PL169903B1 - Urzadzenie do gromadzenia gazów lub spalin wydalanych przez,elektryczny piec lukowy PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do gromadzenia gazów lub spalin wydalanych przez elektryczny piec łukowy.

W przemyśle metalurgicznym, a szczególnie w metalurgii żelaza, używano zbiorników metalurgicznych takich, jak piece elektryczne, w których wytwarzano stal lub stopy, wychodząc od substancji, które podczas wytwarzania wewnątrz pieca są przeważnie w stanie płynnym. Reakcjom chemicznym, które zachodzą wewnątrz zbiornika z dodatkiem lub bez gazu reaktywowanego lub mieszanego, towarzyszy wydzielanie spalin i gazu o różnym natężeniu, w czasie opuszczania komory zbiornika.

W przypadku pieców elektrycznych, zbiornik jest zamknięty i zbierające się gazy pochodzą ze stopionych substancji metalurgicznych lub powstają w trakcie topienia substancji metalurgicznych.

Natężenie przepływu gazu lub spalin wytwarzanych w piecu może zmieniać się w trakcie przetwarzania, od wartości bardzo niskich do wysokich.

Znane urządzenia zasysające gazy lub spaliny zawierają na ogół, w przedłużeniu kanału wylotowego, komorę spalania, filtry i wentylator, wszystkie te elementy są połączone szeregowo w tej kolejności w kanale. Kanał, który łączy filtry z wentylatorem jest wyposażony w człon regulacyjny ubytków ciśnienia, podłączony do czujnika ciśnienia, umieszczonego w komorze pieca, w pobliżu jej sklepienia. Ta regulacja ma na celu utrzymać ciśnienie pieca, bliskie ciśnieniu atmosferycznemu na zewnątrz pieca, aby ograniczyć napływy powietrza do wnętrza pieca albo wydzielania gazu lub spalin na zewnątrz pieca.

Znane urządzenia mają swoje niedogodności: zjednej strony nie mają stałego, dostatecznie szerokiego zakresu działania, w szczególności jeśli chodzi o niskie natężenia. Trzeba było, w efekcie, mieć raz bardzo duże natężenia, to znowu niskie natężenia, a systemy zdatne do bardzo

169 903 dużych natężeń nie były stabilne przy bardzo niskich natężeniach; z innej strony nie miały dostatecznego czasu reakcji, gdy trzeba było przejść z niskiego natężenia do wysokiego. Aby zasysanie przy wyjściu pieca było znaczne, trzeba było najpierw, przed procesem pochłaniania, częściowo opróżnić filtry, komorę spalania i kanały, aby obniżyć ciśnienie przy wejściu do urządzenia zasysającego. To wymagało trzydziestu sekund, co było bardzo długo.

Patent francuski nr 79-21972 IRSID proponuje sposób i urządzenie zasysające gaz z pieca łukowego, który usuwa częściowo te niedogodności. Sposób ten posługuje się urządzeniem, w którym stopień emisji jest utrzymywany przez człon nastawny, regulujący stratę ciśnienia w piecu: kanał łączący okap z komorą spalania wyposażony jest w człon regulacyjny, obniżający ubytek natężenia ciśnienia przy wejściu do okapu. To urządzenie o podwójnej regulacji ciśnienia w miejscach tak bliskich jedno od drugiego na obwodzie odprowadzenia spalin może prowadzić do pewnej niestałości w przypadku gwałtownych zmian warunków działania pieca.

Celem wynalazku jest przedstawienie urządzenia zasysającego gaz lub spaliny wydzielane przez zbiornik metalurgiczny takie, żeby piec elektryczny mógł działać w bardzo szerokim zakresie natężenia, szczególnie przy bardzo niskim natężeniu i przy bardzo wysokim natężeniu i który miałby krótki czas reakcji i stałe warunki działania.

Urządzenie do gromadzenia gazów lub spalin wydalanych przez elektryczny piec łukowy, zawierający komorę, w której zachodzi topienie i/lub przetwarzanie wsadu metalurgicznego wraz z wytwarzaniem gazów lub spalin i kanał wylotowy gazów lub spalin na zewnątrz pieca w połączeniu z komorą pieca, przy czym urządzenie gromadzące zawiera okap zasysający gazy lub spaliny do kanału wylotowego pieca, komorę spalania gazów lub spalin, filtr i wentylator, mający część zasysającą, połączone szeregowo i w tej kolejności przez pierwszy kanał łączący okap zasysający i komorę spalania, drugi kanał łączący komorę spalania i filtr i trzeci kanał łączący filtr z wentylatorem, charakteryzuje się tym, że ma dodatkowy kanał połączony jednym końcem z trzecim kanałem i drugim końcem z atmosferą; oraz element do nastawiania spadku ciśnienia, taki jak przepustnica lub zasuwa, umieszczony w dodatkowym kanale i sterowany za pomocą zespołu regulacyjnego, połączonego swoim sterownikiem z czujnikiem ciśnienia, umieszczonym w trzecim kanale, w pobliżu części zasysającej wentylatora.

Korzystnym jest, że urządzenie ma element do nastawiania spadku ciśnienia w formie przepustnicy lub zasuwy, umieszczony w pierwszym kanale i sterowany przez inny zespół regulacyjny, połączony swoim sterownikiem z czujnikiem ciśnienia, który znajduje się wewnątrz pieca w pobliżu kanału wylotowego.

Korzystnym jest także, że wentylator jest wentylatorem odśrodkowym.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia widok schematyczny urządzenia do zasysania według wynalazku, fig. 2 - wykres natężenia ciśnienia charakterystyczny dla działania w systemie zasysania zawierający kanał z przepustnicą i wentylatorem, fig. 3 - w sposób schematyczny piec łukowy, wyposażony w urządzenie gromadzące według wynalazku.

Urządzenie przedstawione ogólnie przez 101 na fig. 1, składa się z przewodu zasysającego 102 zawierającego na przykład przepustnicę 103, której położenie jest sterowane za pomocą regulatora 104. Przewód 102 jest połączony z komorą ssącą wentylatora 105, przetłaczającego gaz do komina 106. Wentylator jest na przykład wentylatorem odśrodkowym. Przewód dodatkowy 107, połączony z atmosferą, łączy się z przewodem 102 między zaworem 103 i wentylatorem 105. Przewód 107 jest zaopatrzony w zawór, na przykład przepustnicę 108, sterowany przez regulator 110 połączony z czujnikiem ciśnienia 1θ9 umieszczonym w przewodzie zasysającym 102 wentylatora 105.

Zasada działania takiego urządzeniajest wyjaśniona w odniesieniu do działania w systemie zasysania bez przewodu dodatkowego i w oparciu o fig. 2. Nazwano Ap stratę ładunku między powyżej i poniżej zaworu 103, albo między zasysaniem i przetłaczaniem wentylatora 105; nazwano Q natężenie w kanale 102 lub w wentylatorze.

Dla wentylatora, natężenie Q jest odczytane ze straty ładunku przez stosunek, który odpowiada krzywej 111 na fig. 2.

Dla kanału 102 natężenie i strata ładunku odczytane jest przez stosunek, któremu odpowiadają krzywe 112 i 113 na fig.2. Krzywa 112 odpowiada zaworowi 103 w pełni otwartemu,

169 903 krzywa 113 zaworowi 103 zamkniętemu do dopuszczalnego maksimum, aby uniknąć niestabilności.

Kiedy zawór 103 jest całkowicie otwarty, punktem działania jest punkt A, na przecięciu linii 111 i 112, a natężenie wynosi QA; jest to wartość najwyższa dopuszczalnego natężenia.

Kiedy zawór 103 jest prawie zamknięty, przy braku kanału 107, punktem działania jest punkt B; odpowiada on nieznacznemu, pozostałemu natężeniu QB.

Przy zastosowaniu kanału 107 można utrzymać ciśnienie zasysane w stałej wartości APA, odpowiadającej maksymalnemu natężeniu wentylatora. Dlatego regulacja dokonywana za pomocą zaworu 108 powinna być taka, żeby suma natężeń występujących w kanale 102 i 107 była stała: kiedy zawór 103 jest zupełnie otwarty, zawór 108 jest prawie zamknięty i odwrotnie.

W tych warunkach ubytek natężenia ciśnienia na zaworze 103 jest stały i równy APA, tak że kiedy zawór 103 jest prawie zamknięty, punktem działania jest punkt C; odpowiada on obniżającemu się ciśnieniu Qc, wyraźnie niższemu niż QB.

Urządzenie według wynalazku może więc działać w zakresie natężenia zawartym między Qc i QA, który jest dużo bardziej rozszerzony dla niskich natężeń niż zakres działania w urządzeniach według technik poprzednich.

Zgodnie z przykładem wykonania wynalazku wiadomo, że APB to jest 500 mm słupa wody. Natężenie w kanale 2 jest zmienne jak pierwiastek ubytku natężenia ciśnienia, ze sposobu według wynalazku będzie można osiągnąć natężenie Qc = 0,45 QB i to bez niestabilności.

Działanie urządzenia według wynalazku dotyczy więc zasysania gazów lub spalin za pomocą wentylatora 105 i wprowadzenia w zasysanie wentylatora powietrza lub gazu dodatkowego, którego natężenie wyregulowano w taki sposób, że jego ciśnienie podczas zasysania wentylatora pozostaje niskie i odpowiada maksymalnemu natężeniu zasysania wentylatora.

Działanie to jest szczególnie interesujące, gdy jest używany przy zasysaniu gazów z pieca łukowego elektrycznego, zwłaszcza jeżeli chodzi o piec szczelny.

Dlatego dla przykładu użyto takie urządzenie, jakie jest przedstawione na fig. 3.

Przedstawiony piec łukowy 2 jest wyposażony w trzy elektrody sklepieniowe, ogranicza on komorę 21 (lub przestrzeń roboczą pieca) przeznaczony do przyjmowania wsadu metalicznego stopionego 22 i posiadający kanał wylotowy gazu lub spalin z otworem w sklepieniu 23 i elementem kanału. Piec ten posiada urządzenie wychwytujące spaliny według wynalazku i zaznaczony jest w widoku ogólnym 1. Urządzenie to posiada okap 5 usytuowany naprzeciwko kanału wylotowego 4. Ten okap jest połączony przez kanał 6 z komorą spalania 7, połączoną przez kanał 8 z filtrem 9, połączonym przez kanał 10 z wentylatorem 11. Kanał 6 zawiera człon regulacyjny, obniżający ubytek natężenia ciśnienia, składający się na przykład z przepustnicą lub z zasuwą. Ten człon 12 jest sterowany przez regulator 13 połączony sterownikiem z czujnikiem 14 ciśnienia, znajdującym się w piecu, blisko kanału wylotowego 4. Kanał 10 ma połączenie z kanałem dodatkowym 15 zasysającym powietrze z atmosfery. Kanał dodatkowy jest wyposażony w człon regulacyjny, obniżający ubytek natężenia, składający się z przepustnicy lub zasuwy. Człon 16 jest sterowany przez regulator 17 ze sterownikiem połączonym z czujnikiem 18 ciśnienia umieszczonym w pobliżu zasysania wentylatora 11.

Działanie: regulator 13 dostosowuje położenie członu 12 tak, aby ciśnienie w piecu było bliskie ciśnieniu atmosferycznemu na zewnątrz pieca; gdy wydalanie gazu nie jest silne, człon 12 jest prawie zamknięty, gdy następuje znaczne wydalanie gazu, ten człon jest zupełnie otwarty; regulator 16 utrzymuje ciśnienie zasysania wentylatora na poziomie odpowiadającym maksymalnemu natężeniu wentylatora; taka odpowiedność z odchyleniem, ciśnienia z ciśnieniem atmosferycznym niskim: kiedy natężenie pochodzące z pieca jest niskie, człon 16 jest prawie zamknięty i odwrotnie.

Kiedy emisja gazu jest słaba, urządzenie może działać w sposób stały z natężeniem bardzo niskim z zasysaniem okapu 5 i ciśnienie poniżej członu 12 jest niskie, ciśnienie w piecu jest bliskie ciśnieniu atmosferycznemu.

Jeżeli następuje gwałtowny wypływ gazu lub spalin, człon 12 gwałtownie się otwiera. Jeśli w dolnej części kanału 6, komorze spalania 7, kanale 8, filtrze 9 i w kanale 10, panuje niskie ciśnienie, wypływ gazu i spalin jest zasysany przez urządzenie 1 i czas reakcji pieca jest bardzo

169 903 krótki. Stwierdzono, że czas reakcji wynosi jedna sekunda, podczas gdy w urządzeniach konwencjonalnych trzydzieści sekund.

System sprawdza się stale w następujący sposób: gdy człon 12 jest otwarty, a człon 16 jest zamknięty, cała zdolność wentylatora jest wykorzystana do odciągnięcia gazu lub spalin wydalonych z pieca.

Jest jasne, że w końcowym etapie emitowania gazu człon 12 może się bardzo szybko zamknąć i utrzymać natężenie zasysania w okapie bardzo niskie, dzięki czemu można uniknąć obniżenia ciśnienia w piecu i człon 16 stopniowo się otwiera.

Urządzenie według wynalazku pozwala więc uzyskać działanie stabilne o bardzo szerokim zakresie natężeń w zasysaniu okapu: jego czas reakcji jest bardzo krótki. To pozwala zarazem regulować ciśnienie w piecu, uniknąć napływów powietrza i zakłóceń, gdy emisje gazu lub spalin są słabe i dobrze zasysane, gdy ich produkcja gwałtownie się zwiększa.

FIG-3

169 903

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do gromadzenia gazów lub spalin wydalanych przez elektryczny piec łukowy, zawierający komorę, w której zachodzi topienie i/lub przetwarzanie wsadu metalurgicznego wraz z wytwarzaniem gazów lub spalin i kanał wylotowy gazów lub spalin na zewnątrz pieca w połączeniu z komorą pieca, przy czym urządzenie gromadzące zawiera okap zasysający gazy lub spaliny do kanału wylotowego pieca, komorę spalania gazów lub spalin, filtr i wentylator, mający część zasysającą, połączone szeregowo i w tej kolejności przez pierwszy kanał łączący okap zasysający i komorę spalania, drugi kanał łączący komorę spalania i filtr trzeci kanał łączący filtr z wentylatorem, znamienny tym, że ma dodatkowy kanał (15) połączony jednym końcem z trzecim kanałem (10) i drugim końcem z atmosferą; oraz element do nastawiania spadku ciśnienia (16), taki jak przepustnica lub zasuwa, umieszczony w kanale dodatkowym (15) i sterowany za pomocą zespołu regulacyjnego (17), połączonego swoim sterownikiem z czujnikiem ciśnienia (18), umieszczonym w trzecim kanale (10), w pobliżu części zasysającej wentylatora (11).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ma element do nastawiania spadku ciśnienia w formie przepustnicy lub zasywu, umieszczony w pierwszym kanale (6) i sterowany przez inny zespół regulacyjny (13), połączony swoim sterownikiem z czujnikiem ciśnienia (14), który znajduje się wewnątrz pieca (2) w pobliżu kanału wylotowego (4).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wentylator (11) jest wentylatorem odśrodkowym.