ЗАЖИГАТЕЛЬНЫЙ ГОРН АГЛОМЕРАЦИОННОЙ МАШИНЫ Российский патент 1997 года по МПК F27B21/06 F23D14/00 

Изобретение относится к металлургии и технологии химического производства и может быть использовано для производства агломерата путем спекания на агломерационных машинах конвейерного типа, предварительно подготовленных методом окускования мелких фракций различных руд и рудных концентратов.

Известны зажигательные горны, представляющие собой прямоугольные топочные камеры, футерованные огнеупорным кирпичом, расположенные над агломерационными лентами и оборудованные для отопления сводовыми или боковыми горелками, причем возможно и комбинированное отопление с помощью сводовых и боковых горелок одновременно (авт. св. СССР N 908872, кл. C 22 B 1/16, 1982; N 934175, кл. F 27 B 21/06, 1982; N 664004, кл. F 27 B 21/00, 1979; N 901788, кл. F 27 B 21/00, 1982 Фосфорная промышленность. М. 1976, N 3, с. 4).

Эксплуатация этих горнов выявила ряд недостатков, из которых наиболее существенными следует считать: неравномерное распределение температуры по ширине или по длине горна, недостаточно эффективное зажигание, низкая стойкость огнеупорной футеровки, особенно свода, так как происходит разгар амбразур в горелочных камнях при сводовом отоплении, отсутствие эффекта поверхностного горения на поверхности шихты при боковом расположении горелок, из-за чего снижается интенсивность зажигания, большие потери тепла через стенки толочных камер горнов из-за их значительных объемов, сложность конструктивного оформления свода горна при размещении на нем сводовых горелок, особенно при необходимости установки их в значительном количестве для достижения относительно равномерного нагрева всей площади спекаемого слоя аглошихты, сложность обслуживания сводовых горелок, большие трудозатраты и продолжительность при замене горелок, горелочных камней, кирпичей подвесного свода и футеровки стенок горна.

Наиболее близким к изобретению является зажигательный горн для агломерационных машин, содержащий стенки, подвесной свод и горелки, которые собраны в один узел с горелочным кирпичом и подвешены на индивидуальных подвесках к металлоконструкции секции горна, при этом подвесной свод отделен от стенок горна, а кирпичи подвесного свода в нижней части выполнены с впадинами с двух сторон (авт. св. СССР N 947610, кл. F 27 B 21/06, 1982, прототип).

Такое техническое решение упрощает монтаж и замену горелок, подвесного свода, а также увеличивает стойкость кирпичей свода, однако не исключает разгар амбразур в горелочных камнях, что приводит к уменьшению скорости истечения газовоздушной смеси в топочное пространство секции горна, а это приводит к ухудшению зажигания и снижению качества продукции, так как с уменьшением скорости истечения газовоздушной смеси происходит потеря факелом жесткости, т. е. снижение кинетической энергии потока смеси и нарушение теплообмена в топочном пространстве.

Кроме того, известный зажигательный горн не лишен и таких недостатков, как неравномерность в распределении температуры по ширине горна, значительные потери тепла через стены топочной камеры горна, сложность конструктивного оформления свода горна, неудобства в обслуживании установленных на своде горелок.

Несмотря на то, что упрощается замена горелок благодаря их поузловой связке с горелочными камнями и упрощается замена самого подвесного свода в секции горна благодаря тому, что он выполнен отдельным от стенок горна блоком, однако эти операции возможны только во время остановок агломашины на ППР (планово-предупредительный ремонт).

Следует отметить, что подвесной кирпич, выполняемый с впадинами с двух сторон в нижней части, более дорогой по сравнению с обыкновенным подвесным кирпичом без впадин.

Целью предлагаемого изобретения является интенсификация процесса зажигания агломерационной шихты, обеспечение равномерного распределения температуры по ширине горна, уменьшение объема горна за счет повышения равномерности тепловой обработки слоя, снижение внешних потерь тепла, уменьшение энергозатрат, снижение расхода технологического топлива, увеличение скорости спекания с одновременным повышением качества агломерата, повышение качества регулирования заданного теплового режима, значительное сокращение трудозатрат и сроков ремонта горна, снижение выбросов скеидов азота.

Цель достигается тем, что в предлагаемом согласно изобретению зажигательном горне для агломерационных машин, содержащем футерованный прямоугольный корпус, плоский подвесной свод с установленными в нем газогорелочными устройствами, последние, представляющие собой трубчато-щелевые многоструйные горелки с подводом вторичного воздуха, имеют поперечное расположение на всю ширину аглоленты, при этом количество горелок не более 4 и не менее 2 с оптимальным взаиморасположением и удалением их от слоя агломерационной шихты, позволяющими обеспечить устойчивое и равномерное зажигание твердого топлива в верхнем слое шихты, равномерный нагрев его по всей ширине аглоленты и подготовку к дальнейшему процессу спекания вне горна. Сам горн конструктивно, включая и каркас из металлоконструкций, поддерживающий корпус (кожух) с футеровкой, сводом и горелками, выполнен с возможностью передвижения над аглолентой на роликах по уложенным с обеих сторон от аглоленты рельсам, причем для фиксации горна над аглолентой в рабочем положении предусмотрено крепление стяжными болтами через сквозные отверстия в опорных стойках со стороны загрузочного устройства агломашины и крайних боковых стоек каркаса горна, а для фиксации горна над аглолентой вообще в любом положении используются железнодорожные тормозные башмаки, которые устанавливают на рельсах под ролики, на которые опирается снизу конструкция каркаса и с помощью которых осуществляется перемещение горна над аглолентой.

На фиг. 1 показан предлагаемый зажигательный горн в двух положениях: в нерабочем (исходном), общий вид, в рабочем (после перемещения), продольный разрез; на фиг. 2 вид сверху по своду; на фиг. 3 поперечный разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 1.

Предлагаемый зажигательный горн для агломерационной машины представляет собой корпус 1 в виде прямоугольной камеры, устанавливаемой над конвейерной аглолентой 2 с движущимися по рельсам 3 спекательными тележками 4 с засыпаемым в них с помощью загрузочного устройства 5 слоем шихты 6. Корпус горна представляет собой кожух с футерованными огнеупорным кирпичом стенами 7 и плоским подвесным сводом 8, который оборудован системой трубчато-щелевых многоструйных горелок 9 с подводом вторичного воздуха. Горелки, общее количество которых может быть от 2 до 4, имеют поперечное расположение на всю ширину горна. Количество горелок в системе сводового отопления горна, их расстояние между собой и удаление от поверхности аглослоя определяется достаточностью, обеспечивающей надежное зажигание и равномерность тепловой обработки спекаемого слоя аглошихты. Для горнов с шириной аглоленты 2 м достаточно двух горелок (фиг. 1 и 2), а для горнов с шириной аглоленты 4 м необходимо уже четыре горелки. Корпус горна обрамлен каркасом 10, состоящим из известным образом выполненных металлоконструкций. К верхним металлоконструкциям каркаса подвешен плоский свод из подвесных сводовых кирпичей. Снизу каркас снабжен роликами 11, с помощью которых он с заключенным в нем корпусом горна продвигается по уложенным с обеих сторон от аглоленты рельсам 12. Для фиксации зажигательного горна в рабочем положении над аглолентой служат стягивающие болты 13, с помощью которых к опорным вертикальным стойкам 14 со стороны загрузки шихты на аглоленту притягиваются крайние боковые стойки 15 каркаса горна. Отверстия 16 под стягивающие болты в этих крайних стойках выполнены с диаметром в 1,5 раза больше диаметра болта. Сам болт со стороны затяжки гайкой 17 снабжен упругой пружиной 18. Такая конструкция узла крепления крайних боковых стоек каркаса горна к опорным стойкам 14 обеспечивает необходимую жесткость соединения и, в то же время, некоторую подвижность, достаточную для компенсации температурных расширений горна как по высоте, так и по ширине. Для фиксации зажигательного горна над аглолентой в другом положении, а также для предотвращения его отката из рабочего положения над аглолентой перед операцией стыковки с опорными вертикальными стойками с помощью стягивающих болтов используются железнодорожные тормозные башмаки 19.

Предлагаемый зажигательный горн агломерационной машины работает следующим образом.

Подготовленная к агломерации шихта поступает из загрузочного устройства агломерационной машины и засыпается слоем в движущиеся по рельсам спекательные тележки аглоленты, которая и подает ее далее в топочное пространство под горн, где и происходит зажигание твердого топлива в верхнем слое шихты, нагрев этого слоя и его подготовка к дальнейшему процессу вне горна. Поперечное расположение системы трубчато-щелевых горелок в подвесном своде горна обеспечивает равномерное распределение температур по ширине горна благодаря созданию равномерного температурного потока газов, поступающих к поверхности шихты.

Как известно, интенсивность зажигания слоя аглошихты значительно возрастает с появлением эффекта поверхностного горения на поверхности шихты. Последнее обеспечивается оптимально выбранным удалением горелок от поверхности шихты, гарантирующим полное раскрытие факелов, образуемых при истечении из щелеобразных сопел горелок с достаточно полным сжиганием газа до входа в слой. Обеспечение устойчивого равномерного зажигания и нагрева слоя шихты по мере прохождения аглоленты под горном достигается оптимальным расположением горелок между собой с учетом углов раскрытия факелов таким образом, чтобы факелы, раскрываясь в своем приближении друг к другу пограничными слоями, соединялись по касательной прямой у поверхности слоя шихты, не пересекая при этом друг друга.

Таким образом, предложенная согласно изобретению конструкция горна с поперечными трубчато-щелевыми многоструйными горелками в подвесном своде позволяет решить задачу равномерного распределения потока газа-теплоносителя по всей площади горна, т.е. равномерной тепловой обработки всего слоя аглошихты.

Благодаря минимально принятым размерам камер смешивания топлива с воздухом в трубчато-щелевых горелках и горнового пространства, предлагаемая конструкция зажигательного горна взрывобезопасна.

В экологическом отношении предлагаемая конструкция позволяет существенно снизить выбросы NO_x за счет сокращения продолжительности контакта O₂ и N₂ и двухстадийного сжигания газа благодаря использованию вторичного воздуха и подаче его к корню факела на выходе из щелевых огневых сопел горелок.

Зажигательный горн согласно изобретению выполнен таким образом, что вся его конструкция передвижная, благодаря чему операция ремонта горна может быть осуществлена подобно операции замены полет и может выполняться как в период ремонта агломерационной машины, так и при кратковременной остановке ее.

Это осуществляется следующим образом.

Отсоединяются трубопроводы, подводящие сверху к горелкам газ, первичный и вторичный воздух, откручиваются гайки на стяжных болтах, с помощью которых крайние боковые стойки каркаса зажигательного горна крепились к опорным вертикальным стойкам со стороны загрузки шихты на аглоленту. После этого убираются с рельсов тормозные башмаки, подложенные снизу под ролики, на которые опирается сама конструкция каркаса горна. Освобожденный таким образом горн выкатывается из рабочего положения по рельсам, проложенным сбоку параллельно рельсам, служащим для передвижения спекательных тележек аглоленты. Выкат горна по ходу движения агломашины осуществляется на расстояние до зоны действия в пролете цеха мостового крана. Далее подлежащий восстановительному ремонту горн стропится и с помощью этого крана перемещается на специально оборудованную ремплощадку, а оттуда забирается подготовленный к эксплуатации новый (или восстановленный) горн. Этот горн выставляется на рельсы, фиксируются с помощью железнодорожных тормозных башмаков, после чего убираются стропы с каркаса горна. Для установки нового зажигательного горна в рабочее положение над аглолентой убираются с рельсов тормозные башмаки и каркас на своих роликах передвигается в направлении загрузочного устройства. Далее на горне выполняются все операции в обратном порядке при его расфиксации.

Вся операция по замене вышедшего из строя зажигательного горна на новый исправный горн требует не более одной рабочей смены, если горн снабжен четырьмя горелками. При числе горелок 2 потребуется еще меньшее время (порядка 3-4 ч).

Опытный образец предлагаемой согласно изобретению конструкции передвижного горна со сводовым отоплением равномерно по всей ширине горна с помощью поперечных трубчато-щелевых многоструйных горелок в настоящее время готовится к испытаниям на одной из агломашин типа К-3-75 в аглоцехе N 2 АГП АО "Северсталь", где установлен согласно проекту типовой горн площадью 17,9 м² с рабочей длиной 6,4 м и высотой свода 1,45 м.

В предлагаемой конструкции зажигательного горна площадь горна уменьшена до 8,4 м², высота свода до 0,5 м и длина до 3 м. При сохранении вида топлива (смесь коксового и доменного газов с Qpн

2500 ккал/м³) вместо 15 сводовых горелок типа ГНП-7 установлены две поперечные горелки многоструйные, трубчато-щелевые производительностью до 2000 м³/ч, что позволяет обеспечить интенсивность внешнего нагрева слоя шихты под горном до 30000 ккал/м² мин. Объем горнового пространства уменьшен от 26 до 4,2 м³ с соответствующим увеличением его теплонапряженности, что позволит интенсифицировать теплообмен и прогнозировать снижение расхода топлива.

Предлагаемая конструкция зажигательного горна для агломерационных машин по сравнению с известными конструкциями зажигательных горнов обеспечит сокращение удельного расхода твердого топлива, резко уменьшит габариты горна, улучшит прочностные характеристики получаемого агломерата и позволит поднять производительность агломерационного оборудования в целом.

Использование: производство агломерата путем спекания на агломерационных машинах конвейерного типа предварительно подготовленных методом окускования мелких фракций различных руд и рудных концентратов. Сущность изобретения: зажигательный горн агломерационной машины представляет собой корпус, футерованный огнеупорным кирпичом, плоский подвесной свод с установленными в нем газогорелочными устройствами, представляющими собой трубчато-щелевые многоструйные горелки с подводом вторичного воздуха, имеют поперечное расположение на всю ширину аглоленты, при этом количество горелок не более 4 и не менее 2 с оптимальным взаиморасположением и удалением их от слоя агломерационной шихты, позволяющими обеспечить устойчивое и равномерное зажигание по всей ширине аглоленты, при этом горелки расположены так, что углы раскрытия факелов в своем приближении друг к другу пограничными слоями соединились по касательной прямой у поверхности слоя шихты, не пересекая при этом друг друга, при этом сам горн конструктивно, включая каркас из металлоконструкций, поддерживающий корпус с футеровкой, сводом и горелками, выполнен с возможностью передвижения над аглолентой и фиксации в нужном положении. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

ыыы1т

1. Зажигательный горн агломерационной машины, содержащий футерованный прямоугольный корпус с плоским подвесном сводом и расположенными в нем газогорелочными устройствами, отличающийся тем, что газогорелочные устройства, представляющие собой трубчато-щелевые многоструйные газовые горелки с подачей вторичного воздуха, установлены в своде поперечно на всю ширину аглоленты в количестве, обеспечивающем устойчивое и равномерное зажигание по всей ширине аглоленты, при этом горелки расположены между собой так, чтобы углы раскрытия факелов в своем приближении друг к другу пограничными слоями соединялись по касательной прямой у поверхности слоя шихты, не пересекая при этом друг друга. 2. Горн по п. 1, отличающийся тем, что вся конструкция горна, включая каркас из металлоконструкций, поддерживающий корпус с футеровкой, сводом и горелками, выполнена с возможностью передвижения над аглолентой и с возможностью фиксации в нужном положении.