Мартеновская печь Советский патент 1993 года по МПК F27B3/26 C21C5/04 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к мартеновским печам.

Известен сталеплавильный агрегат, содержащий с каждой стороны рабочего пространства шлаковик и воздушный регенератор с насадкой из огнеупорного кирпича, выполняемой с открытыми каналами, то есть по системе Сименса.

Недостатком известного технического решения являются повышенные удельные расходы топлива и кислорода при выплавке стали. Объясняется это тем, что в регенераторе с насадкой типа Сименса не обеспечивается равномерное распределение отходящих продуктов сгорания и воздуха по длине (сечению) насадки. Максимальные количества дыма и воздуха проходят в противоположных по длине регенератора частях насадки. Вследствие этого степень использования тепла отходящих газов (коэффициент регенерации) невелика, соответственно температура подогрева воздуха ниже достижимой при имеющейся .поверхности нагрева регенератора, что и приводит к повышенным расходам топлива to кислорода при выплаве стали.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемым результатам является мартеновская печь, имеющая с каждой стороны рабочего пространства шлаковик и регенератор, содержащий корпус с арочным сводом, торцовой и перевальной стенками, размещенную внутри корпуса теплообменную насадку типа Сименса их огнеупорного кирпича.

Недостатком известной конструкции является работа сталеплавильного агрегата с завышенными расходами топлива и кислорода на протяжении значительной части его кампании. Объясняется это тем, что температура подогрева воздуха ниже достижимой при имеющейся поверхности нагрева регенератора из-за невозможности обеспечения равномерного распределения дымовоздушных потоков по сечению насадки регенератора в течение всей кампании агрегата. Установленные над насадкой в шахматном порядке два ряда столбиков, предназначенные для выравнивания газовых потоков по сечению насадки обладают незначительной строительной прочностью. Стойкость их из-за тяжелых условий работы в наднасадочном пространстве не превышает 1,5-2,0 месяцев после чего они разрушаются, перекрывая в районе их установки сечение каналов верхних рядов насадки. При этом равномерность распределения потоков по сечению насадки ухудшается и становится хуже, чем при отсутствии установки

столбиков. Таким образом, известное техническое решение не может обеспечить равномерного распределения газовых потоков по сечению насадки регенератора, а

5 следовательно, не представляется возможным повысить температуру подогрева .воздуха и снизить за счет этого удельные расходы топлива и кислорода при выплавке стали.

Цель изобретения-снижение расходов кислорода и удельного расхода топлива путем равномерного распределения дымовоздушных потоков по сечению регенератора. Поставленная цель достигается тем, что

5 в известной конструкции мартеновской печи, содержащей плавильную ванну, шлако- вики и регенераторы с торцевой и перевальной стенками и размещенной внутри него с насадкой из огнеупорного кирпича

0 типа Сименса, насадка типа Сименса размещена между участками насадки типа Каупера, прилегающих к перевальной и торцевой стенкам регенератора и составляющими каждый 0,181-0,227 общей длины насадки.

5 Расположение насадки Сименса между участками насадки Каупера, а также интервал длин этих участков выбран, исходя из достижения равномерности распределения газовых потоков по сечению регенератора.

0 Наличие участков насадки типа Каупера, имеющих изолированные вертикальные каналы позволяет за счет изменения их гид- равлическогосопротивления перераспределять потоки дыма и воздуха

5 по сечению регенератора.

Так, при дымовом периоде наибольшее количество отходящих продуктов сгорания движется по каналам насадки, расположенным у торцовой стены регенератора, а наи0 меньшее - по каналам насадки, прилегающим к шлаковику. Каналы насадки, прилегающие к торцовой стене регенератора, значительно больше прогреваются, сопротивление их движению продуктов сго5 рания сверху вниз возрастает, в то же время каналы, расположенные у шлаковика, имеют меньшую температуру и, соответственно, меньшее сопротивление движению газов.

0 Вследствие разных сопротивлений каналов этих участков и происходит перераспределение продуктов сгорания по сечению насадки, способствуя более равномерному ее прогреву по сечению.

5 Аналогичное явление происходит и при движении воздуха снизу вверх по насадке регенератора.

Максимальное количество воздуха стремится пройти через каналы прилегающие у шлаковику, а минимальное - у торцовой стены эегенератора. При этом гидравлическое соп эотивление движению газов по каналам у ш таковика возрастает и будет больше, чем (налов, расположенных у торцовой стеу к, ны. эт ра , ки ме се вь ра кр вы

ки нь ра ко

ле тр ра ре

ск ре

ст

1,

Зи ти к а

Щ1

то

на ге ко во

Вследствие изменения сопротивлений х участков происходит выравнивание пределения воздуха по сечению насадТаким образом, благодаря более равно- ному распределению газовых потоков по гнию регенератора и достигается более окая по сравнению с прототипом темпе- ура нагрева воздуха, что и позволяет со- тить расходы топлива и кислорода при лавке стали,

Если длина каждого из участков насад- аупера будет меньше 0,181 общей дли- насадки, то не обеспечивается номерное распределение газовых пото- по сечению насадки.

При увеличении длины этих участков бо- 0,227 общей длины насадки возрастает доемкость укладки насадки регенерато- при практически неизменной температу- подогрева воздуха. На чертеже представлена мартенов-

печь по продольной оси шлаковика и енератора.

Мартеновская печь содержит с каждой роны рабочего пространства шлаковик егенератор 2, имеющий наднасадочное поднасадочное 4 пространства, насадку а Сименса 5, размещенную между участ- и насадки 6 и 7 типа Каупера, прилегаю- ми соответственно к перевальной и цовой стенке регенератора 2 и составля- кпдими каждый 0,181-0,227 общей длины адки. Наднасадочное пространство ре- :ратора 2 соединено с боровом 8, на ором установлен шибер 9 и тарельчатый душный клапан 10. Мартеновская печь работает следующим образом. .

При отводе продуктов сгорания из рабочего пространства печи слева (на чертеже изображен левый дымовоздушный тракт) воздушный клапан 10 закрыт, а шибер 9 в бсрове 8 открыт. Продукты сгорания через шлаковик V поступают в наднасадочное пространство 3 регенератора 2. При этом большая их часть устремляется к торцовой стене регенератора 2. В результате каналы участка насадки типа Каупера 7, прилегающее к торцовой стене регенератора 2 нагре- в« ются больше, чем каналы участка насадки ТУ па Каупера 6, прилегающие к шлаковику .1., Вследствие этого сопротивление каналов уЦастка насадки 7 увеличивается по сравне- HJIIO с сопротивлением каналов участка насадки 6. В результате произойдет перераспределение потоков отходящих газов. Количество продуктов сгорания, проходящее через каналы участка насадки 7 уменьшится, а через каналы участка насадки 6 увеличится. Такое перераспределение продуктов сгорания приводит к равномерному прогреву всей насадки по ее сечению. После реверсирования факела шибер 9 закрыт, а тарельчатый воздушный клапан 10 открыт. Воздух поступает в поднасадочное пространство 4 регенератора 2, при этом большая его часть стремится пройти по части насадки 6, примыкающей к шлаковику 1. Каналы этой части насадки охлаждаются больше, чем каналы участка насадки 7. Поэтому и сопротивление каналов участка насадки типа Каупера 7 станет меньше, чем у каналов участка насадки 6. Произойдет перераспределение потока воздуха по сечению регенератора между участками насадки б и 7. В результате такого перераспределения от насадки будет отобрано большое количество тепла, а соответственно воздух нагревается до более высокой температуры, что и позволит сократить удельные расходы топлива и кислорода при выплавке стали.

На 300 т мартеновских печах было выполнено сопоставление эффективности описываемого устройства и прототипа.

Прототип - мартеновская печь с габаритами насадки воздушного регенератора: длина 6500, ширина - 6500, и высота 6600 мм. Насадка выполнена по системе Сименса с размером ячейки 220 х 220 мм из шамотного- кирпича и имеет 22 ряда по длине. Над ячейками насадки на равном расстоянии от перевальной и торцовой стены уста- новлены два ряда столбиков, расположенных в каждом ряду один от другого на расстоянии, равном длине ячейки. Столбики выполнены по системе Сименса.

В изобретении регенераторы мартеновской печи в тех же габаритах были выполнены следующим образом: участки насадки, прилегающие к шлаковику и торцовой стене регенератора, выкладывали по системе Каупера, между ними располагали насадку системы Сименса. Размер ячеек насадки составлял 220 х 220 мм. Длину каждого из участков насадки с системой укладки кирпича по Кауперу принимали равной: 0,091, 0,181, 0,227, 0,272 общей длины насадки регенератора или соответственно: 2, 4, 5 и 6 рядов. При исследованиях за критерий эффективности принимали температуру подогрева воздуха, измеряемую в вертикале отсасывающей термопарой. Данные сопоставительных исследований представлены. в таблице,

Не представлены данные для среднего значения интервала, так как это значение

соответствует дробному числу рядов насадки. Данные таблицы свидетельствуют о преимуществах предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.

При использовании описываемого устройства удельные расходы топлива снижаются с 112,5 кг/т до 110,4 кг/т, т.е. на 2,1 кг/т стали, а расходы кислорода с 69,3 м3/т до 66,4 м3/т, т.е. на 2,9 м3/т.

Использование: в области черной металлургии, в частности в мартеновских печах для выплавки стали. Сущность изобретения: в регенераторе 2 насадка типа Сименса 5 размещена между участками 6 и 7 насадки типа Каупера, прилегающими к перевальной и торцовой стенам регенератора 2. Длина каждого участка 6 и 7 0,181-0,227 общей длины насадки. 1 ил., 1 табл.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Мартеновская печь, содержащая плавильную ванну шлаковики и регенераторы с торцовой и перевальной стенами и размещенной внутри него насадкой типа Сименса из огнеупорного кирпича, отличающая- с я тем, что, с целью снижения расхода кислорода и удельного расхода топлива путем равномерного распределения дымовозРезультаты сопоставления эффективности прототипа и предлагаемого технического решения

Температура подогрева воздуха ,°С

О

0,097 / 2 ряда /

0,181 /4 ряда/

0.227 / 5 рядов /

0,272 / 6 рядов /

душных потоков по сечению регенератора, части насадки, прилегающие к перевальной и торцовой стенам регенератора по всей его высоте выполнены с кладкой типа Каупера, а насадка типа Сименса размещена между ними, при этом длина каждого участка насадки типа Каупера составляет 0,181-0,227 общей длины насадки.

Примечание

Прототип

Увеличивается объем работ по уладке насадки