Двухванная сталеплавильная печь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (н979818 (6ЦДополнительиое к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.0781 (2l) 3311875/22-02 с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 07," 2Р2.. Бюллетень М 45

Дата опубликования описания 07.12.82

И1 М.Кл.

F 27 В 3/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытиЯ (33) УДК бб9.183. .211.182(088.8) A.Ä.Êèñåëåâ, Ю.Б.Снегирев, Ю.Н.Тулуевский,С.И.Ахманаен," .„

Г.В.Чернушкин, А.И.Агарышев, Н.Ф.Вахчеен и П.Н.Комарон (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский институт металлургии,, и Магнитогбрский металлургический комбинат (71) Заявители (54) ДВУХВАННАЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ

Изобретение относится к черной металлургии.

Известна двухванная сталеплавильная печь, содержащая вертикальные каналы, шлаковики и эжекторы, выполненные в виде труб с равномерно расположенными по их длине соплами, установленных параллельно поперечной оси печи на расстоянии от торцевой стенки вертикального канала, равном 0,4-0,6 ширины, и выйе порога пламенного окна на расстоянии, равном

0,375-0,405 высоты пламенного окна (Ц

Однако эффективность эжектирующего устройства такой двухванной печи невелика. Недостаточная длина вертикального канала, служащего камерой смешения, не обеспечивает хорошего смешения и выравнивания поля скоростей по сечению, что увеличивает потери напора и снижает эффективность работы эжектора. Кроме то"

ro, установка эжектора в зоне интенсивного брызгообразонания не обеспечивает его надежную работу, так как сопла эжектора в процессе эксплуатации забиваются брызгами металла и шлака.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому результату является двухванная сталеплавильная печь, содержащая дне ванны, имеющие каждая вертикальные каналы, шлаконик, вертикальный дымоспад, отводной и общий борова.

Печь снабжена нагнетающим возДух вентилятором, имеющим сопла,встроенные в кладку стенок вертикальных дымоспадов j 2 j.

Однако в поперечном сечении отводного борона отсутствуют необхо-. димые сужения, цилиндрический участок и диффузор. Кроме того, площадь поперечного сечения отводного борова в 5 — 7 раз превышает рациональное значение площади поперечного сечения камеры смешения.

Установка рабочих сопел эжектора н стенках вертикальных дымоспадов, т.е. в зоне поворота на 90 потока щ мовых газов, увеличивает сопротивление дымового тракта и снижает эффективность эжектирующего устроВства, Целью изобретения является улучшение эвакуации дымовых газов из рабочего пространства днухванной печи.

Поставленная цель достигается тем, что н днухнанной сталепланиль979818

;;:ой печи, содержащей вертикальные . аналы, шлаковики, вертикальные

„гымоспады, отводные и общий борова и установленные в отводных боровах э>кектирующие устройства с рабочими соплами, каждый отводной боров снаб- 5 жен цилиндрической камерой смешения, когда дымосос не обеспечивает поддержанне в рабочем пространстве печи оптимального давления.

Оптимальные параметры камеры 40 смешения и место ее установки опреде: ляют с помощью исследований, проведенных на холодных моделях и действующих двухванных печах ММК.

Из проведенных исследований на холодной модели, выполненной в масштабе 1 : 40,. видно, что работа эжектирующего устройства эффективна только при выполнении камеры смешения с площадью проходного сечения, превышающей в 100 — 130. раз площадь выходного сечения рабочего сопла.

Уменьшение или увеличение площади поперечного сечения камеры смешения против оптимального значения умень= юает количество эжектируемых газов примерно на 20В (табл. 1).

Длина камеры смешения имеет важное значение, так как определяет степень выравнивания поля скоростей по ее сечению и обуславливает эффек 60 тивность работы эжектирующего устрой-

CTBdo

Выбранная- длина камеры смешения, равная 4 — 6 ее диаметрам, является

65 установленной перед выходным сечением рабочего сопла эжектирующего устройства соосно с ним. Площадь проходного сечения камеры смешения 10 превышает площадь выходного сечения рабочего сопла в 100 — 130 раз,. а ее длина составляет 4 — 6 диаметров камеры. При этом камера смешения расположена на расстоянии от 15 рабочего сопла, равном 10 - 15 его диаметрам.

Нспользсвание в предлагаемом устройстве смесительной камеры опти, мальных размеров и установка ее на указанном расстоянии от рабочего сопла приближает его работу к работе расчетного эжектирующего устройства. камера смешения, служащая для выравнивания поля скоростей, значительно улучшает эвакуацию дымовых газов„ так как обеспечивает процесс преобразования кинематической энергии в потенциальную с наименьшими потерями. Размещение в борове камеры смешения практически не увеличивает сопротивление газоотводящего тракта, так как перекрытие поперечного сечения борова в этом случае незначительно. Это позволяет включать в работу эжектирующее уст- З5 ройство только в те периоды плавки, оптимаЛьной и обеспечивает наименьшие потери в эжекторе. При умеиьшении длины камеры смешения она не обеспечивает выравнивания поля скоростей по сечению и снижает эффективность работы эжектора. Увеличение длины камеры смешения сверх оптимальной также ухудшает работу эжектора, так как улучшения смешения газов уже не наблюдается, а потери на трение возрастают. Оптимальность выбранного значения длины камеры смешения подтверждается также данными моделирования. Увеличение или уменьшение длины камеры смешения против оптимального существенно уменьшает тяговые возможности эжек тора и печи (табл. 2).

Расстояние от смесительной камеры до выходного сечения рабочего сопла, равное 10 — 15 диаметрам рабочего сопла, является оптимальным, ( так как при этом конечное сечение рабочей струи равно входному сечению смесительной камеры. Приближение сопла к камере смешения сверх ойтимального приводит в этом случае к уменьшению длины камеры смешения и к ухудшению работы эжектора, так как конечное сечение свободной струи перемещается ближе к концу смесительной камеры. Удаление сопла от камеры смешения сверх оптимального значения существенно ухудшает работу эжектора. В этом случае конечное сечение рабочей струи больше, чем сечение камеры смешения. В этих условиях рабочая струя вносит в камеру смешения больше газов, чем может пропустить эжектор, поэтому часть газа вытекает ббратно из камеры смешения.

Возникают обратные потоки во входном сечении камеры смешения и связанные с ними дополнительные потери в эжекторе.

На чертеже изображена двухванная < сталеплавильная печь.

Печь состоит из двух ванн 1 и 2, в которых установлены кислородные подвижные фурмы 3, вертикальных каналов 4 и 5, шлаковиков 6 и 7, вер тикальных дымоспадов 8 и 9, отводных боровов 10 и 11 и общего борова 12.

Направление дымовых газов меняется при использовании шиберов 13 и 14.

В отводных боровах 10 и 11 расположены эжектирующие устройства, которые включают в себя водоохлаждаемые рабочие сопла 15 и 16 и водоохлаждаемые смесительные камеры 17 и 18. В качестве эжектирующей среды используется перегретый пар давле-. нием 0,8 — 1,0 МПа, который поступает из общецехового паропровода 19 по трубопроводу 20 к рабочим водо эхлаждаемым соплам 15 и 16. На паропроводе 20 установлены регулирующие

979818

Г /Ф

80 100 115 . 130

Показатели

150

Расход сжатого воздуха на эжектор, м3/ч

14е2 14у2 14ю2 14к2 14ю2

Количество эжектируевых газов, мз/ч

102,2 128,8 130,4 129,2 105,1 fq — площадь сечения камеры смешения, м й, f — площадь сечения рабочего сопла, м .

Таблица 2

Относительная длина камеры смешения, 1/Р

Показатели

Расход сжатого воздуха на эжектор, м9/ч

14,2 .- 14,2

14,2

14,2

14,2

Количество эжектируемых газов, м9/ч

127,1 101,3

97,0 126,3 130,5 т — длина камеры смешения; d — диаметр камеры. клапаны 21 и 22, предназначенные для регулирования расхода пара, подаваемого на рабочие сопла.

Двухванная печь работает следую; щим образом.

Образующиеся прн продувке дымовые газы, содержащие окись углерода, поступают из ванны 1 в ванну 2, где в это время идет завалка и прогрев шихты. В ванне 2 окись углерода дожигается и дымовые газы через вертикальный канал 5 поступают в шла ковик 7, а оттуда чеРез вертикальный дымоспад 9 - в отводной боров 11, где газы подсасываются струей пара, выходящей из водоохлаждаемого сопла

16 эжектора и, проходя через водоохлаждаемую камеру 18 смешения, поступают в общий боров 12 и далее в котел-утилизатор и систему газоочистки.

Таким образом, эжектируя дымовые газы, это устройство повьипает разрежение перед эжектором, т.е. последовательно в вертикальном дьамоспаде 9, шлаковике 7, вертикальном канале 5 и ваннах 1 и 2.

Изменяя расход пара,,подаваемого, на рабочее сопло эжектирующего. устройства, можно менять величину этого разряжения и добиться в обеих ваннах заданного режима давления.

После выпуска металла из ванны 1 в нее начинают зазалку шихты, а в ванну 2 заливают чугун и начинают продувку. Изменяют направление дымовых газов с помощью шиберов 13 и 14, одновременно производят реверс паровых отсечных клапанов 21 н 22, В дальнейшем цикл повторяется.

Опыт работы двухванных печей показывает, что необходимость включения в работу эжектирукщего устройства составляет 15 - 208 времени от общей длительности плавки. Именно в эти отрезки времени не удается поддержать оптимальное давление в печи

15 (30-40 Па) с помощью основного дымососа.

Применение предлагаемого реше. ния, как показывают исследования на модели н в промааленных условиях, 20 увеличивает количество газов, эва е куируеьмх иэ рабочего пространства, на 30 - 403 по сравнению с известным, Это позволяет на протяжении всей плавки поддерживать оптимальное давление

25 в рабочем пространстве печи (3040 Па ), что существенно сокращает пылегазовые выбросы из рабочих окон в цех. Одновременно повышается производительность печи на 4-6%, так щ как продувку металла кислородом можно вести с максимальной интенсивностью на протяжении всей плавки.

Т а б л и ц а 1

979818

Формула изобретения

Составитель О.Попов

Редактор Н.Гунько Техред Y..Ãåðãåëü Корректор Н.БУряк, Заказ 9331/25 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Двухванная сталеплавильная печь, содержащая вертикальные каналы, щлаковики, .вертикальные дымоспады, отводные и общий борова и эжектирующие устройства с рабочими соплами, установленные s отводных боровах, отличающаяся тем, что, с целью улучшения эвакуации дымовых газов из рабочего пространства, каж, дый отводной боров снабжен цилйндрической камерой смешения, установлен-, ной перед выходным сечением рабочего сопла эжектирующего устройства соос-, но с ним, причем площадь проходного сечения камеры смешения превышает площадь выходного сечения рабочего сопла в 100 — 130 раз, длина камеры составляет 4 - 6 ее диаметров, а ее расстояние от выходного сечения рабочего сопла составляет 10 — 15 диаметров сопла.

Источники информации

1О принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Р 625107, кл. F 27 В 3/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 376642, кл. F 27 В 3/04, 1971.