EA026147B1

EA026147B1 - Герметизированная система соединения между дутьевой фурмой и кольцевым воздухопроводом горячего дутья для шахтной печи и сталеплавильная доменная печь, включающая в себя такую систему

Info

Publication number: EA026147B1
Application number: EA201400554A
Authority: EA
Inventors: Поль Токерт; Эмиль Лонарди; Бенуа Жунг
Original assignee: Поль Вурт С.А.
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2017-03-31
Also published as: JP5715310B2; CN103930572A; KR20140085567A; KR101492483B1; LU91897B1; EP2776592B1; WO2013068333A1; UA111758C2; CA2854580A1; BR112014011189B1; US9169525B2; JP2015502454A; EA201400554A1; CA2854580C; TWI580791B; TW201341534A; EP2776592A1; US20150021837A1; BR112014011189A2; CN103930572B

Abstract

Герметизированная система соединения между дутьевой фурмой (4) шахтной печи, например сталеплавильной доменной печи, и кольцевым воздухопроводом (3), причем наконечник кольцевого воздухопровода прижимается к заднему торцу дутьевой фурмы с центрированием на ней и при этом сохраняет свободу поворотного движения относительно нее, отличающаяся тем, что эта система включает в себя дополнительную кольцевую опорную деталь (5) кольцевого воздухопровода, расположенную между наконечником (33) кольцевого воздухопровода и дутьевой фурмой (4) и неподвижно относительно дутьевой фурмы, причем наконечник кольцевого воздухопровода упирается в заднюю поверхность (55, 55') опорной детали, стационарную прокладку (53), расположенную между опорной деталью и дутьевой фурмой таким образом, что опорная деталь с обеспечением герметизации упирается в задний торец (44) дутьевой фурмы, и втулку (8), которая расположена вокруг зоны контакта между наконечником кольцевого воздухопровода и опорной деталью, и с обеспечением герметизации соединена с одной стороны с опорной деталью, а с другой стороны с кольцевым воздухопроводом.

Description

Настоящее изобретение относится к герметизированной системе соединения между дутьевой фурмой и кольцевым воздухопроводом горячего дутья для шахтной печи, например сталеплавильной доменной печи. Изобретение также относится к сталеплавильной доменной печи, включающей в себя такую систему.

Предпосылки создания изобретения

Подогретый воздух впускают в шахтную печь по традиционной технологии с помощью агрегата, известного как (воздухоподводящий) фурменный рукав, который обеспечивает соединение между кольцевым воздухопроводом горячего дутья и установленной в стенке печи дутьевой фурмой, открываемой в шахту печи. Обычно, как показано на фиг. 1, фурменный рукав 10 выполняют из ряда отдельных элементов, каждый из которых имеет внешнюю металлическую оболочку и внутреннюю огнеупорную футеровку.

Фурменный рукав 10 включает в себя опускную трубу 11, проходящую по наклонной вниз от кольцевого воздухопровода 1 горячего дутья;

фурменное колено 12;

кольцевой воздухопровод 3, имеющий, по существу, горизонтальную ось и жестко прикрепленный к фурменному колену, причем наконечник кольцевого воздухопровода контактирует с задним торцом фурмы 4.

Медную фурму 4, охлаждаемую внутренним контуром циркуляции воды, устанавливают в амбразуре фурмы или фурменном холодильнике 42, прикрепленном к металлической стенке 21 доменной печи и проходящем через внутреннюю огнеупорную футеровку 22 этой стенки.

Кольцевой воздухопровод 3 имеет внешнюю стенку 31 из стали, футерованную изнутри огнеупорным материалом 32. Как показано на фиг. 2 и 3, внешняя стенка проходит по направлению к мундштуку или наконечнику 33 кольцевого воздухопровода, образуя сферически скругленную стенку, с возможностью поворачивания упирающуюся в сходящуюся на усеченный конус стенку 41, заданную задним торцом фурмы 4.

Фурменный рукав упирается во внешнюю металлическую стенку 21 печи с помощью шарнирносочлененных стяжек, таких как верхняя стяжка 23 и боковые стяжки 24, причем последние прижимают кольцевой воздухопровод к фурме. Эти стяжки обеспечивают определенную свободу перемещения агрегатированного фурменного рукава для компенсации тепловых деформаций как стенки печи, так и различных элементов фурменного рукава, неизбежно возникающих в результате колебаний температуры.

Для обеспечения уплотнения между различными элементами вне зависимости от вышеупомянутых деформаций известно решение с использованием систем 13 сильфонных компенсаторов, которые позволяют компенсировать относительное перемещение, будь то осевое смещение или качательное движение в точке соединения между двумя элементами, сохраняя при этом герметизацию, причем стяжки обеспечивают механическое соединение между элементами, соединенными сильфонными компенсаторами. Описание таких систем компенсаторов приведено, например, в ЕР 0453739, которые обычно используются для обеспечения уплотнения между кольцевым воздухопроводом и фурменным рукавом и могут также использоваться между опускной трубой для подачи дутья и фурменным коленом, к которому прикреплен кольцевой воздухопровод.

Все подобные системы компенсаторов хороши прежде всего тем, что обеспечивают определенную возможность деформирования фурменного рукава при условии, что дополнительно требуется обеспечение оптимально возможного уплотнения в точке соединения между наконечником кольцевого воздухопровода и дутьевой фурмой, т.е. как раз там, где такие системы не могут быть использованы прежде всего из-за конфигурации окружающей среды соединения, расположенного в массиве огнеупорной стенки печи. Это соединение выполняется соответственно за счет того, что наконечник кольцевого воздухопровода просто упирается по центру в задний торец дутьевой фурмы исключительно под воздействием сил, развиваемых весом фурменного рукава, и усилия натяжения, создаваемого шарнирно-сочлененными стяжками 24, соединяющими фурменный рукав с внешней металлической стенкой печи. С целью обеспечения тепловой деформации, которая может вызывать угловое смещение кольцевого воздухопровода относительно дутьевой фурмы, наконечник кольцевого воздухопровода имеет выпуклую сферическую поверхность, контактирующую с соответствующей сходящейся на усеченный конус или выпуклой (очевидно вогнутой - прим. переводчика) поверхностью, заданной задним торцом фурмы. Сферическую поверхность наконечника кольцевого воздухопровода задает конечный участок внешней стальной стенки кольцевого воздухопровода. Фурму традиционно изготавливают из меди.

Такая компоновка, задающая соединение по типу шарового сочленения между кольцевым воздухопроводом и дутьевой фурмой, позволяет обеспечить центрирование кольцевого воздухопровода по фурме просто за счет того, что кольцевой воздухопровод упирается в фурму, а контактная поверхность металл к металлу между сталью кольцевого воздухопровода и медью фурмы позволяет во время их относительного углового смещения поддерживать, по существу, линейный контакт между ними и, следовательно, определенную степень уплотнения между кольцевым воздухопроводом и дутьевой фурмой.

- 1 026147

В И8 3545736 также описывается система, в которой между трубчатым металлическим кожухом и огнеупорной футеровкой кольцевого воздухопровода предусмотрен кольцевой зазор. Кожух включает в себя первую концевую часть, выставленную рядом с дутьевой фурмой и выполненную с возможностью качания с упором в нее, которая прижимается к фурме под действием колена фурменного рукава, которое с обеспечением герметизации упирается во вторую концевую часть кожуха. Такая компоновка предназначена для ограничения перепада температур между внешней и внутренней сторонами огнеупорной футеровки кольцевого воздухопровода благодаря обеспечению прохождения горячих газов в кольцевой зазор через осевой зазор, выдерживаемый между коленом фурменного рукава и кольцевым воздухопроводом. В этой системе также может быть достигнута определенная степень уплотнения между первой концевой частью кожуха и дутьевой фурмой, когда они подвергаются относительному угловому смещению.

При этом как раз в момент прижатия огнеупорного кольцевого воздухопровода непосредственно к фурме невозможно обеспечить абсолютное уплотнение. Следовательно, в настоящее время допускаются ограниченные протечки воздушного дутья в той мере, в какой воздух горячего дутья представляет собой только обогащенный кислородом воздух. Как бы то ни было, при внедрении более современных технологий рециркуляции топочных газов этот газ снова подается в составе воздуха горячего дутья. Надо сказать, что этот топочный газ очень опасный и, следовательно, такие протечки нельзя допускать даже на минимальном уровне. Сегодня даже на традиционных доменных печах стремятся уменьшать протечки воздуха горячего дутья, руководствуясь соображениями повышения безопасности.

Цель изобретения

Таким образом, одна из целей настоящего изобретения заключается в решении проблемы недостаточного уплотнения, которое может иметь место между кольцевым воздухопроводом и дутьевой фурмой шахтной печи. Другая цель изобретения заключается в обеспечении новой герметизированной системы соединения между кольцевым воздухопроводом и дутьевой фурмой, которая вписывается в ограниченное доступное пространство в зоне вокруг соединения между кольцевым воздухопроводом и дутьевой фурмой и которая не приводит ни к дополнительным напряжениям во время установки фурменного рукава, ни к изменениям опорных и крепежных приспособлений для фурменного рукава.

В свете этих целей изобретение предусматривает герметизированную систему соединения между дутьевой фурмой шахтной печи, например сталеплавильной доменной печи, и кольцевым воздухопроводом, причем наконечник кольцевого воздухопровода прижимается к заднему торцу дутьевой фурмы с центрированием на ней и при этом сохраняет свободу поворотного движения относительно нее. Согласно изобретению эта система включает в себя дополнительную кольцевую опорную деталь кольцевого воздухопровода, расположенную между наконечником кольцевого воздухопровода и дутьевой фурмой и неподвижно относительно дутьевой фурмы, причем наконечник кольцевого воздухопровода упирается в заднюю поверхность опорной детали, стационарную прокладку, расположенную между опорной деталью и дутьевой фурмой таким образом, что опорная деталь с обеспечением герметизации упирается в задний торец дутьевой фурмы, и выполненную с возможностью деформирования уплотняющую втулку, которая расположена вокруг зоны контакта между наконечником кольцевого воздухопровода и опорной деталью и с обеспечением герметизации соединена с одной стороны с опорной деталью, а с другой стороны с кольцевым воздухопроводом.

Общее описание изобретения

Для решения вышеупомянутой проблемы настоящее изобретение предлагает предусмотреть, с одной стороны, дополнительное уплотнение между кольцевым воздухопроводом и его опорной деталью с возможностью поворачивания двух последних элементов относительно друг друга посредством выполненной с возможностью деформирования уплотняющей втулки и, с другой стороны, уплотнение между опорной деталью кольцевого воздухопровода и дутьевой фурмой, причем возможность выполнения этого уплотнения обеспечивается благодаря неподвижному закреплению опорной детали кольцевого воздухопровода относительно дутьевой фурмы.

Предпочтительно задается кольцевая канавка на передней поверхности опорной детали, и в эту канавку вставляется уплотнительная прокладка, прижимаемая к заднему торцу дутьевой фурмы, когда кольцевой воздухопровод, в свою очередь, прижимается к своей опорной детали с помощью известных приспособлений, соединяющих фурменный рукав с внешней металлической стенкой печи. Согласно другому конкретному компоновочному решению опорную деталь устанавливают и центрируют в гнезде, предусмотренном в задней части дутьевой фурмы, причем передняя поверхность опорной детали упирается в плоский задний торец дутьевой фурмы, заданный донной стенкой гнезда.

Предпочтительно опорная деталь кольцевого воздухопровода изготовлена из стали. Контактирующая с кольцевым воздухопроводом задняя поверхность опорной детали может иметь коническую поверхность или вогнутую поверхность, которая, по существу, соответствует профилю выпуклой поверхности наконечника кольцевого воздухопровода. Таким образом, обеспечивается центрирование кольцевого воздухопровода относительно его опорной детали и, следовательно, относительно дутьевой фурмы, а благодаря тому, что кольцевой воздухопровод упирается в свою опорную деталь, также достигается уплотнение по аналогии с непосредственным контактом между кольцевым воздухопроводом и дутьевой

- 2 026147 фурмой в известном выполнении, причем в данном случае уплотнение согласно настоящему изобретению улучшается за счет уплотняющей втулки.

Предпочтительно уплотняющая втулка представляет собой сильфонный компенсатор, один конец которого с обеспечением герметизации, например, с помощью сварки прикрепляется к опорной детали кольцевого воздухопровода. Другой конец компенсатора прикрепляется с обеспечением герметизации подобным образом с помощью приварки непосредственно к внешней металлической стенке кольцевого воздухопровода или к фланцу, посаженному на металлическую стенку. Даже если бы произошла расстыковка наконечника кольцевого воздухопровода и опорной детали, уплотнение между ними сохраняется.

Изобретение относится также к сталеплавильной доменной печи, имеющей несколько дутьевых фурм и несколько дутьевых фурменных рукавов, каждый из которых включает в себя кольцевой воздухопровод, соотнесенный с дутьевой фурмой посредством вышеописанной системы соединения. Система согласно изобретению предназначена, прежде всего, для доменных печей, включающих в себя систему подачи топливных газов, рециркуляционных газов или топочных газов в дутьевые фурмы. Она также может использоваться на шахтных печах традиционной конструкции.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные особенности и характеристики изобретения будут выявлены из приведенного ниже детального описания двух вариантов конструктивного выполнения на основе примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

фиг. 1 - общий вид в разрезе известного из уровня техники фурменного рукава, установленного на стенке доменной печи;

фиг. 2 - частичный вид сверху на фурменный рукав, показывающий, прежде всего, как кольцевой воздухопровод упирается в известную из уровня техники фурму с помощью боковых стяжек;

фиг. 3 - детальный вид в разрезе зоны контакта между кольцевым воздухопроводом и известной из уровня техники дутьевой фурмой;

фиг. 4 - вид в разрезе зоны соединения между кольцевым воздухопроводом и дутьевой фурмой согласно первому конструктивному выполнению изобретения;

фиг. 5 - вид в разрезе зоны соединения между кольцевым воздухопроводом и дутьевой фурмой согласно второму конструктивному выполнению изобретения.

Описание предпочтительного конструктивного выполнения

К фиг. 1-3, отражающим известный уровень техники, комментарии уже были приведены.

На фиг. 4 показано первое конструктивное выполнение согласно изобретению, отличающееся наличием опорной детали 5 кольцевого воздухопровода, расположенной между наконечником 33 кольцевого воздухопровода и дутьевой фурмой 4. Опорная деталь кольцевого воздухопровода представляет собой элемент кольцевой конфигурации из стали, помещенный в цилиндрическое гнездо 43, предусмотренное на заднем торце фурмы 4 с осесимметричным расположением по центру фурмы.

На передней поверхности 51 опорной детали предусмотрена кольцевая канавка 52 под прокладку 53, предназначенную для обеспечения уплотнения между опорной деталью и дутьевой фурмой.

Опорная деталь 5 кольцевого воздухопровода на своей обращенной к кольцевому воздухопроводу задней стороне 54 имеет вогнутую сфероидальную поверхность 55, соответствующую выпуклой поверхности наконечника кольцевого воздухопровода 33, для обеспечения качательного движения кольцевого воздухопровода и опорной детали относительно друг друга с поддержанием оптимально возможного уплотняющего контакта между этими элементами.

Предусмотрен сильфонный компенсатор 6, с обеспечением герметизации установленный между задней поверхностью 54 опорной детали и фланцем 34, прилитым к металлической стенке 31 кольцевого воздухопровода, и соединенный с ним с обеспечением герметизации подобным образом, как правило, с помощью сварки. Сильфонный компенсатор изготавливают из стали, предпочтительно из нержавеющей стали. Сильфонный компенсатор, как правило, также закрепляют на его концах посредством приварки соответственно к опорной детали и фланцу. Как следствие, которое можно отметить в этой связи, кольцевой воздухопровод и его опорную деталь можно подвергать предварительной сборке перед окончательной установкой агрегата путем вставки опорной детали кольцевого воздухопровода в гнездо 43 на фурме. Опорную деталь кольцевого воздухопровода, поддерживающую уплотнительную прокладку и сильфонный компенсатор, при необходимости можно заменить быстроизнашивающейся деталью.

Когда кольцевой воздухопровод прижимается к фурме, как отмечено выше в описании известных систем, передняя поверхность 51 опорной детали кольцевого воздухопровода упирается в плоский задний торец 44 дутьевой фурмы, задающий днище гнезда 43, и при этом обеспечивается уплотнение между опорной деталью и дутьевой фурмой за счет прокладки 53. Уплотнительная прокладка 53 не обязательно должна изготавливаться из выдерживающего повышенные температуры материала, поскольку, как известно, фурма охлаждается водой. Эта прокладка может представлять собой, к примеру, прокладку тороидальной формы из кремнийорганического материала или спиральновитую прокладку из нержавеющей стали и графита.

На фиг. 5 показан вариант конструктивного выполнения системы. В этом варианте поверхность 55' опорной детали кольцевого воздухопровода, в которую упирается наконечник 33 кольцевого воздухо- 3 026147 провода, представляет собой сходящуюся на усеченный конус поверхность, а прикрепление сильфонного компенсатора 6 выполнено приваркой непосредственно к металлической стенке 31 кольцевого воздухопровода.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Герметизированная система соединения между дутьевой фурмой (4) шахтной печи, например сталеплавильной доменной печи, и кольцевым воздухопроводом (3) дутья, в которой наконечник кольцевого воздухопровода прижат к заднему торцу дутьевой фурмы с центрированием на ней и при этом сохраняет свободу поворотного движения относительно нее, отличающаяся тем, что она включает в себя дополнительную кольцевую опорную деталь (5) кольцевого воздухопровода, расположенную между наконечником (33) кольцевого воздухопровода и дутьевой фурмой (4) и неподвижно относительно дутьевой фурмы, причем наконечник кольцевого воздухопровода упирается в заднюю поверхность (55, 55') опорной детали;

стационарную прокладку (53), расположенную между опорной деталью и дутьевой фурмой таким образом, что опорная деталь с обеспечением герметизации упирается в задний торец (44) дутьевой фурмы; и уплотняющую втулку (6), выполненную с возможностью деформирования и расположенную вокруг зоны контакта между наконечником кольцевого воздухопровода и опорной деталью, причем втулка (6) является сильфонным компенсатором, один конец которого с обеспечением герметизации прикреплен к опорной детали (5) кольцевого воздухопровода, а другой конец с обеспечением герметизации прикреплен к внешней стенке кольцевого воздухопровода (3).
2. Система соединения по п.1, причем опорная деталь (5) имеет переднюю поверхность (51), упирающуюся в плоский задний торец (44) дутьевой фурмы.
3. Система соединения по п.1 или 2, причем опорная деталь (5) расположена и отцентрирована в гнезде (43), предусмотренном в задней части дутьевой фурмы (4).
4. Система соединения по одному из пп.1-3, причем на передней поверхности (51) опорной детали выполнена кольцевая канавка (52), в которой расположена уплотнительная прокладка (53).
5. Система соединения по одному из пп.1-4, причем опорная деталь (5) выполнена из стали.
6. Система соединения по одному из пп.1-5, причем контактирующая с кольцевым воздухопроводом задняя сторона (54) опорной детали имеет коническую поверхность (55').
7. Система соединения по одному из пп.1-5, причем контактирующая с кольцевым воздухопроводом задняя сторона (54) опорной детали имеет вогнутую сферическую поверхность (55), соответствующую выпуклой сферической поверхности наконечника кольцевого воздухопровода.
8. Система соединения по одному из пп.1-7, причем втулка с обеспечением герметизации прикреплена посредством сварки к опорной детали (5) кольцевого воздухопровода.
9. Система соединения по одному из пп.1-7, причем втулка с обеспечением герметизации прикреплена посредством сварки к внешней металлической стенке (31) кольцевого воздухопровода.
10. Система соединения по одному из пп.1-7, причем втулка с обеспечением герметизации прикреплена посредством сварки к фланцу (34), присоединенному к внешней металлической стенке (31) кольцевого воздухопровода.
11. Сталеплавильная доменная печь, имеющая несколько дутьевых фурм (4) и несколько соответствующих фурменных рукавов (10), каждый из которых включает в себя кольцевой воздухопровод (3), соотнесенный с дутьевой фурмой (4) посредством системы соединения по одному из предшествующих пунктов.
12. Сталеплавильная доменная печь по п.11, включающая в себя систему подачи топливных газов или рециркуляционных газов в дутьевые фурмы.