Способ улавливания выбросов из конвертера и устройство для улавливания выбросов из конвертера
METHOD OF EMISSIONS FROM CONVERTER CAPTURING AND DEVICE FOR EMISSIONS FROM CONVERTER CAPTURING

Изобретение относится к области металлургического производства и предназначено для использования в конвертерном производстве для улавливания неорганизованных пылегазовых выбросов при заливке металла в конвертер и при выгрузке расплава из конвертера.
Из патента РФ №24199 на полезную модель известно устройство для улавливания выбросов из конвертера, включающее вытяжной зонт с дымоотводящими каналами, при этом зонт имеет коробчатое сечение с отверстием внизу, посередине в верхней части зонта установлен рассекатель потока газов, поперечное сечение которого имеет V-образную форму, вершиной направленный вниз навстречу газовому потоку, внутри рассекателя установлен трубопровод сжатого воздуха с соплами, по обеим сторонам выходящими через отверстия в сторонках рассекателя наружу, а на верхней части зонта со стороны заливки чугуна установлен трубопровод сжатого воздуха с соплами.
Работа устройства по патенту №24199 осуществляется следующим образом.
В момент заливки чугуна из чугуновозного ковша в конвертер происходит вырывание раскаленного пламени неорганизованных выбросов через верхнюю часть загрузочного проема, чем повреждается крановое оборудование и металлоконструкции цеха, причиняя непоправимый экологический вред и снижая производство металла. Для полного улавливания этих выбросов используют зонт, который устанавливают в непосредственной близости от места выхода газов, которые при входе через отверстие в зонт направляются рассекателем и направленно отводятся в дымоотводящие каналы. При помощи трубопровода сжатого воздуха с соплами, выходящими наружу через сторонки рассекателя в зон, создается дополнительная тяга. Для создания воздушной завесы, препятствующей выбиванию отходящих дымовых газов предусмотрен трубопровод сжатого воздуха с соплами.
Недостатком полезной модели по патенту №24199 является ее сложность и недостаточная эффективность, особенно в условиях ограниченного пространства.
Из патента РФ №2282667 на изобретение известно устройство для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата, содержащее кран с подкрановыми балками, подвижный зонт, выход которого выполнен ответно входу закрепленного на подкрановой балке газохода с возможностью перекрытия его, систему газоудаления с трубой, дымоходом и фильтрами, открывающийся свод и механизм наклона металлургического агрегата с приводами, пульт управления и разливочный желоб, при этом устройство снабжено установленным над разливочным желобом дополнительным стационарным зонтом с газоходом, закрепленным на подкрановой балке, а также тележкой с приводом, установленной на путях, закрепленных к подкрановым балкам, при этом подвижный зонт жестко закреплен на тележке с возможностью ограниченного осевого перемещения вдоль подкрановых балок, приводы подвижного свода и тележки выполнены с возможностью синхронного перемещения, а газоходы подвижного и стационарного зонтов соединены между собой. Устройство снабжено регулируемым распределительным устройством с заслонкой, входы которого соединены с газоходами зонтов, а выход - с системой газоудаления, заслонка расположена на стыке газоходов и выполнена с возможностью поочередного закрытия газохода стационарного зонта и частичного перекрытия подвижного зонта, причем привод заслонки соединен с пультом управления агрегата с возможностью синхронного срабатывания с механизмом наклона металлургического агрегата. Привод тележки выполнен в виде канатной системы с обводом лебедки с приводом и барабана, размещенных на противоположных сторонах подвижного зонта вдоль подкрановых балок, а концы каната скреплены с зонтом или тележкой. Устройство снабжено регулируемым распределительным устройством с заслонкой, входы которого соединены с газоходами зонтов, а выход - с системой газоудаления, заслонка расположена на стыке газоходов и выполнена с возможностью поочередного закрытия газохода стационарного зонта и частичного перекрытия подвижного зонта, причем привод заслонки соединен с пультом управления агрегата с возможностью синхронного срабатывания с механизмом наклона металлургического агрегата. Привод заслонки соединен с пультом управления металлургического агрегата с возможностью синхронного срабатывания с открывающимся сводом металлургического агрегата. Газоходы подвижного и стационарного зонтов соединены друг с другом под острым углом, заслонка снабжена осью, установленной в зоне соединения газоходов, и выполнена в виде цилиндрического сектора с возможностью ограниченного поворота вокруг оси. Торец выхода подвижного зонта и торец соответствующего входа газохода выполнены под углом 30-60° относительно горизонтальной оси, при этом угол (φ) между плоскостью, проходящей через ось металлургического агрегата на уровне плоскости свода и центр входа газохода, и плоскостью, проходящей по торцу входа, составляет 80-90°, причем стационарный зонт снабжен козырьком, установленным в проеме между подвижным и стационарным зонтами, длина которого больше хода подвижного зонта. При плавке зонт расположен над сводом печи. Неорганизованные выбросы через зонт, газоходы, фильтры, а далее очищенный газ через дымоход и трубу выбрасываются в атмосферу (А). При этом заслонка перекрывает проход газохода. При завалке в агрегат, например, лома посредством пульта дается команда на открытие свода посредством поворотного механизма. Одновременно поступает команда на привод лебедки на перемещение тележки с зонтом в левое крайнее положение и на открытие прохода газохода и частичное перекрытие газохода посредством заслонки. При полностью открытом своде и крайнем левом положении зонта краном печного пролета осуществляется засыпка лома в агрегат из корзины. Газы улавливаются зонтом и входом газохода. При выполнении входа под углом 30-60° относительно горизонтальной оси и оснащении проема между зонтом и зонтом (в правом его положении) козырьком, выброс из агрегата распределяется между зонтом и входом газохода. При окончании завалки через пулы дастся команда па механизм поворота, привод тележки и на привод заслонки. При разливе стали при помощи пульта дается команда на механизм поворота и на привод заслонки. Газы из желоба улавливаются зонтом, а выбросы через щели свода - зонтом.
Недостатком устройства по патенту №2282667 является его сложность и недостаточная эффективность, особенно в условиях ограниченного пространства.
Из патента РФ №2442828 на изобретение известно устройство для улавливания неорганизованных выбросов от металлургического агрегата. Устройство содержит подвижный зонт отбора неорганизованных выбросов, выход которого выполнен ответно входу закрепленного на подкрановой балке газохода с возможностью перекрытия его, стационарный зонт отбора неорганизованных выбросов, открывающийся свод и металлургический агрегат с механизмом наклона и пультом управления, разливочный желоб и камеру пылеосадительную водоохлаждаемую, которая пневматически связана газоходами с подвижным и стационарным зонтами, камерой дожигания, водоохлаждаемым и неохлаждаемым газоходами и боровом. Камера пылеосадительная водоохлаждаемая снабжена теплообменником, сторонки которого выполнены по эвольвенте круга, ярусно по высоте камеры между сторонками размещены трубопроводы для подачи и отвода охлаждающей воды, каждый из которых гидравлически связан со стояками, установленными вертикально с постоянным угловым шагом в сторонках теплообменника, при этом нижние концы стояков соединены с радиально ориентированными трубопроводами для отвода теплоносителя. Изобретение обеспечивает повышенное пыле- и газоулавливание при экономном расходовании воды, снижении энерго- и трудозатрат при производстве водоохлаждаемой пылеосадительной камеры.
Недостатком устройства по патенту №2442828 является его сложность и недостаточная эффективность, особенно в условиях ограниченного пространства.
Из патента РФ №2369640 известно устройство для улавливания неорганизованных выбросов из металлургических агрегатов, содержащее укрытие с фронтальным проемом, над которым закреплен аспирационный зонт, при этом каркас укрытия выполнен из вертикальных стоек, наклонных и горизонтальных балок с соединительными балками, каркас аспирационного зонта выполнен из балок и закреплен на горизонтальных балках каркаса укрытия, при этом на балках каркаса аспирационного зонта и балках каркаса укрытия установлены щиты с возможностью подвижного соединения, причем на балках, соединяющих вертикальные стойки каркаса укрытия, щиты установлены с использованием закрепленных на них скоб с пальцами, охватывающими балки каркаса укрытия с зазором, а на балках, соединяющих наклонные и горизонтальные балки каркаса укрытия, и на балках каркаса аспирационного зонта установлены щиты на накладках с отверстиями с использованием закрепленных на щитах шпилек, которые свободно установлены в отверстиях накладок, причем соседние щиты расположены между собой с технологическими зазорами, равными 20-30 мм, а устройство оборудовано накладками, которые с использованием прикрепленных к щитам шпилек подвижно закреплены на щитах с возможностью перекрытия технологических зазоров между соседними щитами. Щиты укрытия в области, подвергающейся воздействию высокой температуры, выполнены, по меньшей мере, двухслойными из листов, скрепленных между собой с зазором, с использованием подвижного соединения. При выпуске стали, сливе шлаков из конвертера или заливании чугуна, вертикальные щиты, наклонные щиты и горизонтальные щиты укрытия, горизонтальные щиты и вертикальные щиты аспирационного зонта нагреваются. При термическом расширении вертикальных щитов в горизонтальном направлении скобы перемещаются вдоль балок каркаса укрытия. Расширение вертикальных щитов в вертикальном направлении компенсируется зазорами между скобами с пальцами и балками и зазорами между соседними щитами. При термическом расширении наклонные щиты и горизонтальные щиты укрытия свободно перемещаются на шпильках с накладками, свободно установленных на балках каркаса укрытия. При термическом расширении горизонтальные щиты аспирационного зонта свободно перемещаются на шпильках с накладками свободно установленных на верхних продольных балках каркаса аспирационного зонта. При термическом расширении вертикальных щитов аспирационного зонта в горизонтальном направлении скобы перемещаются вдоль боковых продольных балок каркаса аспирационного зонта. Расширение вертикальных щитов в вертикальном направлении компенсируется зазорами между скобами с пальцами и балками и зазорами между соседними щитами. В области укрытия, которое подвергается наибольшему воздействию высокой температуры, где щиты выполнены двухслойными, листы, обращенные вглубь укрытия, свободно расширяются при нагревании, перемещаясь совместно со штырями и накладками относительно листов, подвешенных к каркасу укрытия. В свою очередь листы свободно расширяются при нагревании относительно каркаса укрытия, перемещаясь совместно со шпильками и накладками относительно балок каркаса укрытия. При этом, за счет уменьшения вторичного теплового излучения от минимально нагретых листов, защищенных листами, значительно снижаются температурные напряжения, которые могли бы привести к деформированию каркаса, именно в той области укрытия, которая подвергается наибольшему воздействию высокой температуры.
Изобретение по патенту РФ №2369640 выбрано в качестве наиболее близкого аналога (прототипа).
Недостатком устройства по патенту №2369640 является его сложность и недостаточная эффективность, особенно в условиях ограниченного пространства.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением - создание простого и надежного способа и устройства для улавливания неорганизованных выбросов при загрузке и разгрузке конвертеров, а также обеспечение эффективного улавливания неорганизованных пылегазовых выбросов в условиях ограниченного пространства.
Технический результат, достигаемый изобретением - упрощение способа и конструкции устройства для улавливания неорганизованных выбросов из конвертера, повышение надежности и эффективности способа и устройства.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в способе улавливания выбросов из конвертера, заключающемся в улавливании неорганизованных выбросов при загрузке исходного материала в конвертер из ковша и при выгрузке готового продукта или шлака из конвертера в ковш посредством коробчатого вытяжного зонта, расположенного над конвертером и обращенного входным проемом к горловине конвертера, отвод выбросов осуществляют посредством газохода, соединенного с выходным отверстием зонта, согласно изобретению фронтальную сторону коробчатого вытяжного зонта, расположенную со стороны подвода ковша, снабжают заслонкой, установленной с возможностью ее перемещения вдоль фронтальной стороны вытяжного зонта вниз по направлению к конвертеру, загрузку исходного материала в конвертер осуществляют при расположении заслонки вдоль фронтальной стороны вытяжного зонта, выгрузку готового продукта или шлака из конвертера осуществляют при расположении заслонки в положении, выдвинутом по направлению к конвертеру, отвод тепла от зонта и заслонки осуществляют посредством теплоотводящих ребер, выполненных на наружной поверхности зонта и заслонки.
Также заявляемый технический результат достигается за счет того, что в устройстве для улавливания выбросов из конвертера, содержащем коробчатый вытяжной зонт, снабженный газоходом, предназначенным для отвода выбросов, зонт установлен над конвертером, при этом входной проем зонта обращен к горловине конвертера, предназначенной для загрузки в конвертер исходного материала из ковша и выгрузки из конвертера готового продукта или шлака в ковш, согласно изобретению фронтальная сторона зонта, расположенная со стороны подвода ковша, снабжена заслонкой, установленной вдоль фронтальной стороны зонта с возможностью ее перемещения по направлению к конвертеру, наружные поверхности зонта и заслонки снабжены теплоотводящими ребрами, положение заслонки вдоль фронтальной стороны зонта предназначено для обеспечения загрузки исходного материала в конвертер из ковша, а выдвинутое по направлению к конвертеру положение заслонки предназначено для обеспечения выгрузки готового продукта или шлака из конвертера в ковш.
Вытяжной зонт может быть жестко закреплен относительно крановых балок, предназначенных для организации размещения и перемещения крана, предназначенного, в свою очередь, для перемещения ковша.
Вытяжной зонт может быть снабжен средствами фиксации положения заслонки относительно фронтальной стороны зонта в требуемом положении.
Конвертер представляет собой подвижное устройство, имеющее три рабочих положения:
- положение при подаче исходного материала в конвертер;
- положение под дутьем (идет процесс плавки);
- положение при разгрузке конвертера (выгрузке готового продукта или шлаков из конвертера).
В каждом рабочем положении должно обеспечиваться эффективное улавливание образующихся неорганизованных пылегазовых выбросов.
Поскольку объем неорганизованных пылегазовых выбросов в виде расширяющегося факела восходящей газовоздушной смеси увеличивается по мере их удаления от места образования пылегазовыделения, следовательно, необходимо приблизить устройство для улавливания пылегазовых выбросов к зоне их формирования или иным образом учитывать данное обстоятельство при улавливании пылегазовых выбросов.
Загрузка исходного материала в конвертер и выгрузка готового продукта или шлака из конвертера осуществляются ковшом, перемещение которого обеспечивают посредством крана, закрепленного на крановых балках с возможностью перемещения по направлению к конвертеру и обратно. Для загрузки и выгрузки конвертера ковш подводят в зону, пересекающую ось горловины конвертера. При загрузке исходного материала из ковша в конвертер, пылегазовые выбросы формируются в верхней части загрузочного проема конвертера (на горловине конвертера). При выгрузке готового продукта или шлака пылегазовые выбросы формируются в верхней части загрузочного проема ковша. Таким образом, местоположение зоны, в которой формируются пылегазовые выбросы, меняется в зависимости от технологической операции - загрузки или выгрузки конвертера. Одновременно необходимо обеспечивать возможность проведения технических мероприятий, связанных с перемещением ковша для подачи исходного материала в конвертер и для выгрузки готового продукта или шлака из конвертера. При нахождении конвертера под дутьем (в процессе плавки) пылегазовые выбросы в критичном объеме не образуются.
Очевидно, что для эффективного улавливания пылегазовых выбросов при осуществлении технологических операций загрузки и разгрузки конвертера, необходимо приблизить аспирационный укрытия (вытяжного зонта) к месту формирования пылегазовых выбросов. Однако при этом возникает проблема перегрева аспирационного укрытия и, как следствие, возможные деформации газоходов из-за линейного расширения материала при высоких температурах. Кроме того, при перегреве невозможно использование рукавных (картриджных) фильтров, поскольку они будут гореть.
Устройство для улавливания выбросов из конвертера представляет собой аспирационную систему, содержащую вытяжной зонт с дымоотводящими каналами/каналом (газоходами). Зонт расположен над конвертером и жестко закреплен на опорах, расположенных так, чтобы устройство не мешало рабочему ходу крана, перемещающему ковш.
Зонт имеет коробчатое сечение с входным проемом, обращенным к горловине конвертера. В верхней части зонта выполнено отверстие, предназначенное для сообщения с газоходом, отводящим пылегазовые выбросы.
Вытяжной зонт снабжен заслонкой, представляющей собой панель, закрепленную вдоль фронтальной стороны зонта, расположенной со стороны подвода ковша (параллельно указанной стороне зонта). Геометрические размеры заслонки соответствуют геометрическим размерам фронтальной стороны зонта, вдоль которой расположена заслонка. При этом заслонка закреплена относительно зонта с возможностью перемещения по направлению к горловине конвертера вдоль фронтальной стороны зонта параллельно ей. При перемещении заслонки относительно фронтальной стороны зонта должна быть исключена возможность образования щели между краями заслонки и фронтальной стороны. Т.е. заслонка должна иметь возможность перемещаться по направлению к горловине конвертера на максимально возможное расстояние, при котором край заслонки не выходит за пределы плоскости фронтальной стороны зонта. Это необходимо для того, чтобы исключить вероятность поступления пылегазовых выбросов через щель, образовавшуюся между краями заслонки и фронтальной стороны зонта, не во внутрь зонта, а опять в окружающее пространство. Кроме того, в крайнем выдвинутом по направлению к горловине конвертера положении заслонки обеспечивается увеличение площади фронтальной стороны зонта и увеличение площади сечения входного проема зонта по сравнению с невыдвинутым положением заслонки.
Наружная поверхность зонта снабжена теплоотводящими ребрами, при этом указанные ребра расположены таким образом, чтобы не препятствовать перемещению заслонки. Одновременно, теплоотводящими ребрами может быть снабжена также и заслонка. Охлаждение зонта и заслонки осуществляется за счет обдува теплоотводящих ребер окружающим воздухом, соответственно охлаждаются и контактирующие с ними пылегазовые выбросы.
Перемещение заслонки относительно фронтальной стороны зонта может быть обеспечено за счет роликов, перемещающихся по направляющим, за счет использования металлических тросов или иным образом. Для изобретения не имеет значения способ и механизм перемещения заслонки. Такое перемещение может быть обеспечено стандартными инженерными решениями.
В исходном положении заслонка находится в крайнем верхнем положении, при котором ее поверхность расположена вдоль поверхности фронтальной стороны зонта.
Загрузку конвертера осуществляют при верхнем положении заслонки, при котором ее поверхность располагается вдоль поверхности фронтальной стороны зонта. Это позволяет максимально приблизить ковш к горловине конвертера и осуществить выгрузку исходного материала в конвертер, исключив (или максимально снизив) вероятность выгрузки материала из ковша мимо горловины конвертера при одновременном снижении вероятности повреждения зонта ковшом при их случайном контакте.
Кроме того, при исходном положении заслонки, обеспечивается не только эффективный процесс загрузки конвертера, но одновременно обеспечивается возможность поступления в зону загрузки окружающего воздуха. В результате происходит разбавление (снижение) температуры вокруг зонта.
При операции загрузки исходного материала в конвертер расстояние от области формирования пылегазовой смеси (в проеме горловины конвертера) до зонта меньше, чем при разгрузке конвертера, при которой зона формирования пылегазовой смеси образуется в загрузочном проеме ковша. Следовательно, температура пылегазовой смеси на кромке зонта (во входном проеме зонта) при загрузке конвертера выше, чем при его разгрузке (выгрузки готового продукта или шлака). Поскольку внутри зонта образована зона разряжения, следовательно, при загрузке конвертера, пылегазовая смесь устремляется во внутрь зонта более интенсивно, чем при разгрузке конвертера.
При разгрузке конвертера (выгрузке готового продукта или шлака из конвертера в ковш), формирование пылегазовых выбросов происходит на кромке ковша (в загрузочном проеме ковша). При этом расстояние от зоны формирования пылегазовой смеси при разгрузке конвертера до зонта больше, чем при загрузке конвертера. Вследствие этого, объем пылегазовых выбросов при разгрузке конвертера будет больше, чем при его загрузке.
Для обеспечения эффективного улавливания пылегазовых выбросов при разгрузке конвертера, заслонку выдвигают на максимально возможное расстояние по направлению к горловине конвертера. В результате происходит увеличение сечения входного проема зонта. За счет увеличения сечения входного проема зонта при выдвинутой заслонке, обеспечивается возможность улавливания зонтом большего объема пылегазовых выбросов. Следует также отметить, что при выдвинутой заслонке при разгрузке конвертера снижается риск выгрузки готового продукта или шлака мимо ковша.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет обеспечить эффективное улавливание пылегазовых выбросов и при загрузке и при выгрузке конвертера: обеспечивает надежность вытяжного зонта. При этом, эффективное улавливание пылегазовых выбросов обеспечивается исключительно за счет перемещения заслонки зонта в зоне между горловиной конвертера и ковшом, при неподвижном зонте. Т.е. заявляемое изобретение может быть эффективно и надежно применено в существующем технологическом пространстве, ограниченном крановыми балками, самим краном и ковшом. Если в результате контакта ковша с заслонкой при разгрузке конвертера произошло повреждение заслонки, то заменять следует не полностью зонт, а только заслонку.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид вытяжного зонта с заслонкой в исходном положении (заслонка расположена вдоль фронтальной стороны зонта).
На фиг. 2 изображен общий вид вытяжного зонта с выдвинутой заслонкой.
На фиг. 3 изображено устройство для улавливания выбросов из конвертера при загрузке конвертера.
На фиг. 4 изображено устройство для улавливания выбросов из конвертера при разгрузке конвертера.
На фигурах содержатся следующие позиции:
1 - вытяжной зонт;
2 - фронтальная сторона (стенка) вытяжного зонта;
3 - заслонка;
4 - теплоотводящие ребра на зонте и заслонке;
5 - конвертер;
6 - входной проем вытяжного зонта;
7 - газоход;
8 - ковш;
Устройство для улавливания выбросов из конвертера содержит вытяжной зонт 1, имеющий коробчатую форму. Вдоль фронтальной стороны 2 вытяжного зонта 1 расположена заслонка 3, установленная с возможностью перемещения вдоль фронтальной стороны 2. На наружной поверхности зонта 1 и на заслонке 3 выполнены теплоотводящие ребра 4. Зонт 1 установлен и жестко закреплен над конвертером 5, при этом входной проем 6 зонта 1 обращен к горловине конвертера 5. Зонт 1 соединен с газоходом 7, предназначенным для отвода пылегазовых выбросов. Загрузка конвертера 5 и его разгрузка осуществляются посредством ковша 8, перемещение которого осуществляется краном (на чертеже не показан). Устройство снабжено средствами фиксации (на чертежах не показаны) заслонки 3 в исходном положении (т.е. в положении, когда заслонка 3 расположена вдоль фронтальной стороны зонта 1) и (в случае необходимости) средствами фиксации положения заслонки 3 в выдвинутом положении.
Улавливание пылегазовых выбросов при работе конвертера 5 осуществляется следующим образом.
В исходном положении заслонка 3 расположена вдоль фронтальной сифоны зонта 1. Загрузка конвертера 5 осуществляется при исходном положении заслонки 3. Для этого ковш 8, наполненный исходным материалом, посредством крана подводят к горловине конвертера 5 и осуществляют выгрузку исходного материала в конвертер 5. В процессе загрузки исходного материала в конвертер 5, формирующиеся пылегазовые выбросы поступают во внутрь зонта 1 через входной проем 6. Одновременно с пылегазовыми выбросами во внутрь зонта 1 поступает окружающий воздух. Охлаждение зонта 1 и контактирующих с ним пылегазовых выбросов осуществляется посредством теплоотводящих ребер 4. Охлажденные пылегазовые выбросы выводятся из зонта 1 через газоход 7.
При разгрузке конвертера 5 (т.е. для выгрузки готового продукта или шлака из конвертера 5 в ковш 8), заслонку 3 выдвигают по направлению к горловине конвертера 5. Ковш 8 подводят к горловине конвертера 5, осуществляют выгрузку готового продукта или шлака из конвертера 5 в ковш 8. При этом формирующиеся в загрузочном проеме ковша 8 пылегазовые выбросы улавливаются зонтом 1, имеющего большее сечение входного проема, чем при загрузке конвертера 5. Одновременно выдвинутая заслонка 3 препятствует поступлению пылегазовых выбросов за пределы ковша.