Устройство для предварительного подогрева шихты

ОПИСАНИЕ- ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ эфгае нц 6797 ИСфюэ Сфветскнк Сфцналнстнческнк Реслублнк(б 1) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 030677(21) 2494030/22-02с присоединением заявки МВ -(51)М. Кл. Е 27 0 17/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 150879. Бюллетень М 30 Дата опубликования описания 18.08.79(71) Заявитель Институт газа АН Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПОДОГРЕВА ШИХТЬ)1 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 собой 1 О вращающийся барабан с огнеупорной футеровкой, закрепленный на наклоняющихся секторах либо другом устройстве, позволяющем наклонять 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 СО в отходящих газах дожигается путем 25 подачи окислителя через фурму, После выпуска плавки барабан наклоняют и подогретую шихту загружают 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 от - ходящих 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,Этот вариант установки имеет следующие недостаткиусложняется, конструкция установки (требуется камера дожигания и рекуператор);уменьшается степень использованиятепла, так как и в камере дожигания,и в рекуператоре неизбежны дополнительные потери тепла. 25Целью изобретения является улучшение использования тепла отходящих газов, увеличение производительности, упрощение конструкции и условий эксплуатации,Цель достигается тем, что сопларазмещены в два или более ярусов повысоте бадьи в пределах 1/4-2/3Такое расположение сопл позволяет дожигать газы непосредственно в 35слое при температуре шихты ниже800 С. При этом снимается ограничение по температуре нагрева лома продуктами полного сгорания топлива,а при нагреве продуктами неполного 40сгорания повышается тепловой КПДустройства 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 загрузочнуюбадью 1 с раскрывающимся днищем 2,Верхняя часть бадьи закрывается 50крышкой 3 с отверстием. Днище 2 бадьи сопряжено с дымовым коробом 4,который газоходом 5 соединен с дымососом 6. В боковой стенке бадьи 1имеется несколько ярусов отверстий 7 55с соплами, перекрытыми изнутри защит-ными козырьками 8. При этом верхнийярус установлен на расстоянии 2/3высоты бадьи, а нижний - на расстоянии 1/4 этой высоты. Остальные ярусы 60распределяются равномерно между верхним и нижним, а их количество не ограничивается (в принципе чем большеярусов, тем лучше) .Устройство работает следующим образом. 30 соединенный с трактом подачи газа. Сопла сверху перекрыты козырьками, а количество сопл зависит от диаметра бадьи (23Недостатком указанной установки является невозможность нагрева шихты свыше 800 ОС продуктами полного 5 горения, так как это вызывает окисление металла и снижение выхода годного.В установке предусмотрен нагрев продуктами неполного горения (что 10 снимает ограничения в температуре подогрева шихты) с дожиганием таких продуктов за пределами слоя шихты в специальной камере и последующим использованием полученного здесь тепла для нагрева воздуха в рекуператоре,Отходящие из сталеплавильной печи, например иэ дуговой электропечи,газы поступают через отверстие вкрышке 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 0-80. Приэтом всегда соблюдается следующаязакономерность: 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 ломапутем 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 верхнийярус сопл до тех пор, пока температура лома на уровне укаэанного яруса не достигает 600-800 С. Величинаэтой температуры определяется видомнагреваемого 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 мелкойстружки температура начала окисления около 600 С, что объясняется каталитическим действием некоторыхокислов, имеющихся на ее поверхности, Эксперименты также показывают,что нет смысла располагать верхнийярус сопл выше 2/3 высоты бадьи, таккак при подогреве лома в среднемпо массе до 500 С (это гарантируетвысокую степень использования тепла и отсутствие окисления металла)за цикл нагрева верхняя часть ломадо урОвня верхнего яруса успеваетдостигнуть необходимой температурыбез дожигания СО,После того, как температура на уровне верхнего яруса достигает 600- 800 ОС, начинают вдувать окислитель в рядом расположенный нижний ярус до тех пор, пока и на 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 сталеплавибльной печи газов испольэовать продукты неполного сгорания топлива.Для сравнения показателей предлагаемого и известного устройств налабораторной установке проводят нагрев металлолома иэ углеродистой стали в бадье цилиндрической формы, вкоторую помещают 640 кг лома. Размеры бадьи следующие: высота 1000 мм;диаметр 800 мм. Бадья имеет днище сотверстиями для прососа газов.П р и м е р 1. Нагрев в предлагаемом устройстве.В крышке бадьи устанавливают газовоздушную горелку, в которую подают природный газ (метан) в количестве ).4 м 3/ч. Для предотвращенияокисления верхнего слоя лома в бадьесжигание газа с воздухом производятпри коэффициенте расхода а, О, б. Навходе в слой параметры продуктовсгорания следующие:состав, Ъ: СО 9,1; СО 3,7;Н 11,4ИО 14,2; И- остальное;температура 1287 С,Дожигание газов производят в слое,для чего в боковой стенке бадьи устанавливают 9 сопл в три яруса - потри сопла в ярусе, через которыевдувают воздухСопла верхнего яруса расположены на высоте 700 мм;среднего - на высоте 500 мм; нижнего - на высоте 250 мм, Струи воздуха направляют к оси бадьи под углом60 . Количество воздуха рассчитываютпо составу газа при оС 1,1.Подачу воздуха в сопла верхнегояруса начинают одновременно с подачей природного газа в горелку, расположенную на крышке бадьи. Через14 мин. на уровне сопл этого ярусадостигается температура лома, равная 750 С, после чего переходят наподачу воздуха через сопла среднегояруса, на которых через 10 мин также достигается температура 750 С. В предла В известном устройствегаемом при сустройстве 0,61,1 1 72 Показатели 34 37 32 Время нагрева, мин Средняя температуралома, о С 685 730 730 720 380 380 380 380 4,458 0,10 62,4 0,10 52,5 0,12, 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 температуралома, ОС Окисленность (угар), ЪТепловой КПД, ЪПроизводительность, Ъ 79784 6После этого подают воздух в сопланижнего яруса, Через 8 мин по достижении температуры 700 С подачу воэ 1 уха в сопла нижнего яруса прекращают. При этом температура лома в нижней части бадьи 380 С. Общее время5 нагрева 32 мин; среднемассовая температура лома 730 С; окисленность(угар) лома, определяемая взвешиванием, 0,10 Ъ. Тепловой коэффициентполезного действия 62,4 Ъ,10 П р и м е р 2. Нагрев в известномустройстве.Бадью оборудуют соплами в нижнейчасти, дожигателем и рекуператором,Природный гаэ также в количестве14 м 5/ч сжигают с воздухом в горелке при трех режимах:1. Неполное горение с с(. 0,60;11.Полное горение с Ф. 1,10;111.Полное горение с1,72.Режимы 1 и 1 ц гарантируют отсутствие окисления лома, так как первыйдает восстановительное пламя, а третий ограничивает температуру поступающих на нагрев газов до 900 С, Вовсех случаях продукты сгорания поступают по трубопроводу к соплам внижней части бадьи и просасываютсячерез слой лома снизу вверх, а затем направляются в дожигатель и рекуператор. В режимах й и н дожигательи рекуператор не используются, таккак в газах нечего дожигать, а температура уходящих из слоя газов низкая, При режиме 1 дожигатель работает, а в рекуператоре воздух нагре 35 вается до 400 С и в дальнейшем используется для сжигания природногогаза, При всех вариантах нагрев прекращают, когда температура верхнегослоя лома (наименьшая температура40 по высоте слоя) достигает 380 С. Результаты опытов представлены втаблице. бом варианте: нагрев ли это продукта -ми полного или неполного сгоранияприродного газа. Предлагаемое уст -ройство всегда гарантирует практинес9784 формула изобретения Составитель Л, Веревкиначенко Техред С. Мигай Корректор О. Билак ак Тираж 696 Подарственного комитета СССР изобреений и открытий Ж, Раушская наб., д. 4 сн Заказ 4773/34 ЦНИИПИ Го по дел 113035, МосППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектна 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 44 всей садки, что приводит к большим потерям металла, причем при нагреве мелкокусковой шихты, имеющей большую поверхность, 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: 81) повышается производительностьнагрева на 6-40,7;2) увеличивается тепловой КПД на4,4-19,8 (абс.);3) уменьшаются затраты на сооружение и эксплуатацию устройства.5 Устройство для предварительного 1 О подогрева шихты, включающее бадью дляшихты 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 отходящихгазов, увеличения производительности,упрощения конструкции и условий эксплуатации, сопла размещены в несколько ярусов по высоте бадьи впределах от 1/4 до 2/3. Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе 25 1. Патент ЧССР Ю 146346,кл. 18 в 5/38, 1972. 2. Авторское свидетельство 9 368464, кл. Г 27 0 17/00, 1973.