Способ охлаждения загрузочного устройства доменной печи Советский патент 1993 года по МПК C21B7/20 C21B7/10 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для охлаждения загрузочных устройств доменных печей.

Известен способ охлаждения загрузочного устройства доменной печи, включающий подачу чистого холодного доменного газа под давлением, превышающим давление в печи, в кольцевую полость, образованную дополнительной воронкой, большим конусом и чашей.

Но реализация известного способа сопровождается большим расходом чистого доменного газа, выпускаемого через щелевой зазор между большим конусом и чашей. При многометровых диаметрах большого конуса и чаши, расположенных в колошниковых пространствах современных доменных печей, сохраняются условия перегрева отдельных частей охлаждаемых элементов, особенно центральной зоны конуса. Теплообмен между проходящим через щель большого конуса и чаши холодным газом сопровождается одновременным отбором

тепла как от перегретых участков, так и участков с относительно меньшей температурой, т.е. способствует только некоторому сглаживанию разности температур охлаждаемых элементов печи, не устраняя тепловых напряжений материала конуса в газозапорном контактном поясе. Кроме того, при открытии большого конуса доменной печи для выгрузки шихтовых материалов на колошник, т.е. после исчезновения выравнивающей щели между конусом и чашей, возникают неблагоприятные условия местного охлаждения поверхностей конуса и чаши (воронки) в местах подвода чистого доменного газа, что вызывает их деформацию и повышение газоабразивного износа контактных поверхностей

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ охлаждения загрузочного устройства, заключающийся в нагнетании холодного азота в корпус привода распределительного лотка, расположенного на купольной части

со С

ч 00 00 О OJ

Сл)

доменной печи и служащего охлаждаемым разделительным узлом между печью и загрузочным устройством, с последующим выпуском азота в печь через постоянные щелевые зазоры между вращающимися элементами лотка.

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Так как охлаждаемый корпус привода лотка охватывает течку, по которой осуществляется выход шихтового материала на лоток, то центральная зона купольной части доменной печи оказывается открытой для входа наиболее нагретых потоков колошникового газа, имеющих максимальную температуру в зоне, расположенной вдоль центральной вертикальной оси доменной печи. Выходящий из кольцевых щелевых зазоров привода лотка азот образует сдвоенную рубашку цилиндрической формы, которая, опускаясь на восходящие потоки колошникового газа, распределяется, образуя газовую воронку, способствующую захвату восходящих потоков с увеличенной площадью центральной зоны колошника и организованному входу нагретых до высокой температуры потоков колошникового газа через центральную течку в газоотсекающую часть загрузочного устройства. С увеличением мощности доменной печи для обеспечения ее производительности увеличивается диаметр центральной течки, что определяет увеличение диаметров и ширины щелевых зазоров привода лотка, при этом возрастает расход азота для охлаждения привода лотка и соответственно, увеличивается тепловое воздействие на газоотсекающую часть.загрузочного устройства через увеличенную площадь поперечного сечения центральной течки. С увеличением поперечного сечения центральной течки увеличивается интенсивность тепловых смен, воздействующих на газо запорные элементы загрузочного устройства после выпуска каждой порции шихтового материала. Высокая частота тепловых смен и значительные температуры в зоне установкитазозапорных элементов снижают их долговечность и вызывают необходимость остановки шлюзового бункера на ремонт для замены газозапорных клапанов, что сопровождается снижением производительности доменной печи.

Целью предложенного способа является повышение эффективности охлаждения загрузочного устройства доменной печи и снижение расхода охлаждающего газа за счет многоступенчатого использования его охлаждающей способности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе охлаждения загрузочного устройства доменной печи, включающем подачу охлаждающего газа в корпус привода распределительного элемента и выпуск газа в полость доменной печи, из корпуса привода

газ направляют на наружную поверхность корпуса, а из газа, выпускаем ого в печь, формируют круговую завесу в плоскости поперечного сечения над распределительным элементом.

0 Формирование из выпускаемого в печь охлаждающего газа сплошной круговой завесы в плоскости поперечного сечения над распределительным элементом позволяет отсечь загрузочное устройство от непосред5 ственного теплового воздействия газовых потоков центральной части колошниковой полости доменной печи после выпуска каждой порции шихтовых материалов на колошник. Кроме дополнительного исполь0 зования, всравнении с прототипом, кинематической энергии выпускаемого в печь газа при образовании круговой завесы предлагаемый способ позволяет увеличить эффективность теплообмена при вторичном

5 использовании азота для охлаждения и отсечки корпуса вращающегося распределительного элемента от теплового воздействия купольной части доменной печи и охлаждения наружной поверхности корпуса

0 его привода. Сочетание ступенчатого многократного использования тепловых и динамических свойств охлаждающего газа в предлагаемом способе позволяет снизить расход азота и устранить напряженные цик5 лы теплосмен для газозапорных элементов загрузочного устройства.

Осуществление заявляемого способа охлаждения загрузочного устройства доменной печи поясняется устройством, изо0 браженным на прилагаемой схеме.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит шлюзовой бункер 1, установленный на промежуточной воронке 2, которая закреплена на куполь5 ной части доменной печи 3. Промежуточная воронка 2 оснащена поперечными полыми балками 4, соединенными между собой в центре воронки через камеру 5. Камера 5 разделена уплотнением 6 на две части, об0 разующие полости А и Б. В полости А установлен корпус привода 7 лопастного роторного распределителя шихты 8. Роторный распределитель шихты 8 соединен с приводом 7 валом 9, на котором смонтиро5 ван диск 10. На внешних торцевых отверстиях балок 4 установлены заглушки 11, которые .оборудованы уплотнением 12 промежуточного вала привода 7 и вентилятором высокого давления 13 с задвижкой 14. На выходном штуцере в цилиндрической части балки 4 установлена задвижка 15. Корпус привода 7 оборудован нагнетательным трубопроводом холодного газа 16 и отражателем 17, установленном на штуцере выпуска газа 18. В концевых частях балок 4 установлены отводящие трубопроводы 19, которые соединяются с кольцевым коллектором 20, связанным через трубопровод 21 с полостью Б камеры 5. На коллекторе 20 установлен штуцер 22 подвода пара.

Предлагаемый способ охлаждения загрузочного устройства осуществляется путем нагнетания холодного газа (азота) через трубопровод 16 в корпус привода 7, установленного в полости А камеры 5. После частичного теплообмена между деталями внутри корпуса привода 7 охлаждающий газ выпускают через штуцер 18 на наружную поверхность корпуса привода 7 за счет отражателя 17, после чего общий поток газа вышедший в камеру 5, направляют в отводящие трубопроводы 19, разделяющие охлаждающий газ на части по числу полостей балок 4. Герметичность внутренних полостей поперечных балок 4 и полости А камеры 5 обеспечивается заглушками 11, уплотнениями 12 и 6, а также задвижками 14 и 15. Из трубопроводов 19 охлаждающий газ через кольцевой коллектор 20 подается по трубопроводу 21 в полость Б корпуса 5, откуда через кольцевой зазор между валом 9 роторного распределителя шихты 8 в нижнем отверстии камеры 5 поступает в щелевой зазор С, образованный наружной торцевой поверхностью камеры 5 и диском 10. Посредством щелевого зазора С из охлаждающего газа, имеющего избыточное давление относительно давления колошникового газа в полости доменной печи 3, фор- мируют круговую завесу в плоскости поперечного сечения над распределительным элементом 8.

Образованный круговой завесой газовый экран препятствует входу центральных горячих потоков колошникового газа в полость промежуточной воронки 2, чем предотвращается недопустимый нагрев как самой воронки, так и газозапорных элементов шлюзового бункера 1 загрузочного устройства доменной печи. В случае отсутствия азота или другого охлаждающего газа в системе энергоснабжения доменной печи, или в случае длительного перерыва (более 0,5 часа) в подаче охлаждающего газа используется вариант комбинированного охлаждения загрузочного устройства посредством пара и воздуха. При осуществлении этого варианта отводящие трубопроводы 19 перекрываются. Отсекающий экран круговой завесы образуется путем подачи пара в

коллектор 20 через штуцер 22 с последующим выходом пара через щелевой зазор С. При этом открываются задвижки 14, 15, а корпус привода 7 и полости поперечных ба- лок4 и камеры 5 охлаждаются путем подачи сжатого воздуха через трубопровод 16.

В случае недостаточного обезвоживания сжатого воздуха, используемого для охлаждения загрузочного устройства, особенно при отрицательных Температурах в зимнее время, возможен вариант охлаждения загрузочного устройства путем включения вентилятора высокого даёлёния 13. В

этом случае трубопровод 16 отключается от сети сжатого воздуха. Расход охлаждающего газа (азота) при использовании первого варианта-предлагаемого способа составляет от 500 до 2000 куб.м./час в зависимости

от величины выпускного отверстия промежуточной воронки 2, характеризующей производительность загрузочного устройства, величины отводимой от привода 7 тепловой энергии, максимальных значений тепловых

параметров центра колошника, при этом торцевой щелевой зазор С, выполняемый в пределах от 2,5 до 6 мм. обеспечивает тепловой режим работы привода 7 в пределах 50-70 град, и температуру газа в верхней

полости промежуточной воронки 2, под конусом шлюзового бункера 1 в пределах 100-120 град, при разности температур в диаметрально-противоположных точках контактных газозапирающих поверхностей

конуса и чаши бункера 1, составляющей 5 град. Например, для доменной печи объемом 2000 куб.м., оборудованной загрузочным устройством с, выпускным диаметром воронки 2, равным 1600 мм, мощностью

привода 7 вращения распределителя шихты 70 кВт и максимальной температурой в центре колошника в пределах 700-800 град, расход азота составляет 1500 куб.м./час при щелевом зазоре С 4 мм.

При использовании второго и третьего вариантов предлагаемого способа расход пара для создания экранирующей завесы воронки 2 равен расходу азота и равен расходу воздуха, подаваемого для охлаждения привода 7, внутренних полостей камеры 5 и балок 4, причем статический напор вентилятор 13 составляет от 300 до 500 мм.в.ст.

В случае необходимости остановки доменной печи с дожиганием газа на колошнике, тепловая защита загрузочного устройства осуществляется путем подачи в нагнетательный трубопровод 16 (или 22) воздуха, из которого образуют круговую отсекающую завесу, предотвращающую перегрев элементов загрузочного устройства от факела горящего газа.

Реализация предлагаемого способа охлаждения загрузочного устройства доменной печи обеспечит длительную работоспособность загрузочного устройства независимо от неблагоприятных рабочих и остановочных режимов работы доменной печи. При этом последовательный ступенчатый отбор охлаждающей способности газа в процессе его пропуска по отдельным узловым единицам загрузочного устройства в сочетании с испол.ьзованием остаточной кинетической энергии газа для создания экранной защиты загрузочного устройства позволяет увеличить эффективность полезного использования каж0

дои единицы объема газа и снизить его расход на 30%.

Формула изобретения Способ охлаждения загрузочного устройства доменной печи, включающий подачу охлаждающего газа в корпус привода распределительного элемента и выпуск газа в полость доменной печи, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса охлаждения и снижения расхода охлаждающего газа, из корпуса привода газ направляют на наружную поверхность корпуса, а из газа, выпускаемого в печь, формируют круговую завесу в плоскости поперечного сечения над распределительным элементом.

Сущность изобретения: при подаче охлаждающего газа в корпус привода распределительного элемента с последующим выпуском в полость доменной печи, из корпуса привода охлаждающий газ направляют на наружную поверхность корпуса, а из газа, выпускаемого в печь, формируют круговую завесу в плоскости поперечного сечения над распределительным элементом. 1 ил.