УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ НЕОРГАНИЗОВАННЫХ ВЫБРОСОВ ОТ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО АГРЕГАТА Российский патент 2010 года по МПК C21C5/38 F27B3/10 

Изобретение относится к области металлургического производства, в частности к системам для улавливания неорганизованных выбросов от металлургических агрегатов, например от электродуговых печей.

Известно устройство для улавливания газов от электродуговой печи, содержащее размещенный над сводовой частью вытяжной зонт и направляющее средство, выполненное в виде закрепленных на сводовой части печи двух полых конусов, установленных соосно с равномерным зазором у основания, высота конусов и угол их раскрытия различны, расстояние между нижними кромками вытяжного зонта и верхними кромками наружного конуса составляет 0,3-0,6 диаметра корпуса печи, в котором внутренний конус установлен с зазором в нижней части по периметру над сводом печи и смещен в сторону электродов, а пространство между внутренним и наружным конусами на уровне свода печи имеет решетчатую площадку, при этом угол раскрытия внутреннего конуса составляет 60-90°, вытяжной зонт по периметру жалюзийной вставки и наружный конус также по периметру имеют термостойкие эластичные экраны (патент RU №2105933 С1, МПК⁶ F24F 7/04, В08В 15/00. Устройство для улавливания газов от электродуговой печи. / П.И.Килин, К.П.Килин (RU). - Заявка №96106175/06; заявлено 28.03.1996; опубл. 27.02.1998).

К недостаткам описанного устройства для улавливания газов от электродуговой печи - применительно к решаемой нами проблеме - снижение выбросов загрязняющих веществ от технологического оборудования в атмосферу и на окружающую территорию - относятся низкая эффективность отсоса печных газов электродуговых печей и утилизации из состава дымовых газов оксида углерода, диоксида азота, диоксида серы, фтористого водорода, а также пыли сталеплавильных шлаков из окислов железа, оксида кремния, оксида магния, оксида кальция, оксида алюминия, взвешенных частиц.

Известно устройство для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата, содержащее кран с подкрановыми балками, подвижный зонт, выход которого выполнен ответно входу закрепленного на подкрановой балке газохода с возможностью перекрытия его, систему газоудаления с трубой, дымоходом и фильтрами, открывающийся свод и механизм наклона металлургического агрегата с приводами, пульт управления и разливочный желоб, в котором устройство снабжено установленным над разливочным желобом дополнительным стационарным зонтом с газоходом, закрепленным на подкрановой балке, а также тележкой с приводом, установленный на путях, закрепленных к подкрановым балкам, при этом подвижный зонт жестко закреплен на тележке с возможностью ограниченного осевого перемещения вдоль подкрановых балок, приводы подвижного свода и тележки выполнены с возможностью синхронного перемещения, а газоходы подвижного и стационарного зонтов соединены между собой; оно снабжено регулируемым распределительным устройством с заслонкой, входы которого соединены с газоходами зонтов, а выход - с системой газоудаления, заслонка расположена на стыке газоходов и выполнена с возможностью поочередного закрытия газохода стационарного зонта и частичного перекрытия подвижного зонта, причем привод заслонки соединен пультом управления агрегата с возможностью синхронного срабатывания с механизмом наклона металлургического агрегата; привод тележки выполнен в виде канатной системы с обводом лебедки с приводом и барабана, размещенных на противоположных сторонах подвижного зонта вдоль подкрановых балок, а концы каната скреплены с зонтом или с тележкой; оно снабжено регулируемым распределительным устройством с заслонкой, входы которого соединены с газоходами зонтов, а выход - с системой газоудаления, заслонка расположена на стыке газоходов и выполнена с возможностью поочередного закрытия газохода стационарного зонта и частичного перекрытия подвижного зонта, причем привод заслонки соединен с пультом управления агрегата с возможностью синхронного срабатывания с механизмом наклона металлургического агрегата; привод заслонки соединен с пультом управления металлургического агрегата с возможностью синхронного срабатывания с открывающимся сводом металлургического агрегата; газоходы подвижного и стационарного зонтов соединены друг с другом под острым углом, заслонка снабжена осью, установленной в зоне соединения газоходов, и выполнена в виде цилиндрического сектора с возможностью ограниченного поворота вокруг оси; торец выхода подвижного зонта и торец соответствующего входа газохода выполнены под углом 30-60° относительно горизонтальной оси, при этом угол (ϕ) между плоскостью, проходящей через ось металлургического агрегата на уровне плоскости свода и центр входа газохода, и плоскостью, проходящей по торцу входа, составляет 80-90°, причем стационарный зонт снабжен козырьком, установленным в проеме между подвижным и стационарным зонтами, длина которого больше хода подвижного зонта (патент RU №2282667 С1, МПК⁶ С21С 5/38 (2006.01). Устройство для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата. / А.П.Фоменко, А.А.Завражнов, А.Б.Крюк, Г.И.Томарев, М.З.Валитов, В.И.Пономарев (RU). - Заявка №2005110494/02; заявлено 12.04.2005; опубл. 27.08.2006, бюл. №24 // Изобретения. Полезные модели. - 2006. - №24).

К недостаткам описанного устройства для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата, принятого нами в качестве ближайшего аналога, относятся низкая эффективность отделения из печных газов твердых компонентов.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - снижение выбросов загрязняющих веществ от технологического оборудования в атмосферу и на окружающую территорию.

Технический результат - снижение загазованности атмосферы и количества загрязняющих почву и водоемы продуктов плавки металлургического агрегата.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата,

выполненного с открывающимся сводом, механизмом его наклона с пультом управления и разливочным желобом, содержащее подвижный зонт отбора неорганизованных выбросов, выход которого выполнен ответно входу закрепленного на подкрановой балке газохода с возможностью перекрытия его, стационарный зонт отбора неорганизованных выбросов, пылеохладительную водоохлаждаемую камеру, пневматически связанную газоходами с подвижным и стационарным зонтами, камерой дожигания и водоохлаждаемым газоходом, соединенным через неохлаждаемый газоход с боровом, который газоходами с дистанционно-управляемыми клапанами и клапанами автоматического подсоса атмосферного воздуха сопряжен с параллельно смонтированными блоками газоочистки, каждый из которых соединен газоходами с трубой газоудаления, при этом каждый блок газоочистки снабжен сепаратором, выполненным в виде приводного полого цилиндра с горизонтальной осью вращения, в полости которого соосно установлен геликоид, при этом концы геликоида смонтированы в торцевых стенках блока газоочистки, а приемный торец полого цилиндра сопряжен с входным патрубком газохода; на внешней цилиндрической поверхности сепаратора равноудалено размещены плоские кольца; каждое плоское кольцо на внешней цилиндрической поверхности сепаратора установлено на паре опорных роликов; по крайней мере один из опорных роликов имеет электромеханический привод; внутренняя поверхность полого цилиндра выполнена с ячейками в форме усеченных капель дождя; по крайней мере один из концов геликоида имеет возможность линейного перемещения посредством натяжного устройства; зазор между периферийными кромками геликоида и внутренней поверхностью полого цилиндра не превышает 15-20 мм; шаг витков геликоида и длина полого цилиндра сепаратора относятся как 1:(5-10).

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 в аксонометрическом изображении представлено устройство для улавливания неорганизованных выбросов металлургического агрегата.

На фиг.2 показан продольно-вертикальный разрез блока газоочистки с сепаратором для отделения твердых включений из газового потока.

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.2, поперечно-вертикальный разрез блока газоочистки с установленным в нем сепаратором для отделения твердых включений из газового потока в виде приводного полого цилиндра и неподвижно смонтированного в нем геликоида.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Устройство для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата содержит подвижный зонт 1 отбора неорганизованных выбросов, выход 2 которого выполнен ответно входу 3 закрепленного на подкрановой балке газохода 4 с возможностью перекрытия его регулируемым клапаном, стационарный зонт 5 отбора неорганизованных выбросов, открывающийся свод 6 и металлургический агрегат 7 с механизмом наклона и пультом управления, разливочный желоб 8, камеру 9 пылеосадительную водоохлаждаемую. Камера 9 пылеосадительная водоохлаждаемая пневматически связана газоходами 10, 11 и 12 с передвижным и стационарным зонтами 1 и 5, камерой 13 дожигания печных газов. Камера 9 пылеосадительная водоохлаждаемая с боровом 14 пневматически связана водоохлаждаемым газоходом 15 и неохлаждаемым газоходом 16. Боров 14 вертикально уставленным газоходом 17 и горизонтально смонтированными газоходами 18 и 19 соединен с параллельно смонтированными блоками 20 и 21 газоочистки. Каждый из газоходов 17, 18 и 19 снабжен клапаном 22 автоматического подсоса атмосферного воздуха из приземного слоя атмосферы. Блоки 20 и 21 газоочистки с вертикально уставленным газоходом 17 соединены дистанционно управляемыми клапанами 23 и 24, размещенными в полостях газоходов 18 и 19.

Каждый блок 20, 21 газоочистки соединен газоходами 25 и 26 с нижней частью трубой 27 газоудаления (см. фиг.1).

Каждый блок 20 (21) газоочистки (см. фиг.2 и 3) снабжен сепаратором 28. Сепаратор 28 выполнен в виде приводного полого цилиндра 29 с горизонтальной осью вращения и геликоида 30, размещенного соосно в полости полого цилиндра 29.

Геликоид 30 - поверхность, описываемая прямой, которая вращается с постоянной угловой скоростью вокруг неподвижной оси 31, пересекает ось 31 движения под постоянным углом и одновременно движется поступательно с постоянной скоростью вдоль этой оси 31 (см., например, Микиша A.M., Орлов В.Б. Толковый математический словарь. Основные термины: около 2500 терминов. - М.: Рус.Яз., 1989. - 244 с., 186 ил. - С.23).

Геликоид 30 в полости сепаратора 28 установлен соосно оси симметрии приводного полого цилиндра 29. Концы 31 и 32 геликоида 30 стержнями 33 и 34 смонтированы в торцевых стенках 35 и 36 блока 20 газоочистки. По крайней мере один из концов (32) геликоида 30 снабжен возможностью линейного перемещения посредством натяжного устройства.

Шаг t витков геликоида 30 и длина полого цилиндра 29 сепаратора 28 относится как 1:(5-10).

Зазор между периферийными кромками 37 геликоида 30 и внутренней поверхностью 38 полого цилиндра 29 не превышает 15…20 мм.

В торцевых стенках 35 и 36 блока 20 газоочистки выполнены входной патрубок 39 и выходной патрубок 40.

Входной патрубок 39 блока 20 газоочистки сопряжен с газоходом 18 (19), а выходной патрубок 40 соединен с газоходом 25 (26). Приемный торец 41 полого цилиндра 29 сопряжен с входным патрубком 39 газохода 18 (19).

На внешней цилиндрической поверхности сепаратора 28 равноудаленно размещены с возможностью демонтажа плоские кольца 42. Каждое плоское кольцо 42 на внешней цилиндрической поверхности сепаратора 28 установлено на паре опорных роликов 43. Каждый опорный ролик посредством оси, кронштейнов и опорной плиты смонтирован на основании 44 блока 20 (21) газоочистки. По крайней мере один из опорных роликов 43 имеет электромеханический привод 45.

Поверхностью 38 полого цилиндра 29 сепаратора 28 образована отверстиями в виде правильных геометрических фигур: либо круга, либо треугольного, либо квадрата, либо ромба, либо вытянутого прямоугольника, либо равностороннего пятиугольника, либо правильного шестиугольника.

Внутренняя поверхностью 38 полого цилиндра 29 может быть образована ячейками в виде усеченных капель дождя. Каждая ячейка выполнена выдавливанием внутренней поверхности 38 наружу, образуя этим локальное объемное пространство.

Устройство для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата работает следующим образом.

Рассмотрим работу агрегата при загрузке очередной партии лома и шихты в агрегат 7. Для этого свод 6 отводят от металлургического агрегата 7, а подвижный зонт 1 с выходом 2 сдвигают в сторону от с входа 3 газохода 10. При этом часть газохода 10 перекрывается подвижной заслонкой. Продукты горения и плавления металла с высокой температурой частично улавливаются входом 3 газохода 10 и стационарным зонтом 5. Неорганизованные выбросы по газоходам 11, 10 и 12 направляются в пылеосадительную водоохлаждаемую камеру 9. В ней поток газов ортогонально изменяет свое направление движения и поступает в водоохлаждаемый газоход 15, а затем направляется в неохлаждаемый газоход 16. Из газохода 16 поток газов поступает в боров 14 (короб с большим сечением). За счет увеличения сечения борова 14 происходит снижение скорости газового потока и происходит тепломассообмен. Из борова 14 печные газы поступают в газоход 17, имеющий клапан 22 автоматического подсоса атмосферного воздуха. Клапаном 22 решаются две технологические задачи: снижение температуры газового потока и исключение деформации газохода 17 и короба 14.

Благодаря клапанам 23 и 24 поток газов направляется либо в блок 20 газоочистки, либо в блок 21 в зависимости от заполнения их полостей пылеватой фракцией неорганизованных выбросов от металлургического агрегата 7 (см. фиг.1).

По газоходу 18 через клапан 24 газовый поток подается во входной патрубок 39. Последним поток сужается и направляется в приемный торец 41 полого цилиндра 29 сепаратора 28. Геликоидом 30 газовому потоку при движении придается многократное вращательное движение при поступательном перемещении вдоль оси 31 симметрии полого цилиндра 29. При вращении газового потока в создавшемся силовом поле взвешенные частицы из продуктов сгорания и плавки направляются в сторону внутренней поверхности 38 сепаратора 28.

При вращении цилиндра 29 частицы пыли и окислов оседают в нижней части цилиндра 29 и за счет периферийной кромки 37 геликоида 30 сдвигаются к торцевому срезу полого цилиндра 29 около торцевой стенки 36 (см. фиг.2). Далее поток газов ударяется о стенку 36, изменяется направление движения и через выходной патрубок 40 подается в газоход 25. Из газохода 25 за счет высокого разрежения, созданного трубой 27 за счет перепадов высот, очищенный от окислов металлов, удаляется в атмосферу.

При заполнении блока 21 газоочистки твердыми компонентами его отключают переводом клапана 24 в положение «заперто». Одновременно с этим открывают клапан 23 и по газоходу 19 газовый поток подается блок 21 газоочистки.

При выполнении внутренней поверхности 38 цилиндра 29 в виде решетки либо с круглыми отверстиями, либо квадратными, либо в виде треугольника, либо ромба, либо в виде вытянутого прямоугольника за счет вращения газового потока при движении по поверхности геликоида 30 часть ее направляется в указанные отверстия. В этом случае скорость газового потока гасится в два и более раза. Кинетическая энергия газов гасится на решетчатой поверхности. Мельчайшие частицы задерживаются в отверстиях решетчатой поверхности 38. За счет вращения цилиндра 29 окислы металлов сбрасываются на основание 44 блока 20 и блока 21 газоочистки.

При выполнении поверхности 38 полого цилиндра 29 сепаратора 28 ячеистой в виде усеченных капель дождя в них аккумулируются взвешенные твердые частицы пыли. Каждая ячейка на внутренней поверхности 38 цилиндра 29 разгружается при вращении сепаратора 28.

Таким образом, описанная конструкция сепаратора 28 в блоках 20 и 21 способствует интенсивному удалению твердых компонентов и неорганизованных выбросов металлургического агрегата.

Изобретение относится к области металлургического производства, в частности к системам для улавливания неорганизованных выбросов от металлургических агрегатов и электродуговых печей. Устройство содержит подвижный зонт отбора неорганизованных выбросов, выход которого выполнен ответно входу закрепленного на подкрановой балке газохода с возможностью перекрытия его, стационарный зонт, камеру пылеосадительную водоохлаждаемую, камеру дожигания, газоходы, блоки газоочистки и трубу газоудаления. Каждый блок газоочистки снабжен сепаратором. Сепаратор выполнен в виде приводного полого цилиндра с горизонтальной осью вращения. В полости цилиндра сепаратора установлен геликоид. Концы геликоида смонтированы в торцевых стенках блока газоочистки. Приемный торец полого цилиндра сопряжен с входным патрубком газохода. Изобретение обеспечивает 5-8-кратное снижение токсичных выбросов, загрязняющих атмосферу. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата, выполненного с открывающимся сводом, механизмом его наклона с пультом управления и разливочным желобом, содержащее подвижный зонт отбора неорганизованных выбросов, выход которого выполнен ответно входу закрепленного на подкрановой балке газохода с возможностью перекрытия его, стационарный зонт отбора неорганизованных выбросов, пылеохладительную водоохлаждаемую камеру, пневматически связанную газоходами с подвижным и стационарным зонтами, камерой дожигания и водоохлаждаемым газоходом, соединенным через неохлаждаемый газоход с боровом, который газоходами с дистанционно-управляемыми клапанами и клапанами автоматического подсоса атмосферного воздуха сопряжен с параллельно смонтированными блоками газоочистки, каждый из которых соединен газоходами с трубой газоудаления, отличающееся тем, что каждый блок газоочистки снабжен сепаратором, выполненным в виде приводного полого цилиндра с горизонтальной осью вращения, в полости которого соосно установлен геликоид, при этом концы геликоида смонтированы в торцевых стенках блока газоочистки, а приемный торец полого цилиндра сопряжен с входным патрубком газохода.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внешней цилиндрической поверхности сепаратора равноудалено размещены плоские кольца.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что каждое плоское кольцо на внешней цилиндрической поверхности сепаратора установлено на паре опорных роликов.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что по крайней мере один из опорных роликов имеет электромеханический привод.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность полого цилиндра выполнена решетчатой с круглыми отверстиями или квадратными, или в виде треугольника, или ромба, или прямоугольника, или пяти- и шестиугольников.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность полого цилиндра выполнена с ячейками в форме усеченных капель дождя.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по крайней мере один из концов геликоида имеет возможность линейного перемещения посредством натяжного устройства.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зазор между периферийными кромками геликоида и внутренней поверхностью полого цилиндра не превышает 15-20 мм.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шаг витков геликоида и длина полого цилиндра сепаратора относятся как 1:(5-10).