Спосіб пірометалургійної обробки металів, металевих розплавів і/або шлаків та інжекторний пристрій

Номер патенту: 77053

Опубліковано: 16.10.2006

Автори: Монхайм Петер, Шольц Райнхард, Мейн Маттіас

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб пірометалургійної обробки металів, металевих розплавів і/або шлаків у металургійному агрегаті або плавильній посудині, зокрема для верхнього продування у дуговій електропечі або вдування насичених киснем газів в неї, в якому за допомогою інжекторного пристрою (1) прискорюють насичені киснем гази до надзвукової швидкості і високошвидкісний струмінь (6'), що виходить з пристрою (1), повністю захищають, оточуючи його газовою сорочкою (5'), і використовують для пірометалургійної обробки, який відрізняється тим, що газова сорочка являє собою гарячий газ (5), який вводять в центральний високошвидкісний струмінь (6') з можливістю мінімізації відносної швидкості та обміну імпульсами між центральним високошвидкісним струменем (6') та сорочковим струменем (5) гарячого газу (квазіізокінетичне введення), причому високошвидкісний струмінь (6') в інжекторному пристрої (1) з кисневим інжектором (10), у сопловій системі, переважно у вигляді сопла Лаваля, прискорюють до швидкості 300-850 м/с, а гарячий газ (5) за допомогою сопла (4) з кільцевою щілиною інжекторного пристрою (1) прискорюють приблизно до такої самої швидкості, причому гарячий газ (5) подають на вхід в інжекторний пристрій (1) з температурою 300-1800°С.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що гарячий газ (5) одержують за рахунок зовнішньої реакції палива (8, 8') з окисником і/або за рахунок рециркуляції гарячих газів з металургійного агрегату.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для одержання гарячого газу використовують підігрітий окисник з вмістом кисню 10-100 об. %, переважно 21 об. %.

4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що підігрівання окисника поєднане з охолоджуванням інжекторного пристрою (1) і/або є його складовою частиною.

5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що встановлення температури гарячого газу на вході в інжекторний пристрій (1) здійснюють за допомогою регулювання потужності генератора (20) гарячого газу і/або за допомогою введення рідкої води (19) в гарячий газ перед його прискоренням.

6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вміст кисню в насичених киснем газах (6) становить 10-100 об.%, переважно >95 об.%.

7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в центральний кисневий струмінь (6) при необхідності вводять тверді речовини у вигляді частинок і/або рідкі речовини (8), причому введення цих речовин здійснюють за допомогою розташованого коаксіально всередині кисневого інжектора (10) адитивного інжектора (15) центрально, в тому самому напрямку і до закінчення процесу прискорення кисневого струменя (6).

8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що тверді речовини (8) у вигляді частинок містять вуглець, наприклад вугільний або коксовий пил, лужні і/або лужноземельні метали, наприклад вапняк, негашене вапно або доломіт, а рідкі речовини (8') містять вуглець, наприклад природний газ, коксовий газ, конвертерний газ, мазут, відповідно у високій концентрації, наприклад >30 мас. %.

9. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що кисневий інжектор (10) навперемінно експлуатують з технічним киснем і повітрям, причому перемикання з введення кисню на введення повітря і зворотно здійснюють за допомогою багатопозиційного клапана (31), а для живлення повітрям використовують джерело окисника або інше джерело, наприклад пневмомережу (22) або повітродувку (21).

10. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що регулювання роботи генератора (20) гарячого повітря, наприклад регулювання значення коефіцієнта надлишку повітря λ, для горіння, регулювання температури гарячого повітря, регулювання вихідної температури охолоджувального повітря здійснюють за допомогою блока (R1) автоматизації.

11. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що регулювання роботи кисневого інжектора (10), наприклад об'ємного потоку, попереднього тиску, здійснюють за допомогою блока (R2) автоматизації.

12. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що регулювання роботи адитивного інжектора (15), наприклад масового потоку, попереднього тиску, здійснюють за допомогою блока (R3) автоматизації.

13. Спосіб за будь-яким з пп. 1-12, який відрізняється тим, що на металургійному агрегаті встановлюють більше одного інжекторного пристрою (1), переважно два-чотири.

14. Спосіб за будь-яким з пп. 10-12, який відрізняється тим, що координацію роботи блока (R1, R2, R3) автоматизації здійснюють за допомогою центрального блока (R) автоматизації, що стоїть вище, який обмінюється даними з системою керування процесом (PLS) металургійного агрегату або є автономним, причому обмін даними відбувається з відповідними блоками додаткових інжекторних пристроїв (І).

15. Інжекторний пристрій (1) для пірометалургійної обробки металів, металевих розплавів і/або шлаків у металургійному агрегаті або плавильній посудині, зокрема для верхнього продування у дуговій електропечі або вдування насичених киснем газів (6) і/або вуглецевмісних речовин (8) в неї, причому інжекторний пристрій (1) виконаний з можливістю прискорення насичених киснем газів (6) до надзвукової швидкості і, в окремих випадках, введення у насичені киснем гази (6') вуглецевмісних речовин (8), переважно частинок, та забезпечення на виході інжекторного пристрою (1) високошвидкісного струменя, захищеного оточуючою його газовою сорочкою, причому інжекторний пристрій (1) придатний для здійснення способу за будь-яким з пп. 1-14, який відрізняється тим, що він має модульну конструкцію з окремих вузлів і складається з кисневого інжектора (10) з внутрішньою стінкою (11) та сопла (13) Лаваля для прискорення насичених киснем газів (6), оточених патрубком (2) для гарячого газу, у вихідній зоні якого розташоване сопло (4) з кільцевою щілиною або аналогічне конструктивне рішення з порівнянною дією для проходження і прискорення гарячого газу (5).

16. Пристрій (1) за п. 15, який відрізняється тим, що кисневий інжектор (10) встановлений з можливістю осьового переміщення, причому вихідна площина (S) кисневого інжектора (10) може бути позиціонована для цього у будь-якому положенні в горизонтальній частині інжекторного пристрою (1), між площинами (Е3) та (Е4).

17. Пристрій (1) за п. 15 або 16, який відрізняється тим, що вихідні зони для газів подовжені за допомогою загальної насадки (3) для гарячого газу.

18. Пристрій (1) за п. 15, який відрізняється тим, що у вхідній зоні патрубка (2) для гарячого газу розташований водорозпилювач (18).

19. Пристрій за п. 15, який відрізняється тим, що всередині центрального кисневого інжектора (10) розташований адитивний інжектор (15) у вигляді додаткової коаксіальної труби, вихідний отвір (16) якого виконаний у вигляді устя або сопла.

20. Пристрій за п. 19, який відрізняється тим, що вихідний отвір (16) адитивного інжектора (15) виконаний зі зносостійкого матеріалу і з можливістю заміни.

21. Пристрій за п. 19 або 20, який відрізняється тим, що адитивний інжектор (15) виконаний з можливістю осьового переміщення і позиціонування своєю вихідною площиною (В) між площинами (Е1) та (Е2), перед, за або у вхідному розрізі конфузора сопла (13) Лаваля кисневого інжектора (10).

22. Пристрій за п. 15, який відрізняється тим, що окремі вузли інжекторного пристрою (1) змонтовані на жорстко закріпленому в стінці металургійного агрегату загальному тримачі.

Текст

1. Спосіб пірометалургійної обробки металів, металевих розплавів і/або шлаків у металургійному агрегаті або плавильній посудині, зокрема для верхнього продування у дуговій електропечі або вдування насичених киснем газів в неї, в якому за допомогою інжекторного пристрою (1) прискорюють насичені киснем гази до надзвукової швидкості і високошвидкісний струмінь (6'), що виходить з пристрою (1), повністю захищають, оточуючи його газовою сорочкою (5'), і використовують для пірометалургійної обробки, який відрізняється тим, що газова сорочка являє собою гарячий газ (5), який вводять в центральний високошвидкісний струмінь (6') з можливістю мінімізації відносної швидкості та обміну імпульсами між центральним високошвидкісним струменем (6') та сорочковим струменем (5) гарячого газу (квазіізокінетичне введення), причому високошвидкісний струмінь (6') в інжекторному пристрої (1) з кисневим інжектором (10), у сопловій системі, переважно у вигляді сопла Лаваля, прискорюють до швидкості 300-850 м/с, а гарячий газ (5) за допомогою сопла (4) з кільцевою щілиною інжекторного пристрою (1) прискорюють приблизно до такої самої швидкості, причому гарячий газ (5) подають на вхід в інжекторний пристрій (1) з температурою 300-1800°С. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що гарячий газ (5) одержують за рахунок зовнішньої реакції палива (8, 8') з окисником і/або за рахунок 2 (19) 1 3 77053 4 10. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що сорочкою, причому інжекторний пристрій (1) прирегулювання роботи генератора (20) гарячого податний для здійснення способу за будь-яким з пп. 1-14, який відрізняється тим, що він має модульвітря, наприклад регулювання значення коефіцієнта надлишку повітря λ, для горіння, регулювання ну конструкцію з окремих вузлів і складається з температури гарячого повітря, регулювання вихідкисневого інжектора (10) з внутрішньою стінкою ної температури охолоджувального повітря здійс(11) та сопла (13) Лаваля для прискорення насинюють за допомогою блока (R1) автоматизації. чених киснем газів (6), оточених патрубком (2) для 11. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що гарячого газу, у вихідній зоні якого розташоване регулювання роботи кисневого інжектора (10), насопло (4) з кільцевою щілиною або аналогічне приклад об'ємного потоку, попереднього тиску, конструктивне рішення з порівнянною дією для здійснюють за допомогою блока (R2) автоматизапроходження і прискорення гарячого газу (5). 16. Пристрій (1) за п. 15, який відрізняється тим, ції. 12. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що що кисневий інжектор (10) встановлений з можлирегулювання роботи адитивного інжектора (15), вістю осьового переміщення, причому вихідна наприклад масового потоку, попереднього тиску, площина (S) кисневого інжектора (10) може бути здійснюють за допомогою блока (R3) автоматизапозиціонована для цього у будь-якому положенні в ції. горизонтальній частині інжекторного пристрою (1), 13. Спосіб за будь-яким з пп. 1-12, який відрізняміж площинами (Е3) та (Е4). ється тим, що на металургійному агрегаті встано17. Пристрій (1) за п. 15 або 16, який відрізняється тим, що вихідні зони для газів подовжені за довлюють більше одного інжекторного пристрою (1), переважно два-чотири. помогою загальної насадки (3) для гарячого газу. 14. Спосіб за будь-яким з пп. 10-12, який відрізня18. Пристрій (1) за п. 15, який відрізняється тим, ється тим, що координацію роботи блока (R1, R2, що у вхідній зоні патрубка (2) для гарячого газу R3) автоматизації здійснюють за допомогою розташований водорозпилювач (18). 19. Пристрій за п. 15, який відрізняється тим, що центрального блока (R) автоматизації, що стоїть вище, який обмінюється даними з системою керувсередині центрального кисневого інжектора (10) вання процесом (PLS) металургійного агрегату або розташований адитивний інжектор (15) у вигляді є автономним, причому обмін даними відбувається додаткової коаксіальної труби, вихідний отвір (16) з відповідними блоками додаткових інжекторних якого виконаний у вигляді устя або сопла. 20. Пристрій за п. 19, який відрізняється тим, що пристроїв (І). 15. Інжекторний пристрій (1) для пірометалургійної вихідний отвір (16) адитивного інжектора (15) виобробки металів, металевих розплавів і/або шлаків конаний зі зносостійкого матеріалу і з можливістю у металургійному агрегаті або плавильній посудизаміни. 21. Пристрій за п. 19 або 20, який відрізняється ні, зокрема для верхнього продування у дуговій електропечі або вдування насичених киснем газів тим, що адитивний інжектор (15) виконаний з мож(6) і/або вуглецевмісних речовин (8) в неї, причому ливістю осьового переміщення і позиціонування інжекторний пристрій (1) виконаний з можливістю своєю вихідною площиною (В) між площинами (Е1) прискорення насичених киснем газів (6) до надзвута (Е2), перед, за або у вхідному розрізі конфузора кової швидкості і, в окремих випадках, введення у сопла (13) Лаваля кисневого інжектора (10). 22. Пристрій за п. 15, який відрізняється тим, що насичені киснем гази (6') вуглецевмісних речовин (8), переважно частинок, та забезпечення на виокремі вузли інжекторного пристрою (1) змонтовані ході інжекторного пристрою (1) високошвидкісного на жорстко закріпленому в стінці металургійного струменя, захищеного оточуючою його газовою агрегату загальному тримачі. Винахід відноситься до способу пірометалургійної обробки металів, металевих розплавів і/або шлаків у металургійному агрегаті або плавильній посудині, зокрема для верхнього продування або вдування насичених киснем газів і/або вуглецьвмісних речовин в дугову електропіч [Electric Arc Furnace, EAF] за допомогою інжекторного пристрою, який прискорює насичені киснем гази до надзвукової швидкості, причому в окремих випадках у насичені киснем гази вводять вуглецьвмісні речовини, переважно частинки, і високошвидкісний струмінь, що виходить з інжекторного пристрою, захищений оточуючою газоподібною оболонкою, використовують для пірометалургійної обробки. Відомі інжекторні пристрої для рідких матеріалів та матеріалів у вигляді частинок для застосування у промислових агрегатах, переважно для пірометалургійної обробки металів та металевих розплавів при верхньому продуванні або вдуванні насичених киснем газів, зокрема у дугових електропечах і/або вуглецьвмісних частинок на або у шар шлаку або пінистого шлаку дугової електропечі для спінення шлаку і/або для верхнього продування або вдування насичених киснем газів на і/або в металевий розплав, що знаходиться під шаром шлаку і/або пінистого шлаку, з метою його зневуглецювання. При цьому інжекторний пристрій спричиняє прискорення насичених киснем газів за допомогою сопла до надзвукової швидкості і в окремих випадках введення у насичені киснем гази вуглецьвмісних частинок. Розплавлення твердої шихти, наприклад скрапу або губчастого заліза, у дугових електропечах вимагає великих кількостей енергії (550-750кВтГ/т сталі). Для зниження потреби в електроенергії, а 5 77053 6 також для скорочення часу плавки додатково виня/вигоряння, завантаження у розплав і т.п.), які користовують хімічну енергію (наприклад, природчастково суперечать один одному. Тому блоки ний газ або вугілля). Для забезпечення високих повинні бути реалізовані або дуже великими, або реакційних температур їх спалення відбувається у повинні бути знайдені компромісні рішення. більшості випадків технічно чистим киснем. За З [ЕР 0964065 А1] відомий інжекторний прирахунок цього в порівнянні з використанням повітстрій, який складається з двох конструктивних ря одночасно помітно зменшується питома кільелементів, у якого один конструктивний елемент кість відхідних газів. На певних етапах процесу служить надзвуковим кисневим інжектором, а інплавки відбувається вдування кисню і/або носіїв ший - вугільним інжектором. Осі обох конструктивпервинної енергії (наприклад, природного газу) них елементів орієнтовані так, що обидва утворені для підтримки або прискорення нагрівання та розструмені перетинаються над дзеркалом ванни. плавлення скрапу. Реакція відбувається над розпДля забезпечення значного фокусування централавом, переважно у безпосередньому контакті з льних кисневого та вугільного струменів їх оточутвердим матеріалом, який розплавляється. Ввеють струменем природного газу, який виходить з дення природного газу та кисню відбувається при соплового кільця, розташованого навколо центрацьому через спеціальні пальники у стінці печі або льного соплового отвору. за допомогою водоохолоджуваних фурм. У [US 5904895] описаний водоохолоджуваний Наступною стадією пірометалургійної обробки інжекторний пристрій з камерою згоряння для є стадія спінення шлаку. Пінистий шлак повинен утворення високошвидкісного полум'я з метою екранувати стінки печі на стадії плоскої ванни від розплавлення твердих речовин, які знаходяться випромінювання дуги, для того щоб уникнути переперед камерою згоряння. Із збільшенням тривалогрівів ділянок стінок, зробити рівномірною спожисті розплавлення дрібнодисперсні тверді речовивану дуговою піччю потужність і за рахунок зменни, наприклад вугілля та додатковий кисень, мошення втрат випромінюванням забезпечити, жуть бути з високою швидкістю введені в дугову загалом, високу енергетичну ефективність. Для електропіч, причому тверду речовину вводять збоутворення пінистих шлаків переважно у граничний ку у вже прискорений кисневий струмінь. При цьошар між шлаком та металом одночасно вдувають му як струмінь твердої речовини, так і високошвидрібнозернисті носії вуглецю та кисень. дкісний кисневий струмінь захищають оточуючою Введення носіїв вуглецю відбувається переїх газовою оболонкою. важно в зону граничного шару між металевим розУ [ЕР 0866138 А1] описаний метод вдування у плавом та шлаком (частково також під поверхню розплав газів (наприклад, кисню та природного металевого розплаву). Як газ-носій використовугазу). При цьому кисень, який виходить по центру з ють переважно стисле повітря, азот, а також газоінжектора, прискорюють за допомогою сопла Лаподібні вуглеводні. валя до надзвукової швидкості. Для того щоб Вдування кисню відбувається переважно в зострумінь як можна довше зберігав свій вихідний ну граничного шару між металевим розплавом та імпульс, його захищають (повністю) оточуючою шлаком для часткового окиснення вуглецю, який його газовою оболонкою. Газова оболонка утвовдується, а також для зневуглецювання металеворюється при спаленні з киснем природного газу, го розплаву. При частковому окисненні вуглецю, який виходить з розташованого концентрично сопякий міститься в носії вуглецю, виникає газоподібла Лаваля кільцевого зазору або соплового кільця. ний моноксид вуглецю (СО). СО утворює у шлаку Кисень подають через розташований концентричгазові пухирці. Це спричиняє спінення шлаку. Піно поза кільцем природного газу кільцевий зазор нистий шлак поліпшує використання енергії і змеабо соплове кільце. ншує навантаження на вогнетривку футерівку дуУ [ЕР 1092785 Α1] описаний інжекторний пригової електропечі. СО можна допалювати стрій, який оснований на принципі, відомому з ЕР всередині або ззовні за рахунок окремого введен0866138 А1, і який додатково дозволяє вдувати ня додаткових окисників. тверді речовини у вигляді частинок. Введення твеВведення носіїв вуглецю, кисню і додаткових рдої речовини відбувається при цьому так само, як окисників відбувається комбіновано або окремо за і введення кисню всередині газової оболонки. допомогою У [ЕР 0848795] описані спосіб спалення палиа) спеціальних інжекторно-соплових пристроїв ва та відповідний пальник. Як паливо використов стінці печі; вують як природний газ, так і тверді речовини у б) охолоджуваних фурм через дверці або стінвигляді частинок. При цьому у циліндроподібний ку печі або кришку; головний струмінь кисню або головний струмінь в) неохолоджуваних фурм через дверці або кисню, який розширяється злегка конусоподібно у стінку печі або кришку; напрямку струменя, вдувають декілька спрямоваг) систем донного продування. них навскоси до центральної подовжньої осі струПристрої та способи, що застосовуються для менів природного газу. Головний струмінь прискоописаних задач, мають, зокрема, такі недоліки. рюють за допомогою сопла Лаваля до надзвукової При вдуванні газу та твердої речовини за дошвидкості. Струмені палива оточують головний помогою одного загального інжекторного пристрою струмінь і проникають в нього лише на деякому вищеназвані функції повинні бути інтегровані в віддаленні. Всередині головного струменя за доодин блок. Компоненти, що вдуються на окремих помогою центральної труби утворюють другий стадіях процесу, пред'являють різні і такі вимоги струмінь палива, який є природним газом або тведо відповідної інжекторної системи (швидкість пордим паливом, що вдується у головний струмінь току, місце вдування, характер змішуванпісля його прискорення. 7 77053 8 Для того щоб у інжекторних пристроїв на як Якщо утворення гарячого газу відбувається за можна більш довгому відрізку шляху подавити рахунок зовнішньої реакції палива з окисником, то розширення струменів, утворені струмені багатодля цього використовують окисник із вмістом кисразово оточують газовою оболонкою, яка утворюню 10-100об.%, переважно 21об.%. Процес окисється звичайно за рахунок спалення природного нення проводять у будь-якому випадку нестехіогазу. Газова оболонка призводить до небажаної метрично. Коефіцієнт надлишку повітря у втрати імпульсу центральним газовим струменем, генераторі гарячого газу встановлюють на значеноскільки швидкості протікання оболонкових струня 1,05-2,0 (переважно 1,3-1,5). Окисник може буменів істотно нижче, ніж центрального газового ти підігрітий до температур 50-600°С (переважно струменя. Крім того, цей захід вимагає застосу200-400°С). Підігрівання може відбуватися ззовні вання додаткової речовини і, тим самим, більш або всередині інжекторного пристрою. Переважно високих енерговитрат. Це з технологічної точки підігрівання окисника поєднують з системою охозору значною мірою є непотрібним, а місцями талоджування інжекторного пристрою, або він є його кож неефективним. істотною складовою частиною. Виходячи з цього відомого рівня техніки задаТемпература гарячого газу становить при вхочею винаходу є розробка інжекторного пристрою ді в інжекторний пальник 300-1800°С. У цьому тета створення способу експлуатації, за допомогою мпературному діапазоні швидкість звуку гарячого якого можна було б максимізувати довжину стругазу внаслідок основних термодинамічних закономеня насиченого киснем газу, який вільно вихомірностей істотно вище, ніж холодного центральдить у внутрішній простір металургійного агрегату, ного струменя. Таким чином, вихідна швидкість і глибину його проникнення у існуючий шлаковий гарячого газу вже за допомогою простого сопла шар. При цьому значною мірою повинні бути усупідвищується в діапазон швидкості потоку центрануті недоліки відомих пристроїв для спільного вильного струменя. користання кисню та твердої речовини у різних Для регулювання температури, згідно з винаексплуатаційних станах, а саме ходом, можна вводити в гарячий газ перед його - високе питоме використання енергії; прискоренням воду. За рахунок цього забезпечене - необхідні маніпуляції або декілька отворів у швидке і точне регулювання температури. Крім металургійному агрегаті; того, підвищена частка водяної пари позитивно - складна конструкція. впливає на реакційну атмосферу в робочому проПоставлена задача вирішується у частині спосторі печі. собу за допомогою інжекторного пристрою описаІнжекторний пристрій, згідно з винаходом, явного вище роду з відмітними ознаками п. 1 формуляє собою модульну конструкцію і складається з ли винаходу за рахунок того, що газова оболонка довгастої труби з соплом Лаваля та кисневого інявляє собою гарячий газ» який вводиться у жектора для прискорення насичених киснем газів, центральний високошвидкісний струмінь з можливихідна зона яких оточена соплом з кільцевою вістю мінімізації відносної швидкості та обміну імщілиною або аналогічним конструктивним рішенпульсами між центральним високошвидкісним ням з порівнянною дією для проходження гарячих струменем та оболонковим струменем гарячого газів. З метою фокусування і поліпшення характегазу (квазі ізокінетичне введення). ристики протікання у вихідній площині вихідна зоІнжекторний пристрій для здійснення способу, на обох газів забезпечена подовжувальною насадзгідно з винаходом, охарактеризований ознаками кою для гарячих газів. п.17 формули винаходу. Переважні виконання та Для вдування речовин у вигляді частинок по удосконалення винаходу наведені у відповідних центру у кисневому інжекторі розташований адизалежних пунктах. тивний інжектор у вигляді додаткової коаксіальної За рахунок способу, згідно з винаходом, при труби з вихідним отвором. Адитивний інжектор якому центральний, насичений киснем газовий встановлений з можливістю осьового переміщенструмінь оточують гарячим газом з як можна мення. Вихідна площина В адитивного інжектора може шою втратою імпульсу, переважно досягаються бути позиціонована при цьому перед, в або за вхізбільшення довжини та глибини проникнення гадним перерізом конфузора сопла Лаваля кисневозового струменя у шлаковий шар, що знаходиться го інжектора (якщо дивитися відповідно у напрямку над металевим розплавом, для створення інтенпротікання). Позиціонування вихідного отвору адисивного перемішування і руху, а також поліпшення тивного інжектора всередині кисневого інжектора вдування твердих речовин у вигляді частинок, наможе відбуватися за рахунок осьового переміщенприклад носіїв вуглецю, пилу або домішок. ня адитивного інжектора або кисневого інжектора Для цієї мети центральний газовий струмінь або за рахунок їх комбінування. Вихідний отвір спрямовують через кисневий інжектор (довгаста адитивного інжектора може бути виконаний у витруба з соплом Лаваля), прискорюють до швидкогляді простого устя або сопла. Переважно вихідсті 300-850м/с і у протилежність відомим рішенням ний отвір адитивного інжектора позиціонують пеоточують оболонковим струменем з гарячого газу. ред соплом Лаваля кисневого інжектора, так що Гарячий газ утворюють при цьому за рахунок зовречовини у вигляді частинок прискорюють за донішнього спалення у генераторі гарячого газу, напомогою сопла Лаваля разом з насиченим киснем приклад, природного газу з повітрям у стандартгазом. ному високошвидкісному пальнику, за рахунок Через високий знос речовинами у вигляді часрециркуляції гарячих пічних відхідних газів за дотинок вихідний отвір адитивного інжектора доцільпомогою окремого високотемпературного компрено виготовляти з зносостійкого матеріалу. Для сора або за рахунок комбінації обох заходів. захисту зовнішньої оболонки кисневого інжектора 9 77053 10 вона може бути забезпечена керамічним захисним настільки, що патрубок 2 утворює з кисневим інжешаром або керамічною захисною трубою. ктором 10 в цій зоні концентричне сопло 4 з кільМожна також вводити через цей адитивний інцевою щілиною або аналогічне конструктивне ріжектор у насичений киснем газовий струмінь інші шення з порівнянною дією (нижче для простоти речовини не у вигляді частинок, наприклад, газоназване соплом з кільцевою щілиною). подібні палива, такі як природний газ, або рідкі Вставлений в патрубок 2 для гарячого газу кипалива, такі як мазут. Для пристосування до спесневий інжектор 10 складається з довгастої труби ціальних вимог даного виду палива необхідні різні або внутрішньої стінки 11 інжектора, оточеної кевиконання адитивного інжектора. Тому за рахунок рамічним захисним шаром 12 і виконаним в певідповідного конструктивного виконання він може редній частині соплом 13 Лаваля. Через це сопло бути швидко і з малими витратами пристосований 13 Лаваля спрямовують по стрілці насичений кисдо даних виробничих вимог і забезпечений, напринем газ 6, при цьому прискорюють його, і він вихоклад, змінним вихідним соплом і виконаний з мождить по стрілці з вихідного отвору 14 у вигляді ливістю осьового переміщення вручну або автомацентрального газового струменя 6'. У цій вихідній тично за допомогою відповідних додаткових зоні насичений киснем газ 6' оточують гарячим пристроїв. газом 5', який протікає в тому самому напрямку і Інжекторний пристрій для вдування газу та прискорений в соплі 4 з кільцевою щілиною. Для твердої речовини, згідно з винаходом, виконаний фокусування газових струменів 5', 6' ця вихідна модульним. Окремі вузли змонтовані на загальнозона подовжена насадкою 3 для гарячого газу, му несучому блоці, який міцно розташований в внутрішній діаметр якої відповідає мінімальному стінці металургійного агрегату. За рахунок цього зовнішньому діаметру сопла 4 з кільцевою щілинадійно запобігають небажаному проникненню ною. оточуючого повітря в робочий простір печі і небезКисневий інжектор 10 виконаний з можливістю печний вихід реакційних газів в навколишнє сереосьового переміщення, причому його вихідна плодовище. щина 5 може бути позиціонована у будь-якому Інжекторний пристрій може мати універсальне положенні між площинами Е3 та Е4 патрубка 2 для застосування для введення будь-яких речовин гарячого газу. (кисень, носії кисню, домішки і т.п.), відповідно На Фіг.2 зображений інжекторний пристрій 1, необхідних на окремих етапах металургійної оброякий в порівнянні з інжекторним пристроєм 1 на бки, у відповідно необхідних якості та кількості за Фіг.1 доповнений адитивним інжектором 15 та ворахунок виконання з стабільних, конструктивно дорозпилювачем 18. Однакові конструктивні елепростих компонентів. Це гарантує невеликі витраменти для кращого сприйняття позначені тими ти на обслуговування та встановлення і у разі несамими посилальними позиціями. Водорозпилюобхідності забезпечує швидку заміну окремих вач 18 знаходиться у завантажувальній зоні інжекконструктивних елементів також при роботі печі. торного пристрою 1 в патрубку 2 для гарячого газу Для забезпечення високої ефективності інжекі розташований з можливістю розпилення води 19 торної системи у плавильному агрегаті можуть проти напрямку протікання гарячого газу 5 в цій бути встановлені більше одного інжекторного призоні. Кисневий інжектор 10 оточений не керамічстрою (переважно два-чотири). Експлуатацію ним захисним шаром, як у прикладі виконання за встановлених інжекторних пристроїв координують Фіг.1, а утримується тут керамічною захисною труі контролюють тоді за допомогою вищестоящої бою 17. Адитивний інжектор 15 складається, в оссистеми керування. новному, з довгастої труби з передньою паливною Інші переваги, подробиці та ознаки винаходу форсункою 16 і вставлений у кисневий інжектор 10 більш детально пояснюються нижче за допомогою настільки, що отвір форсунки 16 знаходиться ще прикладів виконання, схематично зображених на перед соплом 13 Лаваля кисневого інжектора 10. кресленні, на якому представляють: Таким чином, вуглецьвмісні речовини 8, 8' і насиФіг.1 - розріз інжекторного пристрою, згідно з чений киснем газ 6' виносяться з вихідного отвору винаходом (основна версія); 14 у вигляді центрального струменя 9. Фіг.2 - розріз інжекторного пристрою за Фіг.1 з На Фіг.3 зображені принципова схема подачі адитивним інжектором; необхідних для роботи інжекторного пристрою 1 Фіг.3 - карту технологічного процесу роботи середовищ та типове з'єднання компонентів інжекінжекторного пристрою; торного пристрою 1. Гарячий газ 5 одержують ззоФіг.4 - MSR-схему (карту технологічного провні в окремому генераторі 20 з потоку 8 палива і цесу роботи) інжекторного пристрою. потоку 6 окисника. Генератор 20 з'єднують переНа Фіг.1 у схематичному розрізі зображений важно безпосередньо з інжекторним пристроєм, інжекторний пристрій 1, згідно з винаходом, який у або він є його складовою частиною. У зображенозображеному прикладі виконання складається, в му прикладі як окисник використовують повітря 23. основному, із загнутого патрубка 2 для гарячого Повітря 23 може подаватися окремою повітродувгазу, в який збоку вставлений кисневий інжектор кою 21 або відбиратися з пневмомережі 22. Повіт10. Кисневий інжектор 10 вставлений при цьому ря 23 перед подачею до генератора 20 спочатку переважно так, що подовжня вісь горизонтальної використовують для охолоджування зовнішніх стічастини інжекторного пристрою 1 співпадає з понок інжекторного пристрою 1. Він підігрівається за довжньою віссю кисневого інжектора 10. На своєрахунок цього до температур 50-600°С. Це підігріму передньому кінці - на кресленні праворуч вання позитивно впливає на використання палива прохідний діаметр патрубка 2 звужений за рахунок у генераторі 20. Генератор 20 продовжує безпереконфузора 7, який проходить навскоси всередину, рвно працювати. Те саме відноситься до системи 11 77053 12 охолоджування. За рахунок керування запірною ті можуть бути розташовані декілька, переважно арматурою 25, 26, 27 включають та переривають два-чотири інжекторних пристрої 1. Для спільного постачання відповідними потоками середовищ. регулювання цих інжекторних пристроїв І здійснюРегулювання об'ємних потоків відбувається за ють обмін даними між блоком R автоматизації та допомогою регулюючої арматури 28, 29, 30. Якщо вищестоящою системою PLS. відбувається інжектування кисню, то багатопозиПерелік посилальних позицій ційний клапан 31 встановлений так, що підведення 1 - інжекторний пристрій повітря до кисневого інжектора перерване. Якщо з 2 - патрубок для гарячого газу технологічних причин інжектування кисню не пот3 - гільза для гарячого газу рібне, то багатопозиційний клапан 31 встановлю4 - сопло з кільцевою щілиною ється так, що підведення кисню до кисневого інже5, 5' - гарячий газ ктора 10 переривається. У цьому випадку до 6, 6' - насичений киснем газ кисневого інжектора 10 подають повітря 23. 7 - конфузор На Фіг.4 зображена MSR-схема (карта техно8 - паливо логічного процесу) для інжекторного пристрою 1. 9 - центральний струмінь Для належної та надійної роботи інжекторного 10 - кисневий інжектор пристрою 1 положення запірної арматури 25, 26, 11 - внутрішня стінка інжектора 27 потрібно змінювати під наглядом та контролем. 12 - керамічний захисний шар Виникненню неприпустимих або небезпечних екс13 - сопло Лаваля плуатаційних станів запобігають за допомогою 14 - вихідний отвір відповідних фіксацій або блокування. Центральний 15 - адитивний інжектор блок R автоматизації пов'язаний з вищестоящою 16 - вихідний отвір системою PLS (системою керування процесом) 17 - керамічна захисна труба металургійного агрегату і в залежності від режиму 18 - водорозпилювач його роботи передає необхідні команди на нижче19 - вода стоящі блоки, а також на блоки R1 та R2 автома20 - генератор гарячого газу тизації. Блок R1 є відповідальним за регулювання 21 - повітродувка температури гарячого газу, потужність генератора 22 - пневмомережа гарячого газу і коефіцієнт надлишку повітря. Необ23 - повітря хідні для цього параметри процесу безперервно 25,26,27 - запірна арматура реєструють відповідними датчиками і передають 28,29,20 - регулююча арматура на комп'ютер. Блок R2 служить для регулювання 31 - багатопозиційний клапан об'ємного потоку кисню. І - додаткові інжекторні пристрої 1 Регулювання роботи адитивного інжектора 15 PLS - система керування процесом відбувається за допомогою додаткового блока R - центральний блок автоматизації автоматизації (наприклад, для масового потоку, R1 - блок автоматизації попереднього тиску). Цей позначений, наприклад, R2 - блок автоматизації поз. R3 блок схематично зображений на Фіг.4. R3 - блок автоматизації Згідно з винаходом, на металургійному агрега 13 Комп’ютерна верстка В. Мацело 77053 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for pyrometallurgical treatment of metals, metal melts and/or slags and injection device

Автори англійською

Meyn Matthias

Назва патенту російською

Способ пирометаллургической обработки металлов, металлических расплавов и/или шлаков и инжекторное устройство

Автори російською

Мейн Маттиас

МПК / Мітки

МПК: C21C 5/52, C21C 5/48, C21C 5/46

Мітки: обробки, спосіб, металів, металевих, шлаків, пірометалургійної, пристрій, інжекторний, розплавів

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-77053-sposib-pirometalurgijjno-obrobki-metaliv-metalevikh-rozplaviv-i-abo-shlakiv-ta-inzhektornijj-pristrijj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб пірометалургійної обробки металів, металевих розплавів і/або шлаків та інжекторний пристрій</a>

Подібні патенти