Газодинамическое уплотнение электродных отверстий дуговой печи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК г (гг Ш Н 05 В 7/12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ емое кольцо с внутреннейохватывающей электрод, иоллектор с соплами длягоносителя, расположенныйаждаемым кольцом, о т л ис я тем, что, с цельюфективности работы уплотижения эксплуатационныхсчет использования в каводо охлаждобечайкой,кольцевойподачи эненад водоохлч а ю щ е овышения нения и сн расходов з ами ну нен служит С 2 а внут ц(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 346343, кл. Н 05 В 7/12, 1979.2. Патент Англии 9 891273,кл. 8(2)АД, 1962,(54)(57) ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕЭЛЕКТРОДНЫХ ОТВЕРСТИЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ,содержащее установленные на своде честве энергоносителя перегре пара, кольцевой коллектор с с установлен с зазором над водо даемым кольцом, верхний конец ренней обечайки которого соеди боковымн стенками коллектора его внутренней стенкой, а дли ренней обечайки составляет не 0,5 ее диаметра.Изобретение относится к электротермии и может быть использовано на дуговых печах для уплотнения электродных отверстий в сталеплавильном и ферросплавном производствах, 5Известна конструкция уплотненияэлектродных отверстий дуговой печи, представляющая собой стальной кольцевой короб открытый в сторону электЭ10 рода. Внутрь короба тангенциально подают струю воздуха, который создает крутящийся кольцевой поток и препятствует выбиванию дымовых газовиз электродных отверстий1 3.Однако эта конструкция имеет ряд недостатков. Использование в качестве энергоносителя вентиляторного воздуха с низкими скоростями истечения на работу с которым рассчитаны уплотнители, не обеспечивает эффективной20 работы уплотнителей на протяжении всей плавки. В периоды максимального газовыделения из печи указанные уплотнитепи не устраняют полностью25 пылегазовых выбросов из электродных отверстий. Это ведет к увеличенному расходу электродов. Кроме того, в условиях высоких температур неохлаждаемые металлические короба деформируются, выгорают и полностью выходят иэ строя уже через 5-10 дней работы,что вызвано воздействием высоконагретых выбивающихся газов, излучением раскаленных электродов и рабочего пространства печи, 35Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является газодийамическое уплотнение электродных отВерстий дуговой печи, содержащее установленные на своде водоохлаждае мое кольцо с внутренней обечайкой, охватывающей электрод, и кольцевой коллектор с соплами для подачи энерго" носителя, расположенный над кольцом2145Недостатком известного уплотнения является то, что в нем нельзя исполь-, зовать в качестве энергоносителя легко доступный на металлургических заводах перегретый пар, так как подача в коллектор, имеющий водоо."лаждаемые стенку и сопла, неизбежно вызовет его конденсацию, что приведет к значительному уменьшению объема и скорости истечения пара аз сопел и резко55 ухудшит эффективность работы уплотнения, Кроме того, попадание воды на электрод ухудшит его стойкость, а по" падание воды в печь может вызвать взрыв. Из-за усиленного окисления электродов не представляется возможным и использование сжатого воздуха в известном уплотнении, Инертные по отношению к материалу электродов газы, например, азот, аргон и др., из-за дефицитности и дороговизны на металлургических заводах не применяются. Все это сдерживает применение известных газодинамических уплотнений в нашей стране.Целью изобретения является повыше ние эффективности работы уплотнения и снижение эксплуатационных расходов при использовании в качестве энергоносителя перегретого пара.Поставленная цель достигается тем, что в газодинамнческом уплотнении электродных отверстий дуговой печи, содержащем установленные на своде водоохлаждаемое кольцо с внутренней обечайкой, охватывающей электрод, и кольцевой коллектор с соплами . для подачи энергоносителя, кольцевой коллектор с соплами установлен с зазором над водоохлаждаемым кольцом, верхний конец внутренней обечайки которого соединен с боковыми стенками коллектора и служит его внутренней стенкой, а длина внутренней обечайки составляет не менее 0,5 диаметра,На фиг,1 схематически показано газодинамическое уплотнение электродных отверстий дуговой печи, общий вид; на фиг.2 - сечение Л-А на фиг.1; на фиг,3 - полученная при исследовании на модели зависимость расходагаза, подаваемого в уплотнение, ототносительной длинывнутренней обечайки водоохлаждаемого кольца 1/д,где - диаметр внутренней обечайки,На свод 1 печи устанавливается водоохлаждаемое кольцо 2, имеющее внутреннюю обечайку 3, выполненную длиной не менее 0,5 ее диаметра. На продолжении внутренней обечайки 3 смонтирован коллектор 4 для подачи пара. Между коллектором 4 и водоохлаждаемым кольцом 2 имеется воздушный зазор, равный 5-20 мм. Коллектор 4 имеет сопла 5, направленные вниз и выполненные, например, сверлением в толстой стенке внутренней обечайки 3. Вода к водоохлаждаемому кольцу подводится по патрубку б и отводится по патрубку 7, Перегретый пар подается в коллектор 4 по патрубку 8.20 3 1092Устройство работает следующим образом,Перегретый пар, выходя.йз сопелколлектора с большой скоростью истечения (120-150 м/с), попадает в элект 5родный зазор, и,перекрывая все сечение зазора, препятствует выбиваниюсильно запыленных дымовых газов. Присоответствующих расходах пара (например, 400-б 00 кг/ч на три уплотнителя 100-тонной дуговой сталеплавильной печи) полностью устраняются пы"легазовые выбросы из электродныхотверстий, что обеспечивает улучше- фние условий труда и уменьшение загрязнения воздушного бассейна. Вкачестве энергоносителя возможно использование и инертных по отношениюк материалу электродов газов (например, аргон, азот и т.п.),Установка коллектора с сопламидля подачи пара с зазорам от водоохлаждаемого кольца в предлагаемом устройстве обеспечивает эффективную работу уплотнителя,работающего ца перегретом паре, так как в этой конструкции паровой коллектор с соппамине имеет водоохлаждаемых поверхностей, что исключает конденсацию параи обеспечивает неизменяемость его30параметров при истечении из сопел(объемный расход и скорость не изменяются)Применение в уплотнителяхперегретого пара, имеющегося в достаточном количестве ца любом металлургическом заводе, позволяет обеспечить 5широкое внедрение предлагаемой конструкции уплотцителя ца дуговых пе- .чах страны, что улучшает условия труда и уменьшает загрязнение воздушного бассейна. Как показывают исследования на 100- и 200-тонных дуговыхсталеплавильных печах, применение перегретого пара в уплотнителях не оказывает отрицательного влияния на технологический процесс плавки и позво-"5ляет снизить расход электродов, Наряду с устранением пылегазовых выбросовиз электродных отверстий подача высо"коскоростных струй пара в уплотцительобеспечивает интенсивное омывание иохпаждение паром наиболее изнашиваемой центральной части внутренней поверхности кладки свода, что повышаетего стойкость. Таким образом, применение перегретого пара в уплотнителях 55обеспечивает не только улучшение условий труда, но и позволяет получитьдополнительные технологические выгоды. 764 4Выполнение парового коллектора с соплами на продолжении внутренней обечайки водоохлаждаемого кольца обеспечивает высокую стойкость парового коллектора, так как эта часть внутренней обечайки охлаждается за счет теплопроводности стенки. Исследования такого уплотнителя, проведенные на дуговой печи рудноизвесткового расплава типа РК 3-10,5 Челябинско" го электрометаллургического комбината, показывают,что при работе печи температура стенки внутренней обечайки в районе парового коллектора составляла 200-300 С, что обеспечивает ее высокую стойкость и не вызывает конденсацию пара.Оптимальность длины внутренней обечайки водоохлаждаемого кольца определяется исследованиями на холодной модели дуговой печи, выполненной в масштабе 1:5. В качестве энергоносителя для уплотнения отверстий применяют компрессорный воздух.Исследованиями на модели установлено, что при длине внутренней обечайки водоохлаждаемого кольцами)0,5 д ( д - диаметр внутренней обечайки) обеспечивается устранение выбросов с минимальным расходом газа на уплотнение (фиг.3). При Р( 0,5 с 1 расход газа на уплотнение резко увеличивает- ся. Так, при 9 =0,1 д расход газа для уплотнения одного электродного отверстия составляет 450 кг/ч, в то время как при 1 = 0,5 д - 150 кг/ч. Увеличение С 3 0,5 д, хотя и це уменьшает расход газа на уплотнение, но увеличивает охлаждение электродов,что снижает их расход. Поэтому в зависимости от конструкции дуговой печи длина вцутрецней обечайки должна быть возможно больше 0,50 . Так, например, для условий дуговой сталеплавильной печи ДСВА может быть принята равной (3-4)й.Предлагаемая конструкция гаэодина ,мических уплотнителей испытана на дуговой печи рудцо-известкового расп лава типа РК 3-10,5 Челябинского электрометаллургического комбината. В качестве энергоносителя для уплот-, нения электродных отверстий был применен перегретый пар при давлении в цеховой магистрали О,б-О 8 МПа и темоЭ пературе 250 С.Испытания подтверждают оптимальность выбранных конструктивных параметров предлагаемого устройства, Полное устранение пыпегазовых выбросов .из электродных отверстий обеспечивается во все периоды плавки при расходе 130-150 кг/ч перегретого пара на один уплотнитель. Применение пред ложенной конструкции уплотнителя обеспечивает снижение расхода энергоносителя в 1,3-1,5 раза по сравнению с базовым объектом.Благодаря полному устранению выб росов высоконагретых запыленных газов из электродных отверстий и охлаждению электродов уменьшается их окисление. Это приводит к снижению расхода электродов на 0,3 кг/т расплава. Устранение выбросов из печи сокращает потери тепла с выбивающимися газами,что улучшает ее тепловую работу, Кроме того, омывание паром центральной части свода увеличивает его стойкость.Ожидаемый экономический эффект от внедрения уплотнителя предпагаемой конструкции на дуговых рудно-известковых печах типа РК 3-10,5 только от снижения расхода электродов в условиях ЧЭМК составит 35000 руб. в год на одну печь.Внедрение изобретения имеет также важное социальное значение, так как позволяет без значительных капитальных и эксплуатационных затрат улучшить условия труда и уменьшить загрязнение воздушного бассейна.1092764 Составитель Е. ПономаревРедактор А. Химчук ТехредЖ.Кастелевич Корректо рдей филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,акаэ 328046 Тираж 783 ВНИИПИ Государствен по делам иэобрете 113035, Москва, Б, РПодписноего комитета СССРй и открытийшская наб., д. 4/5