Загрузочное устройство доменной печи Бардышева В.Г. Советский патент 1982 года по МПК C21B7/20 

(54) ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДОМЕННОЙ ПЕЧИ В. Г. БАРДЫШЕВА

1

Изобретение относится к оборудованию доменных печей в черной металлургии и может быть использовано на доменных печах любого объема с нормальным и повышенным давлением газа на колошнике.

Известно загрузочное устройство доменной печи, содержащее враш,аюш.ийся импеллер, создаюш,ий .противодавление колошниковым газам и с помощью центробежной силы забрасывающий шихтовые материалы в кольцевую камеру, из которой они по рудоспускам ссыпаются в доменную печь 1.

Недостатками указанного выше загру зочного устройства являются наличие быстровращающегОся громоздкого узла (импеллера), находящегося под воздействием абразивной среды, невозможность окружного и радиального регулирования распределения шихтовых материалов на колошнике. Такое загрузочное устройство обеспечивает непрерывность загрузки печи, однако, указанные недостатки могут являться препятствием его практического использования.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является загрузочное устройство

доменной печи, содержащее газоуплотняющий узел, загрузочную воронку, газосопловый распределитель шихты 2.

Недостатками известного устройства являются невозможность непрерывной загрузки и распределение шихтовых материалов, его сложность и недолговечность.

Цель изобретения - обеспечение непрерывной загрузки и распределения шихтовых материалов, упрощение устройства и увели,Q чение срока его службы.

Поставленная цель достигается тем, что в загрузочном устройстве доменной печи, содержащем газоуплотняющий узел, загрузочную воронку, газосопловой распределитель ши-хты, последний выполнен в виде кольцевого струйного щелевого аппарата подачи колошникового газа, закрепленного снаружи загрузочной воронки.

Кольцевой струйный аппарат имеет форму двухстенной воронки, что позволяет со2Q кратить абразивный износ, повысить экономичность и обеспечить оптимальное соотношение горизонтальной и вертикальной составляющих вектора равнодействующей скоростного напора кольцевого сжатого потока.

На фиг. 1 изображено загрузочное устройство, общий вид; на фиг. 2 - узел I; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1. Загрузочное устройство доменной печи содержит кольцевой струйный аппарат 1, загрузочную воронку 2, предохранительный газоуплотняющий клапан 3, приемную воронку 4, коллектор 5 газа (пара), коллектор 6 воды, дроссель-краны 7 газа (пара), краны 8 воды.

Кольцевой струйный аппарат 1 установлен внутри печи и непосредственно обрамляет своим выходным сечением разгрузочное отверстие воронки 2. К воронке 2 сверху снаружи печи примыкает клапан 3, а над ним установлена приемная воронка 4. Коллекторы 5 и 6, дроссель-краны 7 и краны 8 установлены снаружи печи.

Кольцевой струйный аппарат 1 состоит из приемной горловины 9 и диффузора 10. Краны 7 и 8 через штуцеры 11 газа (пара), воды 12 соединены со струйным аппаратом 1. Горловина 9 набрана из колец 13 с прокладками 14 между ними, за счет которых образованы кольцевые щели (зазоры) 15. Кольца 13 имеют камеры 16 с каналами 17 и перемычки 18 между камерами 16. Количество и размеры камер 16 и перемычек 18 одинаковы на сопряженных кольцах 13. Каждая группа сопряженных и соединенных каналами 17 камер 16 снабжена штуцером 11 газа (пара) и штуцером 12 воды. Стороны колец 13, обращенных внутрь струйного аппарата 1, имеют аэродинамическую форму. Диффузор 10 состоит из внутренней 19 и внешней 20 воронок, прикрепленных к горловине 9. Внешняя воронка 20 диффузора 10 через горловину 9 посредством скоб 21 скреплена с внутренней воронкой 19, которая, в свою очередь, косынками 22 прикреплена к загрузочной воронке 2.

В качестве рабочего потока струйного аппарата могут быть наряду с колошниковым газом использованы компримированные газы, например инертные, либо водяной пар. Параметры газа рабочего потока должны обеспечивать создание необходимого скоростного Напора сжатого потока на выходе из струйного аппарата, достаточного для отсечки колошникового газа печи от разгрузочного отверстия воронки 2 (от атмосферы) и необходимого маневрирования величиной и направлением кольцевого сжатого потока для обеспечения распределения шихтовых материалов на колошнике печи.

Загрузочное устройство доменной печи работает следующим образом.

Газ рабочего потока из коллектора 5 через приоткрытые дроссель-краны 7, штуцеры 11, каналы 17 постоянно подается в камеры 16 и через выходные щели 15 истекает во внутреннюю часть струйного аппарата 1. При этом направление струй рабочего потока, истекающего из щелей 15, под действием аэродинамической формы концов

колец 13 изменяется на 90°. Истекающий газ рабочего потока тонкой пленкой со скоростью, близкой к скорости звука, движется по внутренним поверхностям горловины 9 и диффузора 10 струйного аппарата 1.

В результате по оси струйного аппарата 1 создается разрежение, под действием которого колощниковый газ засасывается через горловину 9, в диффузоре 10 смещивается с рабочим потоком и смешанный

сжатый поток через выходное кольцевое сечение струйного аппарата 1 выбрасывается под острым углом к оси воронки 2. Кольцевой сжатый поток смешанного газа смыкается ниже разгрузочного отверстия воронки 2. Его скоростной напор образует

замкнутую область повышенного давления, непроницаемую для колощникового газа. Направление скоростного напора обуславливает возникновение у разгрузочного отверстия воронки 2 области В разрежения.

Шихтовые материалы, подающиеся на колощник (скипом, конвейером), через приемную воронку 4, открытый -клапан 3 подаются в воронку 2 и под действием гравитационных сил ссыпаются в печь через область В разрежения, подхватываются сжатым потоком смешанного газа, выходящего из струйного аппарата 1, и распределяются по колощнику следующим образом. Если все дроссель-краны 7 открыты на одинаковую величину, необходимую для отсечки колошникового газа и маневрирования сжатым потоком, то вектор равнодействующей кольцевого скоростного напора совпадает с осью воронки 2. В этом случае шихтовые материалы ссыпаются в центральную зону печи

5 и образуют конический центральный гребень. Для отклонения потока шихтовых материалов от оси печи дроссель-краны 7, расположенные со стороны желаемого отклонения потока материалов, прикрываются (но только до величины, обеспечивающей отсечку колошниковых газов), а с противоположной стороны дополнительно приоткрываются. Величина вектора равнодействующей скоростного Напора кольцевого сжатого потока остается прежней, а его направление из- меняется. При этом расход газа рабочего потока, проходящего через дроссель-краны 7 распределяется между ними таким образом, чтобы горизонтальная составляющая вектора равнодействующей скоростного напора сжатого потока, выходящего из струйного аппарата 1, совпала по направлению с принятым направлением потока шихтовых материалов. Чем больще разность расходов газа рабочего потока на противоположных сторонах струйного аппарата, тем больше отклоняется поток шихтовых материалов, тем дальше от оси печи образуется их гребень.

В зависимости от желаемого характера распределения щихтовых материалов на колошнике обеспечивается либо неподвижность в плане вектора равнодействующей скоростного напора (работа по станциям), либо его вращение с заданной скоростью. Варьированием величиной, направлением и скоростью вращения упомянутого вектора равнодействующей скоростного напора достигается получение на колощнике кольцевых, концентрических, либо спиралеобразных гребней щихты различной величины.

Поскольку при работе струйного аппарата 1 образуется область В разрежения, в эту область подсасывается воздух из атмосферы. Величина подсоса находится в прямой зависимости от разрежения в области Вив обратной зависимости от сопротивления в воронке 2. Для обеспечения минимального подсоса воздуха из атмосферы величина разрежения устанавливается минимально допустимой из условия избежания опрокидывания сжатого потока смещанных газов струйного аппарата из печи в атмосферу за счет придания конусности струйному аппарату 1. Максимальное сопротивление в воронке 2 возникает в момент прохождения материала через разгрузочное отверстие воронки 2 полным сечением. С этой целью разгрузочное отверстие устанавливается расчетным.

С целью предотвращения образования взрывоопасной смеси доменного газа с засасываемым из атмосферы воздухом, в случае применения в качестве рабочего потока струйного аппарата компримированных газов, на вход в струйный аппарат 1 из коллектора б через краны 8 и щтуцера 12 подается вода, которая под действием газового потока внутри аппарата 1 диспергируется и выбрасывается в виде тумана, а затем при температуре колошника превращается в пар. В случае применения пара в качестве рабочего потока струйного аппарата вода на вход не подается совсем, либо подается в меньщих количествах.

Кольцевой струйный аппарат 1 находится в работе постоянно. В случае исчезновения минимально допустимого разрежения в области В по любым причинам предохранительный газоуплотняющий клапан 3 закрывается. Загрузка печи прекращается. Случайные выбросы газа из печи удаляются из приемной течки 4 через вытяжную свечу 21.

Предлагаемое загрузочное устройство обеспечивает непрерывную загрузку и возможность осуществления любого желаемого характера распределения материалов в печи, позволяет сократить единичную мощность транспортных средств и оборудования системы набора и взвешивания шихты за счет увеличения рабочего фонда времени. Устройство просто и долговечно вследствие исключения из его конструкции механических газоуплотняющих и сальниковых

устройств, вращающихся частей, работающих в условиях абразивной среды и высоких температур, и сокращения общего количества узлов. Абразивный износ струйного аппарата сведен до минимума, так как

внутренняя поверхность его защищена высокоскоростным рабочим потоком.

Устройство экономично, так как в нем отсутствуют мощные потребители электроэнергии (лебедки конусов, приводы клапанов, распределителей шихты и т.п.) и использованы маломощные электроприводы дроссель-кранов и кранов воды. Расход газа рабочего потока сокращается за счет исполнения кольцевого струйного аппарата щелевым, который обладает более высоким

5 коэффициентом инжекции.

Применение предлагаемого загрузочного устройства на мощной доменной печи составит порядка 379 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

Загрузочное устройство доменной печи, содержащее газоуплотняющий узел, загрузочную воронку и газосопловой распределитель щихты, отличающееся тем, что, с целью обеспечения непрерывной загрузки и распределения шихтовых материалов, упрощения и увеличения срока службы устройства, распределитель шихты выполнен в виде кольцевого струйного шелевого аппарата подачи колошникового газа, имеет форму двухстенной воронки и закреплен снаружи загрузочной воронки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Cxomoff/ no/TTOjc

guf.2 2 г