Сталеплавильна піч

1 Сталеплавильна піч, що містить подину, склепіння, бокові стінки, в одній з яких облаштовані завалочні вікна, торцеві стінки з ДИМОВІДВІДНИМИ каналами та пальники, яка відрізняється тим, що в середній частині печі встановлено щонайменше дві паралельні поперечні перегородки з вогнетривкого матеріалу, верхній край яких примикає до склепіння, а нижній розташовано вище нижнього краю завалочних вікон, при цьому пальники встановлені в проміжку між перегородками, на протилежних сторонах печі, в зустрічному напрямку Винахід відноситься до металургійної галузі, а саме - до конструкції сталеплавильних та аналогічних металургійних печей, і може бути використаним при зведенні нових та реконструкції діючих печей Найбільш поширені, ВІДОМІ конструкції сталеплавильних печей типу мартенів, на жаль, мають ряд суттєвих спільних недоліків, серед яких в першу чергу слід назвати невисоку ефективність використання палива, що спричиняє до його перевитрат, а також складність конструкції, обумовлена наявністю громіздких регенераторів тепла, за допомогою яких намагаються покращати тепловий баланс печі Крім того, через безпосередній контакт під час плавки продуктів згоряння палива із скрапом, що завантажують у піч, та розплавом, має місце значний угар металу Ці недоліки властиві й обраній нами за найближчий аналог сталеплавильній печі типової конструкції, яка наведена в монографії "Проектирование мартеновских печей", авт А С Лычагин, изд 2е, Государственное издательство литерату 2 Сталеплавильна піч за п 1, яка відрізняється тим, що ширина проміжку між перегородками становить 3 - 5 % від загальної внутрішньої довжини печі 3 Сталеплавильна піч за п 1, яка відрізняється тим, що висота перегородки становить 80 - 90 % відстані між склепінням та порогами завалочних вікон 4 Сталеплавильна піч за п 1, яка відрізняється тим, що пальники встановлені вище середини висоти перегородок 5 Сталеплавильна піч за п 1, яка відрізняється тим, що пальники встановлені під кутом 0° - +10° 6 Сталеплавильна піч за п 1, яка відрізняється тим, що перегородки встановлені на горизонтальних водоохолоджуваних опорах 7 Сталеплавильна піч за п 1, яка відрізняється тим, у верхній частині перегородок облаштовані вікна, площа яких становить 1 5 - 2 0 % загальної площі відповідної перегородки ры по черной и цветной металлургии, М 1963, с 64-76, рис 13 Зазначена піч - прототип складається з подини, склепіння, бокових стінок, в одній з яких передбачені завалочні вікна, та торцевих стінок, в яких встановлені пальники, що по черзі виконують функцію або пальника, або ДИМОВІДВІДНОГО каналу і з цією метою додатково зв'язані із розташованими по боках печі керамічними рекуператорами тепла Крім того, передбачені механізми для "реверсування" подачі палива та повітря з одного пальника на другий, тоді як перший пальник при цьому починає, як вже зазначалось, виконувати функцію ДИМОВІДВІДНОГО каналу, через який продукти згоряння надходять до ВІДПОВІДНОГО, зв'язаного з цим пальником регенератора и прогрівають його Внаслідок того, що факел продуктів згоряння формується безпосередньо в підсклепінному просторі печі, що має значні габарити (до 15 метрів завдовжки), ефективність передачі тепла до скрапу залишається низькою і для и підвищення намагаються збільшити "СВІТНІСТЬ" факелу тобто наситити його розжареними частками вуглецю, які б ю (О ю 56594 активно випромінювали тепло Це досягається підвищеними, в порівнянні із стехіометричними, витратами пального, що використовується не ефективно і згоряє неповністю В основу винаходу покладено задачу створити таку конструкцію сталеплавильної печі, яка була б вільною від перелічених недоліків, а саме - забезпечувала б ефективне використання палива, підвищення продуктивності процесу плавки, зменшення угару металу та мала б спрощену конструкцію за рахунок відмови від регенераторів та механізмів "реверсування" Поставлена задача вирішується шляхом того, що в середній частині сталеплавильної печі, що містить подину, склепіння, бокові стінки, в одній з яких облаштовані завалочні вікна, торцеві стінки з ДИМОВІДВІДНИМИ каналами та пальники, встановлено щонайменше дві паралельні поперечні перегородки, з вогнетривкого матеріалу, верхній край яких примикає до склепіння, нижній розташований вище нижнього краю завалочних вікон, а пальники встановлені в зустрічному напрямку в проміжку між перегородками При цьому ширина проміжку між перегородками становить 3 - 5 % від загальної внутрішньої довжини печі, висота перегородок становить 80 - 90 % відстані між склепінням та порогами завалочних вікон, пальники встановлені вище середини висоти перегородок під кутом 0°+10°, перегородки встановлені на водоохолоджуваних опорах, а в верхній частині перегородок облаштовані вікна, площа яких складає 15 - 20 % площі відповідної перегородки Технічний ефект, що виникає завдяки описаній формі виконання печі, полягає в тому, що внаслідок встановлення перегородок і розміщення пальників в проміжку між ними, в робочому просторі печі фактично створюється додаткова камера згоряння, обмежена склепінням і перегородками Ці елементи, між якими формуються факели пальників, активно поглинають тепло, розжарюються до високої температури і через вторинне випромінювання ефективно передають тепло до решти робочого простору печі При цьому немає потреби перевитрачати пальне на збільшення СВІТНОСТІ факелу, продукти згоряння, що після виходу з додаткової камери згоряння контактують зі скрапом, мають знижену температуру і швидкість, що зменшує угар металу, а теплова ефективність роботи печі в цілому збільшується настільки, що зникає потреба в громіздких регенераторах та механізмі перекидання подачі палива та повітря з одного пальника на інший Більш докладно суть винаходу із зазначенням оптимальних варіантів його реалізації розкрито в описі, що подається нижче, з посиланням на креслення, на яких схематично зображено на фіг 1 - сталеплавильна піч, вид збоку, в продольному розрізі, на фіг 2 - сталеплавильна піч, вид згори, із знятим склепінням Сталеплавильна піч містить подину 1, склепіння 2, бокові стінки 3 та торцеві стінки 4 В одній з бокових стінок облаштовані завалочні вікна 5, а в торцевих стінках передбачені ДИМОВІДВІДНІ канали 6 В середній частині печі встановлені дві паралельні перегородки 7 з вогнетривкого матеріалу, в проміжку між якими розміщені орієнтовані в зустрічному напрямку та встановлені на протилежних сторонах печі пальники 8 (на кресленні показано лише один) Верхні краї перегородок 7 примикають до склепіння 2, а нижні розташовані вище порогів завалочних вікон 5, з урахуванням того, що висота перегородки має становити 80 - 90 % від відстані між склепінням та рівнем порогів завалочних вікон По верхньому краю кожної перегородки в одному з варіантів реалізації винаходу може бути передбачено щонайменше по одному, (в варіанті - два), переважно прямокутному вікну 9, розташованому на середині довжини перегородки При цьому його площа може становити 15 -20 % від площі перегородки Ширина проміжку між перегородками оптимально становить 3 - 6 % від загальної внутрішньої довжини печі Поздовжні ВІСІ пальників можуть бути орієнтовані горизонтально, або, в переважному варіанті, дещо вгору, під позитивним кутом до 10° Перегородки 7 встановлені на водоохолоджуваних трубчастих опорах 10, що з'єднують бокові стінки 3 печі, або прикріплені до склепіння 2 та стінок 3 іншим відомим способом За наявності опор, нижнім краєм перегородки слід вважати нижній край опори Працює сталеплавильна піч, що заявляється, наступним чином Через завалочні вікна 5 за допомогою ВІДПОВІДНИХ механізмів (на кресленнях не показані) здійснюють завантаження печі скрапом Потім включають в роботу пальники 8 Сумарна теплова потужність пальників 8 при цьому не перевищує або навіть є нижчою від розрахункової для печей відомої конструкції, а співвідношення КІЛЬКОСТІ палива і повітря може бути близьким до стехіометричного При роботі пальників 8, в проміжку між перегородками 7, який фактично відіграє роль камери згоряння, формуються зустрічні факели, що безпосередньо контактують з перегородками та склепінням При цьому в проміжку між перегородками 7 виникають турбулентні зони, де швидкість потоку збільшується і до того ж має місце інтенсивне перемішування палива і повітря Ці фактори призводять до підвищення ефективності згоряння палива і інтенсивної передачі тепла до перегородок, що розжарюються до високої температури і активно випромінюють тепло в обидва боки до робочого простору печі, що призводить до розплавлення скрапу Продукти згоряння, після певного етапу циркуляції в зазначеній, утвореній перегородками камері згоряння, евакуюються через зазор між нижніми краями перегородок і поверхнею скрапу або розплаву і далі виводяться через ДИМОВІДВІДНІ канали 6, віддаючи залишки тепла скрапу, що знаходиться по обидва боки від перегородок Втім, продукти згоряння в цих зонах мають вже дещо нижчу температуру, оскільки віддали тепло перегородкам, і відносно невелику швидкість, оскільки розподіляються на два рівномірні по перетину печі потоки і відводяться через два ДИМОВІДВІДНИХ канали 6 Це дозволяє зменшити угар та винос металу Як вже зазначалось вище, в одному з варіантів реалізації винаходу, по верхньому краю перегородок 7 можуть бути передбачені одне або більше вікон 9 За наявності таких вікон, частина продуктів згоряння евакуюється через них, що сприяє розжаренню склепіння 56594 по обидві боки від перегородок, яке також починає активно випромінювати тепло, завдяки чому в просторі печі над скрапом температурне поле стає дещо одноріднішим До того ж, швидкість потоку продуктів згоряння, що обтікають нижні краї перегородок, додатково уповільнюється, а ВІДТОДІ додатково зменшується угар металу Ще один варіант реалізації винаходу (на кресленнях не показаний) може передбачати встановлення не двох, а більше (трьох - чотирьох) поперечних, паралель них перегородок, подібних описаним вище, і ВІДПОВІДНО - декількох пар пальників, розташованих в проміжках між перегородками Втім, суть винаходу в достатній мірі реалізується і описаний вище технічний результат досягається і за наявності лише двох перегородок Розрахунки свідчать про те, що запропонована конструкція печі дозволяє позбутися регенераторів та механізмів «реверсування» і досягти тієї ж продуктивності роботи печі за умови зменшення витрат пального на ЗО -40 % і/* Фіг. 1 Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24