УКРЫВАЮЩИЙ АСПИРАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС ГЛАВНОГО ЖЕЛОБА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 2022 года по МПК C21B7/22 C21B7/14 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для функционирования системы сбора и удаления газовых потоков, содержащих взвешенные частицы от главного желоба и технологического оборудования доменной печи, и способствует очистке воздуха рабочей и окружающей среды.

Из патента РФ №2270256 на изобретение известен литейный двор доменной печи, содержащий опорные колонны с расположенным на них двухэтажным основанием литейного двора, по меньшей мере, один главный желоб с металлическим кожухом, многослойной футеровкой, часть из которой выполнена набивной или наливной, и скиммером, транспортные желоба для чугуна и шлака, сливные желоба и аспирационную систему, рабочую площадку на основании литейного двора, выполненную ровной без препятствий перемещению по ней подвижных транспортных средств, главный желоб и транспортные желоба, заглубленные в рабочей площадке основания литейного двора и снабженные съемными крышками, при этом главный желоб размещен на индивидуальном фундаменте с возможностью свободного перемещения относительно него, а в основании литейного двора по обе стороны от главного желоба выполнены перекрытые решетками продольные вентиляционные проемы, при этом главный желоб имеет длину от 11 до 18 м, а ширина кожуха главного желоба со стороны скиммера составляет 2600-3200 мм, фундамент главного желоба и вентиляционные газоотводы аспирационной системы от источников пылегазовыделений размещены на первом этаже основания литейного двора, оси конфузоров в местах пылегазовыделений расположены горизонтально, аспирационная система снабжена одним вентилятором радиального типа и системой автоматического регулирования производительности вентилятора в пределах от 300000 до 900000 м³/ч в зависимости от фазы выпуска, для очистки аспирационного газа в аспирационной системе использован электрофильтр, обеспечивающий содержание пыли в очищенном воздухе не более 50 мг/м³.

Недостатком аспирационной системы по патенту № 2270256 является:

- сложность прокладки вентиляционных газоходов на первом этаже основания литейного двора;

- для обеспечения эффективности улавливания пыли при подобной схеме прокладки воздуховодов необходимо значительное увеличение мощности и производительности вентилятора, так как горячие отходящие газы доменной печи в зоне литейного двора стремятся подняться наверх и нужна значительная энергия на создание разряжения для эвакуации данных газов вдоль желоба горизонтальными отверстиями;

- сложность контроля витания частиц пыли внутри газоходного тракта при автоматическом регулировании производительности вентилятора, так как его диаметр неизменен;

- невозможность визуального контроля за сливом чугуна и шлака. Указанные недостатки не позволяют оптимизировать режим работы аспирационной системы и минимизировать материальные затраты на ее реализацию и энергетические затраты при ее эксплуатации;

- не все пылегазовые выделения улавливаются во время выпусков продуктов плавки.

Из патента РФ №2715265 на изобретение известен комплекс для сбора и удаления горновых газов от главного желоба доменной печи, содержащий боковой зонт, расположенный над чугунной леткой, скиммерный зонт, расположенный над транспортным желобом, укрытие главного желоба, выполненное из трех составных частей, одной съемной части и двух стационарных частей, средней и скиммерной, с зазорами между ними и размещенное между боковым и скиммерным зонтами, соединенными газоходами через коллектор с аспирационной системой, при этом он снабжен верхним зонтом, размещенным над укрытием главного желоба со стороны бокового зонта на высоте, необходимой для свободного перемещения съемной части укрытия главного желоба посредством манипулятора, при этом верхний зонт имеет длину, обеспечивающую полное перекрытие съемной части и 1/3 длины средней части укрытия главного желоба, и ширину - с возможностью перекрытия или равную ширине главного желоба с каждой стороны, причем свободная сторона верхнего зонта установлена на опорную стенку, а его противоположная сторона примыкает к фурменной площадке печи и прикреплена к опоре верхнего зонта.

Недостатком комплекса для сбора и удаления горновых газов по патенту РФ №2715265 является неудобство в эксплуатации, недостаточная эффективность улавливания газов, большие габариты и сложность конструкции.

Комплекс для сбора и удаления горновых газов по патенту РФ №2715265 выбран в качестве наиболее близкого аналога.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением - отсутствие удобных в эксплуатации и эффективных систем (устройств) для сбора и удаления горновых газов от главного желоба доменной печи, в том числе со снятым первым сегментом укрытия литейного желоба. В настоящее время в доменном производстве существует проблема, обусловленная тем, что при технологическом обслуживании и/или ремонте доменной печи и ее конструктивных элементов (в частности, литейного желоба, по которому выпускают чугун или шлак) после удаления в процессе технологических или ремонтных работ первого сегмента укрытия литейного желоба, его часто не ставят на место и продолжают эксплуатацию доменной печи с литейным желобом, у которого удален первый сегмент укрытия. Это приводит к значительному ухудшению функционирования установленной системы аспирации, а также приводит к выбиванию аспирационных газов в атмосферу цеха. Кроме того, в связи с обязательным проведением режима продувки (когда после выпуска металла из печи выходят газы) в зоне летки доменной печи наблюдается особо большое выделение неорганизованных аспирационных газов. Существующие аспирационные укрытия с газами таких объемов и температур справиться не могут, кроме того, существует проблема установки зонта или укрытия требуемых размеров, не помешав при этом механизмам вскрытия или закрытия леток. Известные укрытия с такой проблемой справиться практически не могут, кроме того, такие укрытия являются очень громоздкими.

Технический результат, достигаемый изобретением - повышение эффективности и удобства в эксплуатации системы аспирации доменной печи, снижение габаритов и упрощение конструкции системы аспирации доменной печи.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в заявляемом укрывающем аспирационном комплексе главного желоба доменной печи, содержащем зонт, предназначенный для установки над главным желобом доменной печи, зонт содержит раму с двумя боковыми вертикальными стойками, которые размещены с противоположных продольных сторон главного желоба, боковые стойки рамы снабжены колесами, размещенными на рельсах, проложенных снаружи вдоль главного желоба на расстоянии от него, обеспечивающем размещение между рельсами и главным желобом механизма укрытия/закрытия летки доменной печи, зонт установлен с возможностью управляемого перемещения по рельсам и снабжен противовесом и приводом, обеспечивающими удержание зонта в заданном положении, противовес расположен со стороны зонта наиболее удаленной от летки доменной печи, высота зонта выбрана из условия обеспечения сообщения зонта с газоходом системы аспирации доменной печи при наиболее близком положении зонта относительно летки.

Рама может быть выполнена П-образной.

Рельсы могут быть выполнены наклонными по направлению к летке доменной печи для обеспечения перемещения зонта по направлению к летке под воздействием силы тяжести.

Зонт может быть снабжен приводом, обеспечивающим его перемещение по рельсам.

Привод может быть размещен и закреплен на раме у колеса зонта, наиболее удаленном от летки.

Привод может быть размещен и закреплен сверху на раме зонта.

Зонт может быть снабжен трубой для сообщения с газоходом системы аспирации доменной печи.

Противовес может быть выполнен из бетона.

Рама может быть выполнена из жаропрочных металлических профилей.

Рама может быть выполнена из жаропрочной стали.

Рама может быть выполнена из огнеупорного бетона.

Привод может представлять собой мотор-редуктор,

Привод может представлять собой механизм электрический однооборотный.

Привод может представлять собой винтовой осевой механизм.

Привод может представлять собой гидравлический привод.

Привод может представлять собой пневматический привод.

Труба зонта может быть выполнена конусообразной для соединения с газоходом системы аспирации доменной печи.

Газоход системы аспирации доменной печи может быть выполнен конусообразным для соединения с трубой зонта.

Заявляемый укрывающий комплекс содержит зонт с П-образной рамой с двумя боковыми вертикальными стойками и верхним горизонтальным участком. Зонт устанавливается на колесах над главным литейным желобом на рельсах, расположенных вдоль главного желоба доменной печи, идущего от летки, на расстоянии от него. Расстояние от боковых стоек рамы зонта до желоба выбирается из условия обеспечения размещения между боковыми стойками зонта и главным желобом механизмов и/или устройств вскрытия/закрытия летки.

Главный желоб доменной печи - желоб, предназначенный для выпуска расплавленного металла из печи. При этом зонт установлен с возможностью управляемого движения по рельсам, например в результате выполнения рельс наклонными (в этом случае движение зонта по направлению к летке осуществляется под действием силы тяжести) или движение зонта обеспечивается двигателем, приводящем в движение колеса зонта. При этом привод устанавливается на колесе зонта, наиболее удаленном от летки для снижения вероятности воздействия на него расплавленного металла из летки, а также для обеспечения работы двигателя в области меньших температур, чем у летки, обеспечивая надежность функционирования двигателя, надежность конструкции зонта. Для снижения воздействия брызг расплавленного металла привод колес зонта может быть расположен и закреплен сверху на раме.

Зонт снабжен противовесом, предназначенным для удержания зонта в заданном положении. Противовес располагается со стороны зонта, наиболее удаленной от летки с тем, чтобы иметь возможность управления им вне высоких температур на выходе летки. Использование противовеса исключает необходимость установки в районе летки колонн для удержания зонта, т.к. там двигаются тяжелые и габаритные машины закрытия и открытия летки.

Высота рамы зонта выбирается из условия обеспечения сообщения зонта (внутренней полости зонта) с газоходами системы аспирации доменной печи при наиболее близком положении зонта относительно летки.

Зонт изначально устанавливается над первым (крайним) сегментом главного литейного желоба.

В моменты технологической необходимости аспирации зонт подъезжает по рельсам к летке и устанавливается в рабочее положение (наиболее близкое к летке), при котором внутренняя полость зонта сообщена с газоходами системы аспирации доменной печи.

Поскольку установка и функционирование заявляемого укрывающего комплекса над главным желобом доменной печи у летки обеспечивается без опорных колонн в районе мест движения агрегатов вскрытия/закрытия летки, значительно облегчается доступ к указанным агрегатам для контроля за их функционированием.

При конечном положении зонт (в положении наиболее близком летке, при котором зонт сообщен с газоходами системы аспирации доменной печи), начинается процесс эвакуации аспирационных газов, т.к. в зонте образуется разряжение. После окончания выпуска и продувки зонт отъезжает обратно в исходное положение от летки (либо с помощью лебедки либо с помощью привода на колесах зонта).

Как зонт, так и его раму с рельсами при необходимости можно легко убрать грузоподъемным механизмом с литейного двора. В случае необходимости заявляемый укрывающий комплекс может быть выполнен стационарным.

Заявляемый укрывающий комплекс является надежным, т.к. в зоне максимально высоких температур располагаются только стойки рамы, надежность которых будет обеспечена геометрическими параметрами рамы (достигается расчетным путем и является инженерной задачей) и выбором материала рамы (металл или иной материал, прочный и надежный, способный выдерживать высокие температуры - например, жаропрочная сталь).

Заявляемый укрывающий комплекс обеспечивает (по сравнению с известными техническими решениями) более удобную его эксплуатацию, т.к. не препятствует движению иных механизмов, расположенных у летки, не требует установки около летки стационарных конструкций (опор, колонн и т.п.), таких как стационарные зонты над леткой, затрудняющих доступ как к летке, так и к механизмам, обеспечивающим открытие/закрытие летки.

Обеспечиваемая заявляемым комплексом возможность максимально близкого положения зонта около летки и сообщение в таком положении зонта с газоходами системы аспирации доменной печи, позволяет эффективно удалять газы в том числе при удаленном (отсутствующем) первом (наиболее близком к летке) сегменте желоба без выбивания аспирационных газов в атмосферу цеха - тем самым улучшается микроклимат на рабочих местах на литейном дворе доменной печи.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами:

- на фиг. 1 изображен вид сверху заявляемого укрывающего комплекса, в котором левый зонт установлен в нерабочее - наиболее удаленное от летки положение, а правый - в рабочее, наиболее близкое к летке положение;

- на фиг. 2 изображен заявляемый укрывающий комплекс вид 2-2 «вид спереди»;

- на фиг. 3 изображен вид заявляемого комплекса вид 1-1 «вид сбоку» рабочего положения зонта;

- на фиг. 4 изображен вид заявляемого комплекса вид 3-3 «вид сбоку» нерабочего положения зонта;

Позиции на чертежах:

1 - доменная печь;

2 - летка;

3 - главный желоб доменной печи;

4 - зонт с рамой;

5 - стойки рамы зонта;

6 - рельсы;

7 - противовес;

8 - привод (двигатель);

9 - механизм укрытия/закрытия летки;

10 - колеса зонта;

11 - газоход системы аспирации доменной печи;

12 - труба зонта.

Заявляемый укрывающий комплекс главного желоба 3 доменной печи 1, содержащий зонт 4, предназначенный для установки над главным желобом доменной печи. Зонт 4 содержит П-образную раму с двумя боковыми вертикальными стойками 5, которые размещены с противоположных продольных сторон главного желоба 3. Боковые стойки 5 рамы зонта снабжены колесами 10, размещенными на рельсах 6, проложенных снаружи вдоль главного желоба 3 на расстоянии от него, обеспечивающем размещение между рельсами 6 и главным желобом 3 механизма 9 укрытия/закрытия летки доменной печи. Зонт 4 установлен с возможностью управляемого перемещения по рельсам 6 и снабжен противовесом 7, обеспечивающим удержание зонта 4 в заданном положении. Противовес 7 может быть выполнен из бетона, лучше - из огнеупорного бетона. Противовес 7 расположен со стороны зонта 4 наиболее удаленной от летки 2 доменной печи 1. Высота зонта 4 выбрана из условия обеспечения сообщения зонта 4 с газоходом 11 системы аспирации доменной печи 1 при наиболее близком положении зонта 4 относительно летки 2. Рельсы 6 могут быть выполнены наклонными по направлению к летке 2 доменной печи 1 для обеспечения перемещения зонта 4 по направлению к летке 2 под воздействием силы тяжести. Зонт 4 может быть снабжен приводом 8, обеспечивающим его перемещение по рельсам. Привод 8 представляет собой мотор-редуктор, или механизм электрический однооборотный, или винтовой осевой механизм, или гидравлический привод, или пневматический привод. Привод 8 может быть размещен и закреплен на раме у колеса 10 зонта 4, наиболее удаленном от летки 2. Или же привод 8 может размещен и закреплен сверху на раме зонта 4. Такое расположение привода 8 позволит существенно снизить вероятность воздействия на него брызг расплавленного металла из летки. Для сообщения зонта 4 с газоходом 11 системы аспирации доменной печи, зонт 4 может быть снабжен трубой 12 для сообщения с газоходом 11 системы аспирации доменной печи. Рама зонта 4 может быть выполнена из жаропрочных металлических профилей (например, из жаропрочной стали) или из огнеупорного бетона. Выбор материала рамы зонта 4 обусловлен условиями ее работы при высоких температурах. Для облегчения соединения трубы 12 зонта с газоходом 11 системы аспирации доменной печи, указанная труба 12 или газоход 11 могут быть выполнены конусообразными. При этом конус может иметь расширяющуюся или сужающуюся форму, т.к. в обоих случаях будет существенно облегчено соединение газохода 11 и трубы 12, при котором одна труба будет заезжать в другую без препятствий.

В исходном состоянии зонт 4 находится в наиболее удаленном от летки 2 положении, удерживаясь приводом 8. В случае технологической необходимости зонт 4 приводится в движение приводом 8. Зонт 4 начинает движение по направлению к летке 2, располагаясь максимально близко к ней в конечном рабочем положении, при котором зонт 4 непосредственно (внутренняя полость зонта 4) или через трубу 12 сообщен с газоходом 11 системы аспирации доменной печи. При выпуске расплавленного металла из летки 2 доменные газы будут эффективно улавливаться зонтом 4, в том числе в месте расположения первого сегмента главного желоба 3. Первый сегмент главного желоба наиболее подвержен воздействию высоких температур и поэтому часто выходит из строя с последующей заменой. В случае невыполнения замены первого сегмента главного желоба 3 доменные газы будут распространяться в разные стороны, в том числе и на находящийся рядом персонал и оборудование. Поскольку заявляемый комплекс не предполагает использования стационарных колонн (в том числе усложняющих конструкцию системы защиты), зонт 4 в заявляемом комплексе имеет возможность максимально близко приблизиться к летке 2, перекрывая, в том числе, участок первого сегмента главного желоба 3, предотвращая таким образом распространение доменных газов через поврежденный (или отсутствующий) участок главного желоба, обеспечивая эффективное предотвращение распространения доменных газов в зону вне зонта 4.

Таким образом, заявляемый комплекс обеспечивает повышение эффективности и удобства в эксплуатации системы аспирации доменной печи, снижение габаритов и упрощение конструкции системы аспирации доменной печи.

Повышение эффективности обеспечено за счет возможности обеспечения защиты в наиболее проблемном месте главного желоба - непосредственно у летки 2 доменной печи 1 - за счет устранения необходимости использования габаритных громоздких колонн, удерживающих зонт в зоне летки, препятствующих эффективной защите от распространения аспирационных газов в случае повреждения главного желоба непосредственно у летки. Удобство в эксплуатации обеспечено за счет сохранения возможности беспрепятственного перемещения механизма 9 закрытия/открытия летки 2, за счет возможности контроля за функционированием механизма 9 в процессе работы. Также удобство в эксплуатации обеспечено возможностью перемещения зонта от летки 2 при отсутствии технологической необходимости, оставляя максимально свободным и незагроможденным пространство около летки 2, сохраняя возможность контроля за состоянием летки 2 и механизмов 9.

Упрощение конструкции обеспечено за счет устранения необходимости создания стационарных тяжелых и громоздких колонн для удержания зонта.

В целом заявляемое изобретение позволяет создать, так называемый подвижный аспирационный зонт (укрытие) для аспирации зоны пылегазовыделения летки доменной печи. Заявляемый зонт особенно эффективен для эвакуации аспирационных газов выделяемых от летки доменной печи в случае существования неорганизованных выбросов во время технологических операций во время выпуска расплава из доменной печи и продувки. Также зонт позволяет работать с неустановленным первым (крайним к летке) укрытием литейного желоба (главного горнового желоба) без выбивания аспирационных газов в атмосферу цеха - тем самым улучшается микроклимат на рабочих местах на литейном дворе доменной печи и за его пределами в зоне аэрационного фонаря, в верхней части литейного двора доменной печи.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству для регулирования системы сбора и удаления газовых потоков, и способствует очистке воздуха рабочей и окружающей среды. Укрывающий комплекс главного желоба доменной печи содержит зонт, предназначенный для установки над главным желобом доменной печи. Зонт содержит раму с двумя боковыми вертикальными стойками, которые размещены с противоположных продольных сторон главного желоба. Боковые стойки рамы снабжены колесами, размещенными на рельсах, проложенных снаружи вдоль главного желоба на расстоянии от него, обеспечивающем размещение между рельсами и главным желобом механизма укрытия/закрытия летки доменной печи, зонт установлен с возможностью управляемого перемещения по рельсам и снабжен противовесом и приводом, обеспечивающими удержание зонта в заданном положении. При этом противовес расположен со стороны зонта наиболее удаленной от летки доменной печи. Высота зонта выбрана из условия обеспечения сообщения зонта с газоходом системы аспирации доменной печи при наиболее близком положении зонта относительно летки. Обеспечивается удобство эксплуатации системы аспирации доменной печи, снижение габаритов и упрощение конструкции системы аспирации доменной печи. 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Укрывающий аспирационный комплекс главного желоба доменной печи, содержащий зонт, предназначенный для установки над главным желобом доменной печи, зонт содержит раму с двумя боковыми вертикальными стойками, которые размещены с противоположных продольных сторон главного желоба, боковые стойки рамы снабжены колесами, размещенными на рельсах, проложенных снаружи вдоль главного желоба на расстоянии от него, обеспечивающем размещение между рельсами и главным желобом механизма укрытия/закрытия летки доменной печи, зонт установлен с возможностью управляемого перемещения по рельсам и снабжен противовесом и приводом, обеспечивающими удержание зонта в заданном положении, противовес расположен со стороны зонта наиболее удаленной от летки доменной печи, высота зонта выбрана из условия обеспечения сообщения зонта с газоходом системы аспирации доменной печи при наиболее близком положении зонта относительно летки.

2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что рама выполнена П-образной.

3. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что рельсы выполнены наклонными по направлению к летке доменной печи для обеспечения перемещения зонта по направлению к летке под воздействием силы тяжести.

4. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что зонт снабжен приводом, обеспечивающим его перемещение по рельсам.

5. Комплекс по п. 4, отличающийся тем, что привод размещен и закреплен на раме у колеса зонта, наиболее удаленном от летки.

6. Комплекс по п. 4, отличающийся тем, что привод размещен и закреплен сверху на раме зонта.

7. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что зонт снабжен трубой для сообщения с газоходом системы аспирации доменной печи.

8. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что противовес выполнен из бетона.

9. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что рама выполнена из жаропрочных металлических профилей.

10. Комплекс по п. 9, отличающийся тем, что рама выполнена из жаропрочной стали.

11. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что рама выполнена из огнеупорного бетона.

12. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что привод представляет собой мотор-редуктор.

13. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что привод представляет собой механизм электрический однооборотный.

14. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что привод представляет собой винтовой осевой механизм.

15. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что привод представляет собой гидравлический привод.

16. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что привод представляет собой пневматический привод.

17. Комплекс по п. 7, отличающийся тем, что труба зонта выполнена конусообразной для соединения с газоходом системы аспирации доменной печи.

18. Комплекс по п. 7, отличающийся тем, что газоход системы аспирации доменной печи выполнен конусообразным для соединения с трубой зонта.