Сталеплавильный агрегат

(51 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР( агрегата, повышенные траты на выплавку стали. Изобретение относ рной метал- ный срок службьлургии, в частности к м вским печам энергетические задля выплавки стали.Известен сталеплавильный агрегат, со- Недостаточно высокий межремонтный держащий рабочее пространство и располо- срок службы агрегата обусловлен низкими женные последовательно с каждой его. сроками службы насадки регенератора и стороны шлаковик, обводную камеру, с об- главного свода агрегата.водным боровом и отсечным шибером, реге- Низкий срок службы насадки регенеранератор с насадкой и отводящим боровом, тора обусловлен заносом каналов ее верхрегенератор агрегата снабжен воздухопро- ней части плавильной пылью при продувке водом с установленным на нем отсечными ванны кислородом. Как следует из графиче-. клапанами, который соединяет дутьевойскихматериаловописания отвод продуктов вентилятор с обводными боровами, сгорания к обводному борову выполнен вНедостатком известного технического виде поворота на 90 с нишей, Причем нирешения являются невысокий межремонт- шей является наднасадочное пространство ится кцеэртено(46) 15.12.92, Бюл. М 4671) Днепропетровский металлургический институт и Коммунарский металлургический комбинат(73) Днепропетровский металлургический институт(56) Авторское свидетельство СССР М 1083049, кл. Р 27 В 3/20, 1984.Авторское свидетельство СССР М 1527463, кл, Р 27 В 3/26, Р 27 0 17/00, 1988.(54) СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЙ АГРЕГАТ (57) Использование: в черной металлургии, в частности в мартеновских печах для выплавки стали. Сущность изобретения: сталеплавильный агрегат содержит рабочее пространство и расположенные с каждой его стороны шлаковик, обводную камеру с обводным боровом и отсечным шибером, регенератор с отводящим боровом, воэдуховод с отсечными клапанами, соединяющим дутьевой вентилятор с обводными боровами. Обводная камера размещена вдоль продольной стены шлаковикэ и выполнена с объемом, равным 0,2-0,3 объема шлаковика. В своде отводящего борова эа регенератором установлены горелочные устройства, 1 ил 2 табл.верхних рядов насадки, и имеющего место 45 охлаждения насадки йри продувке ванны кислородом из-за отсутствия комйенсации тепловых потерь регенератора. Кроме этбго, энергетические затраты увеличиваются йзза наличия потерь тепла с выбивающимися газами из зэвалочных окон, т.к. как отмечалось выше из-за постепенного заноса каналов насадки приходится работать с повышейным давлением в рабочем пространстве печи;Наиболее близкимпо технической сущности и достигаемому результату является сталеплавильный атрегат, содержащий рабочее пространство, и расположенные последовательно с каждой его стороны регенератора, в котором, а следовательно и в каналах верхней части насадки регенератора, происходит осаждение значительного колиЧества пыли, содеркащейся в отходящих продуктах сгорания при продувке ванны кислородом, Осаждающаяся пыль постепенно вызывает полную закупорку каналрвдерхцей части насадки,Низкая стойкость свода рабочего пространства агрегата объясняется следующим,Постепенный занос проходного сецения каналов верхней части насадки регенератора вызывает увеличение гидравлического сопротивления дымовоздушного тракта агрегата, При этом давление в рабочем пространстве печи превышает допустимый уровень (3-4 мм вод. ст,), Факел при этогл непосредственно воздействует на свод, что и приводит к быстроглу его износу. Повышенные энергетические затраты при выплавке стали обусловлены следующими Факторами: со кращением поверхности нагрева регенератора. снижением тепловой эффективности работы регенерэтора, увеличенными расходами кислорода, выбиванием" газбв через завалоцные окна,Сокращение поверхности нагрева регенератора в известных решениях вызвано тем; что при неизменных габэрйтахпечи обводная камера может быть выполнена только за сцет сокращения объема насадки р р р с б снижение температуры подогрева воздуха. Для компенсации снижения температуры подогрева воздуха увеличивают подацу топлива; а так же количество кйслорода, подаваемого в факел, что и приводит к увеличению энерегене ато а цтовлечетза о ой с гетических затрат на выплавку стали. Энергетические затраты нэ выплавку стали возрастают также вследствие снижения температуры подогрева воздуха из-за имеющего место отложения пыли на кирпичах 5 10 1520253040 шлаковик, обводную камеру с обводным боровом и отсечным шибером, регенератор с отводящим боровом, соединяющий дутьевой вентилятор с обводными боровами воздухопровод с отсечными клапанами.Однако, в известном решении: пыль осаждается на перевальной стенке регенератора,пыль в меньшем количестве, чем на перевальной стенке, осаждается в наднасадочном пространстве, т,е. в верхних рядах насадки.Следствием этого является:недостаточно полная защита насадки регенератора от заноса пылью,ухудшение тепловой работы регенератора. Осаждение пыли не перевальной стенке происходит не равномерно по ее ширине, а это приводит к появлению существенной неравномерности в распределении продуктов сгорания и воздуха по сечению регенераторэ,увеличивается длительность ремонтов печи и использование ручного труда при ремонтах, т,к. очистка отложений пыли с перевальной стенки не мокет быть механизирована,В период продувки ванны кислородом будет происходить охлаждение насадки регенератора из-за наличия подсосов холодного воздуха. Компенсация этого охлаждения насадки не предусмотрена.Цель изобретения - увеличение межремонтного срока службы агрегата и снижение энергетических затрат на выплавку стали.Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции сталейлавильного агрегата, содержащего рабочее пространство и расположенные последовательно с каждой его стороны шлаковик, обводную камеру с обводным боровом и отсечным шибером, регенератор и отводящим боровом, воздухопровод с отсечными клапайами, соединяющим дутьевой вентилятор с обводными боровами, обводнэя камера размещена вдоль: продольной стены шлаковика, ее объем составляет 0,2-0,3 объема шлаковика, при этом в своде отводящего борова регенератора установлены горелочные устройства,Расположение обводной камеры вдоль продольной стены шлаковика выбрано, исходя из необходимости во время продувки ванны кислородом исключить контакт сильно запыленных отходящих газов с насадкой регенератора при отводе их в обводной боров. Этим предотвращается выпадание пыли в верхней части насадки. Благодаря этому увеличивается межремонтный срок20 сооружении обводной камеры. Наличие 25 30 генератора и этим обеспечить неизменность его теплового потенциала к моменту 40 45 50 55 службы агрегата, т.к. увеличивается срок службы насадки регенератора и свода агрегата.Благодаря тому, что во время продувки ванны кислородом в каналах верхней части насадки практически не осаждается пыль, увеличивается по сравнению с прототипом срок службы регенератора. Кроме того гидравлическое сопротивление дымовоэдушного тракта агрегата также более длительное время остается неизменным, соответственно в рабочем пространстве можно поддерживать нормальное давление, при котором исключается непосредственное воздействие факела на свод. То есть длительность службы свода агрегата по сравнению с прототипом увеличивается.При работе агрегата с нормальньгм давлением отсутствует выбивание газов через завалочные окна, т,е, снижаются тепловые потери с выбивающимися газами.Выбранное расположение обводной камеры исключает необходимость сокращения поверхности нагрева регенератора при большей поверхности нагрева регенератора обеспечивает более высокую температуру подогрева воздуха, этому способствует и более медленное отложение пыли на кирпичах насадки. Установка горелок в своде отводящего борова позволяет при продувке ванны кислородом, когда отходящие газы идут через обводной боров. организовать подтопку реокончания продувки ванно кислородом, Благодаря этому температура подогрева воздуха в остальные периоды плавки остается неизменной. Наличие более высокой температуры подогрева воздуха позволяют сократить подачу кислорода в факел и расход топлива, таким образом энергетические затраты на выплавку стали снижаются за счет получения более высокой температуры подогрева воздуха, сокращения теплоаых потерь с выбивающимися газами, сокращения подачи кислорода в факел и расходатоплива. Интервал объема обводной камеры, составляющий 0,2-0,3 объема шлаковика выбран исходя из обеспечения условий рациональной работы обводного. тракта с точки зрения заполнения его осаждающейся в нем пылью в течение кампании печи.Если объем обводной камеры будет менее 0,2 объема шлаковика, то обводная камера быстро забивается осаждающейся пылью, что выводит из строя всю обводную систему (обводная камера и обводной бо 510 ров), камеру необходимо чистить, организовав специально для этого остановку печи,Выполнение этой камеры объемом более 0,3 объема шлаковика нетехнологично, так как приводит только к перерасходу строительных материалов без увеличения степени защиты обводной системы от заноса пылью.На чертеже изображен сталеплавильный агрегат, разрез по нижнему строению.Сталеплавильный агрегат содержит с каждой стороны рабочего пространства шлаковик 1,2, расположенную вдоль его продольной оси стены 3,4 - обводную камеру 5,6, соединеннуюсо шлаковиком 1,2, проемом 7,8, обводной боров 9,10 с установленным на нем отсечным шибером 11, 12, регенератор 13, 14 с насадкой из огнеупорного кирпича, соединенный отводящим боровом 15, 16, на котором установлены шиберы 17, 18 и горелки 19,20 с общим боровом 21, На воздухопроводе 22 установлены отсечные клапаны 23, 24, 25 и 26.Сталеплавильный агрегат работает следующим образом (например, при подаче топлива и воздуха с левой стороны печи), Во всЕ периоды плавки, кроме периода продувки ванны кислородом, отходящие газы из рабочего пространства удаляются по следующему тракту: шлаковик 2, насадка регенератора 14, отводящий боров 16, общий боров 21 и далее на дымовую трубу, При этом шибер 18 на отводящем борове 16 открыт, шибер 17 на отводящем борове 15 закрыт, закрыты шибера 11 и 12 на обводных боровах 9 и 10, топливо на горелочные устройства 19 и 20 не подается. Воздух в печь подается через открытый отсечной клапан 23, отводящий боров 15 и регенератор 13, Клапаны 24, 25 и 26 закрыты.В период интенсивной продувки ванйц кислородом, когда отходящие тазы сильно запылены, для предотвращения заноса насадки регенератора 14 плавильной пылью закрывается шибер 18 на отводящем борове 16 и открывается шибер 12 на обводном борове 10 и удаление продуктов сгорания осуществляется по следующему тракту; шлаковик 2, проем 8, обводная камера 6, обводной боров 10, общий боров 21 и далее на дымовую трубу. Вследствие того, что. сильно запыленные отходящие газы минуют насадку регенератора 14, занос ее проходных каналов не происходит, Кроме того, как отмечалось выше обеспечивается работа агрегата без изменения гидравлического со- противления дымовоэдушного тракта, что исключает. повышение давления в рабочем пространстве печи и непосредственный контакт факела со сводом, Т,е. в результате1782306 мера располагаясь по всей ширине регенератора, должна иметь сечение в свету 2000 х 6500 мм, В этом случае габариты насадки регенератора будут: длина 4500, ширина 6500 и высота 6600 мм, обьем - 193 мз, т.е, у прототипа объем насадки сократился с 278 м до 193 м илина 30,57, В предлагаемом техническом решении объем насадки остался неизменным и равным 278 м . При одном и том же размере ячеек поверхность нагрева регенератора в предлагаемом техницеском решении будет на 30,57 больше, чем у прототипа 3233, 2245 м соответственно), что при прочих равных условиях приводит к повышению коэффициента регенерации тепла с 0,38 до 0,45, т.е. к снижению энергетических затрат на выплавку стали. Так компенсация снижения коэффициента регенерации на 0,01 требует дополнительного расхода 1 кг топлива на тонну стали.Эффективность защиты насадки регенератора от попадания в нее пыли для прототипа и предлагаемого технического решения была определена путем моделирования в идентичных условиях. Для этой цели были выполнены в масштабе 1:10 холодные модели шлаковика, регенератора и обводного тракта прототипа и заявляемого технического решения. При этом в заявляемом техническом решении варьировали объемом обводной камеры, который составлял 0,1, 0,2, 0,25, 0,3 и 0,4 объема шлаковика.Запыленные отходящие газы при продувке ванны кислородом иммитировали пропусканием воздуха, содержащего пыль в количестве 10 г/м. За критерий эффективности было принято количество пыли, осажденной за насадкой регенератора. Полученные данные приведены в табл.1.Данные таблицы подтверждают эффективность предложенного технического решения по сравнению с прототипом и целесообразность выбранного интервала 5 объема обводной камеры. 5 10 далее через общий боров 21 на дымовую трубу. При пропускании через регенератор воздуха, падение его температуры не проис 20 25 расчетнымметодом и с использованием мо- .делирования. 30 35 40 50 55 увеличения срока службы насадки регенератора и свода увеличивается межремонтный срок службы агрегата. В период продувки ванны кислородом для предотвращения охлаждения регенератора 14 (покрытия тепловых потерь) включаются горелочные устройства 20, установленные в своде отводящего борова 16. Продукты сгорания от горелочных устройств 20 проходят через насадку регенератора 14, отдав свое тепло, удаляются через шлаковик 2, проем 8, обводную камеру 6, обводной боров 10 и ходит, т.к. насадка достатоцно прогрета. Кроме того, т.к, поверхность нагрева регенератора не уменьшена (в прототипе за сцет насадки выполнена обводня камера), то температура подогрева воздуха будет и ревышать достигаемую в прототипе, Благодаря этому сокращается подача топлива и подаца кислорода в факел при выплавке стали, т.е. снижаются энергетические затраты на выплавку стали,Проведен сопоставительный анализ эффективности описываемого технического решения и прототипа, Анализ был выполнен Расчетным путем была сопоставлена эффективность прототипа и изобретения с точкизрения энергетических затрат на выплавку стали. Моделированием - эффективность защиты насадки регенератора от попадания в нее пыли,Анализ был выполнен применительно к 300-т мартеновским печам. Печи оснащены воздушными регенераторами со следующими габаритами насадки: длина - 6500, ширина - 6500, высота - 6600 мм. Насадка имеет объем 278 м и выполняется с укладкой огнеупоров по системе Сименса. Шлаковик имеет обьем 142,76 м длина 7500,ширина 4500, высота в стреле прогиба 4745 мм) При реализации обводного тракта в обоих вариантах обводные борова выполняются идентичными по размерам отводящим боровам регенератора: шириной 2000 мм, высотой в стреле прогиба 3410 мм.В регенераторах используется насадка типа Сименса с размерами ячеек 155 х 155 мм вместо существующих 230 х 230 мм.В прототипе обводная камера расположена между шлаковиком и насадкой регенератора и в ограниченных габаритах действующего мартеновского цеха может быть выполнена только за счет сокращения длины регенератора, При этом обводная каКак видно из приведенных в табл,2 данных объем обводной камеры более существенно, чем на стойкость насадки, влияет на длительность. интервала между остановками печи для очистки обводной камеры от плавильной пыли. Этот интервал при выбранных объемах камеры лежит в пределах 3,0-5,0 месяцев, Выполнение камеры с объемом больше верхнего заявленного предела практически не приводит к увеличению срока ее службы, а только к увеличению расхода строительных материалов, Поэтому верхний предел был ограничен величиной 0,3 объема шлаковика,1782306 Таблица 1 Количество пыли, поступающее в насадку регенератора вот общего количества, содержащегосяв поступающую систему=печи газахЭксплуатационныеданные описываемого сталеплавильногоагр блица фо рмула и зоб ретенияСталеплавильный агрегат, содержащий рабочее пространство и расположенные последовательно с каждой его стороны шлаковик, обводную камеру с обводным боровом 5 и отсечным шибером, регенератор с отводящим боровом, соединяющий дутьевой вентилятор с обводными боровами воздухопровод с отсечными клапанами, о т-"л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения межремонтного срока службы агрегата и снижения энергетических затрат на выплавку стали, он снабжен установленными в своде отводящего борова регенератора горелочными устройствами, а обводная камера размещена вдоль продольной стены шлаковика, при этом ее объем составляет 0,2-0,3 объема шла ковика;1782306 дЕЮ 1 сиегЮ дактор В.Трубченко Заказ 4291 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5.