействия на среду.

Предлагаемый способ очистки загрязненных сред металлургического производства, включающий движущуюся загрязненную среду в трубопроводе определенного диаметра, которая подвергается воздействию импульсного электромагнитного поля, создаваемого с помощью генератора пилообразного напряжения и импульсными электромагнитами с индивидуальными сердечниками, установленными по периметру трубопровода, отличается тем, что дополнительно измеряют диаметр трубопровода и расход движущейся среды, при этом амплитуду генератора пилообразного напряжения устанавливают прямо пропорционально диаметру трубопровода по зависимости:

Аимп=К1 < 0тр, 20

25 где AvMn — амплитуда импульсов, В;

Р р — диаметр трубопровода, м;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, В/м, а частоту следования импульсов генератора регулируют по зависимости: (2) Ч и ив= К2 Х Рср

55 регулятором частоты следования импульсов, причем обмотки электромагнитов выполнены в виде полого медного провода для подачи в его полость охлаждающей воды, а сердечник импульсных электромагни30 где Чим — частота следования импульсов, Гц;

Рср — расход загрязненной среды, м /мин;

Кг — коэффициент пропорциональности, 35 Гц минlм . сердечники же электромагнитов выполняют в виде общего замкнутого магнитопровода с полюсными наконечниками.

Предлагаемое устрЬйство для реализа40 ции способа очистки загрязненных сред металлургического производства, включающее металлургический агрегат, оснащенный трубопроводом для отвода загрязненной среды, импульсные

45 электромагниты с сердечниками и обмотками, подсоединенными через усилитель мощности к генератору пилообразного напряжения, а также пульт управления агрегатом, отличается тем, что оно дополнительно

50 снабжено расходомером движущейся загрязненной среды, блоком согласования, задатчиком амплитуды пилообразного напряжения, блоком регулирования амплитуды пилообразного напряжения, 2003696

10

20

55 тов выполнен в виде замкнутого магнитопровода с полюсными наконечниками, при этом расходомер последовательно через блок согласования и регулятор частоты импульсов соединен с первым входом генератора, второй вход генератора в свою очередь соединен через блок регулирования амплитуды пилообразного напряжения с задатчиком амплитуды, причем вторые входы регуляторов частоты и амплитуды пилообразного напряжения включены в схему пульта управления агрегатом.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема расположения электромагнитов на трубопроводе; на фиг, 3 — конструкции импульсного электромагнита.

Устройство содержит трубопровод 1 металлургического агрегата с движущейся в нем загрязненной средой, импульсные электромагниты 2, установленные по периметру трубопровода с замкнутым магнитопроводом и полюсными наконечниками 3, обмотки 4 полюсов, выполненные в виде

nonoro изолированного медного провода для подачи охлаждающей воды, соединенные через усилитель 5 мощности с выходом генератора 6 пилообразного напряжения, расходомер 7 движущейся загрязненной среды, соединенный через блок 8 согласования с входом регулятора 9 частоты следования импульсов. а задатчик 10 амплитуды импульсов соединен с входом регулятора 11 амплитуды импульсов, причем выходы регуляторов 9 и 11 соединены соответственно с вторыми входами генератора 6, а вторые входы регуляторов 9 и 11 включены в схему пульта 12 управления агрегатом. Электромагниты 2 с полюсными наконечниками 3 крепятся.к трубопроводу 1 через фланцевые соединения 13 и уплотняются прокладкой

14 для предотвращения утечки и разгерметизации соединения. Обмотки 4 присоединяются к усилителю мощности с помощью специальных клемм 15, Ниже приводится один из вариантов реализации способа и устройства.

В условиях конвертерного цеха Череповецкого меткомбината в газоотводящем .тракте 400-т конвертера после первой ступени очитки по периметру гаэохода были установлены импульсные электромагниты 2 с замкнутым магнитопроводом и полюсными наконечниками 3. Магнитопровод выполнен из электротехнической стали ЭЗ10.

Обмотки 4 полюсных наконечников, соединенные параллельно между собой, подключены к выходу усилителя 5 мощности, вход которого соединен с.выходом генератора 6 пилообразного напряжения. Усилитель мощности собран из стандартных микросхем типа К174УН, а генератор 6 использован типа Г345-И. Расходомер движущейся среды использован типа ДМ4284-03. Выход расходомера 7 подключен к регулятору 9 частоты следования импульсов через блок 8 согласования, который служит для согласования выходного сигнала расходомера 7 с регулятором 9 частоты импульсов. В этом блоке реализуются управление и регулирование частоты по выражению Чим=К2ХРср, где Чим — частота следования импульсов, Гц;

Pcp — расход среды, м /мин; Кг — коэффициз ент пропорциональности, Гц/мин/м . Задатчик 10 служит для установки заданной амплитуды импульсов в зависимости от диаметра трубопровода в месте установки электромагнитов по выражению;

Аимп=К1 <Дтр, где Аим — амплитуда импульсов, В; Дтр — диаметр трубы, м; K> — коэффициент пропорциональности, В/м. Этот сигнал поступает в блок регулирования амплитуды импульсов. Блок 8 согласования выполнен из стандартного оборудования с использованием систем АЦП. Задатчик 10 выполнен в виде реостатного делителя опорного напряжения. Регуляторы 9 и 11 частоты и амплитуды пилообразных импульсов выполнены на базе микросхем К155 и служат для согласования сигналов с блока 8 и задатчика 10 с входами генератора 6 по каналам регулирования частоты и амплитуды пилообразных импульсов. На вторые входы регуляторов 9 и 11 подаются сигналы с пульта управления конвертером, Включение устройства в работу осуществляется с пульта управления конвертером в момент начала продувки. Реализация способа осуществляется следующим образом: во время продувки конвертера происходит интенсивное выделение газов СО и С02. Наряду с этими компонентами в отходящих газах содержатся испаряющееся железо, его окислы, а также ряд сложных соединений в виде пыли и красного дыма. Количество образующейся за плавку пыли равно

10 — 20 кг/т, стали, а ее содержание в отходящих газах достигает 250 г/м . Более 70;ь частиц имеет размеры менее 40 мкм. Санитарная норма допускает выброс в атмосферу газов, содержащих не более 0,1 г/м пыли, В реальных условиях конвертерного цеха достигнуть такой концентрации пыли в отходящих газах возможно только при дополнительном оснащении газоочистки электрофильтрами. Однако перечисленные недостатки и трудности при использовании злектрофильтров не позволяют эффективно и надежно осуществлять очистку газов.

2003696

10

20

35

40 степень очистки газа.

Эмпирические коэффициенты К1 и К2 определялись опытным путем на основе сопоставительного анализа результатов степени очистки газов при различных режимах работы установки. Степень очистки газов определялась путем контроля химического и дисперсионного составов специально отбираемых проб газа в местах до и после установки электромагнитов. В результате обработки полученных данных наилучшие результаты очистки газов были достигнуты при значениях коэффициентов К1 и К2, равных соответственно 0,52 и 3,57 Х 1100, Фиэи2 ческий смысл выражения (1) состоит в том, что необходимо учитывать диаметр трубопровода при определении амплитуды пилообразных импульсов, так как, например,,при увеличении диаметра трубопровода следует увеличивать амплитуду импульсов, чтобы магнитное поле не ослабевало на всем диаметре трубопровода.

Физический смысл выражения (2) состоит в том, что частоту следования импульсов необходимо синхронизировать с расходом движущейся среды. Это связано с тем, что, например, при увеличении скорости (расхода) движущейся среды при неизменной частоте следования импульсов увеличивается масса газа, не прошедшая магнитной обработки, так как магнитное поле имеет импульсный характер. Поэтому, увеличивая частоту следования импульсов при увеличении скорости потока газов удается снизить массу газа, не прошедшего магнитной обработки. Опытные данные показали, что регулирование частоты следования импульсов синхронно с расходом газового потока носит существенный характер и позволяет повысить эффективность пылеподавления и

Диаметр трубопровода в месте установки электромагнитов составил 2,8 м, Следовательно на задатчике 10 была установлена амплитуда, равная Аиып=3,57 X 10 X 2,8=1000

В. В момент начала продувки конвертера с пульта 12 управления конвертером подается сигнал в регуляторы 9 и 11, которые запускают в работу генератор 6. На контрольной плавке расход отходящих газов составил

4840 м /мин и поэтому регулятор 9 выдал сигнал генератору на отработку им частоты следования импульсов равной величины:

Ч„„,=4840 X0,52=2517 Гц. В.свою очередь генератор 6 с заданными параметрами амплитуды и частоты следования импульсов подает их на усилитель 5 мощности, выход которого соединен с обмотками 4 электромагнитов 2.

Мощное электромагнитное поле создается в пространстве в загрязненной средой с помощью импульсных электромагнитов, на обмотки которых подается специальное пилообразное напряжение. В свою очередь это электромагнитное поле, воздействуя на среду, индуцирует в находящихся в ней частицах микротоки, которые образуют собственные магнитные поля. Величина собственного магнитного поля частицы прямо пропорциональна скорости изменения внешнего электромагнитного поля, а также определяется ее парамагнитными или диамагнитными свойствами. В зависимости от указанных свойств частицы будут притягиваться или отталкиваться от источника внешнего электромагнитного поля. При этом будет происходить их накопление в какой-либо области пространства, а также в результате изменения траекторий движения частиц в высоконеоднородном магнитном поле, будет происходить их активная коагуляция, Коагуляция частиц приводит к укрупнению их размера и, следовательно, к улучшению их осаждения в каплеуловителях или других очистных устройств. Опыты показали, что после магнитного воздействия на частицы их размер увеличивается в 2 — 5 раз.

При выбранных параметрах работы установки контрольные замеры запыленности отходящих газов конвертера на 20 опытных плавках показали высокую стабильность результатов, содержание пыли в газах было не более 0,05 г/м . Предложенный способ может быть широко использован для очистки как газовых, так и других сред, например, оборотной воды до и после отстойников, маслопроводах, воздухопроводах и других агрегатах, требующих очистки среды. (56) 1. Воскобойников В.Г.М.: Общая металлургия, 1985, с. 207-209.

2. Авторское свидетельство СССР

М 514020, кл. С 21 С 5/38. 1972.

3, Авторское свидетельство СССР

М 685697, кл. С 21 С 5/38, 1977, 2003696

Формула изобретения

1. Способ очистки загрязненных сред металлургического производства, включающий воздействие на движущуюся загрязненную среду в трубопроводе определенного диаметра импульсного электромагнитного поля, создаваемого генератором пилообразного напряжения и установленными по„периметру трубопровода импульсными электромагнитами с индивидуальными сердечниками, отличающийся тем, что дополнительно измеряют диаметр трубопровода и расход движущейся среды, амплитуду пилообразного напряжения устанавливают прямо пропорционально диаметру 0>р трубопровода по выражению

Аим = К1 0тр, где Аим - амплитуда импульсов, В;

К1 - коэффициент пропорциональности, В/м, а частоту Чим пилообразных импульсов генератора регулируют в зависимости от расхода движущейся среды по выражению

Чим = К2 ср, где

Рср - расход движущейся среды, м /мин;

К2 - коэффициент пропорциональности, Гц ° мин/м .

2, Устройство для очистки загрязненных сред металлургического производства, 5 содержащее трубопровод для отвода загрязненной среды, импульсные электромагниты с сердечниками и генератор пилообразного напряжения, соединенный через усилитель мощности с обмотками, пульт управления, отличающееся тем, что оно снабжено соединенными с первым входом генератора через блок согласования и регулятор частоты импульсов расхо15 домером загрязненной среды и задатчиком амплитуды, соединенным через блок регулирования амплитуды пилообразного напряжения с вторым входом генератора пилообразного напряжения, 20 при этом вторые входы регуляторов частоты и амплитуды пилообразного напряжения включены в схему пульта управления, обмотки электромагнитов выполнены в виде изолированных полых медных проводов

2 с подводом в их полость охлаждающей среды, а сердечники электромагнитов - в виде замкнутого магнитопровода с полюсными наконечниками, 2003696

Фиг.

Составитель А;Агарышев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Максимишинец

Редактор С.Кулакова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3309

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101