УСТРОЙСТВО (БАДЬЯ-ТЕРМОС) ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ СУШКИ И НАГРЕВА ЛОМА

Заявленное техническое устройство относится к области черной металлургии, более конкретно к плавлению стали и чугуна. Загрузка шихты в плавильные агрегаты осуществляется специальными бадьями, которые имеют цилиндрический корпус, открытый сверху, открывающееся днище, крепления на корпусе для транспортировки с помощью грузоподъемного механизма. В зависимости от емкости обслуживаемых плавильных печей масса шихты составляет от 0,5 до 100 т.
Для повышения эффективности плавки и безопасности работы печей применяется предварительный нагрев шихты непосредственно в бадье. С увеличением температуры подогрева в бадье, увеличится и экономический, экологический эффекты, получаемые при плавке. При нагреве шихты в бадье корпус бадьи должен выполнять функцию теплового ограждения. Наиболее простым способом нагрева является подача высокотемпературного теплоносителя сверху, но в тоже время нагревается и сам корпус бадьи. Теплоносителем при нагреве шихты являются продукты горения природного газа, жидкого топлива или печных газов. Из-за того, что при нагреве корпус теряет механическую прочность, известные установки подогрева шихты ограничивают температуру подогрева величиной не более 350°C, что решает только экологические проблемы и малоэффективно в отношении экономии электроэнергии при плавке.
Известно устройство SU 1497440 А1 от 30.07.89 для предварительного подогрева шихты перед ее загрузкой в электросталеплавильные печи, содержащее футерованную емкость с горелками и днищем, которое выполнено выдвижным. Особенностью этого устройства являться то, что подогрев шихты происходит отходящими газами индукционных печей.
Недостатки известного устройства: сложная материалоемкая конструкция газохода, невозможность нагрева лома до высоких температур. Кроме этого, подвод греющих газов подводится в верхней части и в верхней же части производится отвод газов, что не обеспечивает прохождение греющих газов через всю шихту в ковше, а значит нижние слои остаются непрогретыми.
Наиболее близким к заявленному устройству является решение (патент Белоруссии BY 7458, опубл. 30.08.11), в котором представлена бадья-термос, содержащая корпус с устройством для захвата и транспортировки, днище с раскрывающимися створками, отличающаяся тем, что бадья снабжена вставкой в виде цилиндра, коаксиально расположенного внутри корпуса, диаметром 0,9-0,95 диаметра корпуса и высотой 0,8-0,95 от высоты корпуса, а также опорным фланцем для установки на стенд.
Данное устройство обладает следующими недостатками: неравномерный нагрев шихты в бадье, кроме того предусмотрена подача холодного воздуха между корпусом бадьи и вставкой для охлаждения, что ведет к тепловым потерям и снижает энергетическую эффективность технического решения, ведет к дополнительным расходам электроэнергии. Отсутствие футерованной крышки приводит к потерям тепла и ухудшению экологической безопасности, нагрев металлической шихты до температур выше 600°C приводит к окислению металла и, как следствие, приводит к большому образованию шлака, что снижает эффективность сталеплавильного процесса.
Технической задачей настоящего устройства является обеспечение возможности нагрева шихты, предназначенной для загрузки в плавильную печь, до температуры 600°C, не допуская при этом нагрева корпуса бадьи выше температуры 250-350°C, установленной требованиями техники безопасности для грузонесущего оборудования, а также минимизировать потери тепла, снизить потребление топлива подаваемого на сушку и нагрев лома, исключить расход электроэнергии, которая необходима для транспортировки воздуха на охлаждение бадьи.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для сушки и нагрева лома, содержащем корпус, крышку с горелочным устройством и поворотным механизмом, устройство для захвата и транспортировки, днище с раскрывающимися перфорированными створками, снабженным вставкой в виде цилиндра, коаксиально расположенного внутри корпуса, а также опорным фланцем для установки на стенд, согласно полезной модели, вставка снабжена теплоизолирующим слоем, расположенным снаружи ее, диаметром 0,9-0,96 диаметра корпуса и высотой 0,6-0,96 от высоты корпуса. Благодаря установке вставки заявленных размеров обеспечивается допустимый полезный объем бадьи и образование кольцевого зазора между вставкой и корпусом бадьи для теплоизоляционного материала. В результате обеспечивается возможность высокотемпературного нагрева шихты, сокращение удельных затрат и повышение качества выплавляемой стали.
На рисунке представлено заявленное устройство нагрева шихты. Устройство состоит из корпуса 1, крышки с горелочным устройством 2, цилиндрической вставки 3, теплоизолирующим слоем 4, створок днища с отверстиями 5, опорного фланца 6, устройства захвата и транспортировки 7.
Вставка 3 с теплоизолирующим слоем 4 подвешена внутри корпуса бадьи свободно на крюках, равномерно распределенных по периметру корпуса 1. Вставка выполняется из тонколистовой стали и футеруется снаружи теплоизолирующим слоем 4, который не несет существенных механических нагрузок, легко заменяется.
Верхний край вставки 4 устанавливают на уровне верхней кромке корпуса, чтобы не создавать помех при загрузке шихты 8. Высоту вставки 4 выполняют не менее 0,6 высоты корпуса для того, чтобы не создавать помехи в работе устройства крепления и поворота створок, но при этом обеспечить допустимый минимальный объем шихты.
Устройство работает следующим образом. В устройство, которое имеет корпус 1, загружают шихту 8, также как и в обычную бадью, но при этом шихта располагается внутри вставки 3 с теплоизолирующим слоем 4. Затем устройство устанавливается с помощью опорного фланца 6 на стенд 9, сверху устанавливают теплоизолированную крышку с радиационной грелкой 2, в которой сжигается топливо. Продукты горения направляют внутрь вставки 3, пропускают сквозь слой шихты 8, перфорированные створки днища 5 и отбирают через отверстие 10 с помощью дымососа.
В предлагаемой полезной модели обеспечивается нагрев шихты 8, загружаемой в плавильные печи для выплавки стали и чугуна, до температур не выше 600°С, что позволяет снизить расход энергии на плавку не менее чем на 20%. Попутно устройство решает следующие задачи: снижение потребления газа, и как следствие, снижение выбросов вредных веществ (продуктов горения), снижение потребления объемов воздуха, идущего на горение и исключение расхода воздуха на охлаждение конструкции, а значит и снижение потребления электроэнергии, необходимой для нагнетания (подачи) воздуха.