Устройство для предварительного подогрева шихты

Устройство для предварительного подогрева шихты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ дф» Фе ()6797f4

Союэ Советскнк

Соцналнстнческнк

Реслублнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 030677(21) 2494030/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51)М. Кл.

F 27 D 17/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 669.187.. 2 (088. 8) Опубликовано 1508.79. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 18.08. 79 (72) Авторы В. Я. Конюх, В. Я. Грабарь, В. П. Асанин, В. И. Месяц, и3О ретеиия В. Я. МИШЕНКО, A . .М. ЧЕРНОУСОВ И В. В. ГРОМЦЕВ (71) Заявитель

Институт газа АН Украинской CCP (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО

ПОДОГРЕВА ШИХТЬ|!

Изобретение относится к металлургии, в частности к выплавке стали в электропечах и конвертерах, где. применяется загрузка металлошихты корзинами (бадьями) .

Известно устройство для предварительного подогрева шихты кислородных конверторов (1), представляющее собой1О вращающийся барабан с огнеупорной футеровкой, закрепленный на наклоняющихся секторах либо другом устройстве, поэ воляюшем на клон ят ь барабан .

Один конец барабана соединен с гаэоотводящим трактом конвертера, а другой — с участком газоотводящего тракта в непосредственной близости к конвертеру. На этом конце помещена фурма, через которую вдувают окислитель в барабан . Во время продувки металла в конвертере порция твердой шихты подогревается в . барабане эа счет тепла отходящих газов, а CQ в отходящих газах дожигается путем 25 подачи оки слит ел я ч ере з фурму . После выпуска плавки барабан наклоняют и подогретую шихту 3агружают в конвертер, а затем в барабан подают очередную порцию шихты и начинают продув" ку плавки в конвертере.

Недостатком известного устройства является возможность значительного окисления шихты в процессе нагрева, Объясняется это тем, что шихта нагревается в потоке продуктов полного окисления, имеющих температуру свыше 1500 С. В укаэанном случае при нагреве лома черных металлов до температуры свыше 800 С неизбежно его окисление, что приводит к снижению выхода годного металла.

Окисления металла можно -быпо бы избежать, ограничивая температуру отходящих газов за счет подсоса в барабан окружающего воздуха для подачи избыточного окислителя через фурму. Однако это повышает потери тепла иэ-за увеличення объема отходящих газов и снижает эффективность нагрева.

Известна также установка для предварительного подогрева шихты, включающая камеру сжигания, зонт для вытяжки газов, рекуператор и камеру дожигания газа с решеткой, снабженная бадьей для шихты, в нижней части которой выполнен кольцевой канал, соединенный с соплами камеры сжигания. Между кольцевым каналом и камерой сжигания установлен насадок, 679784

Этот вариант установки имеет следующие недостатки . усложняется, конструкция установки (требуется камера дожигания и рекуператор); уменьшается степень использования тепла, так как и в камере дожигания, и в рекуператоре неиэ бежны дополнительные потери тепла. 25

Целью изобретения является улучшение использования тепла отходящих газов, увеличение производительности, упрощение конструкции и условий эксплуатации.

Цель достигается тем, что сопла размещены в два или более ярусов по высоте бадьи в пределах 1/4-2/3

Такое расположение сопл позволяет дожигать газы непосредственно в 35 слое при температуре шихты ниже

800 С. При этом снимается ограничение по температуре нагрева лома продуктами полного сгорания топлива, а при нагреве продуктами неполного 40 сгорания повышается тепловой КПД устройства вследствие отказа от установки рекуператора и камеры дожигания газов. Одновременно упрощается конструкция устройства и снижаются затраты на его изготовление .

На чертеже показана схема описываемого устройства.

Устройство содержит загрузочную бадью 1 с раскрывающимся днищем 2.

Верхняя часть бадьи закрывается крышкой 3 с отверстием. Днище 2 бадьи сопряжено с дымовым коробом 4, который газоходом 5 соединен с дымососом 6. В боковой стенке бадьи 1 имеется несколько ярусов отверстий 7 55 с соплами, перекрытыми изнутри защит- ными козырьками 8. При этом верхний ярус установлен на расстоянии 2/3 высоты бадьи, а нижний — на расстоянии 1/4 этой высоты. Остальные ярусы 60 распределяются равномерно между верх-ним и нижним, а их количество не ограничивается (в принципе чем больше ярусов, тем лучше) .

Устройство работает следующим образом.

30 соединенный с трактом подачи газа.

Сопла сверху перекрыты козырьками, а количество сопл зависит от диаметра бадьи (2).

Недостатком указанной установки является невозможность нагрева шихты свыше 800ОС продуктами полного 5 горения, так как это вызывает окисление металла и снижение выхода годного.

В установке предусмотрен нагрев продуктами неполного горения (что 1О снимает ограничения в температуре подогрева шихты) с дожиганием таких продуктов за пределами слоя шихты в специальной камере и последующим использованием полученного здесь теп- f5 ла для нагрева воздуха в рекуператоре, Отходящие из сталеплавильной печи, например иэ дуговой электропечи, газы поступают через отверстие в крышке бадьи. на поверхность размещенного в ней металлолома. Температура и состав газов зависят от периода плавки в сталеплавильной печи.

Температура газов 800-1700 С, а содержание окиси углерода 0-80Ъ. При этом всегда соблюдается следующая закономерность: чем выше температура газов, тем больше в них содержание окиси углерода. Это позволяет подавать газы на поверхность нагреваемого лома, не ограничивая предварительно их температуру, так как наличие в них СО не приводит к окислению лома при нагреве его свыше 800 С.

Дожигание окиси углерода, содержащейся в газе, производится в слое лома путем подачи окислителя через сопла, установленные в боковой стенке бадьи.

Угол наклона сопл к оси бадьи в зависимости от различных условий может колебаться от 90 до 10 . Начинают подавать окислитель в верхний ярус сопл до тех пор, пока температура лома на уровне укаэанного яруса не достигает 600-800 С. Величина этой температуры определяется видом нагреваемого лома. Хотя термодинамически заметное окисление лома начинается после нагрева свыше 800 С, проведенные, эксперименты показывают, что лом с развитой поверхностью (например, стружка) начинает окисляться раньше, Так, для весьма мелкой стружки температура начала окисления около 600 С, что объясняется каталитическим действием некоторых окислов, имеющихся на ее поверхности. Эксперименты также показывают, что нет смысла располагать верхний ярус сопл выше 2/3 высоты бадьи, так как при подогреве лома в среднем по массе до 500 С (это гарантирует высокую степень использования тепла и отсутствие окисления металла) за цикл нагрева верхняя часть лома до урсвня верхнего яруса успевает достигнуть необходимой температуры без дожигания СО.

После того, как температура на уровне верхнего яруса достигает 600800ОC начинают вдувать окислитель в рядом расположенный нижний ярус до тех пор, пока и íà его уровне не будет достигнута указанная температура. В такой же последовательности осуществляется подача окислителя через все остальные ярусы сопл (заканчиваясь нижним ярусом) . Не рекомендуется располагать сопла нижнего яруса ниже 1/4 высоты бадьи, так как в противном случае наблюдаются перегревы раскрывающегося днища с возможностью его разрушения.

Устройство работает аналогично, если вместо отходящих из сталеплави 3 6 льной печи газов испольэовать продукты неполного сгорания топлива.

Для сравнения показателей предлагаемого и известного устройств на лабораторной установке проводят нагрев металлолома иэ углеродистой стали в бадье цилиндрической формы, в которую помещают 640 кг лома. Размеры бадьи следующие: высота 1000 мм; диаметр 800 мм. Бадья имеет днище с отверстиями для прососа газов.

Пример 1. Нагрев в предлагаемом устройстве.

В крышке бадьи устанавливают газовоздушную горелку, в которую подают природный газ (метан) в количестве 14 м 3/ч. Для предотвращения окисления верхнего слоя лома в бадье сжигание газа с воздухом производят при коэффициенте расхода а . О, 6. На входе в слой параметры продуктов сгорания следующие: состав, Ъ: СО 9,1; СО 3,7;Н 11,4

Н О 14,2; N2 остальное; температура 1287 С.

Дожигание газов производят в слое, для чего в боковой стенке бадьи устанавливают 9 сопл в три яруса — по три сопла в ярусе, через которые вдувают воздух ° Сопла верхнего яруса расположены на высоте 700 мм; среднего — на высоте 500 мм; нижнего — на высоте 250 мм. Струи воздуха направляют к оси бадьи под углом

60 . Количество воздуха рассчитывают по составу газа при 1,1.

Подачу воздуха в сопла =-.åðõíåãî яруса начинают одновременно с подачей природного газа в горелку, расположенную на крышке бадьи. Через

l4 мин. на уровне сопл этого яруса достигается температура лома, равная 750 С, после чего переходят на подачу воздуха через сопла среднего яруса, на которых через 10 мин также достигается температура 750 C..

В предла В известном устройстве гаемом при е устройстве 0,6 1,1 1,72

Показатели

37

Время нагрева, мин

Средняя температура лома, 0 С

685

730

730 720

380

380

380

380

4,4

О, 10

62,4

0,10

52,5

О, 12.

42,6

86,5

100

59,3

Из таблицы следует, что нагрев в предлагаемом устройстве имеет существенные преимущества перед нагревом в известном устройстве при люМинимальная температура лома, OÑ

Окисленность (угар), Ъ

Тепловой КПД, Ъ

Производительность, %

79784 6

После этого подают воздух в сопла нижнего яруса. Через 8 мин по достижении температуры 700 С подачу воэ1гуха в сопла нижнего яруса прекращают. При этом температура лома в нижней части бадьи 380oС . Общее время нагрева 32 мин; среднемассовая температура лома 730 С; окисленность (угар) лома, определяемая взвешиванием, 0,10 %. Тепловой коэффициент полезного действия 62,4%, гО Пример 2. Нагрев в известном устройстве.

Бадью оборудуют соплами в нижней части, дожигателем и рекуператором, Природный гаэ также в количестве

14 м >/ч сжигают с воздухом в горелке при трех режимах:

I. Неполное горение с с - 0,60;

II.Ïîëíîå горение с Ф. 1,10;

111.Полное горение с 4- 1.72.

Режимы I и 1я гарантируют отсутствие окисления лома, так как первый дает восстановительное пламя, а третий ограничивает температуру поступающих на нагрев газов до 900 С. Во всех случаях продукты сгорания поступают по трубопроводу к соплам в нижней части бадьи и просасываются через слой лома снизу вверх, а затем направляются в дожигатель и рекуператор. В режимах II u )н дожигатель и рекуператор не используются, так как в газах нечего дожигать, а температура уходящих из слоя газов низкая, При режиме I дожигатель работает, а в рекуператоре воздух нагревается до 400 С и в дальнейшем используется для сжигания природного газа. При всех вариан".àõ нагрев прекращают, когда температура верхнего слоя лома (наименьшая температура

40 по высоте слоя) достигает 380 С.

Результаты опытов представлены в таблице. бом варианте: нагрев ли это продукта— ми полного или неполного сгорания природного газа. Предлагаег1о» yãò— ройство всегда гарантирует практи c9784

Формула изобретения

Составитель Л. Веревкина

Редактор Н. Корченко Техред С. Мигай Корректор О. Билак

Заказ 4773/34 Тираж .696 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобре ений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

67 кое отсутствие окисления нагреваемого лома, известное же, - только в случаях неполного сгорания топлива или большого разбавления отходящих газов с целью снижения их температуры.

При этом известное устройство имеет весьма низкий тепловой КПД, особенно в случае разбавления дыма, либо же дополнительную аппаратуру (наличие дожигателя и рекуператора) при меньшем на 15% КПД. Объясняется это тем, что использование тепла в рекуператоре для подогрева воздуха менее рационально, чем прямой нагрев при дожигании в слое. Кроме того, производительность известного устройства на,13,5-40,7% ниже, чем предлагаемого.

При нагреве в известном устройстве продуктами полного сгорания, но беэ разбавителя, окисляется 4„4% всей садки, что приводит к большим потерям металла, причем при нагреве мелкокусковой шихты, имеющей большую поверхност ь, например стружки, угар возрастает до 16%. КПД нагрева в этом случае ниже, чем в предлагаемом устройстве.

Таким образом, описываемое устройство по сравнению с известным имеет следующие преимущества:

1) повышаетс я произ водит ел ьност ь нагрева на 6-40, 7В;

2) увеличивается тепловой КПД на

4, 4-19, 8Ъ (абс. );

3) уменьшаются затраты на сооружение и эксплуатацию устройства.

Устройство для предварительного

1() подогрева шихты, включающее бадью для шихты с отверстиями и соплами, перекрытыми сверху эащитнымн козырьками и расположенными на цилиндрической стенке бадьи, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью улучшения использования тепла отходящих газов, увеличения производительности, упрощения конструкции и условий эксплуатации, сопла размещены в несколько ярусов по высоте бадьи в пределах от 1/4 до 2/3.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Патент ЧССР 9 146346, кл. 18в 5/38, 1972.

2. Авторское свидетельство

9 368464, кл. F 27 D 17/00, 1973.