RO125824A2 - Arzător şi procedeu pentru intensificarea topirii în cuptorul electric cu arc - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un arzător care untilizează un combustibil gazos neconvenţional HRG, împreună cu un combustibil gazos adiţional clasic, şi la un procedeu pentru intensificarea topirii în cuptoare electrice cu arc, din industria siderurgică. Arzătorul conform invenţiei se compune dintr-un corp (1) metalic, prevăzut, la capătul posterior, cu un racord de alimentare cu aer (2) de combustie şi la capătul anterior cu o cameră (3) de ardere, un alimentator (4) de gaz neconvenţional HRG, prevăzut, la capătul posterior, cu un robinet (5) şi un ştuţ (6) port-furtun, şi având, la capătul posterior, o duză (7) prevăzută cu unul sau mai multe orificii (8) axiale, o teacă (9) în care culisează alimentatorul (4) de gaz, poziţionarea acestuia făcându-se prin intermediul unui şurub (10) şi a alimentatorului (11) de gaz adiţional, fixat de un corp (1) printr-o flanşă (12), alimentarea făcându-se printr-un racord (13), iar la capătul anterior este montat un ajutaj (14) prevăzut cu nişte orificii (15) radiale, capetele anterioare ale ajutajului (14) şi tecii (9) fiind fixate prin sudare. Procedeul conform invenţiei constă în topirea rapidă, locală, a încărcăturii în zonele "reci" dintre electrozi, în zona arzătoarelor, astfel încât, pe baza proprietăţii gazului neconvenţional HRG de a dezvolta o energie termică foerte mare la contactul direct al flăcării cu suprafaţa metalică şi a intensificării unui proces de ardere aflat în desfăşurare, prin distribuţia gazului HRG în flacăra respectivă, are loc o topire rapidă a încărcăturii, prin împingerea constantă şi uniformă a arzătoarelor în interiorul acesteia.

Description

ARZĂTOR Șl PROCEDEU PENTRU INTENSIFICAREA TOPIRII ÎN CUPTORUL ELECTRIC CU ARC

Invenția se referă la un arzător care utilizează un combustibil gazos neconvențional (gazul HRG obținut printr-un procedeu original de electroliză a apei) și un combustibil gazos adițional clasic (gaz natural sau o altă hidrocarbură), precum și un procedeu pentru intensificarea topirii în cuptoare electrice cu arc din industria siderurgică.

Procedeul intensificării procesului de topire a încărcăturii metalice a cuptorului electric cu arc prin utilizarea de arzătoare oxi-combustibil amplasate în pereții, bolta sau ușa cuptorului, pentru a compensa zonele „rec/” din cuptor, aflate între electrozi (în afara acțiunii arcului electric), este bine cunoscut și se utilizează pe scară largă în siderurgie. Drept combustibil se folosesc gazul natural, păcura, praful de cărbune sau alți combustibili de tip fosil.

Pe de altă parte, se cunosc arzătoare care folosesc proprietatea cu totul specială a gazului HRG, obținut printr-un procedeu original de electroliză a apei, brevetat în SUA, de a dezvolta o energie termică mult superioară celei pe care i-o conferă compoziția sa chimică (67% hidrogen și 33% oxigen), la contactul direct cu o suprafață metalică sau ceramică, chiar foarte greu fuzibilă, producând topirea rapidă a acestor materiale.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția de față este asigurarea condițiilor pentru înaintarea arzătorului prin stratul de material metalic, pe care îl topește local, în condițiile în care încărcătura presupune numeroase goluri, în care efectul termic deosebit al flăcării de gaz HRG dispare complet (flacăra își reduce temperatura la cca. 150°C dacă nu se află în contact direct cu o suprafață metalică).

Principiul de funcționare al arzătorului, conform invenției, are la bază două particularități importante ale gazului HRG:

posibilitatea de a dezvolta o energie termică suficientă pentru a topi rapid orice suprafață metalică aflată în contact direct cu flacăra sa;

capacitatea de a intensifica procesul de ardere al unui combustibil fosil (gaz natural, butan, propan, păcură, etc.) prin injectarea gazului HRG întro flacără formată anterior, prin arderea acelui combustibil cu aer de combustie.

2^ o o ?

. · * - · 1 * >- » Λ V « S r e · ·. » .·> . 1 r ,· » -« ?

C-- 2 Ο 0 9 - 0 0 2 1 Ο - Ο 9 -03- 2009

De aceea, arzătorul care face obiectul invenției va avea o alimentare și o distribuție centrală axială a gazului HRG prin unul sau mai multe orficii. Combustibilul fosil adițional și aerul de combustie necesar arderii acestuia sunt aduși în zona de ardere prin secțiuni inelare concentrice. Atât flacăra de gaz HRG, cât și cea de combustibil adițional, trebuie să se dezvolte în spațiul anterior contactului cu materialul metalic din încărcătura cuptorului, prin care flacăra de gaz HRG a realizat o breșă, se află un spațiu liber, neocupat cu material, atunci efectul direct al flăcării de gaz devine neglijabil. în acest moment, însă, gazul HRG influențează termic flacăra de combustibil gazos fosil adițional, al cărui proces de ardere este intensificat puternic. în acest mod, poate continua procesul de topire al materialelor metalice aflate de dincolo de zona de acțiune directă a gazului HRG.

Se dă în contiunare un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu figura 1, care reprezintă:

F igura 1 - Arzător cu gaz HRG și combustibil fosil pentru intensificarea topirii în cuptor electric cu arc.

Arzătorul, conform invenției, se compune din corpul 1, prevăzut la capătul posterior cu un racord de alimentare cu aer de combustie 2 și la capătul anterior cu camera de ardere 3, alimentatorul de gaz HRG 4 având la capătul posterior robinetul 5 și ștuțul port-furtun 6 și la capătul anterior duza 7, prevăzută cu unul sau mai multe orificii axiale 8. Alimentatorul de gaz HRG 4 este amplasat într-o teacă 9, permițând poziționarea convenabilă a acestuia față de camera de ardere 3 și fixarea pe poziție prin intermediul șurubului 10. Alimentatorul de combustibil gazos adițional 11, fixat de corpul 1 prin intermediul flanșei 12, are prevăzut la capătul posterior un racord 13, iar la capătul anterior un ajutaj 14, care dispune de un număr de orificii radiale 15. Capetele anterioare ale ajutajului 14 și tecii 9 sunt sudate.

Funcționare: Gazul HRG pătrunde în alimentatorul de gaz HRG 4 și este distribuit, prin intermediul duzei 7 prevăzută cu orificiile 8, în camera de ardere 3, unde este aprins. în paralel cu gazul HRG, este introdus combustibilul gazos adițional în alimentatorul 11, precum și aerul de combustie necesar arderii acestuia, prin spațiul dintre corpul 1 și alimentatorul de combustie gazos adițional 11. Prin intermediul orificiilor radiale 15, combustibilul gazos adițional vine în contac cu aerul de combustie și se produce aprinderea acestuia.

Flacăra de gaz HRG acționează direct asupra materialului metalic din încărcătura cuptorului, pe care îl întâlnește în cale. în această etapă, flacăra de

Ο 0 9 - Ο Ο 2 1 Ο - Ο 9 -03- 2009 combustibil adițional are rolul de preîncălzitor al materialului metalic. Când flacăra de gaz HRG, în înaintarea sa prin strat, înlâlnește un spațiu liber, fără material, efectul termic se diminuează foarte mult, dar este compensat de influența gazului HRG ca intensificattor al procesului de ardere al combustibilului adițional.

Procedeul, conform invenției, constă în amplasarea arzătoarelor în pereții, bolta și/sau ușa cuptorului electric cu arc, poziționarea acestora urmărind acoperirea zonelor „rec/” dintre electrozii cuptorului. Alimentarea arzătoarelor cu gaz HRG se realizează cu ajutorul unuia sau mai multor recipienți de stocare, în care se înmagazinează în prealabil acest combustibil produs într-un electrolizor special, brevetat în SUA. Alimentarea cu combustibilul gazos adițional (hidrocarbură) se realizează conform procedeelor clasice cunoscute.

O caracteristică importantă a procedeului este asigurarea condițiilor pentru deplasarea arzătoarelor în stratul de material metalic topit, pe o distanță limitată. Astfel, prin amplasarea arzătoarelor în boltă se crează condițiile pentru alunecarea prin propria greutate în stratul de material. în cazul amplasării în pereți sau ușă este necesar un dispozitiv mecanic prevăzut cu un arc, care să asigure o împingere continuă și constantă asupra arzătorului, în sensul de înaintare a acestuia în masa încărcăturii cuptorului.

Avantajele invenției sunt:

reducerea duratei procesului de topire a încărcăturii metalice în cuptorul electric cu arc;

creșterea productivității cuptorului;

reducerea consumului de energie electrică în timpul topirii;

reducerea consumului de combustibil fosil clasic (gaz natural, păcură, etc.) utilizat la arzătoarele oxi-combustibil.

Claims (2)

1. 0 9 -03- 2009

   REVENDICĂRI

   1. Arzător pentru gaz HRG și combustibil gazos fosil adițional, utilizat la intensificarea procesului de topire a încărcăturii metalice în cuptoare electrice cu arc, caracterizat prin aceea că se compune din corpul 1, prevăzut la capătul posterior cu un racord de alimentare cu aer de combustie 2 și la capătul anterior cu camera de ardere 3, alimentatorul de gaz HRG 4, având la capătul posterior robinetul 5 și ștuțul port-furtun 6 și la capătul anterior, duza 7, prevăzută cu unul sau mai multe orificii axiale 8, teaca 9 în care culisează alimentatorul de gaz HRG, permițând poziționarea convenabilă a acestuia față de camera de ardere, fixarea pe poziție realizându-se prin intermediul șurubului 10 și alimentatorul de combustibil gazos adițional 11, fixat de corp prin intermediul flanșei 12, având prevăzut la capătul posterior un racord 13 pentru alimentare, iar la capătul anterior un ajutaj 14, care dispune de un anumit număr de orificii radiale 15, capetele anterioare ale ajutajului și tecii pentru culisarea alimentatorului de gaz HRG fiind sudate.
2. 2. Procedeu pentru intensificarea topirii încărcăturii metalice în cuptorul electric cu arc prin utilizarea gazului HRG, împreună cu combustibilul gazos adițional de tip fosil, caracterizat prin aceea că se efectuează topirea rapidă locală a încărcăturii în zonele „reci” ale cuptorului dintre electrozi, zone în care acționează arzătoarele, pe baza proprietății speciale a gazului HRG de a dezvolta o energie termică foarte mare la contactul direct al flăcării cu suprafața metalică din fața sa, precum și pe baza proprietății de a intensifica un proces de ardere aflat în desfășurare prin distribuția jetului de gaz HRG în flacăra respectivă, înaintarea arzătoarelor în masa încărcăturii realizându-se, fie prin alunecare liberă, în cazul amplasării acestora în bolta cuptorului, fie prin împingerea dinspre exterior spre interior, realizată cu dispozitive pe bază de arc, care asigură o presiune constantă și uniformă a arzătoarelor asupra încărcăturii, în cazul amplasării în pereții laterali sau ușa cuptorului.

   Referințe bibliografice:

   Brevet SUA PTO nr. 6.689.259 B1 din 10.02.2004.