ГАЗОХОД КОНВЕРТЕРА Российский патент 2006 года по МПК C21C5/28 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к наклоняющимся рафинировочным печам конвертерного типа с устройством газоотводящего тракта.

Известна конструкция наклонной печи, отвод газов из которой осуществляется через горловину. Горловина изготовлена из стальных литых сборных деталей и крепится к бочке печи болтами. Вокруг горловины установлен фартук, изготовленный из листовой стали. Из горловины газы поступают в водоохлаждаемые напыльник и газоход, а затем в стальную трубу. Напыльник состоит из двух, а газоход - из шести кессонов. Кессоны изготовлены из листовой стали. Каждый кессон имеет свой ввод и вывод воды. Вода к кессонам подается от коллектора и сбрасывается в один сливной желоб. (Ю.П. Купряков «Огневое рафинирование черновой меди и производство медных слитков» - М.: Металлургия, 1970, стр.33-38.)

Недостатком известного устройства газохода является то, что в направленном вверх охлаждаемом газоходе из-за малых скоростей выведения газа при осуществлении процесса окисления на стенках газохода образуется гарнисаж из набрызга шлака, уменьшается проходное сечение газоотводящего тракта, нарушаются технологии, а в атмосферу выводятся частицы органических веществ и шлака (расплава окислов).

Задачей изобретения является создание газохода конвертера, в котором созданы условия для максимального дожигания органических веществ и окисления металлических пылей, содержащихся в отводимых из конвертера газах, и их удаления.

Для решения поставленной задачи газоход конвертера, включающий охлаждаемый газоотводящий тракт, снабжен охлаждаемой крышкой и охлаждаемым кулером, а охлаждаемый газоотводящий тракт выполнен из последовательно соединенных вертикального, горизонтального, наклонного трактов, при этом охлаждаемая крышка выполнена наклонной с загрузочным окном, горелками и окном для отвода газа, над которым соосно с ним размещен вертикальный газоотводящий тракт, задняя стенка которого расположена на охлаждаемой крышке, причем плоскость поверхности входного отверстия вертикального газоотводящего тракта расположена под углом 12-15° к плоскости поверхности охлаждаемой крышки, а наклонный охлаждаемый газоотводящий тракт соединен с охлаждаемым кулером.

Вертикальный, горизонтальный и наклонный охлаждаемые газоотводящие тракты в сечении выполнены прямоугольными.

На стенках газоотводящих охлаждаемых трактов размещены собирающий и раздающий коллекторы, соединенные между собой охлаждаемыми трубками, которые в поперечном сечении выполнены чешуйчатыми в виде дуг, одна из которых закреплена на стенке тракта, а другие - на стенке тракта и предыдущей трубке охлаждения.

В верхней стенке горизонтального охлаждаемого газоотводящего тракта выполнены окна с поворотными охлаждаемыми крышками.

На охлаждаемой крышке вокруг загрузочного окна и окна для отвода газа установлены охлаждаемые трубы П-образной формы, внутри горизонтальной части которых установлены спиралевидные вставки, а горелки расположены на охлаждаемой плоской панели.

Угол между горизонтальным охлаждаемым газоотводящим трактом и наклонным охлаждаемым газоотводящим трактом составляет 40-50°.

Кулер выполнен с охлаждаемой поверхностью.

Такое конструктивное решение позволяет газоходу конвертера, снабженному охлаждаемой крышкой и охлаждаемым кулером, а охлаждаемому газоотводящему тракту, выполненному из последовательно соединенных вертикального, горизонтального, наклонного трактов, обеспечивать условия для максимального дожигания органических веществ и окисления металлических пылей.

Отводимые с газом металлические частицы продуктов плавки, частицы органических веществ и расплавленные частицы шлака и меди при выходе из конвертера проходят через вертикальный охлаждаемый газоотводящий тракт и в результате резкого изменения движения потока, когда они из вертикального попадают в горизонтальный охлаждаемый газоотводящий тракт, ударяются в стенку охлаждаемого горизонтального тракта, отдают тепло и в виде отдельных плоских образований возвращаются в колбу конвертера.

Вертикальный газоотводящий тракт и окно для отвода газа охлаждаемой крышки расположены соосно. Вертикальный охлаждаемый газоотводящий тракт по отношению к охлаждаемой крышке расположен таким образом, что задняя стенка расположена на охлаждаемой крышке, а плоскость поверхности входного отверстия вертикального газоотводящего тракта расположена под углом 12-15° к плоскости поверхности охлаждаемой крышки. При этом воздуха, который дополнительно поступает в вертикальный охлаждаемый газоотводящий тракт, достаточно для окисления металлической пыли, например, цинка, которая в виде оксидов металла транспортируется в систему пылеочистки.

Стенки газоотводящих, охлаждаемых, вертикального, горизонтального и наклонного трактов выполнены из огневого листа, на внешней стороне которых расположены коллекторы собирающий и раздающий, соединенные между собой охлаждаемыми трубками. Стенки газохода не деформируются, поскольку большие тепловые нагрузки снимаются охлаждением водой, пропускаемой через раздающий и собирающий коллекторы, соединенные между собой охлаждаемыми трубками, которые в поперечном сечении выполнены чешуйчатыми в виде дуг, одна из которых закреплена на стенке тракта, а другие - на стенке тракта и предыдущей трубке охлаждения.

В верхней стенке горизонтального охлаждаемого газоотводящего тракта выполнены окна с поворотными охлаждаемыми крышками, что позволяет производить чистку газохода путем поочередного их открывания. Отлипание шлака происходит за счет гидравлического импульса, направленного в сторону движения газа, который происходит при резком увеличении потока воздуха через открытое окно.

Охлажденные частицы шлака под действием собственного веса по наклонному охлаждаемому тракту подает в охлаждаемый кулер.

Внутри охлаждаемого кулера напротив наклонного охлаждаемого газоотводящего тракта расположена вертикальная охлаждаемая поверхность, на одной из сторон которой расположены коллекторы собирающий и раздающий, соединенные между собой охлаждающими трубками. Твердые частицы шлака, которые находятся в потоке отводимого газа, при огибании охлаждаемой поверхности дополнительно охлаждаются и под тяжестью собственного веса падают вниз и выводятся из кулера.

Поверхность крышки выполнена охлаждаемой, что исключает налипание шлака (гарнисажа) на ее поверхности. Вокруг загрузочного окна и окна для отвода воздуха охлаждаемой крышки установлены охлаждаемые трубы П-образной формы, внутри горизонтальной части которых установлены спиралевидные вставки. В этой зоне возникают максимальные тепловые напряжения, а наличие спиралевидных вставок обеспечивает максимальный теплообмен за счет турбулизации охлаждающей воды, что исключает образование парового слоя и увеличивает срок службы охлаждаемой трубы П-образной формы. Горелки расположены на охлаждаемой плоской панели, что также исключает налипание шлака и тем самым перекрытия факела газовой горелки, приводящее к снижению мощности печи и ее остановке для снятия (сбивания) шлака.

Охлаждаемая крышка закрывает колбу конвертера, исключая потери тепла при проведении металлургических процессов (плавления, окисления). Охлаждаемая крышка повторяет геометрию тела вращения, каковым является колба конвертера. Охлаждаемая крышка выполнена неподвижной. На наклонной крышке расположены все органы управления конвертером: горелка, запальники, датчики, загрузочное окно, окно для отвода газа. Наклон охлаждаемой крышки выбран в пределах около 30° по отношению к горизонту. При таком наклоне охлаждаемой крышки и горловины подвижной (откатной) колбы конвертера обеспечивается максимальная загрузка колбы расплавленным металлом.

Угол между горизонтальным охлаждаемым газоотводящим трактом и наклонным охлаждаемым газоотводящим трактом выполнен 40-50°, что обусловлено тем, что обеспечивается свободное беспрепятственное движение пыли в сторону выгрузки, т.к. угол естественного относа для пылей данного класса (мелкодисперсная пыль ZnO) составляет 38°.

Выполнение вертикального, горизонтального и наклонного охлаждаемых газоотводящих трактов в сечении прямоугольными обусловлено технологичностью изготовления, а также тем, что на плоской поверхности наклонного тракта, каковой является нижний лист газохода, в отличие от круглого сечения, крупные частицы шлака, попавшие в газоход, не задерживаются и при падении увлекают за собой осевшую в газоходе пыль (явление сели). Таким образом, в газоходе постоянно осуществляется процесс регенерации (очистки) наклонной поверхности от пыли.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых: фиг.1 - общий вид газохода конвертера, фиг.2 - вертикальный охлаждаемый газоотводящий тракт, фиг.3 - охлаждаемая крышка и горизонтальный охлаждаемый газоотводящей тракт, фиг.4 - часть охлаждаемой крышки и вертикальный охлаждаемый газоотводящий тракт, фиг.5 - охлаждаемая труба П-образной формы со вставкой, фиг.6 - горизонтальный охлаждаемый газоотводящий тракт.

Газоход конвертера содержит охлаждаемую крышу 1, последовательно соединенные вертикальный охлаждаемый газоотводящий тракт 2, горизонтальный охлаждаемый газоотводящий тракт 3, наклонный охлаждаемый газоотводящий тракт 4, окна 5 с поворотными охлаждаемыми крышками (не показаны), охлаждаемый кулер 6.

На внешней стороне вертикального 2, горизонтального 3, наклонного 4 охлаждаемых газоотводящих трактов выполнены элементы охлаждения, состоящие из собирающего и раздающего коллекторов 11, на торцах которых расположены патрубки подвода и отвода воды. Собирающий и раздающий коллекторы 11 соединены между собой охлаждающими трубками 12, которые в поперечном сечении выполнены чешуйчатого типа, состоящие из дуг, одна из которых крепится к стенке тракта, а другие - к стенке тракта и предыдущей трубке охлаждения. Такое конструктивное исполнение охлаждаемой поверхности позволяет обеспечить прочность конструкции, т.к. внутренние сварочные швы работают на отрыв в случае увеличения давления воды или пара, при перегреве стенки тракта. Наружные сварочные швы между трубками выполнены доступными для ремонта, и появление течи легко устраняется без прекращения работы конвертера.

На внешней поверхности крышки 1 расположены горелки 7, установленные на охлаждаемой плоской панели 8, вокруг загрузочного окна 9 и окна 13 для отвода газа установлены охлаждаемые трубы П-образной формы 10 и 14 соответственно. В горизонтальной части труб П-образной формы 10 и 14 размещены спиралевидные вставки 15. На торцах охлаждаемых труб П-образной формы 10 и 14 и на охлаждаемой плоской панели 8 размещены подводящие и отводящие патрубки. Задняя стенка вертикального охлаждаемого газоотводящего тракта расположена на охлаждаемой крышке 1, причем плоскость поверхности входного отверстия вертикального газоотводящего тракта расположена под углом 12-15° к плоскости поверхности охлаждаемой крышки. При угле раскрытия меньше 12° в вертикальный газоотводящий тракт поступает недостаточно воздуха для окисления (дожига) металлической пыли, в результате чего металлическая цинковая пыль проходит через газоход, улавливается руковным фильтром, в котором всегда имеется достаточный объем кислорода и окисление осуществляется на материале фильтра, что может привести к его возгоранию. Экспериментально установлено, что при угле раскрытия 12° через свободное сечение подсасывается 3,2-3,4 объема воздуха к объему продуктов сгорания при плавлении медесодержащей шихты. Таким образом, подсасывается объем воздуха, необходимый для окисления. При раскрытии более 15° объем подсасываемого воздуха составляет 7-7,5 к объему продуктов сгорания. В результате увеличивается газовая нагрузка на рукавный фильтр и увеличивается гидравлическое сопротивление газоотводящего тракта.

Газоотводящие охлаждаемые вертикальный, горизонтальный и наклонный тракты, охлаждаемый кулер и охлаждаемая крышка снабжены трубопроводами подвода и отвода охлаждающей воды и гибкими шлангами, причем посредством последних трубопроводы подключены к соответствующим патрубкам (на чертежах не показаны).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В конвертере осуществляется процесс огневого рафинирования меди. Отапливается печь природным газом. Из рабочего пространства конвертера содержащие металлическую и неорганическую пыли и продукты сгорания топлива газы отводятся через вертикальный 2 охлаждаемый газоотводящий тракт, горизонтальный 3 охлаждаемый газоотводящий тракт и наклонный 4 охлаждаемый газоотводящий тракт в охлаждаемый кулер.

Вертикальный охлаждаемый газоотводящий тракт 2 используется как камера дожигания газа и шлака за счет подачи через щель между поверхностями входа в вертикальный тракт и окна для отвода газа дополнительного воздуха, необходимого для окисления шлака (цинка). При изменении направления движения из вертикального 2 в горизонтальный 3 расплавленные частицы шлака ударяются в верхнюю поверхность горизонтального охлаждаемого тракта и в виде пластин падают обратно в конвертер. Оставшиеся шлаки оседают в горизонтальном охлаждаемом тракте, но при открывании поворотных окон за счет создания гидравлического импульса, направленного в сторону дымохода при резком увеличении потока воздуха через открытое окно, падают и под тяжестью своего веса по наклонному охлаждаемому тракту падают в охлаждаемый кулер. В охлаждаемом кулере отводимые газы огибают охлаждаемую поверхность, расположенную внутри, и крупнодисперсные продукты дожига падают вниз и удаляются из газохода.

Таким образом, предлагаемое устройство газохода конвертера в любом режиме работает стабильно, надежно локализует и удаляет выделившиеся в процессе работы конвертерные газы, тем самым создает благоприятные условия в производственных помещениях и в окружающей атмосфере, а также позволяет повысить срок службы всего агрегата, т.е. конвертера и газохода.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к наклоняющимся рафинировочным печам конвертерного типа с устройством газоотводящего тракта. Газоход конвертера включает охлаждаемые крышку газохода и кулер, охлаждаемый газоотводящий тракт, выполненный из последовательно соединенных между собой вертикального, горизонтального, наклонного трактов. Охлаждаемая крышка газохода выполнена наклонной с загрузочным окном, горелками и окном для отвода газа, над которым размещен вертикальный охлаждаемый газоотводящий тракт, плоскость поверхности входного отверстия которого расположена под углом к плоскости поверхности охлаждаемой крышки газохода, а наклонный охлаждаемый газоотводящий тракт соединен с охлаждаемым кулером. Использование изобретения обеспечивает максимальное дожигание органических веществ и окисление металлических пылей, содержащихся в отводимых из конвертера газах, и их удаление. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Газоход конвертера, включающий охлаждаемый газоотводящий тракт, отличающийся тем, что он снабжен охлаждаемой крышкой и охлаждаемым кулером, а охлаждаемый газоотводящий тракт выполнен из последовательно соединенных вертикального, горизонтального и наклонного трактов, при этом охлаждаемая крышка выполнена наклонной с загрузочным окном, горелками и окном для отвода газа, над которым, соосно с ним, размещен вертикальный газоотводящий тракт, задняя стенка которого расположена на охлаждаемой крышке, причем плоскость поверхности входного отверстия вертикального газоотводящего тракта расположена под углом 12-15° к плоскости поверхности охлаждаемой крышки, а наклонный охлаждаемый газоотводящий тракт соединен с охлаждаемым кулером.2. Газоход по п.1, отличающийся тем, что вертикальный, горизонтальный и наклонный охлаждаемые газоотводящие тракты в сечении выполнены прямоугольными.3. Газоход по п.1, отличающийся тем, что на стенках газоотводящих охлаждаемых трактов размещены собирающий и раздающий коллекторы, соединенные между собой охлаждаемыми трубками, которые в поперечном сечении выполнены чешуйчатыми в виде дуг, одна из которых закреплена на стенке тракта, а другие - на стенке тракта и предыдущей трубке охлаждения.4. Газоход по п.1, отличающийся тем, что в верхней стенке горизонтального охлаждаемого газоотводящего тракта выполнены окна с поворотными охлаждаемыми крышками.5. Газоход по п.1, отличающийся тем, что на охлаждаемой крышке вокруг загрузочного окна и окна для отвода газа установлены охлаждаемые трубы П-образной формы, внутри горизонтальной части которых установлены спиралевидные вставки, а горелки расположены на охлаждаемой плоской панели.6. Газоход по п.1, отличающийся тем, что угол между горизонтальным охлаждаемым газоотводящим трактом и наклонным охлаждаемым газоотводящим трактом составляет 40-50°.7. Газоход по п.1, отличающийся тем, что кулер выполнен с охлаждаемой поверхностью.