СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КУСКОВОГО СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2006 года по МПК C21B7/20 C21B13/00 F27B1/20 

Изобретение относится к способу и устройству для распределения кускового сыпучего материала, в частности, по меньшей мере, частично предварительно восстановленной железной руды, по протяженной поверхности, в частности по неподвижному слою, причем эта поверхность образуется в реакторе или емкости для проведения физических или химических процессов, в частности в реакторе металлургического завода для получения чугуна или стальных полуфабрикатов, и кусковой сыпучий материал загружают с помощью, по меньшей мере, одного загрузочного устройства, содержащего, по меньшей мере, две, в частности, осесимметричные спускные трубы, которые расположены преимущественно на одинаковом расстоянии от продольной оси реактора.

Изобретение относится также к новым устройствам управления.

Распределение кускового сыпучего материала по протяженной поверхности является проблемой, известной в конструировании оборудования и в технологии. В частности, в случае реакторов для проведения химических/физических процессов предпринимаются большие усилия для достижения оптимальной для данного процесса степени распределения сыпучего материала. Неправильная загрузка подобного реактора может привести к снижению качества полученного продукта, как и к значительно большему загрязнению окружающей среды, например из-за повышенного выноса пыли. Это отрицательно сказывается на производительности подобной установки.

В US-A-4497609 описано устройство, посредством которого поток сыпучего материала можно непрерывно загружать в шахтную печь. Для этого сыпучий материал загружают по нескольким спускным трубам к периферии шахтной печи.

С точки зрения уровня техники задачей настоящего изобретения является усовершенствование способа согласно ограничительной части п.1 формулы и устройства согласно ограничительной части п.4 формулы, с помощью которых по сравнению с уровнем техники достигалось бы улучшение управления процессом и более экономичное выполнение установки.

Поставленная задача решается в способе согласно изобретению признаками отличительной части п.1 формулы, а в устройстве - признаками отличительной части п.4 формулы.

Другой задачей изобретения является создание простых в применении разбрасывателей согласно ограничительной части п.12 или 13 формулы. Эта задача решается отличительными признаками разбрасывателей по п.12 или 13.

Настоящее изобретение оказывается особенно предпочтительным, в частности, при применении в плавильном газогенераторе и в этом отношении описано наиболее подробно. Применение изобретения не ограничивается, однако, этой формой выполнения, напротив, при описании процессов в плавильном газогенераторе речь идет о примере выполнения. Применение изобретения в других металлургических агрегатах, в частности в шахтной печи, является другими конкретными формами выполнения изобретения.

Плавильный газогенератор представляет собой агрегат для получения чугуна и стальных полуфабрикатов, как это достаточно известно в уровне техники.

Плавильный газогенератор, как он описан в уровне техники служит для расплавления в значительной степени предварительно восстановленной железной руды (DRI) и для получения восстановительного газа из носителей восстановительного газа, преимущественно кускового угля.

Уголь и DRI загружают в большинстве случаев в плавильный газогенератор через его свод, причем благоприятной оказалась загрузка угля по центру.

DRI загружают в соответствии с этим в плавильный газогенератор через одно или несколько внецентренных отверстий в своде газогенератора.

В одной форме выполнения способа согласно изобретению для распределения кускового сыпучего материала, в частности, по меньшей мере, частично предварительно восстановленной железной руды, по протяженной поверхности, в частности по неподвижному слою, причем эта поверхность образуется в реакторе или емкости для проведения физических или химических процессов, в частности, в реакторе металлургического завода для получения чугуна или стальных полуфабрикатов, кусковой сыпучий материал загружают с помощью, по меньшей мере, одного загрузочного устройства, содержащего, по меньшей мере, две, в частности, осесимметричные спускные трубы, которые расположены преимущественно на одинаковом расстоянии от продольной оси реактора, причем, по меньшей мере, часть сыпучего материала распределяют в разбрасывателе, если смотреть сверху, в радиальном и/или тангенциальном направлении.

В соответствии с другим признаком способа согласно изобретению сыпучий материал распределяют в разбрасывателе, по меньшей мере, частично внутри спускной трубы.

Согласно другому признаку способа поля разброса соседних спускных труб, по меньшей мере, частично перекрываются до достижения неподвижного слоя.

Согласно еще одному дополнительному признаку способа вся картина разброса всех спускных труб образует, если смотреть сверху, в основном, концентричное кольцо.

Кроме того, изобретение относится к устройству для распределения кускового сыпучего материала,. в частности губчатого железа, из потока сыпучего материала по протяженной поверхности, в частности по неподвижному слою, причем эта поверхность образуется в реакторе или емкости для проведения физических или химических процессов, в частности, в реакторе металлургического завода для получения чугуна или стальных полуфабрикатов, преимущественно в плавильном газогенераторе, и причем кусковой сыпучий материал загружают с помощью, по меньшей мере, одного загрузочного устройства, содержащего, по меньшей мере, две, преимущественно осесимметричные спускные трубы и, по меньшей мере, один дополнительный разбрасыватель для разбрасывания сыпучего материала, с помощью которого, по меньшей мере, часть сыпучего материала может быть распределена, если смотреть сверху, в радиальном и/или тангенциальном направлении.

Распределение сыпучего материала по нескольким спускным или наклонным трубам уже давно известно в технологии, в частности в металлургии.

За счет дополнительного размещения разбрасывателя сыпучий материал, падающий из спускных труб на поверхность, дополнительно разбрасывается, или же распространяются образованные таким образом потоки сыпучего материала.

Согласно одной особенно предпочтительной форме выполнения изобретения распространяющиеся потоки сыпучего материала перекрываются. Этим, в частности, гарантировано то, что даже при выходе из строя одной спускной трубы, например, из-за ее засорения, неподвижный слой получит, в основном, равномерную загрузку сыпучим материалом.

Для обеспечения более равномерного разбрасывания особенно подходит, если смотреть сверху, радиальное и тангенциальное распределение, правда, как радиальное, так и тангенциальное распределение, применяемое порознь, также вызывает распространение потока сыпучего материала, а также, хотя и ограниченное, разбрасывание сыпучего материала.

Согласно еще одному признаку изобретения спускные трубы расположены на одинаковом расстоянии от продольной оси реактора.

Особенно предпочтительным образом сыпучий материал сгружают при этом на неподвижный слой в нескольких точках вдоль воображаемой окружности или кругового кольца, причем согласно другой предпочтительной форме выполнения отдельные, соответствующие спускным трубам потоки сыпучего материала частично перекрываются. Таким образом, можно компенсировать выход из строя одной или нескольких спускных труб при загрузке неподвижного слоя.

Согласно следующему признаку изобретения разбрасыватель расположен жестко.

В частности, при более высоких температурах подвижные устройства, например, в соответствующих металлургических реакторах, оказались малонадежными. При этом следует принимать особые меры защиты (температура, износ), которые приводят к значительным расходам.

Неподвижное, т.е. жесткое, устройство в противоположность этому является экономичным и надежным.

Согласно другому признаку изобретения разбрасыватель расположен подвижно, однако без механического привода, в частности без какого-либо привода. Жестким в данном случае в соответствии с предпочтительной формой выполнения изобретения является закрепление разбрасывателя.

Согласно одному признаку изобретения разбрасыватель размещен внутри спускной трубы. Этим обеспечено то, что разбрасыватель не подвержен высокой температуре плавильного газогенератора. В частности, при этом следует учитывать высокую теплоту излучения в газовой камере, которая возникает в плавильном газогенераторе и вызывает высокую нагрузку на все встроенные детали. Благодаря встраиванию в спускную трубу разбрасыватель эффективно защищен от подобной термической или термомеханической нагрузки, чем достигается высокая стойкость.

Согласно другому признаку изобретения разбрасыватель содержит некоторое число бугорков, размещенных на внутренней стороне спускной трубы.

За счет бугорков материал притормаживается в спускной трубе и загружается на неподвижный слой, в частности вдоль кругового кольца на определенном расстоянии от центра газогенератора. Согласно одной предпочтительной форме выполнения износостойкие бугорки размещены в нижней части спускной трубы.

Согласно другому признаку изобретения разбрасыватель содержит цепь, преимущественно круглозвенную цепь.

Цепь представляет собой простую и экономичную альтернативу притормаживания материала в спускной или наклонной трубе и обеспечения, таким образом, нужной загрузки вдоль кругового кольца. Цепь изготовлена при этом из жаропрочного и износостойкого материала.

Согласно другому дополнительному признаку изобретения цепь содержит с заданными, преимущественно разными по отношению друг к другу промежутками некоторое число разбрасывающих элементов, например узлов.

Этим обеспечено достижение особенно равномерного разбрасывания.

Кроме того, изобретение относится к разбрасывателю по п.12 или 13.

Согласно одной особой форме выполнения разбрасыватель содержит цепи, на каждой из которых, в свою очередь, выполнены узлы, и соседние узлы размещены с преимущественно разными по отношению друг к другу промежутками.

Благодаря разбрасывателю согласно изобретению сыпучий материал притормаживается и разбрасывается, и, таким образом, распространяется результирующий поток сыпучего материала, падающий на неподвижный слой.

Согласно одной особой форме выполнения предусмотрено устройство, посредством которого направляют и разбрасывают сыпучий материал, причем это устройство содержит спускную трубу, а на внутренней стороне спускной трубы размещены бугорки.

Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью не ограничивающих изобретение примеров выполнения, показанных схематично на чертежах.

На фиг.1 изображено распределение DRI в плавильном газогенераторе;

фиг.2 - примерная форма выполнения устройства для комбинированного ведения и разбрасывания;

фиг.3 - примерная форма выполнения разбрасывателя.

На фиг.1 схематично изображено распределение DRI в плавильном газогенераторе. При этом плавильный газогенератор содержит подводы 1 для угля, DRI 6, пыли 2, кислорода 3, а также выпуск 4 для шлака и чугуна и отводящий газопровод 5 для отвода восстановительного газа. Как уголь, так и DRI непрерывно загружают в плавильный газогенератор. Подвод 6 для DRI имеет шесть расположенных с равными промежутками от загрузки угля, ориентированных вдоль продольной оси, отверстий в своде газогенератора, оснащенных спускными трубами или наклонными спускными трубами. Для лучшей наглядности на фиг.1 изображен единственный подвод 6 для DRI.

DRI направляют по шести спускным трубам, закрепленным в соответствующем отверстии в своде газогенератора, причем каждая спускная труба имеет на своей внутренней поверхности бугорки, служащие для разбрасывания DRI.

DRI распределяют вдоль воображаемой окружности или кругового кольца по неподвижному слою плавильного газогенератора, причем в центр DRI не загружают. Распределение DRI схематично изображено на фиг.1, причем распределение 7 DRI по неподвижному слою показано в виде эскиза. В соответствии с этим за счет разбрасывания DRI по неподвижному слою по сравнению с уровнем техники происходит увеличение радиуса разброса DRI, причем отдельные засыпаемые поверхности частично перекрываются. За счет разбрасывания согласно изобретению происходит равномерное распределение и, в частности, лучшее перемешивание DRI с загруженным углем.

На фиг.2 схематично изображено устройство согласно изобретению для ведения и разбрасывания DRI. Речь при этом идет о спускной трубе 8, на внутренней поверхности которой размещено несколько бугорков 9. Если DRI направляют по этой спускной трубе, то материал отклоняется бугорками и притормаживается.

Все части представленного здесь устройства должны быть согласованы с окружающими условиями в данной области его применения. В плавильном газогенераторе применяются преимущественно жаропрочные и износостойкие материалы. Кроме того, можно подумать об огнеупорной обшивке тех частей, которые подвержены особенно высоким температурам.

Такие части представленного здесь устройства, подверженные согласно изобретению особенной, обусловленной износом нагрузке, дополнительно защищают бронированием, например наплавкой.

На фиг.3 изображена форма выполнения разбрасывателя, применяемого, например, в плавильном газогенераторе для загрузки DRI на неподвижный слой. При этом в спускной трубе 10 посредством подходящего крепления 11 в защитной трубе 12 размещают одну или несколько цепей 13.

Цепи имеют согласно одной предпочтительной форме выполнения несколько узлов. Промежутки между цепями преимущественно варьируются. Сыпучий материал, направляемый по подающему трубопроводу 14 в спускную трубу 10, притормаживается цепями или узлами цепей и подвергается разбрасыванию.

Изобретение относится к способу и устройству для распределения кускового сыпучего материала, в частности частично предварительно восстановленной железной руды, в частности по неподвижному слою, причем эта поверхность образована в реакторе металлургического завода для получения чугуна или стальных полуфабрикатов. Кусковой сыпучий материал загружают с помощью, по меньшей мере, одного загрузочного устройства, содержащего, по меньшей мере, две осесимметиричные спускные трубы, которые расположены преимущественно на одинаковом расстоянии от продольной оси реактора. При этом часть сыпучего материала, в частности после ввода в спускную трубу, до его попадания на протяженную поверхность распределяют в разбрасывателе, относящемся к одной из спускных труб, если смотреть сверху, в радиальном и/или тангенциальном направлении. Изобретение относится также к устройству для распределения кускового сыпучего материала по протяженной поверхности в радиальном и/или тангенциальном направлении. Изобретение позволяет выполнить более экономичную установку, улучшить управление процессом, а также создать простые в применении разбрасыватели. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ распределения кускового сыпучего материала, в частности, по меньшей мере, частично предварительно восстановленной железной руды, по протяженной поверхности, в частности по неподвижному слою, причем эту поверхность образуют в реакторе или емкости для проведения физических или химических процессов, в частности в реакторе металлургического завода для получения чугуна или стальных полуфабрикатов, и кусковой сыпучий материал загружают с помощью, по меньшей мере, одного загрузочного устройства, содержащего, по меньшей мере, две, в частности, осесимметричные спускные трубы, которые расположены преимущественно на одинаковом расстоянии от продольной оси реактора, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть сыпучего материала, в частности после ввода в спускную трубу, до его попадания на протяженную поверхность распределяют в разбрасывателе, относящемся к, по меньшей мере, одной из спускных труб, преимущественно в спускной трубе, если смотреть сверху, в радиальном и/или тангенциальном направлении.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поля разброса соседних спускных труб, по меньшей мере, частично перекрываются до достижения неподвижного слоя.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что вся картина разброса всех спускных труб образует, если смотреть сверху, в основном, концентричное кольцо.4. Устройство для распределения кускового сыпучего материала, в частности губчатого железа, из потока сыпучего материала по протяженной поверхности, в частности по неподвижному слою, причем эта поверхность образована в реакторе для проведения физических или химических процессов, в частности в реакторе металлургического завода для получения чугуна или стальных полуфабрикатов, преимущественно в плавильном газогенераторе, и причем кусковой сыпучий материал загружают с помощью, по меньшей мере, одного загрузочного устройства, содержащего, по меньшей мере, две, преимущественно осесимметричные спускные трубы, отличающееся тем, что загрузочное устройство содержит разбрасыватель, относящийся к, по меньшей мере, одной из спускных труб для разбрасывания сыпучего материала, с помощью которого, по меньшей мере, часть сыпучего материала может быть распределена, если смотреть сверху, в радиальном и/ или тангенциальном направлении.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что разбрасыватель расположен в спускной трубе.6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что спускные трубы расположены на равном расстоянии от вертикальной продольной оси реактора.7. Устройство по любому из пп.4-6, отличающееся тем, что разбрасыватель расположен жестко.8. Устройство по любому из пп.4-6, отличающееся тем, что разбрасыватель выполнен подвижным, но без механического привода.9. Устройство по любому из пп.4-8, отличающееся тем, что разбрасыватель имеет бугорки, размещенные на внутренней стороне спускной трубы.10. Устройство по любому из пп.4-9, отличающееся тем, что разбрасыватель содержит цепь, преимущественно круглозвенную цепь.11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что цепь имеет разбрасывающие элементы, в частности, узлы, с заданными, преимущественно изменяющимися по отношению друг к другу расстояниями.12. Разбрасыватель, преимущественно для применения в устройстве по любому из пп.4-11, содержащий цепи, на каждой из которых предусмотрены, в свою очередь, узлы, причем соседние узлы размещены преимущественно с разными по отношению друг к другу промежутками.13. Разбрасыватель, преимущественно для применения в устройстве по любому из пп.4-11, содержащий спускную трубу, причем на внутренней стороне спускной трубы размещены бугорки.