Сталеплавильный агрегат Советский патент 1992 года по МПК F27B3/26 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к мартеновским печам для выплавки стали.

Известен сталеплавильный агрегат, содержащий рабочее пространство и расположенные последовательно с каждой его стороны шлаковик, обводную камеру, с обводным боровом и отсечным шибером, регенератор с насадкой и отводящим боровом, регенератор агрегата снабжен воздухопроводом с установленным на нем отсечными клапанами, который соединяет дутьевой вентилятор с обводными боровами.

Недостатком известного технического решения являются невысокий межремонтный срок службы агрегата, повышенные энергетические затраты на выплавку стали.

Недостаточно высокий межремонтный срок службы агрегата обусловлен низкими сроками службы насадки регенератора и главного свода агрегата.

Низкий срок службы насадки регенератора обусловлен заносом каналов ее верхней части плавильной пылью при продувке ванны кислородом. Как следует из графических материалов описания отвод продуктов сгорания к обводному борову выполнен в виде поворота на 90° с нишей. Причем нишей является наднасадочное пространство

х|

00

ю

СлЭ

о

Оч

со

регенератора, в котором, а следовательно и о каналах верхней части насадки регенератора, происходит осаждение значительного количества пыли, содержащейся в отходящих продуктах сгорания при продувке ван- иы кислородом. Осах дающаяся пыль постепенно вызывает полную закупорку ка- нал рв ерхне й части насадки.

Низкая стойкость свода рабочего пространства агрегата объясняется следую- щим.

Постепенный занос проходного сечения каналов верхней части насадки регенераторавызывает увеличение гидравлического сопротивления дымовоз- душного тракта агрегата. При этом давление в рабочем пространстве печи превышает допустимый уровень (3-4 мм вод. ст.), факел при этом непосредственно воздействует на свод, что и приводит к бы- строму его износу. Повышенные энергетические затраты при выплавке стали обусловлены следующими факторами: сокращением поверхности нагрева регенератора, снижением тепловой эффективности работы регенератора, увеличенными расходами кислорода, выбиванием газОв через завалочные окна,

Сокращение поверхности нагрева регенератора в известных решениях вызвано тем, что при неизменных габаритах печи обводная камера может быть выполнена только за счет сокращения объема насадки регенератора, что влечет за собой снижение температуры подогрева воздуха. Для ком- пенсации снижения температуры подогрева воздуха увеличивают подачу топлива, а так же количество кислорода, подаваемого в факел, что и приводит к увеличению энергетических затрат на выплавку стали. Энер- гетические затраты на выплавку стали возрастают также вследствие снижения температуры подогрева воздуха из-за имеющего место отложения пыли на кирпичах верхних рядов насадки, и имеющего место охлаждения насадки при продувке ванны кислородом из-за отсутствия компенсации тепловых потерь регенератора. Кроме этого энергетические затраты увеличиваются из- за наличия потерь тепли с выбивающимися газами из завалочных окон, т.к. как отмечалось выше из-за постепенного заноса каналов насадки приходится работать с повышенным давлением в рабочем пространстве печи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является сталеплавильный агрегат, содержащий рабочее пространство, и расположенные последовательно с каждой его стороны

шлаковик, обводную камеру с обводным боровом и отсечным шибером, регенератор с отводящим боровом, соединяющий дутьевой вентилятор с обводными боровами воздухопровод с отсечными клапанами.

Однако, в известном решении:

пыль осаждается на перевальной стенке регенератора,

пыль в менъшем количестве, чем на перевальной стенке, осаждается в наднаса- дочном пространстве, т.е. в верхних рядах насадки.

Следствием этого является:

недостаточно полная защита насадки регенератора от заноса пылью,

ухудшение тепловой работы регенератора. Осаждение пыли не перевальной стенке происходит не равномерно по ее ширине, а это приводит к появлению существенной неравномерности в распределении продуктов сгорания и воздуха по сечению регенератора,

увеличивается длительность ремонтов печи и использование ручного труда при ремонтах, т.к. очистка отложений пыли с перевальной стенки не может быть механизирована.

В период продувки ванны кислородом будет происходить охлаждение насадки регенератора из-за наличия подсосов холодного воздуха. Компенсация этого охлаждения насадки не предусмотрена.

Цель изобретения - увеличение межремонтного срока службы агрегата и снижение энергетических затрат на выплавку стали.

Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции сталеплавильного агрегата, содержащего рабочее пространство и расположенные последовательно с каждой его стороны шлаковик, обводную камеру с обводным боровом и отсечным шибером, регенератор и отводящим боровом, воздухопровод с отсечными клапанами, соединяющим дутьевой вентилятор с обводными боровами, обводная камера размещена вдоль продольной стены шлаковика, ее объем составляет 0,2-0,3 объема шлаковика, при зтом в своде отводящего борова регенератора установлены горелоч- ные устройства.

Расположение обводной камеры вдоль продольной стены шлаковика выбрано, исходя из необходимости во время продувки ванны кислородом исключить контакт сильно запыленных отходящих газов с насадкой регенератора при отводе их в обводной боров. Этим предотвращается выпадание пыли в верхней части насадки. Благодаря этому увеличивается межремонтный срок

службы агрегата, т.к. увеличивается срок службы насадки регенератора и свода агрегата.

Благодаря тому, что во время продувки ванны кислородом в каналах верхней части насадки практически не осаждается пыль, увеличивается по сравнению с прототипом срок службы регенератора. Кроме того гидравлическое сопротивление дымовоздуш- ного тракта агрегата также более длительное время остается неизменным, соответственно в рабочем пространстве можно поддерживать нормальное давление, при котором исключается непосредственное воздействие факела на свод. То есть длительность службы свода агрегата по сравнению с прототипом увеличивается.

При работе агрегата с нормальным давлением отсутствует выбивание газов через завалочные окна, т.е. снижаются тепловые потери с выбивающимися газами.

Выбранное расположение обводной камеры исключает необходимость сокращения поверхности нагрева регенератора при сооружении обводной камеры. Наличие большей поверхности нагрева регенератора обеспечивает более высокую температуру подогрева воздуха, этому способствует и более медленное отложение пыли на кирпичах насадки.

Установка горелок в своде отводящего борова позволяет при продувке ванны кислородом, когда отходящие газы идут через обводной боров, организовать подтопку регенератора и этим обеспечить неизменность его теплового потенциала к моменту окончания продувки ванны кислородом. Благодаря этому температура подогрева воздуха в остальные периоды плавки остается неизменной. Наличие более высокой температуры подогрева воздуха позволяют сократить подачу кислорода в факел и расход топлива, таким образом энергетические затраты на выплавку стали снижаются за счет получения более высокой температуры подогрева воздуха, сокращения теплоеых потерь с выбивающимися газами, сокращения подачи кислорода в факел и расхода топлива.

Интервал объема обводной камеры, составляющий 0,2-0,3 объема шлаковика выбран исходя из обеспечения условий рациональной работы обводного тракта с точки зрения заполнения его осаждающейся в нем пылью в течение кампании печи.

Если объем обводной камеры будет менее 0,2 объема шлаковика, то обводная камера быстро забивается осаждающейся пылью, что выводит из строя всю обводную систему (обводная камера и обводной боров), камеру необходимо чистить, организовав специально для этого остановку печи.

Выполнение этой камеры объемом более 0,3 объема шлаковика нетехнологично, так как приводит только к перерасходу строительных материалов без увеличения степени защиты обводной системы от заноса пылью.

На чертеже изображен сталеплавиль0 ный агрегат, разрез по нижнему строению.

Сталеплавильный агрегат содержит с

каждой стороны рабочего пространства

шлаковик 1,2, расположенную вдоль его

продольной оси стены 3,4 -обводную каме5 руб.б, соединенную со шлаковиком 1,2. проемом 7,8, обводной боров 9,10 с установленным на нем отсечным шибером 11, 12, регенератор 13, 14 с насадкой из огнеупорного кирпича, соединенный отво0 дящим боровом 15, 16, на котором установлены шиберы 17,18 и горелки 19,20 с общим боровом 21. На воздухопроводе 22 установлены отсечные клапаны 23, 24, 25 и 26. Сталеплавильный агрегат работает сле5 дующим образом (например, при подаче топлива и воздуха с левой стороны печи). Во все периоды плавки, кроме периода продувки ванны кислородом, отходящие газы из рабочего пространства удаляются по следу0 ющему тракту: шлаковик 2. насадка регенератора 14, отводящий боров 16, общий боров 21 и далее на дымовую трубу. При этом шибер 18 на отводящем борове 16 открыт, шибер 17 на отводящем борове 15

5 закрыт, закрыты шибера 11 и 12 на обводных боровах 9 и 10, топливо на горелочные устройства 19 и 20 не подается. Воздух в печь подается через открытый отсечной клапан 23, отводящий боров 15 и регенератор

0 13. Клапаны 24, 25 и 26 закрыты.

В период интенсивной продувки ванны кислородом, когда отходящие газы сильно запылены, для предотвращения заноса насадки регенератора 14 плавильной пылью

5 закрывается шибер 18 на отводящем борове 16 и открывается шибер 12 на обводном борове 10 и удаление продуктов сгорания осуществляется по следующему тракту: шлаковик 2, проем 8, обводная камера 6,

0 обводной боров 10, общий боров 21 и далее на дымовую трубу. Вследствие того, что сильно запыленные отходящие газы минуют насадку регенератора 14, занос ее проходных каналов не происходит. Кроме того, как

5 отмечалось въше обеспечивается работа агрегата без изменения гидравлического сопротивления дымовоздушного тракта, что исключает.повышение давления в рабочем пространстве печи и непосредственный контакт факела со сводом. Т.е. в результате

увеличения срока службы насадки регенератора и свода увеличивается межремонтный срок службы агрегата. В период продувки ванны кислородом для предотвращения охлаждения регенератора 14 (покрытия тепловых потерь) включаются горелочные устройства 20, установленные в своде отводящего борова 16. Продукты сгорания от горелочных устройств 20 проходят через насадку регенератора 14, отдав свое тепло, удаляются через шлаковик 2, проем 8, обводную камеру 6, обводной боров 10 и далее через общий боров 21 на дымовую трубу. При пропускании через регенератор воздуха, падение его температуры не происходит, т.к. насадка достаточно прогрета. Кроме того, т.к. поверхность нагрева регенератора не уменьшена (в прототипе за счет насадки выполнена обводня камера), то температура подогрева воздуха будет превышать достигаемую в прототипе. Благодаря этому сокращается подача топлива и подача кислорода в факел при выплавке стали, т.е. снижаются энергетические затраты на выплавку стали.

Проведен сопоставительный анализ эффективности описываемого технического решения и прототипа. Анализ был выполнен расчетным методом и с использованием моделирования.

Расчетным путем была сопоставлена эффективность прототипа и изобретения с точки зрения энергетических затрат на выплавку стали. Моделированием - эффективность защиты насадки регенератора от попадания в нее пыли.

Анализ был выполнен применительно к 300-т мартеновским печам. Печи оснащены воздушными регенераторами со следующими габаритами насадки: длина - 6500, ширина - 6500, высота - 6600 мм. Насадка имеет объем 278 м3 и выполняется с укладкой огнеупоров по системе Сименса. Шлаковик имеет объем 142,76 м3 (длина 7500, ширина 4500, высота в стреле прогиба 4745 мм)... „-, t

При реализации обводного тракта в обоих вариантах обводные борова выполняются идентичными по размерам отводящим боровам регенератора: шириной 2000 мм, высотой в стреле прогиба 3410 мм.

В регенераторах используется насадка типа Сименса с размерами ячеек 155x155 мм вместо существующих 230x230 мм.

В прототипе обводная камера расположена между шлаковиком и насадкой регене- ратора и в ограниченных габаритах действующего мартеновского цеха может быть выполнена только за счет сокращения длины регенератора. При этом обводная камера располагаясь, по всей ширине регенератора, должна иметь сечение в свету 2000x6500 мм. В этом случае габариты насадки регенератора будут: длина 4500, ширина 6500 и высота 6600 мм, объем - 193 м , т.е. у прототипа объем насадки сократился с 278м3 до 193м3 или на 30,57%. В предлагаемом техническом решении объем насадки остался неизменным и равным 278 м . При

одном и том же размере ячеек поверхность нагрева регенератора в предлагаемом техническом решении будет на 30,57% больше, чем у прототипа (3233, 2245 м2 соответственно), что при прочих равных условиях приводит к повышению коэффициента регенерации тепла с 0,38 до 0,45, т.е. к снижению энергетических затрат на выплавку стали. Так компенсация снижения коэффициента регенерации на 0,01 требует дополнительного расхода 1 кг топлива на тонну стали.

Эффективность защиты насадки регенератора от попадания в нее пыли для прототипа и предлагаемого технического

решения была определена путем моделирования в идентичных условиях. Для этой цели были выполнены в масштабе 1:10 холодные модели шлаковика, регенератора и обводного тракта прототипа и заявляемого технического решения. При этом в заявляемом техническом решении варьировали объемом обводной камеры, который составлял 0,1, 0,2, 0,25. 0,3 и 0,4 объема шлаковика. Запыленные отходящие газы при продувке

ванны кислородом иммитировали Пропусканием воздуха, содержащего пыль в количестве 10 г/м . За критерий эффективности было принято количество пыли, осажденной за насадкой регенератора. Полученные данные приведены в табл.1.

Данные таблицы подтверждают эффективность предложенного технического решения по сравнению с прототипом и целесообразность выбранного интервала

объема обводной камеры.

Как видно из приведенных в табл. 2 данных объем обводной камеры более существенно, чем на стойкость насадки, влияет на

длительность .интервала между остановками печи для очистки обводной камеры от плавильной пыли. Этот интервал при выбранных объемах камеры лежит в пределах 3,0-5,0 месяцев. Выполнение камеры с объемом больше верхнего заявленного предела практически не приводит к увеличению срока ее службы, а только к увеличению расхода строительных материалов. Поэтому верхний предел был ограничен величиной 0,3 объема шлаковика.

Формула изобретения Сталеплавильный агрегат, содержащий рабочее пространство и расположенные последовательно с каждой его стороны шлаковик, обводную камеру с обводным боровом и отсечным шибером, регенератор с отводящим боровом, соединяющий дутьевой вентилятор с обводными боровами воздухопровод с отсечными клапанамиГЬ fличающийся тем, что, с целью увеличения межремонтного срока службы агрегата и снижения энергетических затрат на выплавку стали, он снабжен установленными в своде отводящего борова регенератора горелочными устройствами, а обводная камера размещена вдоль продольной стены шлаковика, при этом ее объем составляет 0,2-0,3 объема шлаковика.

Таблица 1

Использование: в черной металлургии, в частности в мартеновских печах для выплавки стали. Сущность изобретения: стале- плавильный агрегат содержит рабочее пространство и расположенные с каждой его стороны шлаковик, обводную камеру с обводным боровом и отсечным шибером, регенератор с отводящим боровом, воздуховод с отсечными клапанами, соединяющим дутьевой вентилятор с обводными боровами. Обводная камера размещена вдоль продольной стены шлаковика и выполнена с объемом, равным 0,2-0,3 объема шлаковика. В своде отводящего борова за регенератором установлены горелочные устройства. 1 ил., 2 табл.

Количество пыли, поступающее в насадку регенератора в % от общего количества, содержащегося в поступающую систем/печи газах

- Таблица 2 Эксплуатационные данные описываемого сталеплавильного агрегата

бен ты/шторный ЛозЬух

б в

/4