Газодинамическое уплотнение электродных отверстий дуговой электропечи Советский патент 1983 года по МПК H05B7/12 

Изобретение относится к электротермии и может быть применено на дуговых печах. Известна конструкция уплотнения электродных отверстий дуговой печи, представляющая собой стальной кольцевой короб, открытый в сторону элект рода. Внутрь короба тангенциально подают струю воздуха, который создае крутящийся кольцевой Ноток. Этот поток препятствует выбиванию дымовых газов из электродных отверстий С 13. Однако эта конструкция имеет ряд недостаткой. Для запирания электродного зазора применяются потоки вентиляторного воздуха с низкими скорос тями и низким давлением. При этом не обеспечивается полного устранения выделений дымовых газов..Кроме того, в условиях высоких температур неохлаждаемые металлические короба дефор мируются, выгорают и полностью выходят из строя нередко уже через 5-1 дней работы. Дополнительной причино выхода из строй таких уплотнителей является возникновение электрической дуги между электродом и металличес КИМ коробом, лежащим на своде. Короб также разрушается вследствие воздействия на него газов из рабочего пространства и излучения раскаленных электродов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является гайодинамическое уплотнение электродны отверстий дуговой электропечи, выпол ненное в виде коллектора с соплами, напрабленными в сторону печного про странства под острым углом к горизон тальной оси коллектора, установленного на своде и охватывающего элект род, расположенный в своде печи с кольцевым зазоромt23Недостатком такого уплотнения янляется его невысокая стойкость, так как из-за малого расстояния между электродом и газодинамическим уплотнением существует вероятность возник новения электрической дуги и разруше ния последнего. При прогаре коллектора ухудшается эффективность его работы и газовыделения полностью не устраняются. Цель изобретения - повышение стой кости уплотнения и эффективности его работы. Поставленная цель достигается тем что 8 газодинамическом уплотнении электродных отверстий дуговой электропечи, выполненном в виде коллектора с соплами, направленными в сторону печного пространства под острым углом к горизонтальной оси коллектора, установленного на своде и охватывающего электрод, расположенный в своде печи с кольцевым зазором, коллектор с соплами установлен относительно поверхности свода и поверхности электрода на расстоянии, равном 0,2-0, диаметра электрода, оси сопел направлены в плане в середину кольцевого зазора, а указанный угол составляет 20-50. На фиг. 1 показано газодинамическое уплотнение электродного отверстия дуговой печи, разрез; на фиг. 2 уплотнитель, общий вид в плане. Насвод 1 печи на расстоянии 0,20, диаметра электрода 2, установленного в своде с кольцевым зазором 3 от поверхности электрода и на этом же расстоянии от поверхности свода устанавливается металлический коллектор Ц с соплами S и патрубком 6 для подачи газа в коллектор 4. Оси сопел 5 направлены в плане б середину зазора между электродом 2 и электродным отверстием 3 и вниз под углом 0 20-50 к горизонтальной оси коллектора . Устанавливают уплотнитель на своде 1 на подставках 7 приваpeHHbix к коллектору Ц уплотнителя. Устройство работает следующим образом. Газ на уплотнение подается из цеховой магистрали гибким металлорукавом-к распределительному коллектору, который установлен на водоохлаждаемом сводовом кольце, а от него - металлическими трубами по своду печи к коллектору k через патрубки 6. В качестве газа для уплотнения электродного отверстия используется пар, может быть применен азот или другой инертный газ. Инертный газ, выходя из сопел колектора с большой скоростью истечеия, попадает в электродный зазор и репятствует выходу сильнозапыленных ымовых газов. При соответствующих асходах газа полностью устраняются выбросы, тем самым предохраняется тмосфера цеха от загрязнений. Кроме того, устранение пылегазовых выбосов способствует увеличению стойкости электрододержателей и другого

оборудования, расположенного над сводом.

Благодаря тому, что уплотнитель находится на расстоянии от поверхности электрода равном 0,2-О, диаметра электрода и воздействие интенсивного излучения рабочего пространства и электрода ослаблено, обеспечивается его высокая стойкость.

Оптимальность выбранных расстояний уплотнителя от свода и поверхности электрода, равных 0,2-0, диаметра электрода, была определена в результате промышленных испытаний. Было замечено, что по мере приближения коллектора уплотнителя к поверхности электрода , т.е. при уменьшении размеров самого коллектора, стойкост его уменьшается. При установке коллектора от поверхности электрода на расстоянии менее О,2 диаметра электрода увеличилось тепловое воздействие от электрода и рабочего пространства. Появились случаи деформации . коллекторов, оплавления сопел. Кроме того, часто наблюдались случаи забивания сопел, что приводило к снижению эффективности работы уплотнителя. .

При увеличении расстояния от поверхности электрода до коллектора более 0, диаметров электрода увеличиваются подсосы холодного окружающего воздуха, что отрицательно влияет на тепловую работу печи. Для попадания струй пара в электродный зазор необходимо расположить коллектор на расстоянии от поверхности свода, равным также 0,2-0, диаметра электрода.

При расстоянии от коллектора до свода меньшем 0,2 диаметра электрода струи газа при заданных углах наклона сопел не попадают в электродный зазор, тем самым нарушается работа уплотнительного устройства. При увеличении этого расстояния более Q,k диаметра электрода увеличивается расход газа энергоносителя на уплотнение электродного отверстия и увеличиваются подсосы атмосферного холодного воздуха в печь. При расположении сопел, когда их оси направлены в плане в середину зазора между электродом и краем электродного отверстия, истекающие из сопел струи газа надежно закрывают весь электродный зазор. При смещении осей сопел к электроду ухудшается запирающая -способность уплотнителя и, кроме того, вытекающие с большой скоростью струи, например пара, отрицательно влияют на стойкость электрода.

При смещении осей сопел в сторону стенок электродного отверстия ухудшается эффективность работы уплотнителя, так как струи прилипают к стенкам отверстия, не перекрывается вся его площадь и появляются выбивания вокруг электрода. Оптимальность угла наклона сопел 20-50 к горизонтали определена на холодной гидравлической модели дуговой печи, выполненной из органического стекла в масштабе 1:5. В качестве газа, уплотняющего электродный зазор, использовали ком прессорный воздух.

В таблице приведены данные моделирования расхода газов в пересчете на условия промышленной печи.

1300

15

Из приведенных данных видно, что наиболее рациональными углами накло800

на сопел к горизонтали являются 20 и 50. При значениях углов меньше

1035838

20 и больше 50 выбросы из эдект родных отверстий не устр.аняются.

Ожидаемый экономический эффект внедрения изобретения составляет 1«0б25 руб.

Внедрение изобретения имеет так- 5 же важное социальное значение, так

как позволяет без значительных капитальных и эксплуатационных затрат улучшить условия труда обслуживающего персонала и резко сократить загрязнение воздушного бас|сейна.