ШИБЕР ГАЗОХОДА ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ Российский патент 2000 года по МПК F27D17/00 F27D1/18 F23L13/00 F27B3/00 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к медерафинировочным отражательным печам с устройством газоотводящего тракта.

Рассмотрим известные из уровня техники решения, касающиеся устройства шибера газохода отражательной печи.

Известны конструкции отражательных печей, содержащие плавильную ванну, свод, охлаждаемые стены, вертикальный и горизонтальный газоотводящие тракты (газоходы). Между вертикальным и горизонтальным газоходами газоотводящий тракт снабжен регулируемым охлаждаемым шибером.

Конструкция шибера (О. Н. Багров. Испарительное охлаждение печей в цветной металлургии, М., Металлургия, 1979, с. 75-76, рис.45) представляет собой сварную панель типа "труба в трубе". В верхней части панели внутренние и внешние трубы объединены двумя, соответственно раздающим и собирающим, коллекторами. Коллекторы соединены с системой охлаждения (подводящим и отводящим коллекторами) с помощью гибких металлических рукавов. Панель снабжена механизмом подъема.

Недостатки такой конструкции заключаются в том, что шибер нужно поднимать, например, с помощью лебедки, а так как он имеет большой вес, то возможны перекосы. Кроме того, в момент подъема в зоне высоких температур (1000-1200^oC), а именно в ней работает шибер, происходит залипание направляющих, что делает шибер неработоспособным. Помимо этого, для обеспечения высоты подъема шибера (1,5 - 2,0 м) необходимо резкое увеличение длины гибких металлических рукавов, что приводит, наряду с увеличением веса конструкции, к тому, что при подъеме шибера рукава принимают свободное положение, т.е. приобретают сложную конфигурацию (при изгибе), а это ведет к их быстрому износу и, следовательно, к ненадежной работе шибера в целом.

Наиболее близкой к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является конструкция шибера (О.Н. Багров. Испарительное охлаждение печей в цветной металлургии. М., Металлургия, 1979, с. 73-74, рис. 44), которая принята в качестве прототипа. Конструкция представляет собой поворотную панель из сваренных между собой труб, концы которых вварены в верхний и нижний коллекторы. Верхний коллектор выполнен по типу "труба в трубе", причем наружная труба соединена с нижним коллектором. Торцы верхнего коллектора, являющегося одновременно осью поворота шибера, используют для подачи котловой воды и отвода пароводяной смеси. Они соединены с раздающим и собирающим коллекторами при помощи сальниковых уплотнений.

Недостатки такой конструкции заключаются в том, что сальниковые уплотнения представляют собой недостаточно надежную в эксплуатации конструкцию узла испарительного охлаждения. Сальниковое уплотнение (сальниковый компенсатор) предназначено для предотвращения утечки жидкостей (газов, водяного пара и др.) из трубопроводов и компенсации их линейных изменений. В описываемой конструкции сальниковое уплотнение должно предотвращать утечку перегретой воды или пароводяной эмульсии не только при осевом перемещении труб внутри верхнего коллектора относительно друг друга, но и при вращении, что является обязательным в технологическом режиме работы регулируемого охлаждаемого шибера. Так как сальниковое уплотнение коллектора (при диаметре 100-150 мм) принимает не только осевую компенсацию, но и обеспечивает уплотнение при повороте шибера, т.е. работает одновременно для компенсации линейных удлинений и для кручения, наблюдается быстрый износ уплотнительной набивки, разгерметизация узла в целом, что создает трудности в эксплуатации шибера (течи, малый срок службы, сложность в обслуживании и др.) и приводит к ненадежности его работы.

Анализ описанных выше аналога и прототипа выявил, что ни в одном из них не достигается желаемый результат - создание регулируемого охлаждаемого шибера отражательной печи, обеспечивающего регулирование технологических режимов плавки.

Авторами настоящей заявки на изобретение создана конструкция шибера газохода с достижением указанного технического результата. Она, как и конструкция - прототип, содержит подводящий и отводящий коллекторы, поворотную плоскую охлаждаемую панель из труб, соединенные с ней раздающий и собирающий коллекторы, выполненные по типу "труба в трубе", и электрический исполнительный механизм. Устройство шибера газохода отличается от устройства - прототипа тем, что охлаждаемая панель выполнена по типу "труба в трубе", раздающий и собирающий коллекторы жестко соединены друг с другом и с каждой стороны снабжены двумя штуцерами для подвода и отвода охлаждающей среды, установленными в плоскости охлаждаемой панели и под углом 90^o к оси коллекторов, а подводящий и отводящий коллекторы снабжены гибкими металлическими рукавами, при этом гибкие рукава подводящего и отводящего коллекторов подключены соответственно к штуцерам раздающего и собирающего коллекторов.

Заявляемое устройство шибера газохода отражательной печи отвечает всем критериям патентоспособности.

Оно ново, т.к. аналогичные известные из уровня техники решения не обладают тождественной совокупностью признаков, о чем свидетельствует проведенный выше анализ известных конструкций.

Предлагаемое для патентной защиты изобретение имеет изобретательский уровень, т. к. его сущность для специалиста явным образом не следует из известного уровня техники, т.е. не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемой конструкции, а значит, и не может быть подтверждена известность отличительных признаков на указанный заявителем технический результат.

Заявляемое изобретение является промышленно применимым, т.к. оно может быть использовано в производстве рафинированной меди в условиях АО "Уралэлектромедь" по своему назначению, т.е. для регулирования технологических режимов плавки. Ни один признак, взятый в отдельности, ни вся совокупность признаков изобретения не противоречат возможности их применения в промышленности и не препятствуют достижению усматриваемого заявителем технического результата.

Осуществление поставленной задачи обеспечивается за счет того, что в заявляемом устройстве раздающий и собирающий коллекторы, выполненные по типу "труба в трубе" и являющиеся валом, на котором вращается шибер, соединены между собой жестко при помощи торцевых заглушек на сварке. Создание такой жесткой конструкции предотвращает утечку перегретой воды и пароводяной смеси, что имеет место в случае применения сальниковых уплотнений в конструкции прототипа, а следовательно, позволяет обеспечить надежную работоспособность шибера, значительно облегчает его обслуживание и эксплуатацию, повышает его стойкость.

Кроме того, соединение раздающего и собирающего коллекторов с гибкими металлическими рукавами для подвода и отвода охлаждающей среды с помощью штурцеров, которые установлены в плоскости охлаждаемой панели и под углом 90^o к оси коллекторов, при открытии (повороте) шибера, осуществляемом в процессе плавки (с максимальным углом открытия α 50^o) дает возможность рукавам изгибаться только в одной плоскости с радиусом гиба не менее 5d и исключает работу рукавов на кручение. Такое конструктивное решение обеспечивает надежную работоспособность и увеличивает срок службы устройства.

Повышение стойкости шибера, обеспечение его надежной эксплуатации и, как следствие, увеличение срока его службы обеспечивается также и за счет повышения качества и надежности его охлаждения, что осуществляется установкой с каждой стороны на раздающем и собирающем коллекторах штуцеров для подвода и отвода охлаждающей среды.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами, на которых показаны:
фиг. 1 - общий вид устройства,
фиг. 2 - технологическая схема работы шибера.

Регулирующий охлаждаемый шибер газохода отражательной печи включает подводящий 1 и отводящий 2 коллекторы, поворотную плоскую сварную охлаждаемую панель 3 из труб, соединенные с ней раздающий 4 и собирающий 5 коллекторы, выполненные по типу "труба в трубе". Охлаждаемая панель 3 выполнена по типу "труба в трубе". Раздающий 4 и собирающий 5 коллекторы жестко соединены друг с другом при помощи сварки и с каждой стороны снабжены двумя штуцерами для подвода 6 и отвода 7 охлаждающей среды. Штуцеры 6 и 7 установлены в плоскости охлаждаемой панели 3 и под углом 90^o к оси раздающего 4 и собирающего 5 коллекторов. Подводящий 1 и отводящий 2 коллекторы снабжены гибкими металлическими рукавами 8 и 9. Гибкие металлические рукава 8 и 9 подводящего 1 и отводящего 2 коллекторов подключены соответственно к штуцерам 6 и 7 раздающего 4 и собирающего 5 коллекторов. Устройство снабжено электрическим исполнительным механизмом для поворота шибера (не показан).

Работает описанное устройство следующим образом.

Регулирование технологических режимов плавки в анодной печи осуществляется за счет поворота плоской охлаждаемой панели 3 шибера вокруг оси, соединенных с ней раздающего 4 и собирающего 5 коллекторов, выполненных по типу "труба в трубе" и жестко соединенных друг с другом с каждой стороны при помощи сварки. Так как шибер газохода работает в зоне высоких температур, панель 3 шибера выполнена охлаждаемой по типу "труба в трубе". Охлаждение шибера осуществляется посредством подключения его к системе испарительного охлаждения через подводящий 1 и отводящий 2 коллекторы и гибкие металлические рукава 8 и 9. Охлаждающая среда подается с помощью гибких металлических рукавов 8, которые подключены к штуцерам 6 раздающего коллектора 4 и оттуда во внутренние трубы сварной охлаждаемой панели 3, откуда пароводяная смесь по наружным трубам панели 3 поднимается в собирающий коллектор 5 и через штуцеры 7 и гибкие металлические рукава 9 в отводящий коллектор 2.

При открытии (повороте) панели 3 шибера, осуществляемом в процессе плавки (с максимальным углом открытия α до 50^o), за счет того, что штуцеры 6 и 7 установлены в плоскости охлаждаемой панели 3 шибера и под углом 90^o к оси раздающего 4 и собирающего 5 коллекторов, гибкие металлические рукава 8 и 9 изгибаются только в одной плоскости, причем радиус гиба их не менее 5d, где d - диаметр гибкого металлического рукава. При этом исключается работа рукавов на кручение. Возможно также оснащение рукавов направляющим устройством.

Использование: изобретение относится к цветной металлургии, в частности к медерафинировочным отражательным печам с устройством газоотводящего тракта. Сущность изобретения: шибер газохода отражательной печи включает подводящий и отводящий коллекторы, поворотную плоскую охлаждаемую панель из труб, соединенные с ней раздающий и собирающий коллекторы, выполненные по типу "труба в трубе", и электрический исполнительный механизм, охлаждаемая панель шибера выполнена по типу "труба в трубе", раздающий и собирающий коллекторы жестко соединены друг с другом и с каждой стороны снабжены двумя штуцерами для подвода охлаждающей среды, установленными в плоскости охлаждаемой панели и под углом 90^o к оси коллекторов, а подводящий и отводящий коллекторы снабжены гибкими металлическими рукавами, при этом гибкие рукава подводящего и отводящего коллекторов подключены соответственно к штуцерам раздающего и собирающего коллекторов. Изобретение обеспечивает повышение надежности шибера и возможность создания регулируемого охлаждаемого шибера. 2 ил.

Шибер газохода отражательной печи, включающий подводящий и отводящий коллекторы, поворотную плоскую охлаждаемую панель из труб, соединенные с ней раздающий и собирающий коллекторы, выполненные по типу "труба в трубе", и электрический исполнительный механизм, отличающийся тем, что охлаждаемая панель выполнена по типу "труба в трубе", раздающий и собирающий коллекторы жестко соединены друг с другом и с каждой стороны снабжены двумя штуцерами для подвода и отвода охлаждающей среды, установленными в плоскости охлаждаемой панели и под углом 90^o к оси коллекторов, а подводящий и отводящий коллекторы снабжены гибкими металлическими рукавами, при этом гибкие рукава подводящего и отводящего коллекторов подключены соответственно к штуцерам раздающего и собирающего коллекторов.