Пірометалургійна установка

Реферат: Пірометалургійна установка має плавильну піч (1) для плавлення металевого лому (2) і розташовану над плавильною піччю (1) завантажувальну область (3) для плавильної печі (1). Крім того, вона має завантажувальний елемент (4), який, наповнений призначеним для плавильної печі (1) металевим ломом (2), може всовуватися у напрямі (х) переміщення у завантажувальну область (3), спорожнятися там і у випорожненому стані проти напряму (х) переміщення знову висуватися з завантажувальної області (3). Завантажувальна область (3) оточена ковпаком (5) так, що завантажувальна область (3), включаючи завантажувальний елемент (4), що приводиться у завантажувальну область (3), закрита зверху і з бічних сторін. Ковпак (5) має деяку кількість верхніх витяжних отворів (7), через які відхідні гази, що збираються в ковпаку (5), і пил можуть витягуватися з ковпака (5). UA 111596 C2 (12) UA 111596 C2 UA 111596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Опис Винахід належить до галузі металургії і стосується конструкції пірометалургійної установки, що містить: - плавильну піч для плавлення металевого лому і розташовану над плавильною піччю завантажувальну область для плавильної печі, - завантажувальний елемент, який, наповнений призначеним для плавильної печі металевим ломом, може всовуватися у напрямі переміщення у завантажувальну область, спорожнятися там і у випорожненому стані проти напряму переміщення знову висуватися із завантажувальної області. Такого роду пірометалургійні установки загальновідомі. Зокрема, таким чином побудовані пірометалургійні установки, які включають електричні дугові печі. При завантаженні плавильної печі, як правило, в значному об'ємі відбувається виникнення викидів диму і пилових хмар, так званих вторинних відхідних газів. Викиди диму і пилові хмари при звичайному виконанні плавильної печі безперешкодно виходять у виробничий цех, в якому розташована пірометалургійна установка. Звідти вони зазвичай витягуються за допомогою цехового витягу або тому подібного. Такого роду цеховий витяг називається також витягом вторинних відхідних газів, оскільки основна кількість відхідних газів, що виходить з робочого простору печі, первинних відхідних газів, зазвичай витягується за допомогою окремого від неї витягу печі або, відповідно, витягу первинних відхідних газів в області кришки печі, і піддається подальшій обробці. Австрійський опис винаходу до патенту № E 17399 B описує пристрій для витягу вторинних відхідних газів на сталеплавильних заводах і в ливарних цехах, у якого є закріплений на крані пересувний ковпак як витяг вторинних відхідних газів. Австрійський опис винаходу до патенту № E 40590 B описує пристрій для витягу вторинних відхідних газів на сталеплавильних заводах і в ливарних цехах, у якого є нерухомий дах ковпака і рухомі бічні стінки ковпака. Варіант здійснення рівня техніки має різні недоліки. Зокрема, цеховий витяг діє на всі отвори цеху. Тому в значному об'ємі засмоктуються і всмоктуються інші повітряні потоки. Крім того, проходить відносно багато часу до тих пір, поки будуть витягнуті викиди диму і пилові хмари. В цей час в багатьох випадках значна кількість, зокрема, пилу осідає на підлозі виробничого цеху. Крім того, персонал, що знаходиться у виробничому цеху, в значній мірі піддається шкідливій дії, частково навіть небезпечній для здоров'я. Німецький опис винаходу до патенту DE 1063342 B описує димовідвід для витягу газів з області навколо електричної дугової печі, який розташовується над електродами. Втім, і тут також при завантаженні печі у довкілля випускається велика кількість вторинних відхідних газів. Задача даного винаходу полягає в тому, щоб створити можливості, за допомогою яких повністю або щонайменше в значній мірі міг запобігатися вихід викидів диму і пилових хмар у виробничий цех при завантаженні плавильної печі. Задача вирішується за допомогою пірометалургійної установки з ознаками п. 1 формули винаходу. Переважні варіанти здійснення пірометалургійної установки є предметом залежних п. 2-14 формули винаходу. Крім того, ця задача вирішується за допомогою способу з ознаками п. 15 формули винаходу. Згідно з винаходом передбачено виконати пірометалургійну установку вищеназваного роду таким чином, - щоб завантажувальна область була оточена ковпаком, так щоб завантажувальна область, включаючи завантажувальний елемент, що приводиться у завантажувальну область, була закрита зверху і з бічних сторін, і - щоб ковпак мав деяку кількість верхніх витяжних отворів, через які відхідни гази, що збираються у ковпаку, і пил можуть витягуватися з ковпака. Цей варіант здійснення установки має ту перевагу, що можна обійтися без витягу вторинних відхідних газів. Застосовується лише модифікований витяг первинних відхідних газів для запобігання виникненню вторинних відхідних газів. Завдяки цьому загальна кількість відхідних газів, що підлягає подальшій обробці, значно скорочується і апаратні витрати установки помітно знижуються. При цьому верхні витяжні отвори можуть бути розташовані на ковпаку довільним чином. Але переважно верхні витяжні отвори розташовані у верхній області ковпака. У цьому варіанті здійснення можливий особливо ефективний витяг. Кількість витяжних отворів може, в принципі, вибиратися довільно і складає переважно від 1 переважно до 10, при необхідності також більше 10. 1 UA 111596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Переважно верхні витяжні отвори розташовані по обох сторонах заданої напрямом переміщення завантажувального елемента переважно прямовисній площині. Завдяки цій конфігурації витяг ще ефективніший. У багатьох випадках між плавильною піччю і завантажувальною областю розташована шахта, в яку подається металевий лом при спорожненні завантажувального елемента. Переважно шахта при цьому розташована ексцентрично до плавильної печі над плавильною піччю. Під "шахтою" тут і нижче розуміється той приймальний резервуар, який призначений для розміщення і попереднього нагріву матеріалу, тут, зокрема, металевого лому. В цьому випадку шахта має переважно у напрямі завантажувальної області верхній затворний елемент, який може відкриватися для подачі металевого лому в шахту і після цього знову закриватися. При цьому верхній затворний елемент може складатися з одного або декількох рухомих в комбінації або окремо один від одного конструктивних елементів. Зазвичай він знаходиться у закритому стані і, зокрема, відкривається лише тоді, коли металевий лом повинен подаватися із завантажувального елемента у шахту. Так, при переміщенні завантажувального елемента у завантажувальну область і з неї верхній затворний елемент буде переважно закритий, так щоб відхідні гази плавильної печі не могли входити у завантажувальну область і виходити через цю область у довкілля. Верхній затворний елемент відкривається, зокрема, лише тоді, коли завантажувальний елемент розташований над шахтою і відхідний газ, що піднімається над шахтою, може витягуватися з плавильної печі за допомогою ковпака. Шахта переважно має також у напрямі плавильної печі нижній затворний елемент, який може відкриватися для завантаження металевого лому з шахти у плавильну піч і після цього знову закриватися. Нижній затворний елемент дозволяє у закритому стані здійснювати тимчасове накопичення і попередній нагрів металевого лому відхідними газами з плавильної печі у шахту. Це знижує використання енергії і витрати на процес плавлення. Керування приєднаною до верхніх витяжних отворів витяжною системою в цьому варіанті здійснення переважно може здійснюватися таким чином, що активність витяжної системи може координуватися з відкриванням і закриванням верхнього затворного елемента і/або станом завантаження шахти. У запропонованому винаходом способі керування установкою, оснащеною шахтою, керування приєднаною до верхніх витяжних отворів витяжною системою здійснюється так, що активність витяжної системи координується з відкриванням і закриванням верхнього затворного елемента і/або станом завантаження шахти. Таким чином, у будь-який час оптимальна кількість відхідного газу витягується із завантажувальної області, перш ніж відхідний газ, як вторинний відхідний газ, міг би вийти з цієї області. В іншому переважному варіанті здійснення даного винаходу в шахті нижче верхнього затворного елемента розташована деяка кількість нижніх витяжних отворів, через які відхідні гази, що збираються в шахті, і пил можуть витягуватися з шахти. Нижні витяжні отвори можуть бути, зокрема, розташовані по обох сторонах прямовисної площини, що задається напрямом переміщення завантажувального елемента. За допомогою нижніх витяжних отворів реалізується, зокрема, так званий первинний витяг первинних відхідних газів, який також є в рівні техніки для витягу виникаючих у процесі плавлення відхідних газів з плавильної печі. Переважно верхні і нижні витяжні отвори сполучені з одним і тим же витяжним пристроєм. В цьому випадку, крім того, щонайменше в сполучних трубах між верхніми витяжними отворами і витяжним пристроєм, переважно також в сполучних трубах між нижніми витяжними отворами і витяжним пристроєм, розташовані переставні, зокрема за допомогою двигуна, клапанні затвори. Зокрема, у тому випадку, коли як в сполучних трубах між верхніми витяжними отворами і витяжним пристроєм, так і в сполучних трубах між нижніми витяжними отворами і витяжним пристроєм розташовані переставні, зокрема за допомогою двигуна, клапанні затвори, переважне керування приводами перестановки клапанних затворів, розташованих між верхніми витяжними отворами і витяжним пристроєм, може здійснюватися незалежно від керування приводами перестановки клапанних затворів, розташованих між нижніми витяжними отворами і витяжним пристроєм. Напрям переміщення завантажувального елемента проходить у багатьох випадках навкіс від низу до верху. Але так само напрям переміщення може проходити вертикально від низу до верху або навпаки. Можливо, щоб у ковпаку був пропускний отвір для всування і висовування завантажувального елемента. В цьому випадку переважний поперечний переріз пропускного отвору при завантажувальному елементі, що всунутий у ковпак, може зменшуватися. Зокрема, 2 UA 111596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 пропускний отвір може закриватися. Наприклад, завантажувальний елемент може вставлятися за допомогою крана зверху через пропускний отвір у ковпак, при цьому пропускний отвір може відкриватися і закриватися за допомогою щонайменше одного шибера. Альтернативно можливо, щоб ковпак поширювався у горизонтальному напрямі настільки, щоб завантажувальний елемент входив у ковпак знизу. Інші переваги і подробиці містяться у подальшому описі прикладів здійснення за допомогою креслень. На принциповому зображенні показано: фіг. 1: пірометалургійна установка на виді збоку; фіг. 2: пірометалургійна установка, показана на фіг. 1, зверху; фіг. 3: пірометалургійна установка, показана на фіг. 1, на фронтальному виді; фіг. 4: пірометалургійна установка схемно на виді збоку; фіг. 5: пірометалургійна установка, показана на фіг. 4, на виді зверху, і фіг. 6: пірометалургійна установка, показана на фіг. 4, на фронтальному виді. Фіг. 1-6 нижче пояснюються спільно. Відповідно з фіг. 1-5 пірометалургійна установка має плавильну піч 1. Плавильна піч 1 слугує для плавлення металевого лому 2. Пірометалургійна установка має, крім того, завантажувальну область 3 для плавильної печі 1. Завантажувальна область 3 розташована над плавильною піччю 1. Пірометалургійна установка має, крім того, завантажувальний елемент 4. Завантажувальний елемент 4 у напрямі x переміщення може всовуватися у завантажувальну область 3 і проти напряму x переміщення знову висуватися із завантажувальної області 3. Напрям x переміщення в окремих випадках може проходити горизонтально. Як правило, напрям x переміщення проходить, проте, як видно з фіг.1, 4 навкіс від низу до верху. Завантажувальний елемент 4 наповнюється металевим ломом 2, який призначений для плавильної печі 1. У цьому стані завантажувальний елемент 4 всовується у завантажувальну область 3 і там спорожняється. Потім він у випорожненому стані знову висувається із завантажувальної області 3. Завантажувальна область 3 оточена ковпаком 5. Завдяки цьому завантажувальна область 3 зверху і з бічних сторін закрита. Причому цей стан стосується не лише, але зокрема також того випадку, коли завантажувальний елемент 4 приведений у завантажувальну область 3. Можливо, щоб у ковпаку 5 був розташований пропускний отвір 6 фіг. 5 для всування і висовування завантажувального елемента 3. Цей варіант здійснення даного винаходу змальований на фіг. 4-6. В цьому випадку можливо, щоб пропускний отвір 6 частково заповнювався введеним через завантажувальну область 3 завантажувальним елементом 4. Проте переважно завантажувальний елемент 4, коли він введений у завантажувальну область 3, повністю знаходиться всередині ковпака 5. В цьому випадку поперечний переріз пропускного отвору 6 в цьому стані, тобто коли завантажувальний елемент 4 всунутий у ковпак 5, переважно зменшено. Наприклад, з цією метою можуть бути передбачені пересувні стінки або відповідні затвори 7. Вибір розмірів може бути таким, щоб пропускний отвір 6 повністю закривався. Проте переважно, див. фіг. 1-3, ковпак 5 поширюється у горизонтальному напрямі настільки, що завантажувальний елемент 4 входить у ковпак 5 знизу. Завдяки цьому не потрібно передбачати пропускний отвір бічної області ковпака 5. У разі потреби вхідна область, через яку завантажувальний елемент 4 входить у ковпак 5, і в цьому варіанті здійснення може зменшуватися, зокрема, закриватися. Ковпак 5 має деяку кількість верхніх витяжних отворів 7. Ця кількість може дорівнювати одному. Верхні витяжні отвори 7 переважно розташовані у верхній області ковпака 5 (тобто у найвищому місці ковпака 5). Верхні витяжні отвори 7 можуть бути розташовані в будь-якому місці ковпака 5, наприклад, на верхній стороні ковпака 5 або його бічних областях. Верхні витяжні отвори 7 можуть бути, зокрема, розташовані по обох сторонах прямовисної площини 8, яка задана напрямом x переміщення завантажувального елемента 4. Через верхні витяжні отвори 7 з ковпака 5 можуть витягуватися відхідні гази і пил, які скупчуються у ковпаку 5. В багатьох випадках між плавильною піччю 1 і завантажувальною областю 3 розташована шахта 9. В цьому випадку металевий лом 2 при спорожненні завантажувального елемента 4 подається не безпосередньо у плавильну піч 1, а спочатку в шахту 9. Шахта 9 має з цією метою верхній затворний елемент 10 і нижній затворний елемент 11. Верхній затворний елемент 10 розташований у напрямі завантажувальної області 3. Він може відкриватися і потім знову закриватися. Він відкривається, коли металевий лом 2 повинен подаватися із завантажувального елемента 4 в шахту. В інший час він закритий. Нижній затворний елемент 11 розташований у напрямі плавильної печі 1. Він теж може відкриватися і закриватися. Він відкривається, коли плавильна піч 1 завантажується. В інший час він закривається. 3 UA 111596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Небезпека потрапляння у ковпак 5 і вірогідного виходу з ковпака 5 відхідних газів, пилу, викидів диму і так далі існує, зокрема, тоді, коли верхній затворний елемент 10 відкритий або шахта 9 порожня. Переважно тому керування витяжною системою 12, яка приєднана до верхніх витяжних отворів 7, здійснюється так, щоб активність витяжної системи 12 була скоординована з відкриванням і закриванням верхнього затворного елемента 10 і/або станом завантаження шахти 9. Зокрема витяжна система 12 у двох названих випадках може бути активована (або, відповідно, максимально активована), в іншому випадку деактивована (або, відповідно, лише частково активована). Як правило, в шахті 9 нижче верхнього затворного елемента 10 розташована деяка кількість нижніх витяжних отворів 13. Нижні витяжні отвори 13 можуть бути розташовані, аналогічно верхнім витяжним отворам 7, зокрема, по обох сторонах вже згаданої прямовисної площини 8. Через нижні витяжні отвори 13 з шахти 9 можуть витягуватися відхідні гази і пил, які скупчуються в шахті 9. Можливо, щоб до нижніх витяжних отворів 13 був приєднаний власний витяжний пристрій, який незалежно від витяжної системи 12 може експлуатуватися для верхніх витяжних отворів 7. Проте переважно верхні і нижні витяжні отвори 7, 13 сполучені з одним і тим же витяжним пристроєм 14. В цьому випадку щонайменше в сполучних трубах 15, які розташовані між верхніми витяжними отворами 7 і витяжним пристроєм 14, розташовані переставні за допомогою двигуна клапанні затвори 16. Переважно також в сполучних трубах 17, які розташовані між нижніми витяжними отворами 13 і витяжним пристроєм 14, розташовані переставні за допомогою двигуна клапанні затвори 18. Можливо, щоб перестановка клапанних затворів 16 була завжди пов'язана з перестановкою клапанних затворів 18. В цьому випадку клапанні затвори 16, з одного боку, і клапанні затвори 18, з іншого боку, можуть переставлятися лише у протилежному один до одного напрямі. Проте переважно керування приводами 19 перестановки клапанних затворів 16, розташованих між верхніми витяжними отворами 7 і витяжним пристроєм 14, може здійснюватися незалежно від керування приводами 20 перестановки клапанних затворів 18, розташованих між нижніми витяжними отворами 13 і витяжним пристроєм 14. В цьому випадку можливі щонайменше три різних робочі стани, а саме: - клапанні затвори 16 відкриті, клапанні затвори 18 закриті - клапанні затвори 16 закриті, клапанні затвори 18 відкриті, і - клапанні затвори 16 відкриті і клапанні затвори 18 відкриті. Ймовірно, можливий також робочий стан, коли як клапанні затвори 16, так і клапанні затвори 18 закриті. Даний винахід має багато переваг. Зокрема, практично повністю запобігається вихід вторинних відхідних газів, таких як викиди диму, пил, відхідні гази і так далі у виробничий цех, в якому розташована металургійна установка. Приведений вище опис слугує виключно для пояснення даного винаходу. При цьому фахівець легко зрозуміє, що згідно з винаходом можуть бути виконані самі різні пірометалургійні установки в самих різних варіантах здійснення відносно плавильної печі, завантажувальної області, завантажувального елемента і ковпака. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 60 1. Пірометалургійна установка, що містить - плавильну піч (1) для плавлення металевого лому (2) і розташовану над плавильною піччю (1) завантажувальну область (3) для плавильної печі (1), - завантажувальний елемент (4), виконаний з можливістю наповнення призначеним для плавильної печі (1) металевим ломом (2), введення його у напрямі (х) переміщення у завантажувальну область (3), випорожнення там і виведення у випорожненому стані проти напряму (х) переміщення з завантажувальної області (3), - при цьому завантажувальна область (3) оточена ковпаком (5) так, що завантажувальна область (3), включаючи завантажувальний елемент (4), введений у завантажувальну область (3), закрита зверху і з бічних сторін, - при цьому ковпак (5) має множину верхніх витяжних отворів (7), для відведення відхідних газів, що скупчуються в ковпаку (5), і пилу з ковпака (5), - при цьому між плавильною піччю (1) і завантажувальною областю (3) розташована шахта (9) для розміщення металевого лому (2) при спорожненні завантажувального елемента (4), - при цьому шахта (9) містить у напрямі завантажувальної області (3) верхній затворний елемент (10), виконаний з можливістю відкривання для подачі металевого лому (2) в шахту (9) і 4 UA 111596 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 наступного закривання, а також розміщений у напрямі плавильної печі (1) нижній затворний елемент (11), виконаний з можливістю відкривання для завантаження металевого лому (2) з шахти (9) у плавильну піч (1) і наступного закривання, і при цьому - установка містить приєднану до верхніх витяжних отворів (7) витяжну систему (12), виконану з можливістю керування її активністю координовано з відкриванням і закриванням верхнього затворного елемента (10) і станом завантаження шахти (9). 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що верхні витяжні отвори (7) розташовані у верхній області ковпака (5). 3. Установка за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що верхні витяжні отвори (7) розташовані по обох сторонах заданої напрямом (х) переміщення завантажувального елемента (4) прямовисної площини (8). 4. Установка за пп. 1, 2 або 3, яка відрізняється тим, що шахта (9) розташована ексцентрично відносно плавильної печі (1) над плавильною піччю (1). 5. Установка за одним з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що в шахті (9) нижче за верхній затворний елемент (10) розташована множина нижніх витяжних отворів (13) для відведення відхідних газів, що скупчуються в шахті (9), і пилу з шахти. 6. Установка за п. 5, яка відрізняється тим, що нижні витяжні отвори (13) розташовані по обох сторонах заданої напрямом (х) переміщення завантажувального елемента (4) прямовисної площини (8). 7. Установка за п. 5 або 6, яка відрізняється тим, що містить сполучений з верхніми і нижніми витяжними отворами (7, 13) витяжний пристрій (14), а також тим, що щонайменше в сполучних трубах (15) між верхніми витяжними отворами (7) і витяжним пристроєм (14) розташовані переставні клапанні затвори (16). 8. Установка за п. 7, яка відрізняється тим, що також у сполучних трубах (17) між нижніми витяжними отворами (13) і витяжним пристроєм (14) розташовані переставні клапанні затвори (18). 9. Установка за п. 8, яка відрізняється тим, що містить приводи (19) перестановки клапанних затворів (16) і приводи (20) перестановки клапанних затворів (18), виконані з можливістю незалежного керування відповідними клапанними затворами. 10. Установка за одним з пп. 1-9, яка відрізняється тим, що напрям (х) переміщення завантажувального елемента (4) орієнтований навкіс від низу до верху, а також тим, що в ковпаку (5) виконано пропускний отвір (6) для введення і виведення завантажувального елемента (4), а також тим, що пропускний отвір (6) виконаний з можливістю зменшення поперечного перерізу при введеному в ковпак (5) завантажувальному елементі (4), зокрема, з можливістю закривання. 11. Установка за одним з пп. 1-10, яка відрізняється тим, що напрям (х) переміщення завантажувального елемента (4) орієнтований навкіс від низу до верху, а також тим, що ковпак (5) простягнутий в горизонтальному напрямі настільки, що завантажувальний елемент (4) входить у ковпак (5) знизу. 12. Спосіб керування пірометалургійною установкою за одним з пп. 1-11, який відрізняється тим, що керування приєднаною до верхніх витяжних отворів (7) витяжною системою (12) здійснюється таким чином, що активність витяжної системи (12) координують з відкриванням і закриванням верхнього затворного елемента (10) і станом завантаження шахти (9). 5 UA 111596 C2 6 UA 111596 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7