RU2148764C1

RU2148764C1 - Reverberatory furnace gas duct gate valve

Info

Publication number: RU2148764C1
Application number: RU98120592A
Authority: RU
Inventors: А.А. Козицын; А.А. Кукушин; С.А. Мосягин; Ю.М. Богдасаров
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Уралэлектромедь"
Priority date: 1998-11-03
Filing date: 1998-11-03
Publication date: 2000-05-10

Abstract

FIELD: non-ferrous metallurgy; copper-refining reverberatory furnaces with gas- discharge ducts. SUBSTANCE: gate valve includes supply and discharge collectors, swivel flat cooled panel of tubes, double-pipe dispensing and accumulating collectors and electrical actuator; cooled panel is made as double pipe; dispensing and accumulating collectors are rigidly interconnected and are provided with two pipe unions on either side for delivery of cooling medium; they are mounted in plane of cooled panel at angle of 90 deg relative to axis of collectors; collectors are provided with flexible metal-reinforced hoses which are connected respectively to pipe unions of dispensing and accumulating collectors. EFFECT: enhanced reliability; possibility of adjustable cooling of gate valve. 2 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к медерафинировочным отражательным печам с устройством газоотводящего тракта. The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular, to refining reflector furnaces with a gas exhaust device.

Рассмотрим известные из уровня техники решения, касающиеся устройства шибера газохода отражательной печи. Consider the known solutions from the prior art regarding the device of the gate of the flue of the reflective furnace.

Известны конструкции отражательных печей, содержащие плавильную ванну, свод, охлаждаемые стены, вертикальный и горизонтальный газоотводящие тракты (газоходы). Между вертикальным и горизонтальным газоходами газоотводящий тракт снабжен регулируемым охлаждаемым шибером. Known designs of reflective furnaces containing a melting bath, arch, cooled walls, vertical and horizontal exhaust ducts (flues). Between the vertical and horizontal gas ducts, the gas exhaust duct is equipped with an adjustable cooled gate.

Конструкция шибера (О. Н. Багров. Испарительное охлаждение печей в цветной металлургии, М., Металлургия, 1979, с. 75-76, рис.45) представляет собой сварную панель типа "труба в трубе". В верхней части панели внутренние и внешние трубы объединены двумя, соответственно раздающим и собирающим, коллекторами. Коллекторы соединены с системой охлаждения (подводящим и отводящим коллекторами) с помощью гибких металлических рукавов. Панель снабжена механизмом подъема. The design of the gate (O. N. Bagrov. Evaporative cooling of furnaces in non-ferrous metallurgy, M., Metallurgy, 1979, pp. 75-76, Fig. 45) is a welded panel of the pipe-in-pipe type. In the upper part of the panel, the internal and external pipes are combined by two, respectively distributing and collecting, collectors. The collectors are connected to the cooling system (inlet and outlet collectors) using flexible metal hoses. The panel is equipped with a lifting mechanism.

Недостатки такой конструкции заключаются в том, что шибер нужно поднимать, например, с помощью лебедки, а так как он имеет большой вес, то возможны перекосы. Кроме того, в момент подъема в зоне высоких температур (1000-1200^oC), а именно в ней работает шибер, происходит залипание направляющих, что делает шибер неработоспособным. Помимо этого, для обеспечения высоты подъема шибера (1,5 - 2,0 м) необходимо резкое увеличение длины гибких металлических рукавов, что приводит, наряду с увеличением веса конструкции, к тому, что при подъеме шибера рукава принимают свободное положение, т.е. приобретают сложную конфигурацию (при изгибе), а это ведет к их быстрому износу и, следовательно, к ненадежной работе шибера в целом.The disadvantages of this design are that the gate must be raised, for example, using a winch, and since it has a large weight, distortions are possible. In addition, at the time of rise in the high temperature zone (1000-1200 ^o C), namely, the gate operates in it, sticking of the guides occurs, which makes the gate inoperative. In addition, to ensure the height of the gate (1.5 - 2.0 m), a sharp increase in the length of the flexible metal sleeves is necessary, which leads, along with an increase in the weight of the structure, to the fact that when the gate is raised, the sleeves take a free position, i.e. . acquire a complex configuration (during bending), and this leads to their rapid wear and, therefore, to the unreliable operation of the gate as a whole.

Наиболее близкой к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является конструкция шибера (О.Н. Багров. Испарительное охлаждение печей в цветной металлургии. М., Металлургия, 1979, с. 73-74, рис. 44), которая принята в качестве прототипа. Конструкция представляет собой поворотную панель из сваренных между собой труб, концы которых вварены в верхний и нижний коллекторы. Верхний коллектор выполнен по типу "труба в трубе", причем наружная труба соединена с нижним коллектором. Торцы верхнего коллектора, являющегося одновременно осью поворота шибера, используют для подачи котловой воды и отвода пароводяной смеси. Они соединены с раздающим и собирающим коллекторами при помощи сальниковых уплотнений. Closest to the claimed device in technical essence and the achieved result is the design of the gate (O. N. Bagrov. Evaporative cooling of furnaces in non-ferrous metallurgy. M., Metallurgy, 1979, S. 73-74, Fig. 44), which is accepted as prototype. The design is a rotary panel of pipes welded together, the ends of which are welded into the upper and lower manifolds. The upper manifold is made in the form of a “pipe in pipe”, wherein the outer pipe is connected to the lower collector. The ends of the upper collector, which is simultaneously the axis of rotation of the gate, are used to supply boiler water and drain the steam-water mixture. They are connected to the distributing and collecting manifolds using stuffing box seals.

Недостатки такой конструкции заключаются в том, что сальниковые уплотнения представляют собой недостаточно надежную в эксплуатации конструкцию узла испарительного охлаждения. Сальниковое уплотнение (сальниковый компенсатор) предназначено для предотвращения утечки жидкостей (газов, водяного пара и др.) из трубопроводов и компенсации их линейных изменений. В описываемой конструкции сальниковое уплотнение должно предотвращать утечку перегретой воды или пароводяной эмульсии не только при осевом перемещении труб внутри верхнего коллектора относительно друг друга, но и при вращении, что является обязательным в технологическом режиме работы регулируемого охлаждаемого шибера. Так как сальниковое уплотнение коллектора (при диаметре 100-150 мм) принимает не только осевую компенсацию, но и обеспечивает уплотнение при повороте шибера, т.е. работает одновременно для компенсации линейных удлинений и для кручения, наблюдается быстрый износ уплотнительной набивки, разгерметизация узла в целом, что создает трудности в эксплуатации шибера (течи, малый срок службы, сложность в обслуживании и др.) и приводит к ненадежности его работы. The disadvantages of this design are that the stuffing box seals are not sufficiently reliable in operation design of the evaporative cooling unit. The packing gland (stuffing box compensator) is designed to prevent leakage of liquids (gases, water vapor, etc.) from pipelines and compensate for their linear changes. In the described design, the stuffing box seal must prevent leakage of superheated water or steam-water emulsion not only during axial movement of the pipes inside the upper manifold relative to each other, but also during rotation, which is mandatory in the technological mode of operation of the adjustable cooled gate. Since the stuffing box seal of the collector (with a diameter of 100-150 mm) accepts not only axial compensation, but also provides sealing when the gate is turned, i.e. It works simultaneously to compensate for linear elongations and for torsion, rapid wear of the sealing gasket, depressurization of the assembly as a whole is observed, which creates difficulties in operating the gate (leaks, short service life, difficulty in maintenance, etc.) and leads to unreliability of its operation.

Анализ описанных выше аналога и прототипа выявил, что ни в одном из них не достигается желаемый результат - создание регулируемого охлаждаемого шибера отражательной печи, обеспечивающего регулирование технологических режимов плавки. An analysis of the analogue and prototype described above revealed that none of them achieves the desired result - the creation of an adjustable cooled gate of a reflective furnace, which ensures the regulation of technological melting conditions.

Авторами настоящей заявки на изобретение создана конструкция шибера газохода с достижением указанного технического результата. Она, как и конструкция - прототип, содержит подводящий и отводящий коллекторы, поворотную плоскую охлаждаемую панель из труб, соединенные с ней раздающий и собирающий коллекторы, выполненные по типу "труба в трубе", и электрический исполнительный механизм. Устройство шибера газохода отличается от устройства - прототипа тем, что охлаждаемая панель выполнена по типу "труба в трубе", раздающий и собирающий коллекторы жестко соединены друг с другом и с каждой стороны снабжены двумя штуцерами для подвода и отвода охлаждающей среды, установленными в плоскости охлаждаемой панели и под углом 90^o к оси коллекторов, а подводящий и отводящий коллекторы снабжены гибкими металлическими рукавами, при этом гибкие рукава подводящего и отводящего коллекторов подключены соответственно к штуцерам раздающего и собирающего коллекторов.The authors of this application for the invention created the design of the gate of the flue with the achievement of the specified technical result. It, like the prototype design, contains inlet and outlet manifolds, a rotatable flat cooled panel of pipes, distributing and collecting manifolds connected to it, made in the form of a pipe in a pipe, and an electric actuator. The flue gas gate device differs from the prototype device in that the panel to be cooled is made in the form of “pipe in pipe”, the distributing and collecting manifolds are rigidly connected to each other and on each side are equipped with two fittings for supplying and discharging the cooling medium installed in the plane of the cooled panel and at 90 ^o to the axis of the reservoir, and inlet and outlet manifolds are provided with flexible metal sleeve, wherein the flexible hose inlet and outlet manifolds are respectively connected to connecting pipes razdayuscheg collecting and collectors.

Заявляемое устройство шибера газохода отражательной печи отвечает всем критериям патентоспособности. The inventive device of the gate of the flue reflective furnace meets all the criteria of patentability.

Оно ново, т.к. аналогичные известные из уровня техники решения не обладают тождественной совокупностью признаков, о чем свидетельствует проведенный выше анализ известных конструкций. It is new, because similar solutions known from the prior art do not have an identical set of features, as evidenced by the above analysis of known structures.

Предлагаемое для патентной защиты изобретение имеет изобретательский уровень, т. к. его сущность для специалиста явным образом не следует из известного уровня техники, т.е. не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемой конструкции, а значит, и не может быть подтверждена известность отличительных признаков на указанный заявителем технический результат. The invention proposed for patent protection has an inventive step, because its essence for a specialist does not explicitly follow from the prior art, i.e. no solutions have been identified that have signs that match the distinguishing features of the claimed design, and therefore, the fame of the distinctive features to the technical result indicated by the applicant cannot be confirmed.

Заявляемое изобретение является промышленно применимым, т.к. оно может быть использовано в производстве рафинированной меди в условиях АО "Уралэлектромедь" по своему назначению, т.е. для регулирования технологических режимов плавки. Ни один признак, взятый в отдельности, ни вся совокупность признаков изобретения не противоречат возможности их применения в промышленности и не препятствуют достижению усматриваемого заявителем технического результата. The claimed invention is industrially applicable, because it can be used in the production of refined copper in the conditions of Uralelectromed JSC for its intended purpose, i.e. for regulation of technological melting modes. Not a single feature taken separately, nor the totality of the features of the invention contradict the possibility of their application in industry and do not impede the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Осуществление поставленной задачи обеспечивается за счет того, что в заявляемом устройстве раздающий и собирающий коллекторы, выполненные по типу "труба в трубе" и являющиеся валом, на котором вращается шибер, соединены между собой жестко при помощи торцевых заглушек на сварке. Создание такой жесткой конструкции предотвращает утечку перегретой воды и пароводяной смеси, что имеет место в случае применения сальниковых уплотнений в конструкции прототипа, а следовательно, позволяет обеспечить надежную работоспособность шибера, значительно облегчает его обслуживание и эксплуатацию, повышает его стойкость. The implementation of the task is ensured due to the fact that in the inventive device distributing and collecting manifolds, made by the type of "pipe in pipe" and which are the shaft on which the gate rotates, are rigidly interconnected using end caps for welding. The creation of such a rigid structure prevents the leakage of superheated water and steam-water mixture, which occurs in the case of the use of stuffing box seals in the design of the prototype, and, therefore, ensures reliable operation of the gate, greatly facilitates its maintenance and operation, and increases its durability.

Кроме того, соединение раздающего и собирающего коллекторов с гибкими металлическими рукавами для подвода и отвода охлаждающей среды с помощью штурцеров, которые установлены в плоскости охлаждаемой панели и под углом 90^o к оси коллекторов, при открытии (повороте) шибера, осуществляемом в процессе плавки (с максимальным углом открытия α 50^o) дает возможность рукавам изгибаться только в одной плоскости с радиусом гиба не менее 5d и исключает работу рукавов на кручение. Такое конструктивное решение обеспечивает надежную работоспособность и увеличивает срок службы устройства.In addition, the connection of the distributing and collecting manifolds with flexible metal sleeves for supplying and discharging the cooling medium with the help of fittings, which are installed in the plane of the panel to be cooled and at an angle of 90 ^° to the axis of the collectors, when opening (turning) the gate during the melting process (with maximum opening angle α 50 ^o ) allows the sleeves to bend only in one plane with a bending radius of at least 5d and excludes the work of the sleeves for torsion. This design solution provides reliable performance and increases the service life of the device.

Повышение стойкости шибера, обеспечение его надежной эксплуатации и, как следствие, увеличение срока его службы обеспечивается также и за счет повышения качества и надежности его охлаждения, что осуществляется установкой с каждой стороны на раздающем и собирающем коллекторах штуцеров для подвода и отвода охлаждающей среды. Increasing the resistance of the gate, ensuring its reliable operation and, as a result, increasing its service life is also ensured by improving the quality and reliability of its cooling, which is carried out by installing fittings for supplying and discharging the cooling medium on each side of the distributing and collecting manifolds.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами, на которых показаны:
фиг. 1 - общий вид устройства,
фиг. 2 - технологическая схема работы шибера.The essence of the present invention is illustrated by drawings, which show:
FIG. 1 - General view of the device,
FIG. 2 - flow chart of the operation of the gate.

Регулирующий охлаждаемый шибер газохода отражательной печи включает подводящий 1 и отводящий 2 коллекторы, поворотную плоскую сварную охлаждаемую панель 3 из труб, соединенные с ней раздающий 4 и собирающий 5 коллекторы, выполненные по типу "труба в трубе". Охлаждаемая панель 3 выполнена по типу "труба в трубе". Раздающий 4 и собирающий 5 коллекторы жестко соединены друг с другом при помощи сварки и с каждой стороны снабжены двумя штуцерами для подвода 6 и отвода 7 охлаждающей среды. Штуцеры 6 и 7 установлены в плоскости охлаждаемой панели 3 и под углом 90^o к оси раздающего 4 и собирающего 5 коллекторов. Подводящий 1 и отводящий 2 коллекторы снабжены гибкими металлическими рукавами 8 и 9. Гибкие металлические рукава 8 и 9 подводящего 1 и отводящего 2 коллекторов подключены соответственно к штуцерам 6 и 7 раздающего 4 и собирающего 5 коллекторов. Устройство снабжено электрическим исполнительным механизмом для поворота шибера (не показан).The regulating cooled gate of the flue duct of the reflective furnace includes inlet 1 and outlet 2 collectors, a rotary flat welded cooled panel 3 of pipes connected to it distributing 4 and collecting 5 collectors made in the form of "pipe in pipe". The cooled panel 3 is made by the type "pipe in pipe". Distributing 4 and collecting 5 collectors are rigidly connected to each other by welding and on each side are equipped with two fittings for supplying 6 and exhaust 7 of the cooling medium. The fittings 6 and 7 are installed in the plane of the cooled panel 3 and at an angle of 90 ^° to the axis of the distributor 4 and collector 5 collectors. The inlet 1 and outlet 2 collectors are equipped with flexible metal hoses 8 and 9. Flexible metal hoses 8 and 9 of the inlet 1 and outlet 2 collectors are connected respectively to the fittings 6 and 7 of the distributing 4 and collecting 5 collectors. The device is equipped with an electric actuator for turning the gate (not shown).

Работает описанное устройство следующим образом. The described device operates as follows.

Регулирование технологических режимов плавки в анодной печи осуществляется за счет поворота плоской охлаждаемой панели 3 шибера вокруг оси, соединенных с ней раздающего 4 и собирающего 5 коллекторов, выполненных по типу "труба в трубе" и жестко соединенных друг с другом с каждой стороны при помощи сварки. Так как шибер газохода работает в зоне высоких температур, панель 3 шибера выполнена охлаждаемой по типу "труба в трубе". Охлаждение шибера осуществляется посредством подключения его к системе испарительного охлаждения через подводящий 1 и отводящий 2 коллекторы и гибкие металлические рукава 8 и 9. Охлаждающая среда подается с помощью гибких металлических рукавов 8, которые подключены к штуцерам 6 раздающего коллектора 4 и оттуда во внутренние трубы сварной охлаждаемой панели 3, откуда пароводяная смесь по наружным трубам панели 3 поднимается в собирающий коллектор 5 и через штуцеры 7 и гибкие металлические рукава 9 в отводящий коллектор 2. The technological modes of melting in the anode furnace are regulated by turning the flat cooled panel 3 of the gate around an axis connected to it by distributing 4 and collecting 5 collectors made in the form of a “pipe in pipe” and rigidly connected to each other on each side by welding. Since the gate of the flue works in the high temperature zone, the panel 3 of the gate is made cooled by the type of "pipe in pipe". The gate is cooled by connecting it to the evaporative cooling system through the inlet 1 and outlet 2 collectors and flexible metal hoses 8 and 9. The cooling medium is supplied using flexible metal hoses 8, which are connected to the nozzles 6 of the distributing collector 4 and from there into the inner pipes of the welded cooled panel 3, from where the steam-water mixture through the outer pipes of panel 3 rises into the collecting manifold 5 and through fittings 7 and flexible metal hoses 9 into the outlet manifold 2.

При открытии (повороте) панели 3 шибера, осуществляемом в процессе плавки (с максимальным углом открытия α до 50^o), за счет того, что штуцеры 6 и 7 установлены в плоскости охлаждаемой панели 3 шибера и под углом 90^o к оси раздающего 4 и собирающего 5 коллекторов, гибкие металлические рукава 8 и 9 изгибаются только в одной плоскости, причем радиус гиба их не менее 5d, где d - диаметр гибкого металлического рукава. При этом исключается работа рукавов на кручение. Возможно также оснащение рукавов направляющим устройством.When opening (turning) the panel 3 of the gate, carried out during the melting process (with a maximum opening angle α of up to 50 ^o ), due to the fact that the fittings 6 and 7 are installed in the plane of the cooled panel 3 of the gate and at an angle of 90 ^o to the axis of the distributor 4 and collecting 5 collectors, flexible metal hoses 8 and 9 are bent in only one plane, and their bending radius is not less than 5d, where d is the diameter of the flexible metal sleeve. This eliminates the work of the sleeves for torsion. It is also possible to equip the sleeves with a guide device.

Claims

The gate of the flue duct of the reflective furnace, including the inlet and outlet manifolds, a rotatable flat cooled panel of pipes, distributing and collecting manifolds made in the form of a pipe-in-pipe connected to it, and an electric actuator, characterized in that the cooled panel is made in the type " pipe in pipe ", distributing and collecting collectors are rigidly connected to each other and on each side are equipped with two fittings for supplying and discharging a cooling medium installed in the plane of the cooled panel and at an angle of 90 ^o to the axis of the collectors, and the inlet and outlet collectors are equipped with flexible metal hoses, while the flexible hoses of the inlet and outlet collectors are connected respectively to the nozzles of the distributing and collecting manifolds.