Устройство для регулирования давления газа под колошником доменной печи Советский патент 1983 года по МПК C21B7/18 

Изобретение относится к энергетике черной металлургии, в частности к устройствам для регулирования давления газа под колошником доменной печи при использовании потенциальной энергии доменного газа в газовых утили зационных бескомпрессорных турбинах (ГУБТ Известно устройство для регулирования дав ления колошникового газа в доменной печи дроссельная группа, включаюшая один или несколько дросселей большого диаметра с ди станционным управлением и один или нескол ко регулирующих дросселей меньшего диамет ра, подключенных к автоматическому регулятору давления (1. Наиболее близким к изобретению по техни ческой сушности и достигаемому эффекту яв ляется устройство для регулирования давления газа под колошником доменной печи, содержащее ГУБТ. с регулируюшей и отсосной диафрагмами с приводами} установленную на газопроводе, байпасный газопровод с редукционными клапанами и регулятор давлени газа 2. Однако в известном устройстве регулируюшие дроссели дроссельной группы и регулируюшая диафрагма ГУБТ имеют различньге расходные и динамические характеристики, что не позволяет получить оптимальное качество регулирования давления под колошником доменной печи во всем диапазоне изменения расходов газа. Причина различия в характеристиках связана с тем, что перепады давления в регулирующих органах различные. Газ после дроссельной группы поступает непосредственно в коллектор газа низкого давления (КНД), а после регулирующей диафрагмы ГУБТ - в проточную часть турбины, создающую определенное сопротивление, а затем - в КНД. Кроме того, неплотность дросселей дроссельной группы в закрытом положении приводит к значительным протечкам таза в КНД помимо ГУБТ, в результате чего снижена выработка электроэнергии. При аварийном выходе из строя ГУБТ автоматически закрывается ее отсечная диафрагма, при этом имеет место заброс давления под колошником доменной печи, что создает аварийную ситуацию Причина заключена в том, что скорость закрытия отсечной диафрагмы ГУБТ в 1020 раз больше скорости о крытия больших дросселей дроссельной группы, открывающихся по сигналу о закрытии отсечной диафрагмы. Целью изобретения является повышение качества регулирования давления газа под колощннком во всем диапазоне изменения расхода газа, надежности работы доменной печи при аварии ГУБТ и увеличение выработки злектроэнергии. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования давления газа под колошником доменной печи, содержащем ГУБТ с регулирующей и отсечной диафрагмами с приводами, установленную на газопроводе, байпасный газопровод с редукционными клапанами, регулятор давления газа, байпасный газопровод снабжен регулирующей и отсечной диафрагмами ГУБТ с приводами, при этом приводы отсечных диафрагм ГУБТ и байпасного газопровода связаны между собой в положениях открытие - закрытие и : наоборот. Кроме того, устройство снабжено дополнительным регулятором давления газа под колошником, соединенным с приводами регулир)тощей и отсечной диафрагм байпасного газоп|Х)вода. Это позволяет получить близкие по величине расходные и динамические характеристики дополнительной регулирующей диафрагмы и регулирующей диафрагмы ГУБТ, а также снизнть протечки газа в КНД через неплотности помимо ГУБТ. Привод отсечной диафрагмы ГУБТ механически (гидравлически) связан с приводом дополнительной отсечной диафрагмы таким образом, что закрытие (открытие) первой приводит к одновременному открытию (закрытию) второй. Этим исключается заброс давления под колошником доменной печи при аварийном выходе из строя ГУБТ и экстренном закрытии ее отсечной диафрагмы. Кроме указанных элементов предлагаемое устройство снабжено дополнительным регулятором давления, динамические настройки котог рого обеспечивают оптимальное качество регулирования давления под колошником доменной печи при открытой дополнительной отсечной диафрагме, включающимся в работу при закрытии отсечной диафрагмы ГУБТ. При этом одаовременно выключается из работы основной регулятор давления. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. Устройство включает газовую утилизационную турбину 1 с регулирующей диафрагмой 2 и отсечной даафрагмой 3, дополнительные регулирующую 4 и отсечную 5 диафрагмы с отверстиями 6, приводы регулирующих диафрагм 2 и 4, включающие соответственно поршневые сервомоторы 7 и 8, отсечные золотники 9 и 10 и устройства 11 и 12 обратной связи, привод отсечных диафрагм 3 и 5, включающий порашевой сервомотор 13 и рычаги 14 и 15. Кроме того-устройство содержит электрический исполнительный механизм

16 с золотниковым устройством 17, основно регулятор 18 давления для работы устройства при включенной турбнне 1 с датчиком 19 измеряющим давление под колошником, дополнительный регулятор 20 давления для работы устройства при остановленной турбине

1с датчиком 21, измеряющим давление под колошником, задатчик 22 - общий для регуляторов 18 и 20, конечный выключатель 23 и автоматический переключатель 24 для включения в работу основного 18 или дополнительного 20 регуляторов давления; линии (трубопроводы) 25 и 26 проточного масла, газопроводы 27 и 28 для подачи газа от доменной печи соответственно к газовой турбине 1 и дополнительным диафрагмам 4 и 5; линию (трубопровод) 29 подвода масла под поршень сервомотора 13

из системы защиты турбины 1, коллектор 30 газа низкого давления.

Устройство работает следующим образом.

Газ от доменной печи подведен по газопроводу 27 к регулирующей диафрагме 2 турбины 1 ,а по газопроводу 28 - к регулирующей диафрагме 4. Предположим, что в исходном положении дополнительные диафрагмы 4 и S закрыты, а весь газ от доменной печи по газопроводу 27 направляется в турбину 1 через открытые диафрагмы

2и 3. При зтом конечный выключатель 23 выключен рычагом 15, с помощью переключателя 24 подключен для работы основной регулятор 18 давления, давление под колошником доменной печи равно заданному.

При повыщении давления под колошником на регуляторе 18 появляется сигнал разбаланса между датчиком 19 и задатчиком 22 Сигнал направляется через переключатель 24 к исполнительному механизму 16. Рычаг исполнительного механизма 16 перемещает золотник золотникового устройства 17. Перемещаясь, золотник прикрывает щель для слива проточного масла из линии 25, давление в этой линии увеличивается и отсечной золотник 9 смещается вверх, открывая подачу масла под поршень сервомотора 7. В свою очередь, поршень сервомотора 7 перемещается вверх, открывая регулирующую диафрагму 2 (вплоть до полного ее открытия). Расход газа увеличивается, а давление под колошником снижается. Если давление под колошником продолжает оставаться выше заданного, рычаг исполнительного механизма 16 перемещает золотник золотникового устройства 17 до положения, при котором начинает прикрываться щель для слива., проточного масла линии 26. Давление в ли НИИ 26 увеличивается, отсечной золотник 10

смещается вверх, открывая подачу масла под поршень сервомотора 8, что приводит к открьгеанию дополнительной регулирующей диафрагмы 4, увеличегшю расхода газа и снижению его давления до заданной величины Так как проходное сечение отверстий в отсечной диафрагме 5 обеспечивает ее сопротивление в закрытом положении сопоставимое с сопротивлением проточной части турбины 1 расходные и динамические характеристики регулирующих диафрагм 2 и 4 близки по значениям. При уменьшении давления под колошником устройство действует в обратном порядке. При срабатывании какой-либо из аварийных зашит турбины 1 давление в линии 29 увеличивается, поршень сервомотора 13 перемещается вверх, осуществляя одновременно, с помощью рычага .14 закрытие отсечной диафрагмы 3, а с помощью рычага 15 - открытие .отсечной диафрагмы 5. При зтом срабатьгеает конечный выключатель 23. Сигнал от выключателя 23 поступает на переключатель 24, который отключает от исполнительного механизма 16 регулятор 18 и включает в работу регулятор 20. В результате весь доменный газ направляется в коллектор 30 низкого давления через дополнительHJTO регулирующую диафрагму 4, управляе.мую регулятором 20.

Одновременно для ускорения открытия регулирующей диафрагмы 4 дается принудительный импульс на электрический исполнительный механизм 16 золот1шка 17 на полное перемещение золотника 17 и соответственно регулирующей диафрагмы 4.

В предлагаемом устройстве по сравнею1Ю с известным улучшается качество регулирования давления под колошником доменной печи во всем диапазоне изме 1ения расходов газа, так как расходные и данамические характеристики регулирующих диафрагм, входящих в состав устройства, близки по значениям; выще надежность работы доменной печи при аварийном выходе из строя ГУБТ, так как при закрытии отсечной диафрагмы турбины одновременно открывается дополнительная отсечная диафрагма; увеличивается выработка злектрознергии на ГУБТ, так как непроизводительные протечки газа через дополнительную регулирующую диафрагму в закрытом положении незначительны.

Предлагаемое устройство может найти примененне на всех металлургических заводах, гд и потенциальная энергия доменного газа используется в ГУБТ.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА ПОД КОЛОШНИКОМ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, содержащее газовую утили13 Sl3%..- зационную бескомпрессорную турбину (ГУБТ) с регулирующей и отсечной диафрагмами с приводами, установленную на газопроводе, байпасный газопровод с редукционными клапанами, ; регулятор давления газа, отличающееся тем, что, с целью повышения качества регулирования давления газа под колошником во всем диапазоне изменения расхо да газа, надежности доменной печи в работе при аварии ГУБТ и увеличения выработки злектроэнергии, байпасный газопровод снабжен регулирующей и отсечной диафрагмами ГУБТ с приводами, при этом приводы отсечных диафрагм ГУБТ и байпасного газопровода связаны между собой в положениях открытие - закрытие и наоборот. 2. Устройство по п. 1, о т ли ч а ю(Л щ е е с я тем, что оно снабжено дополнительным регулятором давления газа под колошником, соединенным с приводами регулирующей и отсечной диафрагм байпасного газопровода. со о: ititi 9: