Двухванная сталеплавильная печь Советский патент 1982 года по МПК F27B3/00 

Изобретение относится к черной металлургии.

Известна двухванная сталеплавильная печь, содержащая вертикальные каналы, шлаковики и эжекторы, вьтолненные в виде труб с равномерно расположенными по их длине соплами, установленных параллельно поперечной оси печи на расстоянии от торцевой стенки вертикального канала, равном 0,4-0,6 ширины, и выше порога пламенного окна на расстоянии, равном 0,375-0,405 высоты пламенного .

Однако эффективность эжектирующего устройства такой двухванной печи невелика. Недостаточная длина вертикального канала, служащего камерой смешения, не обеспечивает хорошего смешения и выравнивания поля скоростей по сечению, что увеличивает потери напора и снижает эффективность работы эжектора. Кроме то го, -установка эжектора в зоне интенсивного брызгообразования не обеспечивает его надежную работу, так как сопла эжектора в процессе эксплуатации забиваются брызгами металла и

шлака.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигав

мому результату является двухванная сталеплавильная печь, содержащая две ванны, имею1цие каждая вертикальс ные каналы, ишаковик, вертикальный дымоспад, отводной и общий борова. Печь снабжена нагнетающим вентиляторе, имеющим сопла,встроенные в кладку стенок вертикальных 4л дымоспадов 2 J.

Однако в поперечном сечении отводного борова отсутствуют необходимые сужения, цилиндрический участок и диффузор. Кроме того, площадь поперечного сечения отводного боро15ва в 5 - 7 раз превышает рациональное значение площади попереч5юго сечения камеры смешения.

Установка рабочих сопел эжектора в стенках вертикальных дымоспадов,

20 т.е. в зоне поворота на 9О потока дымовых газов, увеличивает сопротивление дымового тракта н снижает эффективность эжектирующего устрой ства.

25

Целью изобретения является улучшение эвакуации даомовых газов из рабочего пространства двухванной печи.

Поставленная цель достигается 30 1тем, что в двухванной сталеплавильНой печи, содержащей вертикальные 1(.ааагш, шлаковики, вертикальные дш/юсп 1ды, отводные и общий борова и установленные в отводных боровах эжектируювдие устройства с рабочими соплами, каждый отводной боров снаб жен цилиндрической камерой смешения установленной перед выходным сечением рабочего сопла эжектирующего устройства соосно с ним. Площадь проходного сечения камеры смешения превышает площадь выходного сечения рабочего сопла в 100 - 130 раз а ее длина составляет 4-6 диаметров камеры. При этом камера смешения расположена на расстоянии от рабочего сопла, равном 10 - 15 его дламетрам. Использование в предлагаемом устройстве смесительной камеры опти мальных размеров и установка ее на указанном расстоянии от рабочего сопла приближает его работу к работе расчетного эжектирующего устройства. Камера смешения, служащая для выравнивания поля скоростей, значительно улучшает эвакуацию дымо вых газов, так как обеспечивает про цесс преобразования кинематической энергии в потенциальную с наименьиими потерями. Размещение в борове камеры смешения практически не увеличивает сопротивление газоотводящего тракта, так как перекрытие поперачного сечения борова в этом слу чае незначительно. Это позволяет включать в работу эжектирующее устройство только в те периоды плавки когда дымосос не обеспечивает подде жание в рабочем пространстве печи о тимального давления. Оптимальные параметры камеры смешения и место ее установки опред ляют с помощью исследований, проведенных на холодных моделях и действующих двухванных печах ММК. Из проведенных исследований на холодной модели, выполненной в масштабе 1 ; 40,. видно, что работа эжектирующего устройства эффективна только при выполнении камеры смешени-я с площадью проходного сечения, превышающей в 100 - 130. раз площадь выходного сечения рабочего сопла. Уменьшение или увеличение площади поперечного сечения камеры смешения против оптимального значения умень даает количество эжектируемых газов примерно на 20% {табл. 1). Длина камеры смешения имеет важн значение, так как ощэеделяет степень выравнивания поля скоростей по ее сечению и обуславливает эффективность работы эжектирующего устро ства. Выбранная- длина камеры смешения, равная 4 - 6 ее диаметрам, является оптимальной и обеспечивает наименьшие потери в эжекторе. При уменьшении длины камеры смешения она не обеспечивает ВЕлравнивания поля скоростей по сечению и снижает эффективность работы эжектора. Увеличение длины камеры смешения сверх оптимальной также ухудшает работу эжектора, так как улучшения смешения гйзов уже не наблюдается, а потери на трение возрастают. Оптимальность выбранного значения длины камеры смешения подтверждается также данными моделирования. Увеличение или уменьшение длины камеры смешения против оптимального существенно уменьшает тяговые возможности эжек тора и печи (табл. 2). Расстояние от смесительной камеры до выходного сечения рабочего сопла, равное 10 - 15 диаметрам рабочего сопла, является оптимальным, так как при этом конечное сечение рабочей струи равно входному сечению смесительной камеры. Приближение сопла к камере смешения сверх оптимального приводит в этом случае к уменьшению длины камеры смешения и к ухудшению работы эжектора, так как конечное сечение свободной струи перемещается ближе к концу смесительной камеры. Удаление соплн от камеры смешения сверх оптимального значения существенно ухудшает работу эжектора. В этом случае конечное сечение рабочей струи больше, чем сечение камеры смешения. В этих условиях рабочая струя вносит в камеру смегаения больше газов, чем может пропустить эжектор, поэтому часть газа вытекает обратно из камеры смешения. Возникают обратные потоки во входном сечении камеры смешения и связанные с ними дополнительные потери в эжек торе. На чертеже изображена двухванная( сталеплавильная печь. Печь состоит из двух ванн 1 и 2, в которых установлены кислородные подвижные фурмы 3, вертикальных каналов 4 и 5, шлаковиков 6 и 7, вертикальных дымоспадов 8 и 9, отводных боровов 10 и 11 и общего борова 12. Направление дымовых газов меняется при использовании шиберов 13 и 14. В отводных боровах 10 и 11 расположены эжектирующие устройства, которые включают в себя водоохлаждаемые рабочие сопла 15 и 16 и водоохлаждаемые смесительные камеры 17 и 18. В качестве эжектирующей среды используется перегретый пар давле-нием 0,8 - 1,0 МПа, который поступает из общецехового паропровода 19 по трубопроводу 20 к рабочим водоохлаждаеким соплам 15 и 16, На паропроводе 20 установлены регулирующие

клапаны 21 и 22, предназначенные для регулирования расхода пара, подаваемого на рабочие сопла,

Двухванная печь работает следуют щим образом.

Образующиеся при продувке дымовые газы, содержащие окись углерода, поступгиот из ванны 1 в ванну 2, где в это время идет завалка и прогрев шихты. В ванне 2 окись углерода дожигается и ды1«эвые газы через вертикальный канал 5 поступгоот в шпаковик 7, а оттуда через вертикальный дымоспад 9 - в отводной боров 11, где газы подсасываются струей пара, выходящей из водоохлаждаемого сопла 16 эжектора и, проходя через водоохлаждаезную камеру 18 смешения, поступают в общий боров 12 и далее в котел-утилизатор и систему газоочистки.

Таким образом, эжектируя дымовые газы, это устройство повышает разрежение перед эжектором, т.е. последовательно в вертикальном даоюспаде 9, шлаковике 7, вертикальном кангше 5 и ваннах 1 и 2.

Изменяя расход пара,.подаваемого . на рабочее сопло зжектирукяцего- устройства, можно менять величину этого разряжения и добиться в обеих ваннах заданного режима давления.

После выпуска металла из ванны I в нее начинают завалку шихты, а в ванну 2 заливают чугун и начинают продувку. Изменяют направление дымовых газов с помощью шиберов 13 и 14, одновременно производят реверс паровых отсечных клапанов 21 и 22. В дальнейшем цикл повторяется.

Опыт работы двухванных печей покАзывает, что необходимость включения в работу эжектируюсцего устройства составляет 15 - 20% времени от обцвй длительности плавки. в эти отрезки времени не удается поддержать оптимальное давление в печи

5 (30-40 Па с помощью основного дымососа.

Применение предлагаемого реше. кия, как показывают исследования на модели и в промьаиленных условиях, увеличивает количество газов, эва ег куируег1«х иэ рабочего пространства, на 30 - 40% по сравнению с известным , Это позволяет на протяжении всей плавки поддерживать оптимсшьное давление

5 в рабочем пространстве печи 130 40 Па), что существенно сокращает пылегазовые выбросы из рабочих окон в цех. Одновременно повышается производительность печи на 4-6%, так

как продувку металла кислородом можно вести с максимальной интенсивностью на протяжении всей лла.вки.

Таблица 1

Расход сжатого воздуха на эжектор, MV4 14,2 14,2 Количество эжектируемых газов, мЗ/ч102,2 128,8

f - площадь сечения камеры смвяения, м ; f- - площадь сечения рабочего сопла, м .

.... . .

Расход сиатого воздуха на эжектор,

14,2

Количество эжектируемлх 97,0

газов, MV4 - длина камеры смешения;

Таблица 2

14,2 101,3 14,2 14,2 14,2 130,4 129,2 105,1

Формула изобретения

Дэухванная сталеплавильная печь, содержащая вертикальные канадш, шлаковики, .вертикальные дымоспады, отводные и общий борова и эжектирующне устройства с рабочими соплами, установленные в отводных боровах, отличающаяся тем, что, с целью улучшения эвакуации дымовых fasoB из рабочего пространства, каж|дый отводной боров снабжен цилиндрической камерх й смешения/ установленной перед выходным сечением рабочего сопла эясектируквдего устройства соос-.

НО с ним, причем площадь проходного I сечения камеры смешения превышает площадь выходного сечения рабочего сопла в 100 - 130 раз, длина камеры составляет 4 - б ее диаметров, а ее расстояние от выходного сечения рабочего сопла составляет 10-15 диаметров сопла.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

18