Пристрій для завантаження шахтної печі

Изобретение относится к устройству для загрузки шахтной печи, в частности, к устройству для охлаж дения распределительного ж елоба шахтной печи. В качестве прототипа заявляемого изобретения принято устройство для загрузки шахтной печи содерж ащее неподвиж ный канал введения материала, располож енный вертикально в центре головки печи, а такж е обечайку, расположенную вокруг этого канала, и наружную оболочку образующую кольцевую камеру, ограниченную снизу кож ухом, жестко связанным с обечайкой, и вверху пластиной, ж естко соединенной с неподвижной коробкой, распределительный ж елоб с каркасом, подвешенный в кож ухе с помощью валов подвески с возможностью поворота относительно горизонтальной оси, определенной обоими валами подвески, приводное устройство для обеспечения - вращения обечайки и кож уха вокруг вертикальной оси печи и канала, два приводных картера, располож енные диаметрально противополож но в кольцевой камере с возможностью передвижения вместе с кожухом вокруг вертикальной оси и взаимодействующие с валами подвески распределительного ж елоба для обеспечения его поворота вокруг горизонтальной оси, кольцевой резервуар, закрепленный на верхнем краю обечайки, концентричные наруж ная и внутренняя стенки которого располож ены с возмож ностью скольж ения в неподвижной верхней пластине, охватывающей, по меньшей мере, один трубопровод подачи хладагента. Недостатком известного устройства является то, что в нем не предусмотрено охлаж дение распределительного ж елоба. Одна из причин этого заключается в том, что до настоящего времени не было неотлож ной потребности в охлаж дении желоба, учитывая, что рабочие температуры доменных печей и вышеупомянутые системы охлаж дения устройства привода позволяли удовлетворительно эксплуатировать ж елоб без необходимости его непосредственного охлаждения. Однако, в последнее время ситуация изменилась в результате осуществления способов инжекции порошкообразного угля взамен обычного топлива, производимого из нефти. Использование этого твердого топлива сопровождается повышением температуры в центральной части печи с толчками, которые могут превысить 1000° над поверхностью загрузки. Эти повышенные температуры сниж ают прочность защитных износостойких пластин желоба, что приводит к увеличению частоты обслуж ивания и замены пластин и уменьшает механическую прочность ж елоба. Кроме того, в устройстве не осуществляется регулирование количества подаваемого к охлаж даемой поверхности холодильного агента, от чего эффективность охлаж дения существенно сниж ается. В основу изобретения поставлена задача повышения срока эксплуатации устройства для загрузки шахтной печи в условиях работы при повышенных температурах п утем охлаж дения ниж ней поверхности каркаса распределительного ж елоба и снабж ения узлов устройства, в частности, валов подвесок желоба и кольцевого резервуара конструктивными элементами, обеспечивающими эффективное и регулируемое прохож дение охлаждающего агента к охлаж дающей поверхности, что обеспечивает контакт холодильного агента с поверхностью защитных пластин распределительного ж елоба, охлаждение последних и, тем самым, предотвращает потерю прочности пластин, а такж е позволяет осуществлять прохож дение охлаж дающего агента через прокладку, регулир ую щую количество и направление подачи агента. Поставленная задача решается тем, что ус тройство для загрузки шахтной печи, содерж ащее неподвижный канал введения материала, располож енный вертикально в центре головки печи, а также обечайку, расположенную вокруг этого канала, и наруж ную оболочку образующую кольцевую камеру, ограниченную снизу кож ухом, жестко связанным с обечайкой, и вверху пластиной, жестко соединенной с неподвижной коробкой, распределительный желоб с каркасом, подвешенный в кож ухе с помощью валов подвески с возможностью поворота относительно горизонтальной оси, определенной обоими валами подвески, приводное устройство для обеспечения вращения обечайки и кож уха вокруг вертикальной оси печи и канала, два приводных картера, расположенные диаметрально противополож но в кольцевой камере с возможностью передвижения вместе с кож ухом вокруг вертикальной оси и взаимодействующие с валами подвески распределительного ж елоба для обеспечения его поворота вокруг горизонтальной оси, кольцевой резервуар, закрепленный на верхнем краю обечайки, концентричные наружная и внутренняя стенки которого расположены с возмож ностью скольж ения в неподвижной верхней пластине, охватываю щей, по меньшей мере, один трубопровод подачи хладагента, согласно изобретения, снабж ено системой охлаж дения нижней поверхности каркаса распределительного ж елоба, а валы подвески желоба выполнены с осевыми каналами и снабж ены вращающимися соединительными патрубками, с помощью которых система охлаждения нижней поверхности каркаса распределительного ж елоба связана с резервуаром. При этом трубопровод охлаж дающего агента соединен с источником инертного газа, а система охлаж дения распределительного ж елоба выполнена в виде двойной стенки, охватывающей нижнюю поверхность каркаса распределительного желоба, и разделенной продольными перегородками на отдельные отсеки, выходящие на конце желоба в сторону внутреннего пространства печи. Устройство снабж ено прикрепленной к верхней пластине и расположенной внутри кольцевого резервуара кольцевой прокладкой, выполненной с выступами и впадинами на внутренней и наруж ной поверхности и образующей с внутренними стенками резервуара многократные лабиринты. Каж дый вал подвешивания распределительного ж елоба снабж ен проходящим внутри вала и связанным с ним соосным патрубком, имеющим возможность отделения от вала и соединенным с распределительным ж елобом посредством компенсатора и фронтальной прокладки. Кроме того, каж дый вал подвешивания распределительного желоба может быть снабж ен связанным с валом тонким слегка деформируемым патрубком, имеющим возмож ность отделения от него и вставленным в соответствую щее отверстие стороны распределительного желоба. Трубопровод охлаж дающего агента может быть соединен с источником воды. Вход охлаждающей воды в распределительный желоб расположен у одного из валов подвешивания распределительного желоба, а выход - у противоположного вала. Средство охлаждения распределительного ж елоба выполнено в виде змеевика U-образной формы, утопленного в продольном направлении в огнеупорный слой, размещенный вокруг ниж ней поверхности каркаса распределительного желоба, внутри металлической рубашки, при этом змеевик выполнен с лопатками теплообмена, проходящими в боковом направлении по обе стороны змеевика в массе огнеупорного слоя, а лопатки размещены по толщине между змеевиком и каркасом распределительного ж елоба, находящимися в тепловом контакте, или посредине змеевика и огнеупорного слоя, либо между змеевиком и металлической рубашкой с образованием теплового контакта меж ду змеевиком , каркасом и лопатками. Система охлаж дения распределительного желоба может быть выполнена в виде двух раздельных змеевиков U-образной формы, проходящих в продольном направлении под каркасом распределительного ж елоба и соединенных, соответственно, с входным и выходным соосными проходами через каждый из валов подвешивания, при этом два змеевика U-образной формы размещены соосно по отношению к продольной оси каркаса с возмож ностью прохождения через них в обратном направлении охлаждающей воды. Каж дый вал подвешивания распределительного желоба снабж ен соосно расположенным патрубком с тонкой, слегка деформируемой стенкой, установленным с возможностью съема в наруж ную сторону и соединенным со змеевиком посредством кольцевой прокладки либо снабж ен соосно установленными двумя патрубками, с тонкой, слегка деформируемой стенкой, и соединенными с двумя змеевиками посредством кольцевых прокладок. Кроме того, каж дый вал подвешивания распределительного желоба может быть снабжен ус тановленным соосно патрубком, соединенным со змеевиком распределительного желоба посредством компенсатора и прокладки и выполненным с продольными прорезями для вывода охлаж дающей воды в герметичную камеру, образованную вокруг него при помощи торической прокладки. Валы подвешивания распределительного ж елоба снабжены установленными соосно валу и друг друга двумя патрубками, каж дый из которых посредством компенсатора и прокладки соединен с одним из змеевиков распределительного ж елоба, причем внешний патрубок выполнен с продольными прорезями для вывода воды в герметичную камеру, образованную вокруг него при помощи торической прокладки. Предложенное в изобретении устройство существенно отличается тем, что распределительный желоб содерж ит схему охлаж дения ниж ней поверхности его каркаса, которая соединяется через каналы, проходящие в осевом направлении через валы подвешивания желоба и вращающиеся сочленения с кольцевым резервуаром. Согласно первому варианту выполнения, охлаж дающим агентом является инертный газ, к которому в известных случая х можно добавлять небольшие количества воды или водяного пара, с целью повышения его теплотворной способности. В устройстве кольцевой резервуар соединен с кольцевой прокладкой, прикрепленной к верхнему плато и проникающей внутрь резервуара, причем прокладка имеет выступающие вн утренние и наруж ные нервюры (выступы и впадины), образующие вместе с внутренними стенками резервуара многочисленные лабиринты. Т.о. изобретение позволяет получать заданное охлаж дение с направлением газа в места ж елательного охлаждения. Изобретение поясняется чертеж ами. На фиг.1 показан схематически первый вариант выполнения устройства охлаждения желоба газом; на фиг.2 - вертикальный разрез кольцевого питающего резервуара; на фиг.3 - вертикальный разрез подвески ж елоба; на фиг.4 и 5 - детали схемы охлаждения ж елоба; на фиг.6 - первый вариант выполнения прохода через вал подвешивания желоба; на фиг.7 - второй вариант выполнения прохода через вал подвешивания ж елоба; на фиг.8 - водяная система охлаждения желоба; на фиг.9 - вертикальный разрез подвески желоба при первом варианте выполнения схемы охлаждения ж елоба; на фиг.10 и 11 - детали первого варианта выполнения схемы охлаж дения ж елоба; на фиг.12-14 - иллюстрация трех вариантов располож ения лопаток, связанных с охлаж дающим змеевиком; на фиг.15 - схематический вертикальный разрез подвески ж елоба при втором варианте выполнения водяной системы охлаж дения; на фиг.16 и 17 - детали схемы охлаж дения желоба согласно фиг.15; на фиг.18 - первый вариант выполнения проходов для охлаждающей воды через валы подвешивания ж елоба; на фиг.19 - первый вариант выполнения устройства с д войными соосными проходами для охлаж дающей воды через валы подвешивания желоба; на фиг.20 - второй вариант выполнения проходов для охлаждающей воды через валы подвешивания желоба; на фиг.21 второй вариант выполнения устройства с двойными соосными проходами для охлаж дающей воды через валы подвешивания ж елоба. Устройство содержит распределительный ж елоб 1, верхняя часть которого показана на фиг.1. Ме ханизм привода и подвешивания желоба является механизмом, тип которого описан в вышеупомянутом патенте США № A-3880302. Желоб 1 подвешен посредством двух валов подвешивания 2 и 3 с возможностью поворота вокруг их горизонтальной оси. Эти два ввода размещаются во вращающемся кожухе 4, с которым они могут перемещаться под действием силы тяжести вокруг вертикальной оси 5 под действием средств привода, не показанных на чертеже. Желоб 1 закреплен с возмож ностью поворота вокруг его горизонтальной оси подвешивания с помощью двух картеров 6 и 7, перемещающихся под действием силы тяжести вместе с кож ухом 4 и ж елобом 1 вокруг вертикальной оси 5. Механизм привода и подвешивания содерж ится в герметичной коробке 8, верхнее плато (пластина) 9 которой содерж ит отверстие с каналом 10 ввода загрузочного материала, соосно проникающего во вращаю щуюся обечайку 11, являющуюся час тью кож уха 4. Вокруг верхней части обечайки 11 выполнен кольцевой резервуар 12, внутренняя часть и наруж ная стенки которого (образованные обечайкой 11) установлены с возможностью скольжения в соответствую щи х канавках неподвижного плато (пластины) 9. Этот резервуар 12, детали которого показаны на фиг.2, являются резервуаром подачи охлаж дающей воды, согласно Европейскому патенту EP №0116142, в змеевики, не показанные на чертеж ах, но предусмотренные вокруг обечайки 11 и вращающегося кож уха 4. Эта охлаж дающая ж идкость обозначена позицией 13 в отсеке на дне кольцевого резервуара 12. Согласно настоящему изобретению, этот резервуар 12 служит также для подачи охлаж дающего инертного газа, который направляется по трубопроводам 14 и 15 (см. фиг.1) к вращающимся сочленениям 16, 17, предусмотренным на валах подвешивания 2 и 3 желоба 1. Охлаж дающий инертный газ вводится в резервуар 12 через проходы 18, предусмотренные в пластине 9. Для возможности подачи инертного газа в резервуар 12 под определенным давлением без опасности значительной утечки во внутреннюю часть коробки 8 внутри резервуара 12 размещена кольцевая прокладка 19, которая снабж ена на своих внутренней и наруж ной сторонах выступами 20, предназначенными для взаимодействия с внутренней и наружной поверхностями резервуара 12, для образования многократного лабиринта, предназначенного для образования значительной потери нагрузки с тем, чтобы содержать газ в резервуаре 12 без большой утечки через его края. Для повышения теплотворной способности инертного газа и повышения его охлаж дающей способности можно подавать в газ, например, на уровне кольцевого резервуара 12, небольшие количества воды или водяного пара. На фиг.3 и 4 показаны детали подвески желоба 1 и одного примера схемы охлаж дения газом. Желоб может быть подобен ж елобу, описанному в патенте Великобритании №1487527, т.е. может содерж ать полуцилиндрический каркас 21, снабж енный с внутренней стороны непоказанными на чертежах истираемыми пластинами. Каркас 21 содерж ит два боковых крюка 22 и 23 в форме "утиного носа" с возможностью съемного зацепления на валах подвешивания 2 и 3 и поворота посредством валов вокруг горизонтальной оси. Ниж няя часть каркаса 21 снабжена рубашкой 24, определяющей камеру охлаждения каркаса 21. Предпочтительно, чтобы эта камера 24 была разделена в продольном направлении перегородками 25 на отдельные отсеки 26, 27, 28, 29, выходящие на конце ж елоба 1 во внутреннюю часть печи. Каж дый из этих отсеков питается двумя трубопроводами 30 и 31, предусмотренными в верхней части желоба 1 с внутренней стороны каркаса 21 и имеющими каж дый круглое сечение внутри каркаса 21 и продольное сечение вдоль крюков 22, 23, соединенное с проходами, проходящими в осевом направлении через валы 2 и 3 и соединенными с вращающимися сочленениями 16, 17. Схема охлаж дения инертным газом показана на фиг.3 - 5 с помощью стрелок, символизирующи х направление истечения газа. Эта схема обеспечивает не только эффективное охлаж дение каркаса 21 ж елоба, но такж е охлаж дение валов его подвешивания. Газ, выходящий на нижнем конце ж елоба 1, может смешиваться внутри печи с газом доменной печи. На фиг.6 с хематически показан первый вариант выполнения прохода для газа через вал подвешивания 2. Согласно этому варианту выполнения, патрубок 32 соосно установлен внутри вала 2, с которым он ж естко связан, но от которого он может отделиться в осевом направлении, в левую сторону по чертеж у. С внутренней стороны этот патрубок 32 имеет компенсатор с сильфонами 33, который упруго опирается кольцом 34 на внутренний край проходного отверстия в крюке 22 ж елоба. Этот компенсатор 33 позволяет иметь определенную свободу смещения между желобом и валом его подвешивания 2, в частности, для компенсации тепловых деформаций и дефектов изготовления. Кроме того, упругость компенсатора 33 позволяет иметь достаточную герметичность меж ду крюком 22 и патрубком 33 с учетом не очень высокого давления инертного газа. На фиг.7 показан другой вариант выполнения прохода через вал подвешивания. Согласно варианту выполнения по фиг.7, подвижность, обеспеченная компенсатором 33 по фиг.6, заменяется трубкой (патрубком) 35 со слегка деформируемой тонкой стенкой. Эта трубка 35 соосно вставлена через вал 2 для проникновения с достаточной степенью герметичности в соответствующее отверстие крюка 22. На фиг.8 показан вариант выполнения водяного охлаж дения желоба 1 через схему, соединяющую кольцевой резервуар 12 с одним или двумя валами подвешивания ж елоба, с прохож дением через змеевики внутри желоба. Как показано на фиг.3, вал подвешивания 2 соединен с резервуаром 12 посредством трубопровода 36 через вращающееся сочленение 37. Предпочтительно, если этот трубопровод 36 имеет кран 38 для возможности перекрытия схемы охлаж дения при обнаруж ении утечки воды. Этот кран 38 мож ет быть краном с поворотной рукояткой, который приводится в действие с помощью стерж ня, введенного через отверстие 39 в коробке 8, причем перекрытие осуществляется автоматически при вращении рукоятки вместе с вращающимися кож ухом вокруг вертикальной оси 5 печи и под действием переворачивания стерж нем, введенным через отверстие 39. Такая конструкция позволяет приводить кран в действие с сохранением герметичности внутри коробки по отношению к внешней среде. В варианте выполнения, показанном на фиг.9, о хлаж дающая вода проникает в схему через одно из вращающи хся сочленений 40 и выходит через другое сочленение 37 после прохождения через схему охлаж дения ж елоба. Охлаж дающая вода, вы ходящая из вращающегося сочленения 37, снова попадает в коллектор согласно установке, предлож енной в европейском патенте EP №0115142. На фиг.10 и 11 показан первый вариант выполнения схемы охлаждения желоба 1 системы по фиг.8. Эта схема охлаж дения содерж ит, в основном, змеевик U-образной формы, две ветви которого проходят в продольном направлении вдоль наруж ной стороны каркаса 21 желоба по обе стороны от срединной оси. Этот змеевик 41 подсоединен посредством двух тр убопроводов к осям валов подвешивания 2 и 3 ж елоба, причем циркуляция охлаждающей воды осуществляется в направлении, показанном стрелками на фиг.9 и 11. Для ул учшения теплообмена, этот змеевик 41 снабжен по всей длине и с каж дой стороны лопатками 42 из хорошо теплопроводимого металла, такого, как медь. На фиг.12 - 14 показаны различные конфигурации или располож ения этих лопаток. На каж дом из этих чертежей показан в сечении охлаж дающий змеевик 41, который проходит через огнеупорный слой 43, предусмотренный вокруг наруж ной поверхности каркаса 21 внутри металлической рубашки 44. В варианте выполнения по фиг.12 охлаж дающие лопатки 45 размещаются меж ду каркасом 21 и змеевиком 41 и находятся в непосредственном контакте с ними. В варианте выполнения по фиг.13 лопатки 46 проходят в массе огнеупорного слоя 43 примерно в центре толщины слоя и привариваются по обе стороны змеевика 41. В варианте выполнения по фиг.14 змеевик 41 проходит меж ду каркасом 21 и лопатками 47 с образованием теплового моста меж ду лопатками, размещенными со стороны рубашки 44 и каркаса 21. В варианте выполнения по фиг.11 очевидно, что вследс твие наличия простого змеевика с единственной направленностью, сторона желоба, которую обслуж ивает вход схемы, лучше охлаждается, чем противополож ная сторона, через которую выходит из ж елоба охлаж дающая вода. На фиг.16 - 17 показан второй вариант выполнения с двойной схемой охлаж дения , обеспечивающей равномерное охлаж дение ж елоба 1. Как более детально показано на фиг.17, эта схема охлаждения содерж ит два змеевика 48 и 49, проходящие оба в U-образной форме в продольном направлении вдоль наруж ной поверхности каркаса, причем змеевик 49 размещается внутри двух ветвей змеевика 48. Циркуляция через змеевики 48 и 49 осуществляется в направлении, показанном стрелками, т.о., что каж дая из ветвей, обслуж иваемая одним входом охлаж дающей воды, находится рядом с ветвью, через которую вода выходит из схемы и наоборот, обеспечивая таким образом более равномерное охлаж дение желоба. Кроме того, наличие двух охлаж дающих змеевиков увеличивает плотность охлаж дения таким образом, что в варианте выполнения, хотя это и возможно, нет необходимости снабж ать змеевики лопатками охлаж дения и утапливать их в огнеупорный слой. Зато двойная схема охлаждения требует наличия двойных переходов через валы подвешивания 2 и 3. Ниж е описаны более детально эти проходы через валы подвешивания со ссылкой на чертежи как по варианту выполнения по фиг.9, так и по варианту выполнения по фиг.18. На фиг.18 показан первый вариант выполнения такого прохода, подобный представленному на фиг.9. Он образован трубкой 50 со слегка деформируемой тонкой стенкой, проходящей соосно через проход вала подвешивания 3, причем противополож ная конфигурация через вал 2 является идентичной. Трубка 50 соединена с наруж ной стороны непосредственно с вращающимися сочленением 40, а с внутренней стороны соосно вставлена в отверстие змеевика 41, отходящего от крюка 23 ж елоба, посредством установки периферической прокладки 51. Небольшая толщина трубки 50 и сочленение, скользящее между трубкой 50 и входом змеевика 41, позволяет иметь определенную степень подвиж ности как в осевом направлении, так и в перпендикулярном. Очевидно, что трубка 50 долж на легко выниматься в наружную сторону для возможности демонтаж а желоба. На фиг.19 показано устройство, аналогичное показанному на фиг.18, применительно к варианту выполнения по фиг.17 с двойным змеевиком. Согласно этому варианту выполнения, две тр убки 52 и 53 с также деформируемой стенкой размещаются соосно, одна в другой, в проходе через вал подвешивания 3 и соединяются с наруж ной стороны с непоказанным на чертеже двойным вращающимся сочленением , а с внутренней стороны соосно вставляются посредством установки периферических круглых прокладок в отверстия двух змеевиков 48 и 49. На фиг.20 показан другой вариант выполнения прохода через вал 3 применительно к простой схеме охлаж дения по фиг.9. Согласно этому варианту выполнения, жесткая трубка 54 соосно проходит через проход через вал 3 и соединяется с наружной стороны со вращающимся сочленением 40. С внутренней стороны трубка 54 соединяется посредством компенсатора с сильфонами 55, с кольцевой прокладкой 56, размещенной на уровне крюка 23 желоба в соответствующем отверстии змеевика 41. Следовательно, относительная свобода перемещения между трубкой 54 и ж елобом обеспечивается компенсатором 55. Особенностью этого варианта выполнения является наличие прорезей 57 в трубке 54, которые позволяют охлаж дающей воде циркулировать вокруг трубки 54 и вследствие этого обеспечивать лучший тепловой контакт с валом 3 по сравнению с вариантом выполнения по фиг.18 и 19, на которых теплообмен не является таким ж е эффективным по причине наличия пространства вокруг трубок 50 и 52. В варианте выполнения по фиг.20 следует, разумеется, принимать меры для обеспечения герметичности со стороны печи, что может выполняться с помощью торической прокладки 58, предусмотренной вокруг фланца тр убки 54. На фиг.21 показан принцип устройства по фиг.20 применительно к двойному змеевику схемы охлаж дения, представленной на фиг.18. Трубка 59, точно соответствую щая тр убке 54 по фиг.20, соосно проходит через вал 3 и герметично сообщается со змеевиком 48. Эта трубка позволяет получать истечение охлаж дающей воды в контакте с валом 3 и способствует л учшему его охлаж дению. Однако, через эту трубку 59 соосно проходит вторая трубка 60, позволяющая иметь истечение охлаж дающей воды, поступающей от змеевика 49, с которым она соединена посредством периферической прокладки.