СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА
FUEL FEED SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе подачи топлива, содержащей подающее устройство, такое как форсунка для инжекции топлива, в частности, угольной пыли, из фурмы доменной печи во внутреннее рабочее пространство печи.
Уровень техники
Для уменьшения количества используемого кокса из фурмы доменной печи инжектируют топливо, такое как угольная пыль, мазут или отходы пластмасс и сжигают в этой печи. Топливо, в частности, угольную пыль, инжектируют вместе с потоком горячего воздуха (горячего дутья) в печь через пылеугольную форсунку (здесь и далее именуемую просто как «форсунка»), проходящую через трубку для дутья, прикрепленную к фурме.
Традиционную форсунку изготавливают, например, из нержавеющей стали или любого другого специального металла, который обладает высокой жаростойкостью, поскольку форсунка подвержена действию высокой температуры. К сожалению, такой традиционной форсунке всё же свойственны повреждения, такие как тепловая деформация трубки для подачи топлива, что, например, может повредить фурму или уменьшить эффективность сжигания топлива. Чтобы избежать этих повреждений в традиционной форсунке, необходимо после каждого повреждения заменить поврежденную трубку подачи топлива новой трубкой, что обуславливает увеличение используемого количества трубок подачи топлива. Кроме того, замена форсунки должна происходить при слабом дутье воздуха во время приостановки работы доменной печи. Это требование приводит к росту издержек.
Для решения указанных проблем форсунка, описанная в патенте Японии №5105293, содержит деформируемую трубку подачи топлива, которую можно поворачивать вокруг оси с уменьшенной силой сжатия пружины. Трубка подачи топлива в форсунке может быть соответствующим образом повернута путем вращения в начале тепловой деформации в герметичных условиях так, что деформируемая часть перемещается в иное положение. Такое вращение может предотвратить дальнейшую деформацию в том же направлении деформируемой части трубки подачи топлива и может поддерживать трубку подачи топлива по существу прямолинейной (нормальной) формы в течение продолжительного периода времени, и таким образом можно оперативно предотвратить повреждение фурмы и снижение эффективности процесса сжигания топлива.
Раскрытие сущности изобретения
Рабочий площадки для обслуживания фурм непосредственно наблюдает режим работы трубки вдувания топлива в форсунке в соответствии с патентом Японии №5105293 через смотровое окно на указанной площадке доменной печи. Если трубка вдувания топлива деформирована, рабочий на площадке для обслуживания фурм вручную вращает трубку вдувания топлива, чтобы изменить положение деформированного участка. К сожалению, такая работа на площадке для обслуживания фурм доменной печи для рабочего является трудоёмкой и увеличивает производственную нагрузку рабочего площадки обслуживания фурм. В этой связи следует пояснить, что для вращения трубки вдувания топлива, имеющейся в форсунке в соответствии с патентом Японии №5105293, необходимо ослабление резьбового соединения фланца с гильзой. Ослабление резьбового соединения, соединяющего фланец и гильзу, позволяет вращать переходный соединительный элемент вокруг оси. При этом упомянутый переходный соединительный элемент можно вращать на предварительно определенный угол. Это приводит к соответствующему повороту трубки вдувания топлива. После поворота трубки вдувания топлива на предварительно определенный угол, резьбовое соединение на фланце затягивают. А именно, вращают гильзу, при этом резьбовое соединение затягивается, и гильза и фланец прочно соединяются. Перемещение деформированного участка посредством вращения вручную трубки для вдувания топлива, производимого рабочим на площадке для обслуживания фурм доменной печи, является, к сожалению, затруднительной операцией для упомянутого рабочего на этой площадке.
Задача настоящего изобретения, созданного в связи с отмеченной выше проблемой, заключается в обеспечении системы подачи топлива, содержащей контроллер, размещенный отдельно от устройства подачи топлива. Контроллер может управлять работой приводного устройства для вращения упомянутой трубки. В результате отсутствует необходимость вращения трубки рабочим площадки обслуживания фурм доменной печи, и, таким образом, уменьшается производственная нагрузка для рабочего площадки обслуживания фурм.
Система подачи топлива в соответствии с настоящим изобретением содержит: устройство для подачи топлива, в состав которого входит гильза, присоединяемая к соответствующей соединительной части трубопровода дутья доменной печи; полый поворотный элемент, размещенный с возможностью вращения в гильзе и имеющий основной конец, через который во внутреннюю полость вращающегося элемента подают топливо; трубка подачи топлива, прикрепленная к концу вращающегося элемента и имеющая передний конец, предназначенный для подачи через него топлива в доменную печь, при этом указанный конец трубки расположен вблизи доменной печи; приводное устройство, вращающее поворотный элемент; и управляющее устройство, размещенное отдельно от устройства подачи топлива и управляющее работой привода устройства подачи топлива, чтобы обеспечить вращение поворотного элемента и трубки подачи топлива.
Система подачи топлива в соответствии с настоящим изобретением, кроме того, может содержать устройство для захвата изображения, которое захватывает изображение упомянутой трубки устройства для подачи топлива, размещенной в трубке для дутья доменной печи.
В данном случае управляющее устройство может содержать контроллер, управляющий работой привода устройства для подачи топлива; дисплей, показывающий изображение трубки, захваченное устройством для захвата изображения; и пульт управления, которым управляет оператор. Контроллер может управлять работой привода устройства для подачи топлива с вращением поворотного элемента и трубки в соответствии с командой для этой трубки, полученной от упомянутого пульта управления.
В системе подачи топлива согласно настоящему изобретению управляющее устройство может определять, находится ли трубка в заданном состоянии, на основе изображения этой трубки устройства для подачи топлива, захваченной устройством для захвата изображения. Если управляющее устройство определяет, что трубка устройства для подачи топлива не находится в заданном состоянии, управляющее устройство может осуществлять управления приводным устройством, входящим в состав устройства подачи топлива, с вращением поворотного элемента вместе с упомянутой трубкой.
Кроме того, управляющее устройство может управлять работой привода устройства для подачи топлива с вращением поворотного элемента и трубки на предварительно определенный угол с предварительно заданными интервалами времени.
Кроме того, приводное устройство может содержать полый шаговый электродвигатель, а исполнительный элемент, расположенный на вращательном элементе устройства подачи топлива, может находиться в полой части полого шагового электродвигателя для вращения поворотного элемента с помощью указанного полого шагового электродвигателя.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схематический вид конфигурации доменной печи и главного помещения управления в соответствии с воплощением настоящего изобретения.
Фиг. 2 – схематическое изображение системы подачи топлива, подающей топливо, в частности угольную пыль, в доменную печь, показанную на фиг. 1.
Фиг. 3 – пример конструктивного выполнения устройства для подачи топлива системы подачи топлива, представленной на фиг. 2, вид сбоку.
Фиг. 4 – увеличенный продольный разрез внутренней конструкции устройства для подачи топлива, представленного на фиг. 3.
Фиг. 5 – изображение с пространственным разделением компонентов устройства для подачи топлива, показанного на фиг. 3.
Фиг. 6 - вид в перспективе устройства для подачи топлива, показанного на фиг. 3, перед соединением колпачка с гильзой.
Фиг. 7 - вид в перспективе устройства для подачи топлива, показанного на фиг. 3, после соединения колпачка с гильзой.
Фиг. 8 - продольный разрез устройства для подачи топлива, представленного на фиг. 3, включающий изображение трубки с деформированным концом в фурме доменной печи.
Фиг. 9 – вид в перспективе полого шагового электродвигателя устройства для подачи топлива, представленного на фиг. 3.
Фиг. 10 - продольный разрез другого примера конструктивного выполнения устройства для подачи топлива, используемого в системе подачи топлива, представленной на фиг. 2.
Осуществление изобретения
Воплощения настоящего изобретения будут описаны далее со ссылками на сопровождающие чертежи. На фиг. 1-9 представлена система подачи топлива в соответствии с воплощением и доменная печь, в которую необходимо подавать топливо, такое как угольная пыль, из системы подачи топлива. На фиг. 1 представлен схематический вид конфигурации доменной печи и главного помещения управления в соответствии с воплощением настоящего изобретения. На фиг. 2 представлено схематическое изображение системы подачи топлива, подающей топливо, в частности, угольную пыль в доменную печь, иллюстрируемую на фиг. 1. Фиг. 3 иллюстрирует представленный на виде сбоку пример конструктивного выполнения устройства для подачи топлива системы подачи топлива, представленной на фиг. 2. На фиг. 4 показан увеличенный продольный разрез внутренней конструкции устройства для подачи топлива, представленного на фиг. 3. На фиг. 5 представлено устройство для подачи топлива, показанное на фиг. 3, с пространственным разделением компонентов. На фиг. 6 представлен вид в перспективе устройства для подачи топлива, показанного на фиг. 3, перед соединением колпачка с гильзой. Фиг. 7 иллюстрирует вид в перспективе устройства для подачи топлива, показанного на фиг. 3, после соединения колпачка с гильзой. На фиг. 8 показан продольный разрез устройства для подачи топлива, представленного на фиг. 3, включающий изображение трубки с деформированным концом в фурме доменной печи. На фиг. 9 представлен вид в перспективе полого шагового электродвигателя устройства для подачи топлива, показанного на фиг. 3.
Далее со ссылкой на фиг. 1 описана конфигурации доменной печи 1, в которую необходимо подавать топливо, в частности, угольную пыль, из системы подачи топлива в соответствии с воплощением изобретения. Доменная печь представляет собой вертикальную цилиндрическую конструкцию, внешняя лицевая поверхность которой покрыта листовой сталью, а внутренняя поверхность футерована огнеупорным материалом. Доменная печь 1 оборудована фурмами в количестве приблизительно от 20 до 50, проходящими в радиальном направлении от боковой поверхности горна доменной печи 1. Потоки горячего воздуха, проходящего через воздухонагреватели 3 воздушного дутья и трубопроводы 4 дутья, в частности, трубопроводы для подачи горячего воздуха, вдуваются через водоохлаждаемые медные фурмы 2 в доменную печь 1. Ниже фурм 2 находятся расположенные отдельно отверстие для выпуска металла, предназначенное для выгрузки расплавленного железа, и отверстие для выпуска шлака, предназначенное для выгрузки расплавленного шлака. Устройство 10 для подачи топлива (пылеугольная форсунка), описанное ниже, выполнено с возможностью инжекции топлива, в частности, угольной пыли в печь через фурмы 2. Каждая фурма 2 доменной печи 1 снабжена соответствующим трубопроводом 4 дутья, а трубка 20 (описанная ниже) устройства 10 для подачи топлива выполнена с возможностью размещения в трубопроводе 4 дутья так, что передняя концевая часть трубки 20 проходит из фурмы 2 во внутреннее рабочее пространство печи, как показано на фиг. 2.
Более конкретно, каждый трубопровод 4 дутья содержит соединительную часть 5, в частности, фланец для размещения выступов 32 (описанных ниже) устройства 10 подачи топлива. В результате крепления выступов 32 устройства 10 для подачи топлива к указанной соединительной части 5 трубка 20 (описанная ниже) устройства 10 для подачи топлива оказывается размещенной в трубопроводе 4 дутья, как это показано на фиг. 2. Трубопровод 4 дутья снабжен смотровым окном 6, выполненным из прозрачного стекла, через которое можно наблюдать то, что находится внутри трубопровода 4 дутья. На внешней поверхности смотрового окна 6 размещено устройство 8 для захвата изображения, в частности камера CCD для захвата изображений внутри трубопровода 4 дутья. Устройство 8 для захвата изображения захватывает также изображение трубки 20 устройства 10 для подачи топлива, размещенной внутри упомянутого трубопровода 4 дутья. Фотографические изображения и видеоизображения, захваченные устройством 8 захвата изображений, направляются в контроллер 108 управляющего устройства 102, описанного ниже.
Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, управляющее устройство 102, которое управляет работой устройства 10 для подачи топлива, размещено в главном помещении 100 управления, находящемся на ином участке, ином, чем участок размещения доменной печи 1. Управляющее устройство 102 содержит пульт 104 управления, в частности, клавишный пульт управления, дисплей 106, такой как, панельный дисплей, и контроллер 108, такой как CPU (процессор). Фотографические изображения и видеоизображения, захваченные устройством 8 для захвата изображений, появляются на дисплее 106 управляющего устройства 102. В рассматриваемом воплощении приблизительно от 20 до 50 фурм проходят в радиальном направлении от боковой поверхности горна доменной печи 1, а трубопроводы 4 дутья, подводящие дутье к фурмам 2, снабжены соответствующими устройствами 8 для захвата изображений. Дисплей 106 устройства 102 управления одновременно или с чередованием отображает множество фотографических или видеоизображений, захваченных устройствами 8 для захвата изображений. Рабочий площадки для обслуживания фурм может подавать с пульта 104 управления различные команды контроллеру 108.
Ниже со ссылками на фиг. 3-9 будет описано конструктивное выполнение устройства 10 для подачи топлива (пылеугольная форсунка) системы подачи топлива в соответствии с рассматриваемым воплощением изобретения. Устройство 10 для подачи топлива в соответствии с воплощением содержит цилиндрический элемент (гильзу) 30, выполненный с возможностью присоединения к соединительной части 5, в частности к фланцу трубопровода 4 дутья доменной печи 1, полый поворотный элемент (переходный соединительный элемент) 40, установленный в гильзе 30 с возможностью вращения и имеющий основной опорный конец, через который топливо подается в поворотный элемент 40, трубку 20 подачи топлива, присоединенную с возможностью разъема к концу поворотного элемента 40 (ближайшему к доменной печи 1) и имеющую передний конец, через который топливо поступает в доменную печь 1, а также колпачок 60, присоединенный к гильзе 30 возможностью отсоединения и удерживающий поворотный элемент 40 в гильзе 30. В гильзе 30 размещена пружина 50, которая выполняет функцию побуждающего элемента, смещающего вторую уплотнительную поверхность 44 (описанную ниже) поворотного элемента 40 к первой уплотнительной поверхности 34 (описанной ниже) гильзы 30. К поворотному элементу 40 присоединен, например, с помощью сварки, исполнительный орган 70, служащий для вращения поворотного элемента 40. Эти компоненты устройства 10 для подачи топлива более подробно описаны ниже.
Трубка 20 (трубка подачи топлива) представляет собой длинную тонкую трубку из жаростойкого материала, в частности, из нержавеющей стали. Участок основного конца трубки 20, прикрепленный к поворотному элементу 40, выполнен с резьбовым утолщением или имеет внешнюю резьбу (второй соединительный участок) (22) на внешней поверхности (см. фиг. 4). Участок переднего конца полого поворотного вращательного элемента 40, расположенный ближе к доменной печи 1, выполнен с резьбовым отверстием большего внутреннего диаметра или имеет внутреннюю резьбу (второй соединительный участок) 42 на внутренней поверхности. Резьбовое утолщение или внешняя резьба 22 трубки 20 ввинчена во внутреннюю резьбу 42. В результате трубка 20 соединена с возможностью разъема с находящимся ближе к доменной печи 1 концом поворотного элемента 40. Крепление трубки 20 к поворотному элементу 40 создает сообщение внутренней полости трубки 20 с внутренней полостью поворотного элемента 40.
По существу на конце гильзы, ближайшем к доменной печи 1, имеется несколько выступов, например, три выступа 32, которые выступают вверх в радиальном направлении от внешней периферии цилиндрического элемента (гильзы) 30. Выступы 32 обеспечивают фиксацию гильзы 30 на соединительной части, такой как фланец трубопровода 4 дутья доменной печи 1. Упомянутые выступы 32 гильзы 30 вводят в отверстия, выполненные в соединительной части 5 и затем вращают вокруг оси для фиксации гильзы 30 в трубопроводе 4 дутья доменной печи 1. Для соединения гильзы 30 с трубопроводом 4 дутья доменной печи вместо ввода и вращения выступов 32 в отверстиях соединительной части 5, гильза 30 может быть присоединена к трубопроводу 4 дутья доменной печи 1 с помощью крепежных деталей, таких как шплинты, шпонки. От внешней периферии гильзы 30 в радиальном направлении выступает несколько ребер, например, четыре ребра 38. Гильза 30 содержит первую уплотнительную поверхность 34 по всей её внутренней периферии. Первая уплотнительная поверхность 34 образует сужающуюся коническую поверхность в продольном направлении гильзы 30 (т.е. в горизонтальном направлении на фиг. 4 и фиг. 5). Гильза 30 содержит два контровочных отверстия 39 (для фиксации) на внешней периферии вблизи его базового конца (удаленного от доменной печи 1). Колпачок 60, находящийся в контактном сцеплении с цилиндром 30, прикреплен к цилиндру 30 с помощью стержневидного фиксирующего штифта 66, пропущенного через контровочные сквозные отверстия 39 (показаны на фиг. 6 и 7).
Как показано на фиг. 4 и 5, полый поворотный элемент (переходный соединительный элемент) 40 имеет вторую уплотнительную поверхность 44 вдоль внешней периферии, находящуюся в середине в продольном направлении. Размещение поворотного элемента 40 в гильзе 30 создает плотный контакт между второй уплотнительной поверхностью 44 и первой уплотнительной поверхностью 34. Вторая уплотнительная поверхность образует сужающуюся коническую поверхность вдоль поворотного элемента 40 (т.е. в горизонтальном направлении на фиг. 4 и 5). Плотный контакт второй уплотнительной поверхности 44 поворотного элемента 40, размещенного в гильзе 30, с первой уплотнительной поверхностью 34 гильзы 30 может предотвратить утечки газов и пылевидных фракций через зазор между гильзой 30 и поворотным элементом 40 во внешнюю область гильзы 30. Основной конец поворотного элемента 40 (расположенный дальше от доменной печи 1) соединяют, например, с помощью сварки с исполнительным органом 70 приводного устройства (описанным ниже). Поворотный элемент 40 можно вращать в гильзе посредством указанного исполнительного органа 70.
Колпачок 60 присоединен к основному концу гильзы 30 (удаленному от доменной печи 1) с возможностью отсоединения. Фиксация колпачка 60 на гильзе 30 удерживает поворотный элемент 40 в гильзе. В этой связи следует пояснить, что колпачок 60 имеет резьбовое утолщение или внешнюю резьбу (первый соединительный участок) 62 на внешней периферии участка переднего конца (расположенного ближе к доменной печи 1), как показано на фиг. 5 и фиг. 6. Гильза 30 содержит резьбовое отверстие или внутреннюю резьбу (первый соединительный участок) 36 на внутренней периферии участка основного конца. Внешняя резьба 62 колпачка 60 ввинчивается во внутреннюю резьбу 36 гильзы 30. Колпачок 60, таким образом, присоединяется к основному концу гильзы 30 с возможностью отсоединения. После соединения колпачка 60 с гильзой через два контровочных отверстия 39 вводится фиксирующий штифт 66, и колпачок 39, таким образом, прикреплен к цилиндру 30 так, как это показано на фиг. 7. В рассматриваемом воплощении контровочные отверстия 39 и фиксирующий штифт 66 выполняют функцию узла фиксации (запирания), обеспечивающего крепление к гильзе 30 колпачка 60, введенного в контакт с этой гильзой 30.
Как показано на фиг. 4, в гильзе 30 вокруг поворотного элемента 40 размещена пружина 50. Пружина на одном конце находится в контакте с колпачком 60. Размещение поворотного элемента 40 и пружины 50 в гильзе 30 и введение колпачка 60 в контакт с опорным основным концом гильзы 30 приводит пружину 60 в сжатое состояние. Сила упругости пружины 50 стремиться переместить поворотный элемент из сжатого положения влево на фиг. 4. При этом вторая уплотнительная поверхность 44 поворотного элемента 40 перемещается к первой уплотнительной поверхности 34 цилиндра 30, и первая уплотнительная поверхность 34 находится в плотном контакте со второй уплотнительной поверхностью 44. Другими словами, пружина 50 действует как побуждающий элемент, смещающий вторую уплотнительную поверхность 44 поворотного цилиндра 40 к первой уплотнительной поверхности 34 гильзы 30. Названная пружина 50 приводит вторую уплотнительную поверхность 44 в состояние плотного контакта с уплотнительной поверхностью 34, и, таким образом может, с большей надежностью, предотвратить утечки газов и пылевидных фракций из зазора между первой уплотнительной поверхностью 34 и второй уплотнительной поверхностью 44.
Исполнительный орган 70 выполнен полым и соединен, например, с помощью сварки с основным концом (удаленным от доменной печи 1) поворотного элемента 40. Внутренняя полость исполнительного органа 70 сообщается с внутренней полостью поворотного элемента 40. К упомянутому исполнительному органу 70 присоединен полый шаговый электродвигатель 90, как показано на фиг. 9. Полый шаговый электродвигатель 90 вращает исполнительный орган 70. Более конкретно, исполнительный элемент 70 содержит передаточный элемент 72, имеющий круговое поперечное сечение. Указанный передаточный элемент 72 размещен в полости 92 полого шагового электродвигателя 90. При этом полый шаговый электродвигатель 90 вращает передаточный элемент 72 исполнительного органа 70. Полый шаговый электродвигатель 90 соединен с контроллером 108 управляющего устройства 102 посредством линий передачи сигналов. Сигналы управления направляются из контроллера 108 в полый шаговый электродвигатель 90, выдавая полому шаговому электродвигателю 90 команду на вращение передаточного элемента 72 исполнительного органа 70. Исполнительный орган 70 установлен с возможностью соединения с гибким металлическим шлангом 80 для подачи топлива, через который во внутреннюю полость исполнительного органа 70 поступает топливо, в частности, угольная пыль. Исполнительный орган 70 может быть непосредственно соединен с упомянутым гибким металлическим шлангом 80, или он может быть соединен с гибким металлическим шлангом посредством полой трубы. В качестве альтернативы, исполнительный орган 70 может быть подсоединен к гибкому металлическому шлангу через клапан. Исполнительный орган 70 может быть непосредственно соединен с гибким металлическим шлангом, через который топливо поступает во внутреннюю полость исполнительного органа 70.
Полый шаговый электродвигатель 90, который служит в качестве привода для вращения исполнительного органа 70, прикрепленного к поворотному элементу 40, может регулировать точное расположение на одной линии трубки 20 и поворотного элемента 40. Полый шаговый электродвигатель 90 может вращать по часовой стрелке и против часовой стрелки трубку 20, поворотный элемент 40 и исполнительный орган 70. Полый шаговый электродвигатель 90, который размещен вокруг передаточного элемента 72 исполнительного органа 70, способствует созданию конструкции устройства 10 для подачи топлива, имеющего уменьшенные размеры.
Далее будет описан процесс сборки устройства 10 для подачи топлива со ссылками на фиг. 5 - фиг. 7. Для упрощения трубка 20 и гибкий металлический шланг 80 на фиг. 6 и фиг. 7 не показаны.
В начале сборки устройства 10 для подачи топлива поворотный элемент 40 и пружину 50 размещают в цилиндре 30 так, что пружина 50 располагается вокруг поворотного элемента 40. Гильза 30, вмещающая поворотный элемент 40 и пружину 50, показана на фиг. 6. Затем присоединяют колпачок 60 к основному концу гильзы 30 для предотвращения выброса поворотного элемента 40 и пружины 50 из основного конца гильзы 30 наружу. Следует пояснить, что внешняя резьба 62 колпачка 60 ввинчивается во внутреннюю резьбу 36 цилиндра 30. После присоединения колпачка 60 исполнительный орган 70 вместе с гибким металлическим шлангом для подачи топлива соединяют, например, с помощью сварки с основным концом поворотного элемента 40. На фиг. 7 гильза 30 показана вместе с колпачком 70, присоединенным к основному концу гильзы 30. В конце процесса сборки базовый конец трубки 20 прикрепляют к переднему концу поворотного элемента 40. Более конкретно, внешнюю резьбу 22 трубки 20 ввинчивают во внутреннюю резьбу 42 поворотного элемента 40. Сборку системы 10 подачи топлива, представленной на фиг. 3 и 4, осуществляют согласно описанному выше процессу.
Система подачи топлива в соответствии с воплощением изобретения включает устройство 10 подачи топлива, устройство 8 для захвата изображения и управляющее устройство 102 для инжекции топлива, в частности, угольной пыли, из фурмы 2 доменной печи 1 во внутреннее рабочее пространство печи.
Далее будет раскрыто, каким образом функционирует устройство 10 для подачи топлива. Перед началом подачи топлива, в частности, угольной пыли, в доменную печь 1 с помощью устройства 10 подачи топлива выступы 32 гильзы присоединяют к соединительной части 5, в частности, к фланцу трубопровода 4 дутья доменной печи, в результате чего трубка 20 устройства 10 для подачи топлива вводится в трубопровод 4 дутья фурмы 2 доменной печи 1, и участок переднего конца трубки 20 проходит из фурмы 2 во внутреннее рабочее пространство печи. Топливо, в частности, угольную пыль подают через гибкий металлический шланг 80 для подачи топлива во внутреннюю полость исполнительного органа 70, при этом топливо проходит через внутреннюю полость исполнительного органа 70, внутреннюю полость поворотного элемента 40 и внутренний канал трубки 20 в указанном порядке, и инжектируется через передний конец трубки 20 в доменную печь 1.
После длительного использования трубки 20 устройства 1 для подачи топлива эта трубка 20 может быть подвергнута тепловой деформации, как это показано на фиг. 8, что создает опасность контакта с фурмой 2 или каким-либо другим компонентом печи. Для того чтобы избежать этой опасности, в данном воплощении на дисплее 106 управляющего устройства 102, размещенного в главном помещении управления 100, появляются фотографические и видео изображения трубки 20, захваченные устройством 8 для захвата изображения, например, камерой CCD, благодаря чему рабочий площадки обслуживания фурм может установить начало деформирования трубки 20. В случае определения такого состояния трубки рабочий площадки обслуживания фурм может задействовать пульт управления 104 управляющего устройства 102, чтобы ввести команду на приведение в действие полого шагового электродвигателя 90, чтобы этот полый шаговый электродвигатель 90 вращал исполнительный орган 70. Трубка 20 и поворотный элемент 40 вращаются вместе, и благодаря этому нагреванию подвергаются различные зоны участка переднего конца трубки 20. Такое надлежащее вращение трубки 20 с помощью блока управления 104 управляющего устройства 102, приводимого в действие рабочим площадки обслуживания фурм, обеспечивает равномерное тепловое воздействие на всю периферию трубки 20, предотвращая деформацию, в частности, изгибание в одном направлении трубки 20 под собственным весом в высокотемпературных условиях.
Далее будет описан процесс технического обслуживания системы 10 подачи топлива. Устройство 10 для подачи топлива в соответствии с воплощением требует периодической замены трубки 20, поскольку участок переднего конца предрасположен к термическому разрушению в доменной печи 1. Поскольку трубка 20 может быть отделена от поворотного элемента 40, замена трубки 20 не требует отделения колпачка 60 от цилиндра 30. Может быть отделена только трубка 20, в то время как поворотный элемент 40 остается в цилиндре 30. Другими словами, трубка 20 может быть заменена на другую, новую трубку, в то время как первая уплотнительная поверхность 34 цилиндра 30 находится в плотном контакте со второй уплотнительной поверхностью 44 поворотного элемента 40. Такая конфигурация может предотвратить осаждение пылевидных фракций на первую уплотнительную поверхность 34 и вторую уплотнительную поверхность 44, и появление царапин на первой уплотнительной поверхности 34 и второй уплотнительной поверхности 44.
Поворотный элемент 40 устройства 10 для подачи топлива в соответствии с воплощением изобретения изнашивается и необходимо заменить его новым, обычно один раз в год. Поскольку колпачок 60 может быть отделен от цилиндра 30, замена поворотного элемента 40 требует лишь отделения колпачка 60 от цилиндра 30. Такая конфигурация может исключить для рабочего площадки обслуживания фурм проведение работ, связанных с заменой гильзы 30.
В системе подачи топлива в соответствии с воплощением, имеющим описанное выше конструктивное выполнение, трубка 20 устройства 10 для подачи топлива, имеющая передний конец, через который топливо подается в доменную печь 1, прикрепленный к концу полого поворотного элемента 40, находящемуся вблизи доменной печи 1. Поворотный элемент 40 размещен в цилиндре 30 с возможностью вращения. Поворотный элемент 40 приводится во вращение с помощью полого шагового электродвигателя 90. Управляющее устройство 102, размещенное отдельно от устройства 10 для подачи топлива, управляет работой полого шагового электродвигателя 90 для вращения поворотного элемента 40 и трубки 20. В такой системе подачи топлива полый шаговый электродвигатель 90 может вращать трубку 20 в начале тепловой деформации трубки 20 с перемещением деформированного участка в другое положение в герметичных условиях. Такое вращение может поддерживать трубку 20 по существу прямолинейной формы в течение продолжительного периода времени, и в результате можно эффективным образом предотвратить повреждение фурмы 2 доменной печи 1 и повысить эффективность сжигания топлива. Управляющее устройство 102, размещенное отдельно от устройства 10 для подачи топлива, может управлять работой полого шагового электродвигателя 90 для вращения трубки 20. Таким образом, рабочему площадки обслуживания фурм не нужно вручную вращать трубку 20 на участке расположения доменной печи, благодаря чему уменьшается объем работ, производимых упомянутым рабочим площадки обслуживания фурм. В частности, управляющее устройство 102, размещенное в главном помещении управления 100, может приводиться в действие рабочим посредством дистанционного управления вращением трубки 20 устройства 10 для подачи топлива.
Как отмечено выше, система подачи топлива в соответствии с воплощением изобретения содержит устройство 8 для захвата изображения, которое захватывает изображения трубки 20 устройства 10 для подачи топлива, размещенного в трубопроводе 4 дутья доменной печи 1. Это позволяет производить непрерывный контроль состояния трубки 20 устройства 10 для подачи топлива, размещенного в трубопроводе 4 дутья доменной печи 1.
Как было сказано выше, управляющее устройство 102 системы подачи топлива в соответствии с воплощением изобретения содержит контроллер 108, управляющий работой полого шагового электродвигателя 90 устройства 10 подачи топлива, дисплей 106, показывающий изображения трубки 20, захваченные устройством 8 для захвата изображений, и пульт управления 104, приводимый в действие оператором, в частности, рабочим площадки обслуживания фурм. Контроллер 108 управляет работой шагового полого электродвигателя 90 устройства 10 подачи топлива для вращения поворотного элемента 40 и трубки 20 в соответствии с командой на вращение трубки 20, поступающей с пульта 104 управления. Таким образом, рабочий площадки обслуживания фурм может наблюдать на дисплее 106 управляющего устройства 102 трубку 20, захваченную устройством 8 для захвата изображений, что позволяет проверить состояние трубки 20. Если рабочий площадки обслуживания фурм устанавливает, что трубка 20 деформирована, он (или она) может посредством пульта управления 104 управляющего устройства 102 подавать команду на приведение в действие полого шагового электродвигателя 90. В соответствии с этим полый шаговый электродвигатель 90 вращает исполнительный орган 70 и тем самым трубка 20 и поворотный элемент 40 вращаются вместе. При этом нагреву подвергаются различные зоны участка переднего конца трубки 20. В рассматриваемом воплощении термин «изображение» видимое на дисплее 106 относится не только к фотографическим изображениям трубки 20, но и к видеоизображениям (движущиеся изображения) трубки 20.
Устройство 10 для подачи топлива в соответствии с воплощением изобретения содержит полый поворотный элемент 40, размещенный в гильзе 30 с возможностью вращения, через основной конец которого топливо поступает во внутреннюю полость поворотного элемента, трубку 20, присоединенную с возможностью отсоединения к концу поворотного элемента 40 (ближайшему к доменной печи 1), содержащую передний конец, через который топливо поступает в доменную печь 1, и колпачок 60, удерживающий поворотный элемент 40 в гильзе и соединенный с гильзой с возможностью отсоединения. При таком конструктивном выполнении трубку 20 можно заменить при отсутствии необходимости разъединения уплотнительных поверхностей (в частности, первой уплотнительной поверхности 34 и второй уплотнительной поверхности 44) между поворотным элементом 40 и гильзой 30, присоединенной к соединительной части, в частности, к фланцу трубопровода 4 дутья доменной печи 1. Такая замена может уменьшить объем работ, производимых рабочим площадки обслуживания фурм. Другими словами, колпачок 60 выполняет функцию защитной крышки для первой уплотнительной поверхности 34 и второй уплотнительной поверхности 44.
Описанное выше воплощение не следует рассматривать как ограничение объема настоящего изобретения, и могут быть осуществлены различные модификации в системе подачи топлива.
Например, приводное устройство, вращающее исполнительный орган 70 устройства 10 для подачи топлива, не должно ограничиваться использованием полого шагового электродвигателя 90. Может быть использовано любое другое приводное устройство, которое может вращать исполнительный орган 70. Например, передаточный элемент 72 исполнительного органа 70 может быть выполнен зубчатым и приводимым во вращение с помощью приводного устройства с зубчатым приводом.
Устройство 8 для захвата изображения не должно ограничиваться камерой CCD. Любое устройство 8 для захвата изображения может быть использовано для захвата изображения трубки 20 устройства 10 для подачи топлива, размещенного в трубке 4 нагнетательной системы, помимо камеры CCD.
Управляющее устройство 102 не должно ограничиваться управляющим устройством, содержащим пульт 104 управления, в частности, клавишный пульт, и дисплеем 106, таким как большая панель. В качестве альтернативы управляющее устройство 102 может включать сенсорную панель с сенсорным управлением, которая выполняет функцию пульта 104 управления и дисплея 106. Управляющее устройство 102 может быть размещено в любом месте, помимо главного помещения управления 100. Например, управляющее устройство 102 может быть размещено вблизи трубопровода дутья 4 на площадке доменной печи 1. В качестве альтернативы, управляющим устройством 102 может быть портативный информационный терминал (портативное устройство ввода и вывода информации), такой как смартфон или планшетный компьютер.
В описанном выше воплощении контроллер 108 управляет работой полого шагового электродвигателя 90 устройства 10 для подачи топлива для вращения поворотного элемента 40 и трубки 20 с использованием пульта управления 104. В качестве альтернативы, полым шаговым электродвигателем 90 устройства 10 для подачи топлива можно управлять с помощью любой другой схемы управления. Например, контроллер 108 может определить, находится ли трубка 20 в предварительно заданном состоянии (в частности, имеет ли прямолинейную форму) на основе изображений трубки 20 устройства 10 для подачи топлива, запечатленных устройством 8 для захвата изображений, даже при отсутствии команды, поступающей от пульта 104 управления, управляемого оператором, в частности, рабочим площадки обслуживания фурм. Если контроллер 108 определяет, что трубка 20 устройства 10 для подачи топлива не находится в предварительно заданном состоянии, контроллер 108 может автоматически приводить в действие полый шаговый электродвигатель 90 устройства 10 для подачи топлива. Конкретно, если контроллер 108 определяет начало деформирования трубки 20 на основе изображений трубки 20 устройства 10 для подачи топлива, захваченных устройством 8 захвата изображений, контроллер 108 может автоматически приводить в действие полый шаговый электродвигатель 90 устройства 10 для подачи топлива. Более подробно, управляющее устройство 102 снабжено блоком памяти (не показано) для хранения изображений трубки 20 устройства 10 для подачи топлива, размещенного в трубопроводе 4 дутья, в предварительно заданном состоянии (в частности, имеющей прямолинейную форму). Контроллер 108 сравнивает изображения трубки 20 устройства 10 для подачи топлива, захваченные устройством 8 захвата изображений трубки 20, хранящихся в блоке памяти, и если сравниваемые изображения отличаются в значительной степени, контроллер определяет, что трубка 20 устройства 10 для подачи топлива не находится в заданном состоянии (т.е. имеет место начало деформации). Такой процесс контроля не требует, чтобы управляющее устройство было снабжено пультом управления 104 и дисплеем 106.
В качестве другой схемы управления работой полого шагового электродвигателя 90 устройства 10 для подачи топлива, управляющее устройство 102 может управлять работой полого шагового электродвигателя 90 устройства 10 для подачи топлива, чтобы вращать поворотный элемент 40 и трубку 20 на определенный угол с предварительно заданными интервалами времени даже при отсутствии команды с пульта управления, управляемого оператором, в частности, рабочим площадки обслуживания фурм. Конкретно, управляющее устройство 102 управляет работой полого шагового электродвигателя 90 устройства 10 для подачи топлива, чтобы вращать поворотный элемент 40 и трубку 20, например, на угол 30° через каждые 24 часа. Таким образом, полый шаговый электродвигатель 90 поворачивает трубку 20 на предварительно заданный угол через предварительно заданные интервалы времени для перемещения деформированного участка в другое положение даже без вмешательства оператора, в частности, рабочего площадки обслуживания фурм. Такое вращение может поддерживать трубку 20 по существу прямолинейной формы в течение продолжительного периода времени. Описанный процесс управления не требует, чтобы управляющее устройство было снабжено пультом управления 104 и дисплеем 104 и позволяет исключить использование устройства 8 для захвата изображения.
Устройство для подачи топлива системы подачи топлива в соответствии с воплощением изобретения не должно ограничиваться устройством, иллюстрируемым на фиг. 3-7. Далее будет описано другое воплощение системы подачи топлива со ссылкой на фиг. 10. На фиг. 10 показан продольный разрез другого примера конструктивного выполнения устройства для подачи топлива системы подачи топлива, представленной на фиг. 2.
Устройство 201 для подачи топлива (пылеугольная форсунка), представленное на фиг. 10, содержит трубку 202 для подачи топлива, представляющую собой тонкую прямую трубку, размещенную на центральном участке устройства 201 для подачи топлива, направляющую упомянутой трубки для подачи топлива (не показано), установленную снаружи трубки 202, и защитную оболочку (не показана), размещенную на направляющей трубки подачи кислорода с задней стороны среднего, в продольном направлении, участка. На заднем конце устройства 201 для подачи топлива расположена соединительная часть 205.
Трубка 202 представляет собой тонкую трубку, изготовленную из жаростойкого материала, в частности, из нержавеющей стали. На трубке 202, в её средней части, имеются выступы (ребра) 207 в радиальном направлении, предназначенные для поддерживания трубки 202 в центральной части направляющей трубки подачи топлива. Фиксация указанных выступов 207 устройства 201 для подачи топлива в соединительной части 5, в частности, на фланце трубопровода 4 дутья обеспечивает размещение трубки 202 устройства 201 для подачи топлива в трубопроводе 4 дутья, при этом участок переднего конца трубки 202 проходит из фурмы 2 к внутреннему рабочему пространству доменной печи 1.
Задний конец трубки 202 присоединен к соединительной части 205, как показано на фиг. 10. Указанная соединительная часть 205 содержит гильзу 202, фланец 212 трубопровода и переходник 214. Внутренняя поверхность гильзы 210 выполнена с внешней резьбой 210а, в которую ввинчен фланец 212 трубопровода.
Фланец 212 трубопровода содержит центральное сквозное отверстие, имеющее диаметр, больший чем диаметр трубки 202, и кольцо 216 на переднем конце фланца 212. Кольцо 216 выполнено заодно целое с резьбовым цилиндром 217, расположенным сзади кольца 212. Резьбовой цилиндр 217 выполнен с внешней резьбой 217а, которая ввинчена во внутреннюю резьбу 210а гильзы 210.
Переходник 214 является элементом, эквивалентным типичной переходной муфте. Переходник 214 имеет сквозное отверстие 218 в центре и на переднем конце участок 214а сквозного отверстия с большим внутренним диаметром, к которому плотно прилегает трубка 202. Сквозное отверстие 218 расширяется в направлении от средней части к задней части в продольном направлении так, что диаметр сквозного отверстия в направлении заднего участка увеличивается. Задний конец переходника 214 имеет отверстие 214b большего диаметра, соединяемое с гибким металлическим трубопроводом для подачи исходного материала или угольной пыли.
Внешняя окружная поверхность переднего конца переходника 214 содержит фланец 214с. Вокруг переходника 214 между фланцем 214с и задним концом гильзы 210 размещена пружина 222, чтобы обеспечить смещение переходника 214 вперед (в левую сторону на фиг. 10). В воплощении, иллюстрируемом на фиг. 10, переходник 214 может перемещаться внутри гильзы 210в направлении вперед-назад. К внешней поверхности переходника 214 прикреплен опорно-упорный подшипник 220, как это показано на фиг. 10. Указанный опорно-упорный подшипник 220 предотвращает совместное вращение переходника 214 и гильзы 210.
По всему внешнему периметру окружности переднего конца переходника 214 проходит скошенная кромка 225. Кроме того, на всей внутренней окружной поверхности заднего конца резьбового цилиндра 217 фланца 212 выполнена скошенная кромка 226. Упомянутые скошенные кромки 225 и 226 являются уплотнительными поверхностями, находящимися в плотном контакте друг с другом и выполняющими функцию уплотнительного элемента (металлическое уплотнение) для предотвращения протекания газов. В качестве альтернативы, скошенная кромка может быть выполнена на внутренней круговой поверхности переходника 214, а другая скошенная кромка может быть выполнена на внешней круговой поверхности фланца 212 трубки с образованием уплотнительного элемента (металлического уплотнение), содержащего охватываемый и охватывающий компоненты, расположенные оппозитно по отношению к описанному выше уплотнительному элементу. Задний участок переходника 214 может быть присоединен к гибкому металлическому трубопроводу 230 для подачи угольной пыли.
В собранном состоянии, показанном на фиг. 10, задняя поверхность кольца 216 фланца 212 трубопровода находится в контакте с передней торцевой поверхностью гильзы 210, а задний конец фланца 212 находится в контакте с передним торцом переходника 214. В таком положении скошенная кромка 226 фланца 212 вступает в плотный контакт со скошенной кромкой 225 переходника 214 по всей круговой поверхности, что предотвращает прохождение газов и различной пыли.
В собранном состоянии побуждающая сила упругости пружины 222 поддерживает плотный контакт между переходником 214 и фланцем 212. Опорно-упорный подшипник 220, который размещен так, как показано на фиг. 10, передает силу упругости пружины 222 переходнику 214.
В процессе работы доменной печи 1 топливо, в частности, угольную пыль, мазут или отходы пластмасс подают через трубку 202 и инжектируют в печь вместе с дутьем, поступающим из внутреннего канала трубопровода 4 дутья.
Переходник 214 соединен с полым шаговым электродвигателем 290, который имеет конфигурацию подобную конфигурации полого шагового электродвигателя 90, представленного на фиг. 9. Полый шаговый электродвигатель 290 вращает переходник 214. Переходник 214 содержит передаточный элемент 214d, имеющий круговое поперечное сечение. Указанный передаточный элемент 214d размещен в полом участке полого шагового электродвигателя 290. Такое конструктивное выполнение позволяет полому шаговому электродвигателю 290 вращать передаточный элемент 214d переходника 214. Полый шаговый электродвигатель 290 подключен к контроллеру 108 управляющего устройства 102 посредством линий передачи сигналов. Управляющие сигналы, поступающие от контроллера 108 в полый шаговый электродвигатель 290, дают команду полому шаговому электродвигателю 290 на вращение передаточного элемента 214 переходника 214.
В описанном выше устройстве 201 для подачи топлива управляющее устройство 102, размещенное отдельно от устройства 201 для подачи топлива, управляет работой полого шагового электродвигателя 290, чтобы обеспечить вращение переходника 214 и трубки 202, подобно устройству 10 для подачи топлива, представленному на фиг. 3-7. В такой системе подачи топлива управляющее устройство 102, размещенное отдельно от устройства 201 для подачи топлива, может управлять работой полого шагового электродвигателя 290, чтобы обеспечить вращение трубки 202. В результате у рабочего площадки обслуживания фурм отсутствует необходимость вручную вращать трубку 202 на площадке доменной печи и, таким образом, становится возможным уменьшение рабочей нагрузки.