способ улавливания газопылевых выбросов при завалке шихты в конвертер и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ улавливания газопылевых выбросов при завалке шихты в конвертер, включающий загрузку лома, заливку жидкого чугуна из ковша, подвешенного на грузоподъемном кране в наклоненный конвертер и подачу нейтрального газа в рабочее пространство конвертера через его горловину, отличающийся тем, что нейтральный газ подают не менее чем двумя парами струй, которые располагают одна над другой и направляют в зазор между горловиной конвертера и верхним торцом заливочного ковша, при этом в верхние струи нейтрального газа дополнительно подают распыленную воду.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход нейтрального газа в нижней струе в процессе заливки чугуна непрерывно уменьшают, а в верхней - увеличивают.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нижние струи нейтрального газа располагают в вертикальной плоскости, проходящей через центр горловины наклоненного для заливки чугуна конвертера, а верхние струи нейтрального газа с водой - под углом к ней.

4. Устройство для улавливания газопылевых выбросов при завалке шихты в конвертер, содержащее укрытие конвертера с проемом для загрузки материалов и заливки жидкого чугуна, расположенные на укрытии сопла для подачи газа и газоотводящий тракт с газоочисткой, отличающееся тем, что сопла установлены симметрично относительно горловины наклоненного для заливки чугуна конвертера не менее чем двумя парами, причем дополнительно в одну пару сопел, аксиально с ними, установлены сопла для подачи воды.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оси сопел для подачи газа расположены в вертикальной плоскости, проходящей через центр горловины наклоненного для заливки чугуна конвертера, а оси сопел для подачи газа с водой ориентированы под углом к ней.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что перед соплом для подачи воды установлен завихритель потока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, а именно к процессам и устройствам, обеспечивающим снижение интенсивности выбросов из плавильных металлургических агрегатов опасных газов и экологичность их технологии, в частности конвертеров.

Известен способ улавливания пылегазовых выбросов при загрузке шихты в конвертер, включающий завалку лома, заливку чугуна в конвертер и подачу сдувающих струй воздуха в загазованную, запыленную зону и отсасывание их на очистку и утилизацию (Авторское свидетельство СССР №1691398, С 21 С 5/38, F 27 D 17/00. Заявл. 28.06.89. Опубл. 15.11.91).

Недостатком этого способа является излучение факела газов на окружающее технологическое и крановое оборудование, металлоконструкции, их перегрев и преждевременный выход из строя.

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату является способ завалки шихты в конвертер, включающий загрузку лома, заливку жидкого чугуна из ковша, подвешенного на грузоподъемном кране в наклоненный конвертер и подачу нейтрального газа в рабочее пространство конвертера через его горловину (Патент РФ №2116352, С 21 С 5/28. Заявл. 14.04.97. Опубл. 27.07.98).

Недостатком этого способа является то, что при заливке чугуна происходит нагрев металлического лома и восстановление окислов железа углеродом чугуна с образованием окиси углерода, которая затем в восходящем потоке над конвертером смешивается с атмосферным воздухом и догорает до двуокиси углерода, дополнительно нагревая факел газов, кроме того, испаряющееся с поверхности жидкого металла в ковше и на струе железо, окисляется с образованием бурого дыма.

Известно устройство для улавливания неорганизованных выбросов из металлургического агрегата, содержащее укрытие конвертера с фронтальным проемом, П-образный аспирационный зонт с отверстиями в боковых торцах для отсасывания неорганизованных выбросов, вдоль краев П-образной арки для образования газовой завесы выполнены щелевидные воздухопроводы (Патент РФ №2086661, С 21 С 5/38, F 27 D 17/00. Заявл. 11.02.92. Опубл. 10.08.97).

Устройство обеспечивает полное улавливание неорганизованных выбросов, образующихся при загрузке шихтовых материалов, но его недостатком является необходимость строительства дополнительной аспирационной системы, мощность которой намного (~5 раз) превышает мощность технологической газоочистки. Дополнительная система аспирации при непрерывно работающем дымососе загружена в течение 5% времени работы металлургического агрегата (основная технологическая газоочистка 50%).

Известно устройство для снижения газопылевых выбросов при загрузке шихты в конвертер, содержащее укрытие конвертера с проемом для загрузки материалов, установленные по обоим сторонам загрузочного проема источники воздушного потока, расположенные друг над другом. В качестве источников воздушного потока могут применяться осевые дутьевые вентиляторы либо сопла, к которым подводится сжатый воздух от стационарно установленных компрессоров или вентиляторов (Авторское свидетельство СССР №1691398, С 21 С 5/38, F 27 D 17/00. Заявл. 28.06.89. Опубл. 15.11.91).

Устройство позволяет сдувать графитовую спель и образующийся при заливке чугуна бурый дым в укрытие и далее в газоотводящий тракт и на газоочистку.

Недостатком этого устройства является то, что выделяющийся при взаимодействии окислов железа лома с углеродом чугуна СО дожигается струей воздуха до СО₂. При этом дополнительно нагревается факел отходящих газов. Эта дополнительная тепловая нагрузка воздействует на элементы газоходов, заливочного крана, тросы, значительно сокращая срок их службы.

Задачей изобретения является снижение интенсивности образования бурого дыма при заливке чугуна в конвертер и уменьшение температуры отходящих газов, а также повышение стойкости металлоконструкций и кранового оборудования.

Поставленная задача достигается тем, что, в способе улавливания газопылевых выбросов при завалке шихты в конвертер, включающем загрузку лома, заливку жидкого чугуна из ковша, подвешенного на грузоподъемном кране в наклоненный конвертер и подачу нейтрального газа в рабочее пространство конвертера через его горловину, согласно изобретению, нейтральный газ подают не менее чем двумя парами струй, которые располагают одна над другой и направляют в зазор между горловиной конвертера и верхним торцом заливочного ковша, при этом в верхней струе нейтрального газа дополнительно подают распыленную воду, расход нейтрального газа в нижней струе в процессе заливки чугуна непрерывно уменьшают, а в верхней увеличивают, причем нижние струи нейтрального газа располагают в вертикальной плоскости, проходящей через центр горловины конвертера, а верхние струи нейтрального газа с водой под углом к ней.

В устройстве для улавливания газопылевых выбросов при завалке шихты в конвертер, содержащем укрытие конвертера с проемом для загрузки материалов, расположенные на укрытии сопла для подачи газа и газоотводящий тракт с газоочисткой, согласно изобретению сопла установлены симметрично относительно горловины наклоненного для заливки чугуна конвертера не менее чем двумя парами, причем дополнительно в одну пару сопел, аксиально с ними, установлены сопла для подачи воды, при этом оси сопел для подачи газа расположены в вертикальной плоскости, проходящей через центр горловины наклоненного для заливки чугуна конвертера, а оси сопел для подачи газа с водой ориентированы под углом к ней; перед соплом для подачи воды установлен завихритель потока.

Техническая сущность изобретения заключается в следующем.

Подача нейтрального газа не менее чем двумя парами струй, расположенными одна над другой и направленными в зазор между горловиной конвертера и верхним торцом заливочного ковша на струю заливаемого чугуна, приводит к вытеснению воздуха, эжектируемого струей чугуна, нейтральным газом, тем самым сокращает окисление железа атмосферным кислородом и уменьшает образование бурого дыма в процессе заливки.

Дополнительная подача распыленной воды в верхней струе нейтрального газа, направленная в факел, охлаждает его, подавляет процесс дожигания СО до СO₂ и направляет его в газоотводящий тракт технологической газоочистки.

Непрерывное уменьшение расхода нейтрального газа в нижней струе и увеличение в верхней струе в процессе заливки чугуна обусловлено уменьшением зазора между верхним торцом заливочного ковша и горловиной наклоненного конвертера и увеличивающимся по мере заливки чугуна в конвертер количества образующейся СО.

Расположение нижних струй нейтрального газа в вертикальной плоскости, проходящей через центр горловины конвертера, обеспечивает равномерное распределение азота в зоне около струи жидкого чугуна, сливаемого из ковша в горловину конвертера.

В устройстве для осуществления предлагаемого способа улавливания газопылевых выбросов при завалке шихты в конвертер расположение сопел на укрытии конвертера симметрично относительно горловины наклоненного для заливки чугуна конвертера не менее чем двумя парами приводит к тому, что сопла не сбиваются при загрузке лома совками и очистке горловины конвертера совками от настылей шлака и металла, организуется подача сжатого газа более дальнобойными и менее шумящими струями.

Установка в одну пару сопел, аксиально с ними, сопел для подачи воды обеспечивает надежное распыление воды и снижение акустического шума газовой струи распыленной водой.

Оси сопел для подачи газа, расположенные в вертикальной плоскости, проходящей через центр горловины наклоненного для заливки чугуна конвертера, а оси сопел для подачи воды - под углом к ней, позволяют направить конвективную струю горячих газов, поднимающуюся вертикально вверх, в сторону газоотводящего тракта и далее в газоочистку конвертера.

Завихритель потока воды, установленный перед соплом для подачи воды, обеспечивает безопасное ведение процесса (надежное диспергирование воды на мелкие капли) при внезапном прекращении подачи азота на сопла.

Технический результат при использовании изобретения заключается в снижении интенсивности выбросов из конвертера экологически опасных газов, бурого дыма и пыли в процессе заливки жидкого чугуна после загрузки лома, эвакуации газопылевых выбросов в газоотводящий тракт конвертера, уменьшение теплового потока на металлоконструкции и грузоподъемное оборудование и увеличение срока их службы.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема расположения устройства; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1.

Устройство содержит конвертер 1 с горловиной 2, проем 3 для загрузки шихтовых материалов, укрытие 4 конвертера, сопла для подачи газа 5, сопла для подачи газа с водой 6, газоотводящий тракт с газоочисткой 7, заливочный ковш 8, завихритель потока воды 9.

Способ улавливания газопылевых выбросов при завалке шихты в конвертер реализуется в предлагаемом устройстве следующим образом.

После загрузки лома через проем 3, перед заливкой чугуна в наклоненный конвертер 1 емкостью 350 тонн, начинают подачу азота через газовые сопла 5 с укрытия 4 струями 5а. Азотные струи направляют в центральную часть горловины 2 наклоненного конвертера 1. При начале заливки чугуна из заливочного ковша 8 открывают подачу азота и воды через завихритель потока 9 и сопла 6 струями 6а. Струи 6а направляют выше струй 5а в сторону нижнего обреза газоотводящего тракта с газоочисткой 7. Заливка чугуна производится в течение 4-5 минут. В процессе заливки расход азота струями 5а непрерывно уменьшают, а струями 6а увеличивают. Отходящие газы с пылью сбрасываются в газоотводящий тракт 7 конвертера 1.

Применение предлагаемого способа и устройства для его осуществления позволяет уменьшить выбросы газов и бурого дыма при заливке жидкого чугуна в конвертер на 50-80% и уменьшить тепловой поток на технологическое оборудование, металлоконструкции и крановое оборудование в 2-3 раза.

Предлагаемые способ для улавливания газопылевых выбросов при завалке шихты в конвертер и устройство для его осуществления промышленно применимы и могут быть использованы в кислородно-конвертерных цехах в сталеплавильном производстве.