PL178992B1

PL178992B1 - Palnik obrotowy PL PL

Info

Publication number: PL178992B1
Application number: PL95309028A
Authority: PL
Inventors: Val Shver; Gianni Gensini
Original assignee: Danieli Off Mecc; Process Technology Internation
Priority date: 1994-06-10
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 2000-07-31
Also published as: KR960001593A; DE69503847T2; ATE169392T1; CN1042975C; ES2119274T3; US5630713A; EP0686807B1; DE69503847D1; EP0686807A1; CN1122370A; ZA954429B; BR9502217A; PL309028A1

Abstract

1 Palnik obrotowy, przystosowany do instalowania na scianie bocznej pieca i oddzialujacy na wnetrze pieca, który ma przynajmniej jedna sciane boczna wyposazona w chlod- zone panele, zawierajacy przynajmniej jeden zespól podpie- rajacy i mocujacy, trwale polaczony ze sciana boczna pieca i równo z powierzchnia sciany bocznej pieca, przynajmniej jeden zespól pozycjonujacy i kierujacy, obrotowo osadzony na osi zespolu podpierajacego i mocujacego, przy czym ten zespól pozycjonujacy i kierujacy zawiera przelotowy otwór, w którym jest zamocowany wyjmowalnie korpus obrotowe- go palnika w polozeniu cofnietym, a przelotowy otwór ma os nachylona ku dolowi w strone wnetrza pieca pod katem wy- noszacym pomiedzy 10° i 60° wzgledem osi obrotu zespolu pozycjonujacego i kierujacego, przy czym ten zespól pozy- cjonujacy i kierujacy jest dostosowany do obracania sie na luku obwodu, zdefiniowanym przez okreslony kat poprzez oddzialywanie zespolu napedzajacego, znamienny tym, ze miedzy otworem wylotowym korpusu (14) palnika i wne- trzem pieca znajduje sie komora wstepnego spalania (44) substancji doprowadzonych przez palnik, przy czym czesc przelotowego otworu (22) jest zajeta przez przynajmniej czesc komory wstepnego spalania (44), a chlodzony panel (18) zawiera powyzej obrotowego palnika (10) o osi obrotu (33) przynajmniej jeden ochronny wystep (18a), zwrócony w strone wnetrza pieca. Fig. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest palnik obrotowy. Palnik obrotowy według wynalazku jest stosowany do pieców grzejnych, pieców podtrzymujących temperaturę, łukowych pieców elektrycznych, niezależnie od tego czy są to piece do wytapiania czy piece redukcyjne, w etapie oczyszczania lub w etapie wytapiania tak, aby otrzymać dodatkowy udział ciepła.

Palnik obrotowy według wynalazku umożliwia stosowanie energii termicznej do tak zwanych powierzchni pieca, a mianowicie do szerokich powierzchni o kontrolowanym i kontrolowaInym zasięgu, i jednocześnie powoduje ponowne mieszanie gazów, oparów i powietrza w otoczeniu.

Palniki znane ze stanu techniki zawierają zwykle przewody zasilane gazową lub zgazyfikowaną substancją palną oraz substancją utleniającą, przykładowo taką jak tlen, podtrzymującą spalanie pod ciśnieniem.

W zależności od umiejscowienia tych przewodów, palniki mogą wytwarzać prądy równoległe, prądy nachylone, prądy zawirowywujące lub prądy rozprowadzone.

Dwa prądy, korzystnie wstępnie zmieszane, substancji palnej i utleniacza spotykają się w sąsiedztwie wylotu palnika, gdzie następuje spalanie. Znane są rozmaite rodzaje palników, jednakże mają one szereg wad, które dotychczas nie były możliwe do pokonania. Palniki z płomieniem skupionym, które są trwale przymocowane do pieca, mają wadę polegającą na niskim uzysku termicznym, ponieważ oddziaływujątylko na ograniczoną powierzchnię pieca. Palniki z płomieniem szerokim, przymocowane trwale do pieca, mają wadę polegającą na wymaganiu kompleksowego przepłukiwania dysz dla utrzymania ich w czystości nawet przy oziębianiu palników. Palniki ze skupionym lub szerokim płomieniem, które mogą być wyjmowane z pieca i umieszczane według potrzeby, a ich wprowadzanie i wyjmowanie z pieca następuje poprzez odpowiedni otwór, mają wadę polegającą na trudnościach w utrzymaniu swobodnego dostępu do tego otworu. Palniki ze skupionym płomieniem które mogą być ukierunkowywane za pomocą połączenia cylindrycznego, mająmożliwość ukierunkowywania zasadniczo wzdłuż linii prostej. Z opisu IT-UD92A000009 jest znany palnik osadzony w zespole pozycjonującym, współpracującym z zespołem mocującym osadzonym trwale w osłonie pieca do wytapiania.

Zespoły pozycjonujące i mocujące tworzą złącze kulowo-gniazdowe, które umożliwia umiejscowienie palnika na pierwszej płaszczyźnie i ukierunkowywanie na drugiej płaszczyźnie

178 992 prostopadłej do pierwszej płaszczyzny. Jednakże rozwiązanie to nie pokonuje problemów związanych z prawidłowym, określonym ukierunkowywaniem płomienia wewnątrz pieca, ani nie tworzy nakładających się powierzchni pieca ani parametrów poprzez które palnik można wprowadzać ruch oscylacyjny i ukierunkowywać.

Typowym zastosowaniem takich palników są elektryczne piece łukowe, niezależnie od tego czy pracują one przy ogrzewaniu pośrednim (łukowe piece do wytapiania) lub ogrzewaniu bezpośrednim (łukowe piece redukcyjne). Palniki są umieszczone przynajmniej na ścianach bocznych pieca.

Palniki sąumieszczone ogólnie na danej wysokości ponad poziomem płynnego metalu i są nachylone w dół w kierunku płynnego metalu o pożądany kąt, który wynosi ogólnie, ale nie ograniczająco, pomiędzy 25° i 60°.

Takie palniki pomocnicze sązastosowane głównie do ogrzewania powierzchni zasadniczo blisko ścian bocznych pieca i w przestrzeni pomiędzy elektrodami, tam gdzie oddziaływanie elektrod jest opóźnione i mniej skuteczne, i z tego względu wymaga zasadniczo dodatkowego czasu do wytopienia umiejscowionego tam złomu.

Palnik obrotowy, przystosowany do instalowania na ścianie bocznej pieca i oddziałujący na wnętrze pieca, który ma przynajmniej jedną ścianę boczną wyposażoną w chłodzone panele, zawierający przynajmniej jeden zespół podpierający i mocujący, trwale połączony ze ścianą boczną pieca i równo z powierzchnią ściany bocznej pieca, przynajmniej jeden zespół pozycjonujący i kierujący, obrotowo osadzony na osi zespołu podpierającego i mocującego, przy czym ten zespół pozycjonujący i kierujący zawiera przelotowy otwór, w którym jest zamocowany wyjmowalnie korpus obrotowego palnika w położeniu cofniętym, a przelotowy otwór ma oś nachyloną ku dołowi w stronę pieca pod kątem wynoszącym pomiędzy 10° i 60° względem osi obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego, przy czym ten zespół pozycjonujący i kierujący jest dostosowany do obracania się na łuku obwodu, zdefiniowanym przez określony kąt poprzez oddziaływanie zespołu napędzającego, według wynalazku wyróżnia się tym, że między otworem wylotowym korpusu palnika i wnętrzem pieca znajduje się komora wstępnego spalania substancji doprowadzonych przez palnik. Część przelotowego otworu jest zajęta przez przynajmniej część komory wstępnego spalania, a chłodzony panel zawiera powyżej obrotowego palnika przynajmniej jeden ochronny występ, zwrócony w stronę wnętrza pieca.

Komora wstępnego spalania jest korzystnie zawarta w głowicy mieszającej, do której są zwrócone, odpowiednio, środkowa rura doprowadzająca utleniacz, pierwszy zewnętrzny pierścieniowy przewód doprowadzający substancję palną i drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód doprowadzający utleniacz. Rura i obydwa przewody są korzystnie zasadniczo współosiowe.

Komora wstępnego spalania jest korzystnie utworzona przez pierwszą komorę wstępnego spalania, do której jest zwrócona przynajmniej środkowa rura doprowadzająca utleniacz i pierwszy zewnętrzny pierścieniowy przewód doprowadzający substancję palną i przez drugą komorę wstępnego spalania, która jest zwrócona w kierunku wnętrza pieca i do której jest zwrócony przynajmniej drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód doprowadzający utleniacz.

Przynajmniej pierwszy zewnętrzny pierścieniowy przewód doprowadzający substancję palną i drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód doprowadzający utleniacz korzystnie zawierają szczeliny końcówkowe uformowane jako otwory.

Przynajmniej pierwszy zewnętrzny pierścieniowy przewód doprowadzający substancję palną i drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód doprowadzający utleniacz zawierają szczeliny końcówkowe uformowane jako hik okręgu.

Środkowa rura i drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód doprowadzający utleniacz oraz pierwszy zewnętrzny pierścieniowy przewód doprowadzający substancję palną korzystnie zawierają dysze końcówkowe.

Oś obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego jest korzystnie stacjonarna i leży na płaszczyźnie poziomej.

178 992

W innym, korzystnym rozwiązaniu oś obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego jest stacjonarna i jest nachylona względem płaszczyzny poziomej.

Zespół pozycjonujący i kierujący jest korzystnie połączony z zespołem kierującym i zmieniającym jego oś, tak że oś obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego może być usytuowana w pożądany, kontrolowany sposób.

Oś obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego jest korzystnie nachylona w prawo lub w lewo względem promieniowej płaszczyzny pionowej pieca.

Korpus palnika korzystnie leży w pierwszym przednim odcinku przelotowego otworu.

Przynajmniej zespół pozycjonujący i kierujący korzystnie zawiera przynajmniej jedną komorę chłodzącą.

Zespół pozycjonujący i kierujący jest korzystnie dostosowany do obracania się w sposób ciągły na łuku w obwodzie 360°.

Zespół napędzający korzystnie zawiera przynajmniej pierwszy człon pobudzający, przymocowany do zespołu podpierającego i mocującego i współpracujący z zespołem pozycjonującym i kierującym.

Zespół napędzający korzystnie zawiera drugi człon pobudzający, przymocowany do zespołu podpierającego i mocującego i współpracujący z zespołem kierującym i zmieniającym oś zespołu pozycjonującego i kierującego.

Trajektoria wyznaczana przez płomień wytwarzany przez obrotowy palnik podczas obrotu palnika korzystnie jest zawsze zewnętrzna do wyimaginowanego obwodu, utworzonego przez elektrody i leży pomiędzy tym wyimaginowanym obwodem, a linią progową pieca.

Oś obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego korzystnie jest skierowana w stronę elektrody.

W innym, korzystnym rozwiązaniu oś obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego nie jest skierowana w stronę elektrody.

Palnik obrotowy według wynalazku jest mocowany do ścian bocznych pieca i może być ukierunkowywany wewnątrz konoidy, która powiększa się w kierunku wnętrza pieca, tak że palnik może kierować płomień do pożądanej powierzchni pieca.

Palnik obrotowy według wynalazku zawiera zespół podpierający i mocujący, składający się z przynajmniej jednej płyty instalacyjnej zamocowanej trwale do ściany bocznej pieca. Ten zespół podpierający i mocujący jest zainstalowany przy otworze wykonanym w ścianie bocznej pieca. Zespół podpierający i mocujący posiada oś instalowania korzystnie, ale nie wyłącznie, usytuowaną zasadniczo pod kątem prostym do ściany bocznej pieca i z tego względu zasadniczo poziomo, w najbardziej typowym przypadku instalowania.

Według odmiany rozwiązania, oś zespołu podpierającego i mocującego leży na płaszczyźnie nachylonej w stosunku do płaszczyzny poziomej lub pionowej i korzystnie nachylonej w dół.

Do zespołu podpierającego i mocującego jest przyłączony zespół pozycjonujący i kierujący palnik obrotowy. Ten zespół pozycjonujący i kierujący palnik ma swobodę obrotu w sposób pożądany i kontrolowany wokół swojej własnej osi, która jest zasadniczo zgodna z osią zespołu podpierającego i mocującego.

Według następnego rozwiązania, pomiędzy zespołem podpierającym i mocującym oraz zespołem pozycjonującym i kierującym jest umieszczony dodatkowy zespół do ukierunkowywania i zmiany osi ukierunkowania palnika, który umożliwia zmianę położenia osi obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego w sposób pożądany i kontrolowany, przez co tworzy się zmienne w sposób pożądany trajektorie przebywane przez wylot palnika wewnątrz pieca.

Zespół pozycjonujący i kierujący zawiera przelotowy otwór, wewnątrz którego jest osadzony korpus palnika obrotowego korzystnie w taki sposób że może on być wymieniany.

Zainstalowanie korpusu palnika następuje w taki sposób, że oś tego korpusu jest zasadniczo zgodna z osią przelotowego otworu.

Oś przelotowego otworu jest nachylona w stosunku do osi zespołu pozycjonującego i kierującego. W ten sposób korpus palnika jest zainstalowany tak, że jego ośjest nachylona w stosunku do osi zespołu pozycjonującego i kierującego.

178 992

Obrót zespołu pozycjonującego i kierującego wokół jego własnej osi powoduje opisywanie przez oś korpusu palnika a tym samym przez wychodzący z niego płomień, konoidy, która powiększa się w kierunku wnętrza pieca.

Płomień wytwarzany przez palnik śledzi w ten sposób pożądaną trajektorię wewnątrz pieca, przy czym ta trajektoria może korzystnie pokrywać dużą powierzchnię pieca.

Zdolność do ukierunkowywania według potrzeby osi obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego za pomocą wprowadzenia zespołu do ukierunkowywania i zmiany tej osi daje użytkownikowi pieca możliwość zmiany ukierunkowania i nachylenia trajektorii, przebywanych przez palnik podczas jego obrotu i ukierunkowania. Ta zmiana może być przeprowadzana na początku cyklu roboczego lub nawet podczas samego cyklu, jeżeli wyniknie konieczność zastosowania takiej zmiany.

Według wynalazku, korpus palnika zawiera na swym przednim końcu głowicę mieszającą wyposażoną w przynajmniej jedną środkową rurę do doprowadzania utleniacza takiego jak przykładowo tlen, zewnętrzny koncentryczny pierścieniowy przewód do doprowadzania substancji palnej i następny zewnętrzny pierścieniowy przewód do doprowadzania utleniacza.

Rozwiązanie to umożliwia otrzymywanie płomienia opuszczającego palnik, który jest otoczony i zamknięty pierścieniem utleniacza, który wymusza całkowite połączenie substancji palnej z utleniaczem bez rozpraszania i bez nadmiaru węgla w piecu i polepsza wydajność spalania oraz uzysk palnika.

Według wynalazku zespół pozycjonujący i kierujący jest wyposażony w układ chłodzenia pracujący poprzez chłodzenie płynem.

Korpus palnika, który może zawierać niezależny zespół chłodzący, również współpracuje z układem chłodzenia zespołu pozycjonującego i kierującego.

Korpus palnika, może być łatwo wyciągany dla konserwacji, wymiany i/lub ustawiania ponieważ jest wyjmowalnie osadzony w zespole pozycjonującym i kierującym.

Korpus palnika jest umieszczony w położeniu cofniętym wewnątrz przelotowego otworu z dala od wnętrza pieca i z tego względu jest osłaniany przed rozpryskami płynnego metalu i żużlem, które również mogłyby tworzyć problemy z ukierunkowywaniem. Ponadto to cofnięte położenie umożliwia zastosowanie obrotowej komory spalania, w której złom spoczywa na zewnętrznej krawędzi komory pieca. Umożliwia to również zastosowanie komory do wstępnego mieszania i wstępnego spalania produktów palnych i produktów podtrzymujących spalanie.

Zespół pozycjonujący i kierujący współpracuje z zespołem napędzającym, który za pomocą zasadniczo obwodowego naporu powoduje obrót zespołu pozycjonującego i kierującego wokół jego osi w jednym kierunku lub drugim i ewentualnie powoduje również kontrolowane przemieszczenie tej osi za pomocą uruchamiania zespołu który kieruje i zmienia oś.

Jeżeli palnik obrotowy jest zastosowany w elektrycznych piecach łukowych, wówczas trajektoria nadawana płomieniowi korzystnie nie jest skierowana na elektrody. Według wynalazku, skrajnie boczne punkty tej trajektorii są korzystnie na zewnątrz wyimaginowanego obwodu, utworzonego przez elektrody pieca tak, że płomień oddziałowuje pomiędzy tym wyimaginowanym obwodem i liniąprogu pieca. Ponadto, płomień jest kierowany korzystnie w stronę zimnych powierzchni pieca, a mianowicie powierzchni mniej skutecznie pokrywanych przez oddziaływanie elektrod, takich jak strefy blisko czwartego otworu pieca, blisko otworu żużla itd.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia częściowo wycięty widok boczny palnika obrotowego według wynalazku, fig. 2 - zewnętrzny widok boczny palnika obrotowego z fig. 1 według strzałki A, fig. 3 - wewnętrzny widok boczny palnika obrotowego z fig. 1 według strzałki B, fig. 4 - inny przykład rozwiązania palnika z fig. 1, fig. 5 - schemat instalacji palnika według wynalazku, fig. 6 i 7 - dwa możliwe sposoby stosowania palnika według wynalazku do elektrycznego pieca łukowego, fig. 8 - schemat pracy palnika według wynalazku, fig. 9 - schemat głowicy mieszającej palnika według wynalazku, fig. 10 - przekrój wzdłuż linii F-F z fig. 9, fig. 11 - inny wariant przekroju z fig. 10, fig. 12 - wariant rozwiązania z fig. 9, fig. 13 - następny wariant rozwiązania z fig. 9, natomiast fig. 14 przedstawia wariant rozwiązania z fig. 2.

178 992

Na figurze 1 pokazano palnik obrotowy 10 według wynalazku, osadzony na ścianie bocznej 11 pieca. Piec ten może stanowić piec grzejny, piec podtrzymujący temperaturę, piec do wytapiania, elektryczny piec łukowy lub inny rodzaj pieca, przy czym rodzaj ten jest zasadniczo nieistotny dla celów wynalazku.

Obrotowy palnik 10 zawiera zespół podpierający i mocujący 12, składający się z przynajmniej jednej płyty mocującej 16, przymocowanej trwale do ściany bocznej 11.

W tym przypadku, który jest pokazany jedynie jako przykład i w którym ściana boczna 11 pieca składa się z chłodzonych paneli 18 umieszczonych pionowo na ścianie bocznej 11, płyta mocująca 16 współpracuje z otworem 17 mającym kształt dopasowany i znajdującym się wjednym z chłodzonych paneli 18. Chłodzony panel 18 składa się w tym przypadku z licznych rur chłodzących 19, w których krąży płyn chłodzący taki jak przykładowo woda. Zespół pozycjonujący i kierujący 13 jest połączony z płytą mocującą 16.

Instalacja zespołu pozycjonującego i kierującego 13 na zespole podpierającym i mocującym 12 jest przeprowadzana w takie sposób, że zasadniczo cylindryczna część końcowa 21 współpracuje z zasadniczo cylindrycznym gniazdem 20 wytoczonym w płycie mocującej 16.

Według wynalazku, podpieranie obrotowego palnika 10 jest realizowane przez pośrednią powierzchnię obrotu pomiędzy obrotową częścią lub końcową cylindryczną częścią 21 i nieruchomą częścią lub płytą mocującą 16. Jeżeli obrotowy palnik 10 ma działać prawidłowo i być prawidłowo uruchamiany, wówczas konieczne jest aby ta strefa powierzchni pośredniej była możliwie mało wystawiona na oddziaływanie zanieczyszczającego środowiska pieca tak, aby uchronić palnik obrotowy 10 przed oddziaływaniem cząsteczek pyłu, żużla lub stali, blokujących lub przynajmniej zakłócających uruchamianie obrotowego palnika w krótkim okresie czasu.

Według wynalazku, unika się tego przez podtrzymywanie obrotowej części, lub końcowej cylindrycznej części 21 na ogniotrwałej wkładce 53.

W ten sposób wszystkie te cząstki zanieczyszczenia wchodzą do ogniotrwałej wkładki 3, która jest mniej twarda niż ściana boczna komory wstępnego spalania 44, a więc cząstki te bardzo nieznacznie zakłócają powierzchnię pośrednią obrotu 16-21.

Umożliwia to pracę obrotowego palnika 10 również w środowiskach, charakteryzujących się znaczną penetracją cząstek zanieczyszczających, bez wywoływania ujemnych skutków powstających poprzez zatrzymanie obrotu.

Zespół pozycjonujący i kierujący 13 jest zainstalowany w gnieździe 20 w taki sposób, że może być obracany wokół swej własnej osi 33, która w przykładzie z fig. 1 jest stacjonarna i leży zasadniczo na płaszczyźnie poziomej. Według innego przykładu rozwiązania, oś 33 obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego 13 jest nachylona, przykładowo w dół, względem płaszczyzny poziomej. Według następnego wariantu rozwiązania, oś 33 obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego 13 jest skośna w lewo lub w prawo, w stosunku do płaszczyzny pionowej. Według wariantu pokazanego na fig. 4, położenie osi 33 obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego 13 może być zmienne przy początku cyklu roboczego obrotowego palnika 10 lub nawet w trakcie przebiegu cyklu roboczego.

W tym przypadku pomiędzy zespołem pozycjonującym i kierującym 13 i zespołem podpierającym i mocującym 12 jest umieszczony zespół 38 dla ukierunkowywania i zmiany tej osi 33. Budowa tego zespołu 38 dla ukierunkowania i zmiany osi jest przynajmniej częściowo kulista i dopasowana do budowy płyty mocującej 16.

Zespół 38 kierujący i zmieniający oś 33 współpracuje z drugim siłownikiem cylindryczno-tłokowym 30b, zamocowanym w tym przypadku poprzez podporę 39 do płyty mocującej 16 tak, aby realizować kontrolowane przemieszczenie i ukierunkowanie osi obrotu 33 zespołu pozycjonującego i kierującego 13.

To przemieszczenie jest przeprowadzane przykładowo w kierunku pokazanym strzałką40, zgodnie ze szczególnymi wymaganiami cyklu roboczego, przykładowo zgodnie z wynikami stwierdzanymi poprzez operatorów pieca podczas danego cyklu roboczego.

W tym przykładzie płyta mocująca 16 zawiera wewnętrzną komorę 23 do kontrolowanego chłodzenia.

178 992

Zespół pozycjonujący i kierujący 13 zawiera przelotowy otwór 22, w którym jest wyjmowalnie zainstalowany korpus 14 palnika, przy czym korpus 14 palnika ma kształt dopasowany do wewnętrznego kształtu przelotowego otworu 22.

Korpus 14 palnika zajmuje tylko przednią część przelotowego otworu 22 tak, że leży w położeniu chronionym względem komory pieca. Dla prawidłowej pracy obrotowego palnika 10 jest rzeczywiście konieczne, aby jego elementy składowe były osłaniane przed strumieniami żużla i płynnego metalu.

Oś 34 przelotowego otworu 22 jest nachylona w dół względem osi 33 obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego 13 i tworzy wraz z nią kąt β (fig. 5).

Według wynalazku kąt β przybiera wartości pomiędzy 10° i 60°, ale korzystnie pomiędzy 25° i 45°. Oś 34 przelotowego otworu 22 jest nachylona w dół w kierunku wnętrza pieca i tworzy z pionem kąt γ, który uzupełnia kąt β i ma wartość pomiędzy 30° i 80°, ale korzystnie pomiędzy 45° i 65°, gdy oś 33 obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego 13 leży zasadniczo w płaszczyźnie poziomej.

Zespół pozycjonujący i kierujący 13 zawiera przynajmniej w cylindrycznej części końcowej 21 komorę chłodzącą23b, w której krąży płyn chłodzący. Ta komora chłodząca 23b zawiera przynajmniej jeden zasilający otwór wlotowy 24a i jeden otwór wyładowczy 24b, które są podłączone do zewnętrznego obwodu chłodzącego znanego rodzaju, tu nie pokazanego.

Komora chłodząca 23b umożliwia chłodzenie korpusu 14 palnika a zatem polepszenie warunków roboczych tego korpusu 14 nawet, jeżeli nie posiada on niezależnego zespołu chłodzącego. Sytuacja ta umożliwia stosowanie korpusu 14 palnika, który nie jest bezpośrednio wyposażony w zespół chłodzący i z tego względu jest bardzo prosty i ekonomiczny w porównaniu do bardziej złożonego i kosztowniejszego palnika chłodzonego.

Zespół pozycjonowania i ukierunkowywania 13 zawiera kołnierz łączący 25a dla zdejmowalnego instalowania korpusu 14 palnika, przy czym kołnierz 25a współpracuje z dopasowanym kołnierzem łączącym 25b na korpusie 14 palnika.

W tym przypadku, korpus 14 palnika jest tego rodzaju, że pracuje z równoległymi prądami i zawiera trzy współosiowe przewody, mianowicie okrągły przewód 26 do doprowadzania substancji palnej i dwa przewody 27, 28 do doprowadzania odpowiednio substancji utleniającej.

Każdy z przewodów 26, 27,28 zawiera wlotowy otwór zasilający, podłączony odpowiednio do przewodów (nie pokazanych) dostarczających substancję palną, którą stanowi zasadniczo metan lub inny odpowiedni gaz palny, oraz substancję podtrzymującą spalanie którą zwykle stanowi tlen lub powietrze pod ciśnieniem.

Przewody zasilające 26, 27,28 zasilająw sposób niezależny i oddzielny odpowiednie przewody dostarczające wewnątrz głowicy mieszaj ącej 45 obrotowego palnika 10 według wynalazku.

W szczególności, głowica mieszająca 45 (fig. 9) zawiera środkowąrurę 41 do doprowadzania utleniacza, pierwszy zewnętrzny pierścieniowy przewód 42 do dostarczania substancj i palnej i drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód 43 do dostarczania utleniacza. Rura 41 i przewody 42,43 sąkoncentryczne i zwrócone swoimi końcami do komory wstępnego spalania 44.

Według zalecanego rozwiązania wynalazku, dwa przepływy utleniacza zawierają to samo stężenie tlenu, przez co układ do regulowania i sterowania przepływu gazowego do głowicy mieszającej 45 jest maksymalnie uproszczony i ekonomiczny.

Komora wstępnego spalania 44 kończy się przy wylocie 29 obrotowego palnika 10, przy czym wylot 29 jest zwrócony w stronę wnętrza pieca.

Zastosowanie drugiego skrajnie zewnętrznego pierścieniowego przewodu 43, który dostarcza utleniacz, powoduje iż płomień wytwarzany we wstępnej komorze spalania 44 jest otoczony i zamknięty pierścieniem utleniacza, który zapobiega rozproszeniu gazowej substancji palnej w otoczeniu i wymusza całkowite połączenie substancji palnej z utleniaczem. Prowadzi to do polepszenia wydajności spalania palnika 10.

Ponadto, środkowa rura 41 i drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód 43 zapewniająw pożądany sposób utlenienie tlenem w ilości przekraczającej ilość potrzebną do płomienia obrotowego palnika, i ta nadmiarowa ilość może być uwolniona w piecu i może łączyć się z mole

178 992 kułami CO zawartymi w atmosferze pieca lub w warstwie żużla w kąpieli tak, aby utworzyć CO₂, tym samym uwalniając energię w postaci cieplnej.

Ponadto, te dwa przepływy nadmiarowego tlenu mogą mieć rozmaite prędkości, od niskiej poddźwiękowej do naddźwiękowej i z tego względu są w stanie wprowadzać równocześnie tlen w obszarach bliskich i daleko odległych od palnika, pokrywając tym samym większą objętość pieca i zwiększając wydolność utleniania, pożądaną do uwolnienia energii cieplnej wewnątrz pieca.

Utleniacz spalaj ąco-podtrzymujący i substancja palna łączą się w wstępnej komorze spalania 44 i wytwarzają płomień wewnątrz obrotowego palnika 10.

Według wariantu rozwiązania pokazanego na fig. 13, głowica mieszająca 45 zawiera pierwszą komorę wstępnego spalania 44a, do której jest zwrócona odpowiednio środkowa rura 41 dostarczająca utleniacz i pierwszy zewnętrzny pierścieniowy przewód 42 dostarczający substancję palną.

Wewnątrz pierwszej komory wstępnego spalania 44a jest wytwarzany płomień, który następnie rozszerza się do drugiej komory wstępnego spalania 44b, do której jest zwrócony drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód 43 dostarczający utleniacz.

W tej drugiej komorze wstępnego spalania 44b płomień jest otoczony przez pierścień utleniacza, który wtłacza każdą rozproszoną i nieprzereagowaną substancję palną do płomienia, polepszając tym samym wydajność obrotowego palnika 10.

W pierwszym rozwiązaniu wynalazku pokazanym na fig. 10, pierwszy zewnętrzny pierścieniowy przewód 42 dostarczający substancję palnąi drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód 43 dostarczający utleniacz są zwrócone do komory wstępnego spalania 44 poprzez szereg otworków odpowiednio 49 i 50, które korzystnie są rozprowadzane symetrycznie na obwodzie.

Według wariantu rozwiązania pokazanego na fig. 11, przewody 42 i 43 są zwrócone do komory wstępnego spalania 44 poprzez otworki utworzone jako luki obwodu i oznaczone odpowiednio 51i52.

Według następnego wariantu rozwiązania pokazanego na fig. 12, rura doprowadzająca 41 i odydwa przewody doprowadzające 42, 43 podtrzymują dysze końcowe 48, które umożliwiają dokładne i prawidłowe dozowanie i prędkość substancji gazowych, dla zabezpieczania wprowadzania ich odpowiednio do pożądanych ilości stechiometrycznych, jak również prawidłowe rozprowadzenie jakiegokolwiek nadmiaru utleniacza, jeżeli jest on wymagany w procesie.

W obrotowym palniku 10 według wynalazku, obrót zespołu pozycjonującego i kierującego 13 wokół jego osi 33 jest realizowany za pomocą zespołu napędzającego 15, zawierającego pierwszy zespół pobudzający 30a, którego jeden koniec 3 la jest tak osadzony aby mógł oscylować wokół przegubu 32 znajdującego się w zespole podtrzymującym i mocującym 12, zaś jego drugi koniec 3Ib współpracuje z zespołem pozycjonującym i kierującym 13.

Pierwszy zespół pobudzający 30a jest pokazany na fig. 2, jako posiadający postać siłownika hydraulicznego.

Według wariantu rozwiązania pokazanego na fig. 14, zespół napędowy 15 zawiera łańcuch 4, który przekazuje naprzemienny ruch z koła łańcuchowego 55, połączonego za pomocą wałka napędowego 50 z kołnierzem 25b, do którego jest trwale przymocowany korpus 14 palnika.

Według wynalazku można również zastosować inne rodzaje zespołów pobudzających, takich jak silnik elektryczny, hydrauliczny lub pneumatyczny lub inne ich rodzaje.

Według następnego wariantu rozwiązania, pojedynczy zespół pobudzający może dokonywać ukierunkowania obrotowego palnika 10 i zmiany osi 33 zespołu pozycjonującego i kierującego 13.

Jeżeli pierwszy zespół pobudzający 30a lub koło łańcuchowe 55 sąuruchamiane w jednym kierunku lub drugim, wówczas zespół pozycjonujący i kierujący 13 jest obracany zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara i powoduje wyjście płomienia z korpusu 14 palnika dla przejścia wokół części konoidy obrotowej tak, aby pokryć duży obszar materiału przeznaczonego do ogrzania.

178 992

Według wynalazku kąt obrotu oznaczony jako „p,, na fig. 5 i 8, zespołu pozycjonującego i kierującego 13może osiągać wartości w zakresie od około ± 15° do około± 180°, ale korzystnie pomiędzy ± 30° i ± 90°.

Według wariantu rozwiązania, dwa kąty utworzone po jednej stronie i po drugiej stronie osi obrotu 33 odpowiednio i oznaczony jako „al” i „a2” na fig. 8, mogą różnić się od siebie tam, gdzie to konieczne dla spełnienia szczególnych wymagań procesu.

Według wariantu rozwiązania, obrót zespołu pozycjonującego i kierującego 13 może być przeprowadzany w sposób ciągły pod kątem „p,, wynoszącym 360°.

Na figurach 6 i 7 pokazano schematyczne przykłady dwóch możliwych sposobów pracy obrotowego palnika 10 według wynalazku, osadzonego w elektrycznym piecu łukowym. Trzy elektrody pieca oznaczono liczbą 35. W przykładzie pokazanym na fig. 6 oś 33 obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego 33 biegnie zasadniczo w stronę elektrody 35.

Konoida obrotowa, opisywana przez obrotowy palnik 10 podczas j ego pracy powoduj e, że płomień śledzi trajektorię 37, która nigdy nie jest skierowana do elektrody 35, ale jest zawsze zewnętrzna do imaginacyjnego obwodu 36 tworzonego przez elektrody 35.

W tym przypadku trajektoria 37 po której przebiega płomień zawiera dwa skrajne punkty, odpowiednio D i E, na zewnątrz imaginacyjnego obwodu 36 i pośredniego punktu przejściowego C, przy czym punkty D i E stanowią zasadniczo granice trajektorii 37.

Na figurach 6 i 7 pokazano również rozproszenie 46 płomienia w punktach granicznych D i E i koncentrację 47 płomienia w punkcie C. Rozproszenie 46 płomienia w skrajnych bocznych punktach D i E trajektorii 37 umożliwia pokrywanie płomieniem dużej masy wsadu w strefie na zewnątrz imaginacyjnego obwodu 38 utworzonego przez elektrody 35. Przy tego rodzaju pracy płomień nie uderza w elektrody 35 bezpośrednio, ponieważ tego rodzaju uderzanie mogłoby być niebezpieczne dla konstrukcji, żywotności i jakości pracy elektrod 35.

Ponadto, płomień poprzez pokrywanie powierzchni na zewnątrz obwodu 36 utworzonego przez elektrody 35 współdziała w ruchu obrotowego mieszania kąpieli, powodowanego przez sekwencję faz zasilania prądu do elektrod 35.

Ponadto, płomień obrotowego palnika pokrywa złom w najzimniejszych obszarach pieca, obszary te maj ą większe wymaganie odnośnie pomocniczego udziału ciepła niż inne obszary pieca.

Na figurze 7 pokazano schematycznie następny możliwy sposób pracy obrotowych palników 10, które w tym przypadku mają oś obrotu 33 zespołu względnego pozycjonowania i ukierunkowywania 13 nie skierowaną w stronę jednej z elektrod 35. Trajektoria 37 po której przechodzi płomień jest zawsze na zewnątrz imaginacyjnego obwodu 36 utworzonego przez elektrody 35 i pokrywa zimne powierzchnie pieca.

Według wynalazku przynajmniej panel 18 znajdujący się powyżej obrotowego palnika 10 posiada swój dolny występ 18a częściowo wystający do pieca dla ochrony obrotowego palnika 10, zwłaszcza podczas etapów załadowywania pieca.

Ponadto z przyczyn opisanych powyżej, ten dolny występ 18a chroni również powierzchnię pośredniąobrotu pomiędzy ruchomymi i nieruchomymi częściami 16-21 przed płynnym żużlem płynącym w dół wzdłuż chłodzonych paneli 18 podczas etapów przegrzewania i rafinacji w procesie wytapiania.

178 992

42

178 992

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 cgz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Palnik obrotowy, przystosowany do instalowania na ścianie bocznej pieca i oddziałujący na wnętrze pieca, który ma przynajmniej jedną ścianę boczną wyposażoną w chłodzone panele, zawierający przynajmniej jeden zespół podpierający i mocujący, trwale połączony ze ścianąbocznąpieca i równo z powierzchnią ściany bocznej pieca, przynajmniej jeden zespół pozycjonujący i kierujący, obrotowo osadzony na osi zespołu podpierającego i mocującego, przy czym ten zespół pozycjonujący i kierujący zawiera przelotowy otwór, w którym jest zamocowany wyjmowalnie korpus obrotowego palnika w położeniu cofniętym, a przelotowy otwór ma oś nachyloną ku dołowi w stronę wnętrza pieca pod kątem wynoszącym pomiędzy 10° i 60° względem osi obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego, przy czym ten zespół pozycjonujący i kierujący jest dostosowany do obracania się na łuku obwodu, zdefiniowanym przez określony kąt poprzez oddziaływanie zespołu napędzającego, znamienny tym, że między otworem wylotowym korpusu (14) palnika i wnętrzem pieca znajduje się komora wstępnego spalania (44) substancji doprowadzonych przez palnik, przy czym część przelotowego otworu (22) jest zajęta przez przynajmniej część komory wstępnego spalania (44), a chłodzony panel (18) zawiera powyżej obrotowego palnika (10) o osi obrotu (33) przynajmniej jeden ochronny występ (18a), zwrócony w stronę wnętrza pieca.
2. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że komora wstępnego spalania (44) jest zawarta w głowicy mieszającej (45), do której są zwrócone, odpowiednio, środkowa rura (41) doprowadzająca utleniacz, pierwszy zewnętrzny pierścieniowy przewód (42) doprowadzający substancję palną i drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód (43) doprowadzający utleniacz, przy czym rura (41) i obydwa przewody (42), (43) są zasadniczo współosiowe.
3. Palnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że komora wstępnego spalania (44) jest utworzona przez pierwszą komorę wstępnego spalania (44a), do której jest zwrócona przynajmniej środkowa rura (41) doprowadzająca utleniacz i pierwszy zewnętrzny pierścieniowy przewód (42) doprowadzający substancję palną, i przez drugą komorę wstępnego spalania (44b), która jest zwrócona w kierunku wnętrza pieca i do której jest zwrócony przynajmniej drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód (43) doprowadzający utleniacz.
4. Palnik według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że przynajmniej pierwszy zewnętrzny pierścieniowy przewód (42) doprowadzający substancję palną i drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód (43) doprowadzający utleniacz zawierają szczeliny końcówkowe uformowane jako otwory.
5. Palnik według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że przynajmniej pierwszy zewnętrzny pierścieniowy przewód (42) doprowadzający substancję palną i drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód (43) doprowadzający utleniacz zawierają szczeliny końcówkowe uformowane jako hik okręgu.
6. Palnik według zastrz. 2 albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że środkowa rura (41) i drugi skrajnie zewnętrzny pierścieniowy przewód (43) doprowadzający utleniacz oraz pierwszy zewnętrzny pierścieniowy przewód (42) doprowadzający substancję palną zawierają dysze końcówkowe (48).
7. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że oś obrotu (33) zespołu pozycjonującego i kierującego (13) jest stacjonarna i leży na płaszczyźnie poziomej.
8. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że oś obrotu (33) zespołu pozycjonującego i kierującego (13) jest stacjonarna i jest nachylona względem płaszczyzny poziomej.
9. Palnik według zastrz. 7, znamienny tym, że zespół pozycjonujący i kierujący (13) jest połączony z zespołem (38) kierującym i zmieniającym jego oś (33), tak że oś (33) obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego (13) może być usytuowana w pożądany, kontrolowany sposób.

178 992
10. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że oś obrotu (33) zespołu pozycjonującego i kierującego (13) jest nachylona w prawo lub w lewo względem promieniowej płaszczyzny pionowej pieca.
11. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus (14) palnika leży w pierwszym przednim odcinku przelotowego otworu (22).
12. Palnik według zastrz. 7, znamienny tym, że przynajmniej zespół pozycjonujący i kierujący (13) zawiera przynajmniej jedną komorę chłodzącą (23b).
13. Palnik według zastrz. 7, znamienny tym, że zespół pozycjonujący i kierujący (13) jest dostosowany do obracania się w sposób ciągły na łuku w obwodzie 360°.
14. Palnik według zastrz. 7, znamienny tym, że współpracujący z zespołem pozycjonującym i kierującym (13) zespół napędzający (15) zawiera przynajmniej pierwszy człon pobudzający (30a, 54, 55), przymocowany do zespołu podpierającego i mocującego (12).
15. Palnik według zastrz. 14, znamienny tym, że zespół napędzający (15) zawiera drugi człon pobudzający (30b), przymocowany do zespołu podpierającego i mocującego (12) i współpracujący z zespołem (38), kierującym i zmieniającym oś (33) zespołu pozycjonującego i kierującego (13).
16. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że oś (33) obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego (13) jest skierowana w stronę elektrody (35).
17. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że oś (33) obrotu zespołu pozycjonującego i kierującego (13) nie jest skierowana w stronę elektrody (35).

* * *