КЛАПАН ЗАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 1996 года по МПК C21B7/18 

Изобретение относится к механическому оборудованию доменных печей и может использоваться в конусных и бесконусных загрузочных устройствах доменных печей.

Известен также газоотсекающий клапан, содержащий корпус со сферическим седлом и запорную тарель, состоящую из диска, соединенного с большим основанием сферической рабочей части (авт.свид. СССР N 1084303, МКН С 21 В 7/18).

В данной конструкции тарель с седлом имеют по контактной поверхности микро- и макротрещины или налипание частиц пыли. Все это является начальным очагом продува газа и особенно в местах, где такие трещины на седле и тарели совпадают.

Известен также газогрузовой клапан (принятый за прототип), содержащий корпус, размещенную в печи газозапирающую тарель, шарнирно закрепленную на приводном ремне и снабженную цилиндрическим патрубком, установленным с возможностью размещения в кольцевом пазу седла с контактной поверхностью, расположенной углубленно относительно торца загрузочной трубы.

В данной конструкции цилиндрический патрубок защищает поверхность тарели, контактирующей с седлом от истирания шихтой, однако во время эксплуатации при высоких температурах в загазованной (CO, CO₂, N₂) и запыленной среде эластичность контактной поверхности седла снижается. На колошнике часто возгорается газ (грузится горячий агломерат). Все это приводит к нарушению сплошности эластичности уплотнения и продуву клапана.

Целью изобретения является повышение надежности и стойкости клапана, снижение простоев печи.

Для достижения поставленной цели клапан загрузочного устройства доменной печи, содержащий корпус с седлом и взаимодействующую его наружной стороной запирающую тарель, соединенную кинематически с приводом, он снабжен, по крайней мере, одной дополнительной тарелью большего диаметра, при этом основная и дополнительная тарели имеют индивидуальные поверхности контакта с внешней поверхностью седла.

При этом седло выполнено в виде конуса или сферы, кроме того, контактная поверхность седла с дополнительной тарелью смещена относительно контактной поверхности седла с основной тарелью.

Клапан снабжен также установленным соосно основному седлу дополнительным седлом, контактирующим с дополнительной тарелью и выполненным в виде охлаждаемой эластичной трубы.

Предлагаемое устройство отличается введением дополнительных конструктивных элементов, формой их выполнения, что позволяет поддерживать оптимальную плотность контактных поверхностей между запирающей тарелью клапана и его седлом от начала и до конца эксплуатации. Это достигается наличием дополнительной тарели и обеспечением контакта тарелей с внешней стороной седла, которое не подвергается воздействию загружаемой шахты, вызывающей ее истирание и налипание частиц пыли, что характерно для известных конструкций. При этом тарель с большим диаметром установлена со смещением поверхности прилегания к седлу относительно поверхности прилегания к этому же седлу запирающей тарели с меньшим диаметром. В этом случае в несколько раз снижается возможность наложения микро- и макротрещин поверхностей седла и тарелей, что во столько же раз снизит возможность продува по линии их контакта. В случае наметившегося продува одной тарели интенсивность его увеличения будет значительно меньше, поскольку в работу будет включаться в основном вторая тарель. При этом наметившийся продув будет только на поверхности седла и первой тарели, имеющих совпадающие макротрещины. На второй тарели в этом районе макротрещин нет, следовательно, не будет и продува. На поверхности седла продува также не будет, поскольку поверхность прилегания седла со второй тарелью смещена относительно такой же поверхности с первой тарелью или этот продув поверхности контакта седла со второй тарелью будет значительно меньше, чем в первом случае (при контакте с первой тарелью).

Кроме того, наличие двух (или более) тарелей увеличивает надежность эксплуатации газозапирающих клапанов, что очень важно, например, при их применении на доменных печах с частичной загрузкой кокса в центр. Известно, что нередки случаи выхода из строя электроприводов клапанов, заклинивание тарели по механическим причинам или из-за забивания пылью и т.д. Наличие второй тарели с индивидуальным приводом обеспечит нормальную работу газозапирающего клапана вплоть до его замены. Устройство приемной воронки вместе с газозапирающими клапанами предусматривается выкатным и заменяется полностью в случае выхода из строя одного из клапанов. Время замены минимальное, так как новая воронка поднимается на колошник заранее, во время работы доменной печи.

Наряду с металлическим седлом возможно применение охлаждаемого эластичного седла, выполненного в виде полой эластичной трубы с циркуляцией в ней охлажденных реагентов и возможностью изменения их давления, обеспечивающего плотный контакт седла с тарелью.

В этом случае период эксплуатации и надежность устройства также увеличивается за счет того, что при возгорании газа и выходе из строя эластичного уплотнения газоотсекающий клапан будет работать за счет плотного контакта металлического седла и металлической тарели.

Таким образом, предлагаемая конструкция клапана позволит повысить надежность и стойкость клапана, что вызовет уменьшение числа и времени простоев доменных печей, увеличит их производительность и снизит удельный расход кокса. Кроме того, это уменьшит утечку газа и выброс пыли в атмосферу, а следовательно, снизит уровень загрязнения окружающей среды.

На фиг. 1 показано загрузочное устройство доменной печи с установкой газоотсекающих клапанов с двумя запирающими тарелями; на фиг.2 клапан с двумя запирающими тарелями, контактирующими с одним металлическим седлом; на фиг. 3 клапан с двумя запирающими тарелями, контактирующими с разными седлами.

Шихтовые материалы транспортируют на колошник в скипах 1 (фиг.1) или ленточными транспортерами. Приемная воронка 2 в нижней части имеет два загрузочных окна, которые оборудованы двумя газоотсекающими клапанами 3, имеющими по две тарели. Распределительная воронка 4 вращается (привод не показан), а для ее уплотнения предусмотрены два сальника 5. Воронка закрывается малым конусом 6, который является вторым газовым затвором. Конус открывается и закрывается с помощью полой штанги 7, соединенной через балансиры с приводом (не показаны). Засыпной аппарат состоит из чаши 8 и большого конуса 9, имеющего технологическое отверстие для загрузки материалов непосредственно в центр колошника 10. Большой конус открывается и закрывается с помощью штанги 11, соединенной через балансир с приводом (не показано).

Клапан загрузочного устройства (фиг. 2) содержит корпус 12, в котором закреплено седло 13 с удлиненной конической контактной поверхностью, которая может быть выполнена и сферической, наплавленной композитным сплавом. Корпус снабжен двумя запирающими тарелями 14 и 15, которые имеют разные диаметры, при этом d₁ < d₂. Контактные поверхности тарелей могут быть выполнены по форме, соответствующей контактной поверхности седла. При этом контактная поверхность тарели с большим диаметром может быть плоской (фиг.3). Запорные тарели шарнирно соединены с рычагами 16 и 17, насаженными по неподвижной посадке на ось 18, установленной на подшипники (не показано), прикрепленные к конусу 12.

На фиг.2 предусмотрены два седла 13 и 19. Оба седла наплавлены композитным сплавом и закреплены в корпусе 12. В этом случае диаметр второй тарели 15 равен диаметру седла 19. В обоих случаях приводы для двух тарелей индивидуальные. Возможна установка газоотсекающего клапана с тремя и более тарелями, при этом возможны одно, два и более седел.

На фиг.3 в устройстве наряду с металлическим седлом выполнено эластичное седло 20, закрепленное в корпусе 12.

Устройство работает следующим образом.

Во время опрокидывания левого скипа 1 (фиг.1) давление газа во вращающейся воронке 4 выравнивается с атмосферным и открывается тарель 14 (или 15). Шихтовые материалы из скипа ссыпаются через приемную воронку 2 во вращающуюся воронку 4, закрытую малым конусом 6, который в данный момент является газовым затвором.

Вращающаяся воронка вместе с запирающим ее малым конусом и находящимся в ней шихтовым материалом поворачивается на соответствующей программе загрузки угол. Затем тарель 14 (или 15) закрывается и плотно контактирует с металлическим 13 или эластичным седлом 20 (фиг.3). Во вращающуюся воронку подается газ, давление которого над малым конусом 6 и под ним выравнивается. Малый конус опускается, шихта ссыпается в чашу 8 большого конуса 9. Малый конус закрывается. Затем таким же способом происходит загрузка шихты из правого скипа. Очередность набора железорудной части подачи и кокса производится согласно заданной программы. Последним (четвертый или пятый скип подачи), как правило, загружается кокс, часть которого через отверстие большого конуса ссыпается в центр колошника 10. По достижении на колошнике определенного уровня засыпи столба шихты, нижний конус опускается и вся оставшаяся на нем шихта ссыпается на периферию колошника и распределяется по его сечениям (окружности и радиусу) обычным порядком (см. Тарасов В.П. Газодинамика доменного процесса. М. Металлургия, 1982, с. 224).

Тарели 14 и 15 (или большее их количество) могут работать поочередно друг за другом, через определенные промежутки времени (час, смена, сутки и т. д. ). Возможен режим работы газоотсекающего клапана на одной тарели с ее седлом до выхода их из строя, затем переходят на работу клапана с другой тарелью. В последнем случае целесообразно изредка включать в работу запасную тарель с седлом, чтобы удостоверяться в их работопригодности.

Использование предлагаемой конструкции клапана в загрузочном устройстве доменной печи в 2-3 раза повысит его долговечность, снизит вдвое простои печей, увеличит на 2% их производительность, снизит на 6-8 кг/т чугуна расход кокса, а также уменьшит в 3-4 раза утечки газа и выброс пыли в атмосферу.

Использование: изобретение относится к оборудованию загрузки доменных печей. Сущность: клапан снабжен, по крайней мере, одной дополнительной тарелью, которая имеет индивидуальные поверхности контакта с внешней поверхностью седла. Седло выполнено в виде конуса или сферы и с дополнительной тарелью, смещенной относительно поверхности седла с основной тарелью. Клапан может быть снабжен также установленным соосно основному седлу дополнительным седлом, контактирующим с дополнительной тарелью и выполненным в виде охлаждаемой эластичной трубы. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Клапан загрузочного устройства доменной печи, содержащий корпус с седлом и взаимодействующую с его внешней поверхностью запирающую тарель, соединенную кинематически с приводом, отличающийся тем, что он снабжен по крайней мере одной дополнительной тарелью большего диаметра, при этом основная и дополнительная тарели имеют индивидуальные поверхности контакта с внешней поверхностью седла. 2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что внешняя поверхность седла выполнена конусной или сферической. 3. Клапан по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что контактная поверхность седла с дополнительной тарелью смещена относительно контактной поверхности седла с основной тарелью. 4. Клапан по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен установленным соосно с основным седлом дополнительным седлом, контактирующим с дополнительной тарелью и выполненным в виде охлаждаемой эластичной трубы.