CN112004946A - 转炉排气处理装置 - Google Patents
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Abstract
提供耐久性优异,并且能够不受粉尘、炉渣、原料金属等的影响而进行稳定的裙罩的上下移动,能够实现维护的省力化和生产率的提高的转炉排气处理装置。一种转炉排气处理装置,是将转炉炉口(11)与配置于该转炉炉口(11)的上方的烟罩(20)之间通过相对于转炉炉口(11)和烟罩(20)升降的裙罩(30)来连接的转炉排气处理装置,烟罩(20)的内壁面的下端配置于转炉炉口(11)的开口缘的外侧,裙罩(30)被配置成其上端部包围烟罩(20)的下端部,烟罩(20)与裙罩(30)之间为开放的结构,在烟罩(20)与裙罩(30)之间设有最小宽度为30mm以上且70mm以下的间隙。
Description
技术领域
本发明涉及炼铁厂等中的排气处理装置,该排气处理装置具有将转炉炉口与配置于其上方的烟罩(hood)之间通过相对于所述转炉炉口和所述烟罩进行升降的裙罩(skirt)连接的烟罩与裙罩之间的连接结构。
背景技术
例如,在炼铁厂等对转炉内的铁液进行氧精炼时,大量产生以CO气体为主成分的高温·高粉尘的排气(废气)。
为了将该转炉排气回收并处理,在转炉炉口的上方配置有排气冷却器。但是,转炉在铁液装入、钢液排出时需要以转炉的耳轴为旋转中心而倾动,在转炉的旋转半径内不能设置固定的排气冷却器。因此,通常在转炉炉口与转炉排气处理设备的烟罩之间设置有能够上下移动的裙罩。
参照图3对以往的裙罩周边的一般的结构进行说明。再者,在图3中,用符号111表示的要素的左侧为转炉的中心部(内部),用符号110表示的要素的右侧相当于转炉的外周侧。
该裙罩130设置于转炉110的炉口111与配置于炉口111的上方的烟罩120之间。
而且,为了防止裙罩130与烟罩120之间的外界气体的吸入、排气的喷出而成为如下结构:使设置于与烟罩120一体地构成的固定床125上的隔筒126浸渍于在与裙罩130一体地构成的水封套135中存积的水封水136中,防止气体从裙罩130与烟罩120的间隙泄漏。
在此,为了能够进行转炉110的倾动、且在铁液的氧精炼时使炉口111与烟罩120之间的空隙最小,裙罩130成为能够利用液压缸等驱动装置134来沿烟罩120的外周进行上下移动的结构,并被构成为即使裙罩130上下移动也能够利用隔筒126和水封套135以及水封水136来维持水封。
再者,在图3中,符号131是供给冷却裙罩130的冷却水的冷却水给水集箱,符号132是排出冷却水的冷却水排水集箱。符号121是冷却烟罩120的冷却水的冷却水给水集箱。
然而,该水封结构存在发生以下情况的可能性:在铁液的氧吹炼中从炉内产生的粉尘、飞散的炉渣和原料金属侵入到水封套135内而堆积于其底部,变得不能将裙罩130上升到上限位置。在最差的情况下,也存在:裙罩130不能够上升、在内部收纳了钢液的转炉110变得不能倾动的问题;以及因排出水封水136的排水配管(未图示)的折损等而导致水封水向转炉炉下泄漏,来自转炉炉口的高温喷出物接触泄漏出的所述水封水的积水从而发生水蒸气爆炸的危险性。
因此,以排出侵入到水封套135中的粉尘、炉渣和原料金属以及防止固化、防止侵入为目的,例如如专利文献1~3所公开的那样提出了各种方案。
例如,专利文献1所公开的转炉排气处理设备中的裙罩的密封结构具备没有水封套的水冷结构的裙罩。该密封结构具备转炉炉口上方的烟罩、从所述烟罩朝向外侧伸出的密封床、从所述密封床垂下的水冷结构或耐火结构的圆筒壁、和与所述圆筒壁保持能够滑动的间隙而设置于裙罩上端部的圆筒形的密封板,用所述圆筒壁和所述圆筒形的密封板将裙罩与烟罩之间密封。在此,圆筒壁与圆筒形的密封板的间隙越小越优选,优选确保200mm以上的接触面的高度。
另外,在专利文献2中提出下述方法:在密封套(seal jacket)的底部配置将包含气体的气泡的洗涤水向密封套内喷射的喷嘴,利用水或气体喷出喷嘴来在密封水中形成回旋流,向密封水中吹入气体来进行搅拌,冲洗粉尘、炉渣,由此防止它们的堆积。
进而,在专利文献3中提出一种方法,该方法的特征在于,将从转炉的炉口缘到裙罩水管壁的节圆为止的水平距离设为400mm以上且500mm以下,与连接炉口与密封套的内侧上端的线相比,烟罩的水管下端处于下方。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-302932号公报
专利文献2:日本特开2007-262525号公报
专利文献3:日本特开2014-077153号公报
发明内容
然而,在上述的专利文献1中,有可能因原料金属、炉渣掉入到圆筒壁与圆筒形密封板的间隙、非水冷的圆筒形密封板的热变形而使裙罩主体变得不能升降。另外,现状是存在耐久性差等问题且未被实用化。
另外,在专利文献2中,其效果不充分,不得已定期地停止转炉的作业而进行密封套的清扫,招致生产率的降低。
而且,在专利文献3中,由于不是使粉尘向密封套底部的堆积全无化的方案,因此需要清扫堆积的粉尘。
如以上那样,水封方式的密封方法,存在以下问题:不能防止粉尘等向密封套内的堆积,不得已伴随着密封套的清扫而使生产率降低。
另一方面,现状是水封方式以外的密封方法因耐久性等问题而未被实用化。
本发明是鉴于前述的状况而完成的,其目的是提供耐久性优异,并且能够不受粉尘、炉渣、原料金属等的影响而进行稳定的裙罩的上下移动,能够实现维护的省力化和生产率的提高的转炉排气处理装置。
为了解决上述课题,本发明人进行深入研究,对从转炉炉口排出的气流进行了流动解析,结果得到以下见解:即使在烟罩与裙罩之间不设置密封结构而在烟罩与裙罩之间设置间隙来使烟罩内部与外界气体连通,通过将炉口压力控制为与外界气体的压力相同的压力或外界气体的压力附近的正压,并且将转炉炉口、烟罩和裙罩的相互的位置关系适当化,也能得到在空气力学上抑制外界气体向转炉内的流入和转炉内气体的流出的效果,能够充分抑制在裙罩与烟罩之间的外界气体的吸入、排气的喷出。
本发明是基于上述的见解而完成的,本发明涉及的转炉排气处理装置,具备烟罩和裙罩,所述烟罩配置于转炉炉口的上方,所述裙罩在所述烟罩的下部且能够相对于所述转炉炉口进行升降,所述烟罩在俯视下即从烟罩的中心线的上侧观察时其内壁面的下端位于比所述转炉炉口的开口缘靠外侧的位置,所述裙罩被配置成其上端部包围所述烟罩的下端部,在所述烟罩与所述裙罩之间设有使所述烟罩内部与外界气体连通的间隙,具有将所述烟罩内部向外界气体开放了的结构。而且,本发明涉及的转炉排气处理装置具有以下特征:所述间隙的最小宽度被设为30mm以上且70mm以下的范围内。
根据本发明涉及的转炉排气处理装置,所述烟罩与所述裙罩之间的结构,被设为不设有密封机构而开放了的结构,因此不会如水封方式那样受到粉尘、炉渣、原料金属等的影响,并且也不会如其他的密封方法那样产生耐久性的问题。
而且,所述烟罩在俯视下其内壁面的下端配置于所述转炉炉口的开口缘的外侧,并且,所述裙罩被配置成其上端部包围所述烟罩的下端部的外侧,在所述烟罩与所述裙罩之间设有使所述烟罩内部与外界气体连通的间隙。该间隙被设置成所述烟罩与所述裙罩之间的最小距离成为30mm以上且70mm以下。通过将所述烟罩与所述裙罩之间的间隙的最小值设定为这样的范围内,产生空气力学上的作用,能够充分抑制裙罩与烟罩之间的外界气体的吸入、排气的喷出。
在此,在本发明的转炉排气处理装置中,所述烟罩与所述裙罩的重叠长度优选被设为135mm以上且400mm以下的范围内。
在该情况下,由于所述烟罩与所述裙罩的铅垂方向的重叠长度被设为135mm以上且400mm以下的范围内,因此能够更充分地抑制裙罩与烟罩之间的外界气体的吸入、排气的喷出。
另外,在本发明的转炉排气处理装置中,优选:在所述裙罩的外周面形成有倾斜面部,所述倾斜面部具有倾斜角,所述倾斜角为在对转炉的铁液进行氧精炼时产生的粉尘的休止角以上。
在该情况下,能够抑制在对转炉的铁液进行氧精炼时产生的粉尘附着、堆积于裙罩的外周面。
进而,在本发明的转炉排气处理装置中,优选:所述裙罩具备裙罩主体和配置于该裙罩主体的外周侧的耐火材料施工体。
在该情况下,由于具备裙罩主体和配置于该裙罩主体的外周侧的耐火材料施工体,因此能够利用耐火材料施工体来抑制裙罩主体的热劣化。
另外,在本发明的转炉排气处理装置中,优选被设为所述裙罩主体与所述耐火材料施工体分开的结构。
在该情况下,由于被设为所述裙罩主体与所述耐火材料施工体分开的结构,因此即使是裙罩主体热膨胀了的情况,也能抑制耐火材料施工体破损。
进而,在本发明的转炉排气处理装置中,优选:所述裙罩具备裙罩主体和配置于该裙罩主体的外周侧的水冷结构体。
在该情况下,由于具备裙罩主体和配置于该裙罩主体的外周侧的水冷结构体,因此能够利用水冷结构体来充分冷却裙罩主体,能够抑制裙罩主体的热劣化。
另外,在本发明的转炉排气处理装置中,优选被设为所述裙罩主体与所述水冷结构体分开的结构。
在该情况下,由于被设为所述裙罩主体与所述水冷结构体分开的结构,因此即使是裙罩主体热膨胀了的情况,也能抑制耐火材料施工体破损。
如上述那样,根据本发明,能够提供耐久性优异,并且能够不受粉尘、炉渣、原料金属等的影响而进行稳定的裙罩的上下移动,能够实现维护的省力化和生产率的提高的转炉排气处理装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式的转炉排气处理装置的概略说明图。
图2是表示本发明的实施方式的转炉排气处理装置中的烟罩与裙罩间的连接结构的一例的说明图。
图3是表示以往的具有水封结构的转炉排气处理装置中的烟罩与裙罩间的连接结构的一例的说明图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式的转炉排气处理装置进行说明。再者,本发明并不被以下的实施方式限定。
图1中示出本实施方式的转炉排气处理装置1的概略构成图。
该转炉排气处理装置1具备:位于转炉10的上方的烟罩20;将转炉10和烟罩20以密闭状态连接的裙罩30;将从转炉10排出的排气冷却的排气冷却器2;从被冷却了的排气除去粉尘的一次集尘机3和二次集尘机4。再者,在二次集尘机4的下游侧配置有各种气体处理装置。
而且,在二次集尘机4中配置有控制烟罩20内的炉口压力的风门(damper)5。所述炉口压力使用压力检测端23来测定。再者,在图2中,所述压力检测端23设置于烟罩20内,但也可以设置于排气冷却器2内。
在此,在图2中示出本发明的实施方式的转炉排气处理装置中的烟罩与裙罩的连接结构。再者,在图2中,左侧为转炉的中心部(内部),右侧相当于转炉的外周侧。
本实施方式的转炉排气处理装置中的烟罩与裙罩的连接结构,如图2所示,在供给氧气来实施铁液的精炼的转炉10的炉口11的上方设置有用于回收通过精炼而从转炉10中产生的排气的转炉排气处理装置1的烟罩20。烟罩20为水冷结构,其利用从冷却水给水集箱21供给的冷却水来进行内部冷却。烟罩20的冷却水排水集箱被设置于烟罩20的上部,但在图2中已省略。
烟罩20和密封床8通过砂封来进行CO气体的密封,但在图2中已省略。
另外,裙罩30的水管中的冷却水是贯通密封床8的CO气体密封部而由给排水管(未图示)供给的。
在炉口11与烟罩20之间,遍及烟罩20的整个外周方向地设置有能上下移动的裙罩30。在裙罩30的铅垂方向下部侧的端部设置有冷却水给水集箱31,在裙罩30的铅垂方向上部侧的端部设置有冷却水排水集箱32。
冷却水给水集箱31与冷却水给水管(未图示)连结,冷却水排水集箱32与冷却水排水管(未图示)连结。
也就是说,成为裙罩30由经由冷却水给水管供给的冷却水进行内部冷却、冷却裙罩30之后的冷却水经由冷却水排水管排出的结构。
裙罩30与冷却水给水管及冷却水排水管一体地构成,裙罩30、冷却水给水管和冷却水排水管的全部成为将裙罩30安装成与烟罩20有间隙并利用电动机和液压缸等驱动装置(未图示)在炉口11的上方进行上下移动的结构。
在此,在烟罩20与裙罩30之间未设置密封机构而成为将烟罩20和裙罩30作为边界而从炉口11侧向外侧的空间(以下简称为“外界气体”。)开放了的结构,在烟罩20与裙罩30之间设置有最小宽度为30mm以上且70mm以下的间隙。
另外,在本实施方式中,优选:从烟罩20的下端20到裙罩30的上端30b的铅垂方向的重叠长度L被设为135mm以上且400mm以下的范围内。
进而,在本实施方式中,裙罩30设有裙罩主体35和配置于该裙罩主体35的外周侧的耐火材料施工体36。
再者,该耐火材料施工体36安装于裙罩30的支持结构体34上。
配置于裙罩30的外周侧的耐火材料施工体36,以在转炉10内产生的粉尘和来自转炉10内的飞来物难以堆积的角度的倾斜面形成,即使在冷却水排水集箱32的上部也能防止在炉内产生的粉尘和来自炉内的飞来物的附着和堆积。
耐火材料施工体36,能够通过例如氧化铝系不定形耐火材料或者氧化镁系不定形耐火材料的浇注、喷涂施工等来形成。
再者,在本实施方式中,如上述那样,裙罩30具备裙罩主体35和耐火材料施工体36,且被设为所述裙罩主体35和耐火材料施工体36分开的结构。
在上述构成的本实施方式的转炉排气处理装置中,如以下那样回收以在铁液的氧精炼过程中产生的一氧化碳气体为主成分的高温和高含尘量的排气。
在铁液的氧精炼开始后,使裙罩30下降到下限位置的附近,然后,利用转炉排气处理装置1的二次集尘器4的风门5或炉口压力控制装置(未图示),将通过压力检测端23测定的炉口压力控制成相对于外界气体的压力为0Pa以上且约30.0Pa以下的正压,由此由转炉10产生的排气从炉口11与裙罩30的间隙和烟罩20与裙罩30间的间隙的喷出量变为最小,能够回收高浓度的CO气体。
根据本发明,在如上述那样烟罩20内相对于外界气体的压力成为0Pa~约30.0Pa的范围的正压的情况下,由烟罩20内的高流速的气流在烟罩20与裙罩30间的间隙产生的喷射效应与所述烟罩20内压力大致平衡,从烟罩20与裙罩30之间的间隙的喷出量变为最小。
通过烟罩20的内壁面位于比转炉炉口11的开口缘靠外周侧的位置,而且裙罩30被配置成包围烟罩20的外周侧,并以烟罩20与裙罩30之间变得最窄的部位的烟罩20与裙罩30之间的距离(符号cl)成为30mm以上且70mm以下的方式在烟罩20与裙罩30间设置间隙,能够充分地抑制在裙罩30与烟罩20之间的外界气体的吸入、排气的喷出。
在烟罩20与裙罩30之间的最小距离(图2的符号cl)小于30mm的情况下,由从炉口11经由烟罩20向排气冷却器2内流入的排气的流动产生的空气力学性的效应、即在烟罩20与裙罩30之间的间隙相对于外界气体产生负压的喷射效应变强,外界气体容易从所述间隙向烟罩20和裙罩30的内侧的空间流入。而且,因在转炉中产生的粉尘等而不能确保充分的间隙间隔,裙罩的上下移动成为不可能。
另外,在烟罩20与裙罩30之间的最小距离超过70mm的情况下,从炉口11上升的排气的一部分容易从烟罩20与裙罩30之间的间隙流出到外界气体中。
根据以上那样的构成的本实施方式的转炉排气处理装置,由于在烟罩20与裙罩30之间未设置密封机构而成为开放了的结构,因此不会如水封方式那样受到粉尘、炉渣、原料金属等的影响,并且也不会如其他密封方法那样产生耐久性的问题。
另外,在本实施方式的转炉排气处理装置工作的状态下,从烟罩20的下端20a到裙罩30的上端30b之间的重叠长度设为135mm以上且400mm以下的范围内的情况下,能够更充分地抑制在裙罩30与烟罩20之间的外界气体的吸入、排气的喷出。
在图2所示的实施方式的转炉排气处理装置中,烟罩20的外周壁大致垂直地形成,裙罩30沿着所述烟罩20的外周壁平行地上下移动。在使裙罩30处于最下限位置来使转炉排气处理装置工作的情况下,从烟罩20的下端20a到裙罩30的上端30b之间的重叠长度(图2的符号L),优选在所述裙罩处于最下限位置的情况下在铅垂方向上设为135mm以上且400mm以下。
进而,在本实施方式中,在裙罩30的外周面形成有具有倾斜角为在对转炉10的铁液进行氧精炼时产生的粉尘滑出的临界角度(称为“粉尘的休止角”。)以上的倾斜面部的耐火材料施工体36的情况下,能够抑制在对转炉10的铁液进行氧精炼时产生的粉尘附着、堆积于裙罩30的外周面。
进而,在本实施方式中,在裙罩30具备裙罩主体和配置于该裙罩主体的外周侧的耐火材料施工体36的情况下,能够利用该耐火材料施工体36来抑制裙罩主体的热劣化。
另外,在本实施方式中,在设为裙罩主体与耐火材料施工体36分开的结构的情况下,即使是裙罩主体热膨胀了的情况,也能抑制耐火材料施工体36破损。
以上,对本发明的实施方式即本实施方式的转炉排气处理装置进行了具体说明,但本发明并不限定于此,能够在不脱离该发明的技术思想的范围内进行适当变更。
在本实施方式中,作为在裙罩的外周侧配置了耐火材料施工体的裙罩进行了说明,但并不限定于此,也可以代替耐火材料施工体而配置水冷结构体。在配置水冷结构体的情况下,也优选其具有倾斜角为在氧精炼时产生的粉尘的休止角以上的倾斜面部。另外,优选设为裙罩主体与水冷结构体分开的结构。
进而,也可以是不配置耐火材料施工体和水冷结构体而仅由包含水冷配管的裙罩主体构成的裙罩。
实施例
以下,为了确认本发明的效果,对在本发明的转炉排气处理装置中进行转炉排气的流动解析的结果进行说明。
使用图1所示的转炉排气处理装置,如表1所示,在图2所示的烟罩与裙罩的连接结构中,将转炉炉口、烟罩和裙罩的位置关系进行各种设定,制作了本发明例1~7和比较例1~13的烟罩与裙罩的连接结构。
然后,针对本发明例1~7和比较例1~13,通过变更炉口压力,实施了气体的流动解析。将其结果示于表1中。
表1的“排气喷出量”是通过解析来分别计算回收到气体冷却器2内的排气量(m3N/h)(Z)、从炉口11与裙罩30的间隙吹出的排气量(X)(m3N/h)和从烟罩20与裙罩30之间的间隙吸入的外界气体的量或喷出的排气量(Y)(m3N/h)并利用以下的式1算出的值。再者,在排气的喷出量一栏种,“+”表示喷出,“-”表示吸入。
排气喷出量(%)=Y/(X+Y+Z)···式1
比较例1、2的烟罩与裙罩的连接结构(以下将“烟罩与裙罩的连接结构”简称为“连接结构”。),转炉炉口的内径小于烟罩下端的内径,烟罩与裙罩的间隙的最小值小于30mm。在这样的结构的情况下,外界气体从烟罩20与裙罩30之间的间隙吸入的量大,若使炉口压力为25.5Pa,则排气的喷出量(%)达到-5.0%。与此相对,本发明例1、2的连接结构,即使使炉口压力为25.5Pa,排气的喷出量(%)也小于-5.0%。
比较例3、4的连接结构,转炉炉口的内径小于烟罩下端的内径,烟罩与裙罩的间隙的最小值超过70mm。在这样的结构的情况下,排气从烟罩20与裙罩30之间的间隙喷出的量大,若使炉口压力为25.5Pa,则排气的喷出量(%)超过5.0%。与此相对,本发明例6、7的连接结构,即使使炉口压力为25.5Pa,排气的喷出量(%)也小于5.0%。
在转炉炉口的内径大于烟罩下端的内径的比较例5~13的连接结构中,在将炉口压力(Pa)设为相同的条件下,随着扩大烟罩与裙罩的内壁之间的最小距离(表1的“烟罩与裙罩的间隙的最小值”),排气从烟罩20与裙罩30之间的间隙喷出的量变多。另外,确认到:随着炉口压力变高,所述排气的喷出量变多。这样,在转炉炉口的内径大于烟罩下端的内径的比较例5~13的连接结构中,至少不能明显看出在空气力学上抑制外界气体向转炉内的流入和转炉内气体的流出的效果。
与此相对,在转炉炉口的内径小于烟罩下端的内径的本发明例1~7中,通过使所述烟罩与所述裙罩之间的最小距离为30mm~70mm,排气从烟罩20与裙罩30之间的间隙喷出的量被抑制为小于±5.0%。尤其是在本发明例3~5的连接结构中,通过改变炉口压力,从外界气体向转炉内的流入变化为转炉内气体的流出,并且,排气的喷出量小于±2.0%,因此明确显现出利用从炉口经由烟罩向排气冷却器内流入的排气的流动和烟罩与裙罩之间的间隙的空气力学性的作用的本发明的效果。
由以上所述确认到:根据本发明例,设置于转炉炉口与该炉口的上方的烟罩之间、且为了防止在铁液的氧精炼中排气向外界气体中流出以及外界气体向排气中卷入而设置的裙罩与所述烟罩的间隙的结构,耐久性优异,并且能够不受粉尘、炉渣、原料金属等的影响而进行稳定的裙罩的上下移动,能够实现维护的省力化和生产率的提高,因此能够提供无水封的裙罩结构。
附图标记说明
10 转炉
11 炉口
20 烟罩
30 裙罩
35 裙罩主体
36 耐火材料施工体
Claims (7)
1.一种转炉排气处理装置,其特征在于,具备烟罩和裙罩,所述烟罩配置于转炉炉口的上方,所述裙罩在所述烟罩的下部且能够相对于所述转炉炉口进行升降,
所述烟罩在俯视下其内壁面的下端配置于所述转炉炉口的开口缘的外侧,
所述裙罩被配置成其上端部包围所述烟罩的下端部,
在所述烟罩与所述裙罩之间设有使所述烟罩内部与外界气体连通的间隙,
所述间隙的最小宽度为30mm以上且70mm以下。
2.根据权利要求1所述的转炉排气处理装置,其特征在于,所述烟罩与所述裙罩的重叠长度被设为135mm以上且400mm以下的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的转炉排气处理装置,其特征在于,在所述裙罩的外周面形成有倾斜面部,所述倾斜面部具有倾斜角,所述倾斜角为在对转炉的铁液进行氧精炼时产生的粉尘的休止角以上。
4.根据权利要求1~3的任一项所述的转炉排气处理装置,其特征在于,所述裙罩具备裙罩主体和配置于该裙罩主体的外周侧的耐火材料施工体。
5.根据权利要求4所述的转炉排气处理装置,其特征在于,被设为所述裙罩主体与所述耐火材料施工体分开的结构。
6.根据权利要求1~3的任一项所述的转炉排气处理装置,其特征在于,所述裙罩具备裙罩主体和配置于该裙罩主体的外周侧的水冷结构体。
7.根据权利要求6所述的转炉排气处理装置,其特征在于,被设为所述裙罩主体与所述水冷结构体分开的结构。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018-139176 | 2018-07-25 | ||
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