SK163498A3 - Preheating apparatus and method for preheating a ferrous scrap mixture with concurrent downward flow of hot waste gases and downwardly descending scrap, designed for metallurgical melting furnaces - Google Patents

Description

PREDHRIEVACIE ZARIADENIE A SPÔSOB PREDHRIEVANIA ŽELEZNÉHO

ŠROTU SO SÚPRÚDYM PRIECHODOM ŽELEZNÉHO ŠROTU A OHRIEVACÍCH PLYNOV, URČENÉ PRE METALURGICKÉ TAVIACE PECE

Oblasť techniky

Predložený vynález sa týka ekologicky priaznivého a energeticky vysoko účinného autonómneho, vzduchotesne utesneného, samozavážacieho predhrievacieho zariadenia a spôsobu spracovania vsádzky železného šrotu v uzatvorenom okruhu, spočívajúci v poloplynulom, automatickom zavážaní studenej vsádzky železného šrotu do predhrievacieho zariadenia prostredníctvom nakloneného samozavážacieho zdvíhacieho mechanizmu, stupňovitom predhrievaní a zavážaní predhriatej vsádzky do priľahlej, v tandeme spolupracujúcej metalurgicko - elektrickej oblúkovej pece prostredníctvom podstatnej a účinnej tepelnej energie chemickej reakcie horúcich odpadových plynov, Odsávaných z metalurgicko - elektrickej oblúkovej pece za dosiahnutia výsledného energeticky účinnejšieho, rýchlejšieho tavenia predhriatej vsádzky. Konštrukčné usporiadanie navrhovaného predhrievacieho zariadenia je jasne a jednoznačne špecifikované v pripojenom patentovom nároku 1, zatiaľ čo postup spracovania za použitia navrhovaného predhrievacieho zariadenia a spôsobu je jednoznačne vymedzený patentovým nárokom 19.

Doterajší stav techniky

I

Metalurgické technológie používané na výrobu surového železa a ocele patria k energeticky najnáročnejším technológiám priemyselného spracovania vôbec. Z tohto dôvodu patrila celková energetická bilancia týchto technológií vždy do oblasti najvyššieho záujmu technológov metalurgického priemyslu. Prehlbujúce sa povedomie o obmedzovaní a rozsahu dosiahnuteľnosti neobnoviteľných energetických zdrojov a nakoniec i energetická kríza v 70.

31114 T rokoch 20. storočia predstavujú počiatok intenzívnej aktivity, volajúcej po znižovaní energetickej spotreby rovnako i zo strany výrobcov a dodávateľov energie. Okrem toho sa ďalšími rozhodujúcimi faktormi pre nevyhnutnú kontrolu spotreby energie vo všetkých priemyselných odvetviach stávajú ekologické ohľady a existenčná nutnosť ochrany životného prostredia. Vzhľadom na to, že sú metalurgické technológie používané na výrobu surového železa a ocele okrem toho tiež vedúce v produkcii vysokého objemu emisií vzduch znečisťujúcich toxických plynov, ako i nebezpečných pevných odpadov, je celkom logické, že takéto metalurgické technológie spadajú v stále väčšom rozsahu do ohniska záujmu a pozornosti širokej verejnosti, hlavne potom vládnych a vedúcich činiteľov, zodpovedných za čistotu životného prostredia. Dôsledkom hore uvedených skutočností je celosvetová snaha zlepšiť energetické bilancie metalurgických technológií zvyšovaním energetickej účinnosti na čo možno najvyššiu mieru. Takéto zvýšenie energetickej účinnosti bolo, do určitej miery a s maximálnym ohľadom a pozornosťou ako k otázkam ekológie, tak i k otázkam ekonomických nákladov a dosiahnuteľnosti, dosiahnuté nahradením určitého jedného typu paliva alebo spotrebovávanej energie za iný, pre tú - ktorú špecifickú technológiu alebo jej jednotlivé kroky, vhodnejší a využiteľnejší zdroj energie. Je zrejmé, že prvý prednostný krok pri znižovaní spotreby energie u väčšiny metalurgických technologických spracovaní tavením a pretavovaním predstavuje najvyššie možné zužitkovanie až doteraz nevyužívaných energetických strát technologického spracovania, napríklad podstatnej a účinnej tepelnej energie chemickej reakcie horúcich odpadových plynov. Je zrejmé, že navrátením, čo možno najkratšou priamou' cestou, časti energie horúcich odpadových plynov do metalurgického procesu, ktorý tieto plyny produkuje, sa dosiahne zníženie požadovanej veľkosti počiatočnej vstupnej energie, čo sa vo svojom dôsledku odrazí v celkovej vyššej energetickej účinnosti vlastného metalurgického procesu. V zhode s tým vedie väčšina skutočne úprimných a dobre mienených snáh, týkajúcich sa využitia nevyužitej tepelnej energie, obsiahnutej v horúcich odpadových plynoch, uvedenou pokiaľ možno najkratšou priamou cestou, k navrhovaniu

31114T takých konštrukcií, v ktorých sú energetické rekuperačné zariadenia pre predhrev vsádzky železného šrotu začlenené priamo do súčasnej štruktúry elektrickej oblúkovej pece. Zatiaľ sa, na rozdiel od očakávania, prostredníctvom týchto, v súčasnom stave techniky používaných kombinovaných agregátov, s elektrickou oblúkovou pecou, vykazujúcich komplikovanú konštrukciu, dosahujú iba niektoré zo všetkých predpokladaných a požadovaných výsledkov. Vysoké zriaďovacie a montážne náklady, zlá funkcia jednotlivých mechanizmov, podstatne rozsiahlejšia prevádzková údržba, znečistenie okolitého prostredia a problémy s bezpečnosťou prevádzky, kulminujúce v možnosti výskytu nebezpečných explózií, sú celkom zrejmé dôvody, vyvolávajúce otázky,ich vhodnosti a použiteľnosti vo všeobecnej mierke. Za súčasných a v budúcnosti predpokladaných stále tvrdších zákonov na ochranu životného prostredia sa takéto otázky stávajú stále viac aktuálne, a to hlavne preto, že úroveň toxických emisií v súčasnom stave techniky používaných zariadení pre predhrievanie železného šrotu, nevyhovuje všetkým podmienkam a kritériám platných alebo navrhovaných predpisov, stanovujúcich prípustné úrovne toxických substancií, ktoré je možné vypúšťať do atmosféry.

Oproti tomu je zo stavu techniky dobre známy veľmi sľubný, priaznivý a účinný spôsob nepriamej úspory energie, najmä v prípade výroby ocele zo železného šrotu v elektrickej oblúkovej peci, spočívajúci v predhrievaní kovovej vsádzky na vysokú teplotu ešte pred jej vsadzovaním do taviacej pece v oddelenom, samostatnom ohrievacom zariadení, ktorý je známy ako predhrievanie šrotu pred zavážaním. Vzhľadom na to, že zodpovedajúcim spôsobom vyvinuté zariadenia pre predhrievanie šrotu konštrukcie založené na využití popísaného spôsobu a vyhovujúcej kombinácii s elektrickou oblúkovou pecou na výrobu ocele sú v stave techniky nedosiahnuteľné, existujú zatiaľ iba ojedinelé využitia tohto princípu, a to v málo technicky vyvinutých konštrukciách pre tzv. predhrievanie šrotu v zavážacom korčeku.

Okrem zvyšujúcich sa energetických a ekologických problémov sa niekedy vyskytuje snaha zintenzívniť niektorú alebo všetky jednotlivé fázy

31114 T technológie výroby ocele v elektrickej oblúkovej peci, predovšetkým za účelom zvýšenia produktivity výroby a zníženia prevádzkových nákladov. Z veľkého počtu prostriedkov použiteľných v rámci popísanej intenzifikácie technológie metalurgického procesu sa v súčasnej dobe veľmi často používajú predovšetkým nasledujúce prostriedky: podporné zvýšenie elektrického príkonu prostredníctvom optimálne zvyšovaného sekundárneho napätia prispôsobovaného skutočnému správaniu penovitej trosky; okamžitá rekuperácia energie chemickej reakcie, získanej prostredníctvom prídavného spaľovania horľavých plynov priamo v priestore nádoby pece ešte pred ich odťahovaním; usporiadanie doplnkových kyslíko - palivových horákov kvôli zintenzívneniu a zvyšovaniu rýchlosti rýchleho tavenia vsádzky železného šrotu v nádobe pece; predhrievanie vsádzky železného šrotu pred vlastným zavážaním tejto vsádzky do pece prostredníctvom využitia podstatnej a účinnej tepelnej energie ako dôsledku chemickej reakcie, obsiahnutej v horúcich odpadových plynoch v kombinácii s kyslíko - palivovými horákmi; a konečne usporiadanie ultrazvukových kyslíkových dúchacích súprav kvôli zintenzívneniu oduhličovania a speňovania trosky.

Z hore uvedených spôsobov intenzifikácie technológie metalurgického procesu tri spôsoby využívajú na zvyšovanie teploty vsádzky železného šrotu iné prostriedky ako energiu elektrického oblúka, pričom týmito spôsobmi sú: okamžitá rekuperácia energie chemickej reakcie, nachádzajúca sa v nádobe pece a získanej prídavným spaľovaním horľavých plynov; usporiadanie doplnkových kyslíko - palivových horákov v nádobe pece; a predhrievanie vsádzky železného šrotu pred jej zavážaním do vnútorného priestoru nádoby pece.

Podstatou prvého spôsobu je okamžitá rekuperácia energie chemickej reakcie, vyvíjanej vo vnútornom priestore nádoby pece spaľovaním horľavých zložiek odpadových plynov, generovaných počas vlastného spracovávania železného šrotu tavením, pred ich odťahovaním mimo proces, prostredníctvom plynného kyslíka. Tento spôsob bol využitý s rôznym úspechom v martinských

31114T peciach (SM pece), zásaditých kyslíkových peciach a energeticky optimalizovaných peciach. V alternatívnom vyhotovení tohto spôsobu je použitie plynného kyslíka nahradené predhrievaním kyslíkom obohateného vzduchu prostredníctvom podstatnej tepelnej energie už z nádoby pece odtiahnutých odpadových plynov. I napriek tomu však výsledky použitia tohto spôsobu, dosiahnuté pri jeho aplikácii v kombinácii s elektrickými oblúkovými pecami, vykazujú iba obmedzené zvýšenie produktivity výroby a obmedzenú úsporu elektrickej energie, predovšetkým v prípade použitia tohto spôsobu počas tavenia vsádzky železného šrotu, prebiehajúceho súčasne s pôsobením elektrického oblúka, pričom skutočná úspora vyplýva a súvisí s predhrievaním šrotu in-situ. Pôsobenie prídavného spaľovania vo vnútornom priestore elektrickej oblúkovej pece v štádiu už roztavenej vsádzky železného šrotu je v skutočnosti podstatne potlačené nedostatočnou účinnosťou prestupu tepla medzi spálenými plynmi a kúpeľom roztaveného kovu, lebo kovový kúpeľ je pokrytý hlbokou vrstvou tepelne izolujúcej spenenej trosky. Vzhľadom k uvedenej skutočnosti bude ďalej predložené logické vysvetlenie zdanlivo mätúceho tvrdenia, podľa ktorého je prídavné spaľovanie odpadových plynov v priestore elektrickej oblúkovej pece vysoko účinné rovnako i po roztavení vsádzky šrotu, vychádzajúce z nasledujúcich, toto tvrdenie podporujúcich faktov: spaľovaním alebo tzv. prídavným spaľovaním horľavých zložiek odpadových plynov, vystupujúcich z penovitej trosky, sa zvyšuje teplota a v súvislosti s tým sa zväčšuje objem odpadových plynov vo voľnom priestore nad troskou. Z toho vyplývajúce postupné, proporcionálne zvyšovanie tlaku odpadových plynov v priestore nádoby pece potom vo svojom dôsledku znižuje nasávanie studeného okolitého vzduchu do priestoru pece. Na základe tejto skutočnosti a do tej doby, kým sa v priestore nádoby pece udržiava bezpodmienečne nutná vnútorná teplota, je eliminovaná požiadavka na spotrebu elektrickej energie pre ohrev studeného vzduchu, ktorý potom vo svojom dôsledku predstavuje jej úsporu. Z uvedeného musí byť zároveň zrejmé, že v porovnaní s prídavným spaľovaním, ktoré vyžaduje privádzanie dodatočného kyslíka, predstavujúce okrem toho zvýšenie prevádzkových

31114 T nákladov, vykazuje hore popísaný spôsob rovnakú alebo i vyššiu úsporu energie, navyše bez dodatočných prevádzkových nákladov, čo sa dosiahne jednak dostatočne vyhovujúcim utesnením nádoby pece a jednak z dôvodu zodpovedajúceho zabránenia nasávania studeného vzduchu. Okrem toho je dôsledkom a najmä výnimočným úžitkom, vyplývajúcim z dostatočného utesnenia elektrickej oblúkovej pece významné zníženie množstva horúcich odpadových plynov, odťahovaných mimo pec. V prípade prevádzkového chodu elektrickej oblúkovej pece s objemom 110 ton sa odťahované množstvo odpadových plynov zníži o viac ako 50 % (z pôvodného množstva 90 000 Nm³/h na redukované množstvo 40 000 Nm³/h), čo umožňuje vyradenie jedného odsávacieho ventilátora z prevádzky.

Podstata druhého spôsobu intenzifikácie činnosti technológie metalurgického procesu, využívajúca na zvyšovanie teploty vsádzky železného šrotu iné prostriedky, ako energiu elektrického oblúka, spočíva v zosilňovaní pôsobenia a zvyšovania rýchlosti rýchleho tavenia vsádzky. šrotu prostredníctvom usporiadania doplnkových kyslíko - palivových horákov do nádoby pece. Hoci na základe usporiadania kyslíko - palivových horákov boli získané pozitívne výsledky, spočívajúce v rýchlejšom tavení vsádzky šrotu v oblasti troskového odpichového otvoru elektrickej oblúkovej pece, už pred 30 rokmi, tento spôsob sa vo väčšom rozsahu nevyužíval až do tej doby, kým neboli skonštruované vysoko výkonné taviace pece s vodou chladenými stenovými dielmi. Užitočný výkon kyslíko - palivových horákov s krátkym plameňom, usporiadaných v stenách nádoby pece a účelne umiestnených vtzv. studených zónach, nachádzajúcich sa medzi elektródami, spôsobuje skracovanie doby tavenia celkovej vsádzky v peci. Tieto pozitívne výsledky naštartovali začleňovanie prídavných horákov do konštrukčného usporiadania elektrických oblúkových pecí, a to sa stalo takmer módnou záležitosťou. V niekoľkých posledných rokoch bolo vytvorené množstvo rôznych konštrukčných typov kyslíko - palivových horákov, použiteľných na usporiadanie do elektrických oblúkových pecí, so stále vyššou a vyššou výkonnosťou. Tepelný príkon v súčasnej dobe používaných kyslíko 31114 T palivových horákov predstavuje v niektorých prípadoch viac ako 50 % počiatočného príkonu elektrickej energie. Hoci uvedená skutočnosť znamená nízke prevádzkové náklady a prírastok celkového príkonu skracovania doby medzi jednotlivými odpichmi, čoho dôsledkom je zvyšovanie požadovanej produktivity výroby a z neho vyplývajúce určité ďalšie prevádzkové a ekonomické zdokonalenia, prehliada sa a neuvažuje sa rad ďalších podstatných nevýhod. Všeobecne povedané, niektorými z hlavných a zásadných nevýhod sú: vyššia oxidácia vsádzky šrotu, väčší objem vyvíjaných odpadových plynov, podstatne znížená účinnosť prestupu tepla v prípade, kedy prevádzková činnosť horákov prebieha súčasne s pôsobením elektrického oblúka, najmä v prípade, kedy prevádzková činnosť horákov prebieha po celú dobu počas ohrevu. Praktické prevádzkové výsledky ukázali, že najvyššia energetická účinnosť sa dosiahne vtedy, keď sa vlastná tavba alebo ohrev naštartuje iba za použitia horákov, ktoré sa následne, po tom, kedy vsádzka dosiahla teplotu okolo 800 °C, nahradia pôsobením elektrických oblúkov. Výsledkom tohto dvojstupňového technologického postupu je úspora elektrickej t

energie v rozsahu 15 až 20 % a úspora fosílneho paliva a kyslíka v rozsahu 10 až 15 %. Dôsledkom postupnej aplikácie oboch typov tepelnej energie je však, bohužiaľ, zvýšenie doby medzi jednotlivými odpichmi o 10 až 12 %. Z ekonomického hľadiska sú síce náklady na inštaláciu kysliko - palivových horákov do už prevádzkovaných taviacich pecí relatívne nízke, avšak v takmer všetkých prípadoch vedie uvedená skutočnosť k podstatnému zvýšeniu nákladov z dôvodu nevyhnutnosti prestavby a rozšírenia celej odsávacej sústavy. Z ekologického hľadiska brané, iba v hrubých rysoch, sa prevádzkový chod elektrickej oblúkovej pece s nadmernou výkonnosťou kysliko - palivových horákov a zníženou energetickou účinnosťou, produkujúci neprimerane veľké množstvo nebezpečné zložky obsahujúcich odpadových plynov, stáva bezpodmienečne neakceptovateľný.

Podstata tretieho spôsobu intenzifikácie účinnosti technológie metalurgického procesu, využívajúca na zvyšovanie teploty vsádzky železného šrotu iné prostriedky ako energiu elektrického oblúka, spočíva v predhrievaní

31114T vsádzky železného šrotu ešte pred ich zavážaním do vnútorného priestoru nádoby pece za využitia podstatnej a účinnej tepelnej energie, získanej chemickou reakciou a obsiahnutej v horúcich odpadových plynoch v kombinácii, ak je to nevyhnutné, z ekologických dôvodov alebo na základe požiadavky, s použitím kyslíko - palivových horákov.

Od zavedenia spôsobu predhrievania vsádzky železného šrotu prešiel tento spôsob niekoľkými vývojovými stupňami: predhrievanie vsádzky šrotu v zavážacom korčeku za použitia horúcich odpadových plynov alebo prostredníctvom vzducho - palivových a kyslíko - palivových horákov; kontinuálne predhrievanie v naklonenej rotačnej sušiacej peci alebo na horizontálnom vibračnom dopravníku za použitia kombinácie horúcich odpadových plynov, odťahovaných z metalurgickej pece a vzducho palivových a kyslíko - palivových horákov; kontinuálne predhrievanie vo vertikálnom predhrievačom zariadení s riadene ovládaným zostupným priechodom, ktoré tvorí integrálnu súčasť pece a ktoré na predhrievanie využíva horúce odpadové plyny z.pece, prechádzajúce v protiprúde; a predhrievanie in situ vsádzky šrotu zavedenej do pece už na začiatku tavby súčasne prebiehajúcim ohrevom pôsobením elektrického oblúka a prostredníctvom množstva vzducho - palivových a kyslíko - palivových horákov rôznych konštrukcií. Okrem toho existuje niekoľko ďalších špecifických konštrukcií predhrievacích mechanizmov, vytvorených kombináciami hore uvedených systémov a prevádzkovo činných s viacej či menej významnými výsledkami.

V súčasnej dobe používaná technológia predhrievania šrotu je výsledkom poznatkov, ktorým predchádzali dlhodobé prieskumy. Na základe zistenia jej veľkého potenciálu a teoretických možností sa predpokladá, že bude predstavovať ďalší základný kameň vo vývoji technológie výroby ocele v elektrických oblúkových peciach, spočívajúci vo výrobe ocele prevažne zo železného šrotu a zohľadňujúci úsporu elektrickej energie, znižovanie spotreby elektród, zvyšovanie produktivity výroby skracovaním doby medzi jednotlivými

31114 T odpichmi a obzvlášť významnú a užitočnú výhodu, týkajúcu sa znižovania množstva životné prostredie znečisťujúcich emisií.

Na základe celkového zhrnutia a praktických skúseností, vyplývajúcich zo skutočných prevádzkových podmienok radu rôznych známych technologických postupov a spôsobov spojených so snahou o dosiahnutie podstatne významného zvýšenia energetickej účinnosti technologického procesu výroby ocele v elektrických oblúkových peciach, uskutočňovanej v prevažnej miere zo zmesi železného šrotu a oceľového odpadu, sa dospelo k rozhodnutiu, že z hľadiska rýchleho a účinného tavenia je najvhodnejšou technológiou adekvátne predhrievanie šrotu ešte pred jeho zavážaním do taviacej pece. Zámerom nasledujúceho náčrtu zariadenia a spôsobu technologického spracovania je snaha v základných rysoch špecifikovať autonómne, jednoduché, robustné a spoľahlivé zariadenie a spôsob, vykazujúci požadované a prakticky dosiahnuteľné charakteristické vlastnosti a parametre, týkajúce sa maximálnej energetickej účinnosti a súčasne i ekonomicky výhodnej výroby ocele zo studeného šrotu za použitia elektrickej oblúkovej pece spolupracujúcej v tandeme s predhrievacím zariadením na predhrievanie šrotu. Takéto predhrievacie zariadenia a spôsob predhrievania, predstavujúce súčasne predmet predloženého vynálezu, musia byť zároveň záväzne modernizované a pokrokové z ekologického hľadiska a musia vykazovať zvýšenú bezpečnosť v kombinácii so zlepšenými pracovnými podmienkami.

Na zavážanie autonómneho predhrievacieho zariadenia sa používa upravený, zodpovedajúcim spôsobom z hľadiska veľkosti triedený studený 'í' železný šrot, ktorý sa do zariadenia musí dodávať kontinuálne alebo poloplynulým spôsobom z oblasti zásobnej skládky šrotu, umiestnenej v prijateľnej vzdialenosti a na prijateľnej úrovni vzhľadom k mechanizmu pre dopravu a zavážanie šrotu do predhrievacieho zariadenia. Mechanizmus pre dopravu a zavážanie šrotu do predhrievacieho zariadenia musí byť v tomto prípade integrálnou súčasťou predhrievacieho zariadenia. Vzhľadom na to nie je zavážanie šrotu do predhrievacieho zariadenia po dávkach za použitia

31114 T zavážacieho korčeka a mostového žeriavu pre uvedené účely prijateľné. Konštrukcia a umiestnenie autonómneho predhrievacieho zariadenia nesmie byť na prekážku v priľahlom umiestnení usporiadanej elektrickej oblúkovej peci, prevádzkovanej bežným spôsobom a zároveň nesmie umožňovať vyradenie predhrievacieho zariadenia z prevádzkovej činnosti a zavážanie taviacej pece vrchom prostredníctvom výkyvné odoberateľného veka a za použitia zavážacieho korčeka, dopravovaného mostovým žeriavom. Pre prípad vyradenia predhrievacieho zariadenia musí byť toto zariadenie vybavené obtokovým potrubím a tesniacimi uzávermi na odťahovanie horúcich odpadových plynov, vystupujúcich z taviacej pece, za účelom ich prevádzania do dospaľovacej komory kvôli konečnému prídavnému spaľovaniu a výstupného potrubia posledného stupňa predhrievacieho zariadenia.

V súlade s požiadavkou zníženia nákladov na výrobu sa očakáva, že navrhované predhrievacie zariadenie bude využívať primárne a maximálne možným spôsobom podstatné a účinné tepelné energie chemickej reakcie horúcich odpadových plynov, vystupujúcich z taviacej pece. V súčasnej dobe sa ako energetický zdroj na podporu a navýšenie taviaceho procesu v peci prostredníctvom vzducho - palivových alebo kyslíko - palivových horákov, usporiadaných v rôznych umiestneniach v bočných stenách plášťa a/alebo vo veku pece používa fosílne palivo, zvyčajne zemný plyn. Pre účely zvýšenia energetickej účinnosti je nevyhnutné zaistiť prevedenie týchto vzducho palivových alebo kysliko - palivových horákov do príslušných umiestnení a ako súčasti predhrievacieho zariadenia. Očakávaným prínosom, zdokonalením a výhodami, vyplývajúcimi z tohto vyhotovenia, budú lepšia energetická· účinnosť; zníženie vplyvu cyklicky kolísavého charakteru teploty horúcich odpadových plynov, vystupujúcich z taviacej pece, na prevádzkový chod predhrievacieho zariadenia; podstatné zvýšenie bezpečnosti prevádzky vzhľadom na to, že spaľovacie horáky, usporiadané v predhrievačom zariadení, sú uložené napevno a vybavené prevažne nedeleným prívodným potrubím; zjednodušenie konštrukcie hornej sekcie a vodou chladených stenových dielov plášťa pece v dôsledku neprítomnosti usporiadania spaľovacích horákov a z neho

31114 T vyplývajúce prospešné ovplyvnenie požiadaviek na údržbu, zníženie celkového počtu spaľovacích horákov a zjednodušenie výmeny zostavy hornej sekcie pece. Pre účely ďalšieho znižovania nákladov na energiu je žiaduce zavádzať do studenej vsádzky šrotu, určenej na zavážanie do predhrievacieho zariadenia, primerané množstvo odpadových materiálov s vysokým obsahom uhlíka.

Očakáva sa, že výsledkom technologického spracovania vsádzky šrotu, spočívajúcom v jeho predhrievaní pred zavážaním do taviacej pece v autonómnom predhrievačom zariadení, bude vsádzka šrotu na výstupe zo zariadenia predhriata na predpokladanú teplotu v rozmedzí od 650 do 800 °C (1 200 až 1 470 °F) v závislosti od kusovej veľkosti šrotu, .pri priemernej teplote 700 °C (1 290 °F) a s priemernou teplotou ohrievacích plynov všeobecne redukčnej povahy udržiavanou v rozmedzí okolo 1 050 °C ( 1 920 °F); pričom sa okrem toho očakáva, že teplota horúcich odpadových plynov, vystupujúcich z predhrievacieho zariadenia a do spaľovacej komory - stále ešte redukčnej povahy, sa bude pohybovať v rozmedzí od 950 do 1 000 °C (1 740 až 1 830 °F), čo predstavuje teploty, nachádzajúce sa nad kritickou hodnotou nevyhnutnou na štiepenie nežiaducich prchavých uhľovodíkov zahrňujúcich dioxíny a furány, horením.

V súlade s hore uvedeným novým zariadením a spôsobom bude na základe skutočností, uvedených v nasledujúcich patentových spisoch US, všeobecne popísaných niekoľko typov zariadenia a spôsobov, ktoré vykazujú účelové začlenenie predhrievania šrotu a ktoré sú konštruované pre použitie pri výrobe ocele v elektrickej oblúkovej peci.

US patent č. 4 543 124 (24.9.1985) Zariadenie pre kontinuálnu výrobu ocele (Apparatus for continuous steelmaking), známe v stave techniky ako Kontivýroba ocele. U tejto technológie sa pre predhrievanie šrotu, pohybujúceho sa na dopravníku v špeciálnom horizontálne usporiadanom predhrievačom tuneli, vykonávané pred jeho zavážaním do pece, používajú pecové odpadové plyny a palivo. Potom sa šrot privádza do pece cez zavážací

31114 T otvor v bočnej stene plášťa. Odpadové plyny prechádzajú cez šrot v protiprúde. Elektrická oblúková pec udržiava kúpeľ v roztavenom stave i pri nakláňaní pece po odpichu. Spotreba elektrickej energie, pohybujúca sa v rozmedzí 350 až 400 kWh/tona, je v porovnaní so štandardnou spotrebou bežne používanej elektrickej oblúkovej pece príliš vysoká. Zariadenie samotné vyžaduje veľký priestor pre usporiadanie dopravníkov; a vlastné predhrievanie šrotu na dopravníku nie je príliš energeticky účinné vzhľadom na to, že šrot sa predhrieva prevažne zhora.

US patent č. 4 852 858 (1.8.1989) Predhrievač pre predhrievanie vsádzkového materiálu pre hutnícky pretavovací agregát (Charging Materiál Preheater for preheating charging materials for a Metallurgical Smelting Unit), známy zo stavu techniky ako Energeticky optimalizovaná pec vykazuje priaznivé výsledky a pri výrobe železa sa často používa. Poloplynulé vertikálne predhrievacie zariadenie s riadene ovládaným zostupným priechodom šrotu je však integrálnou súčasťou neelektrickej metalurgickej taviacej pece a využíva protíprúdový prietok horúcich ^odpadových plynov odťahovaných z pece, usporiadané pod predhrievacím zariadením, po ich takmer úplnom prídavnom spaľovaní. Uspokojivé prevádzkové výsledky tohto konštrukčného usporiadania nakoniec niektorých vývojových pracovníkov v oblasti elektrických metalurgických zariadení primali prispôsobiť niektoré jeho charakteristické znaky, zodpovedajúcim spôsobom modifikované, chápaniu elektrickej oblúkovej pece. Celková výška, celkový priestorový rozsah a neovládateľné nasávanie falošného vzduchu do jednotlivých komôr sa pokladajú za značné nedostatky

J tohto zariadenia.·

US patent č. 5 153 894 (6.10.1992) Pretavovací agregát s odstrániteľným predhrievačom vsádzkového materiálu šachtového typu (Smelting plánt with removable shaft-like charging materiál preheater), známy zo stavu techniky ako šachtová pec, je vsádzkovo pretavovacie zariadenie, opatrené predhrievačom vsádzkového materiálu šachtového typu, ktorý je integrálnou súčasťou taviacej pece a ktorý využíva protíprúdový prietok

31114 T horúcich odpadových plynov. Vzájomným pohybom v horizontálnom smere medzi nádobou pece a vekom pece prostredníctvom nosnej konštrukcie, usporiadanej na veku, sa pec otvorí a môže prebiehať jej zavážanie z výsypného korčeka buď priamo do priestoru nádoby pece alebo do voči sebe posunutých šachiet, usporiadaných v rôznych oblastiach nádoby pece. Vsádzkový materiál sa môže v týchto šachtách udržiavať prostredníctvom v nich usporiadaných stavacích prostriedkov a súčasne, počas rafinačnej fázy, ohrievať. Jedno z alternatívnych vyhotovení tohto usporiadania vykazuje niekoľko, z jeho zložitej a komplikovanej konštrukcie vyplývajúcich problémov, ktorými sú zložité prevádzanie vsádzky zo šachiet do priestoru pece; dve natáčacie montážne zostavy kvôli umožneniu zavážania zhora alebo pre manipuláciu s nádobou pece; neforemná tvarová konfigurácia plášťa, spôsobená usporiadaním šachtovej štruktúry na predhrievanie šrotu; samostatná naklápacia konštrukcia pre manipuláciu s plášťom a s ňou súvisiace vytváranie rozsiahlej medzery medzi plášťom a vekom pece, spôsobujúca tepelné straty; neovládateľný zostupný priechod šrotu cez šachtu, ktorý je príčinou občasného upchatia, tlačenia a preklzávania veľkých dávok šrotu; nevhodný prietok plynov cez šachtu v protiprúde, ktorý je príčinou nerovnomerného predhrievania šrotu v šachte a existencia dvoch závažných problémov technologického procesu: prechodné, nekontrolovateľné vytváranie výbušnej zmesi a emisia toxických substancií, spôsobené v dôsledku nízkej teploty odpadových plynov na výstupe zo šachty. Okrem skutočnosti, že opätovné ohrievanie chladnejších plynov prostredníctvom spaľovacích horákov je principiálne i de facto v rozpore s účelom tohto typu predhrievacej sústavy, v podstate neexistuje možnosť eliminácie emisií toxických substancií a výskytu explózií, v dôsledku čoho sa tiež u týchto typov zariadenia z času na čas vyskytujú.

US patent č. 5 264 020 (23.11.1993) Pretavovací agregát s dvoma taviacimi pecami, usporiadanými vedľa seba (Smelting plánt with two melting furnaces arranged in juxtaposed relationship), známy v stave techniky ako dvojkomorová šachtová pec), je v skutočnosti agregáciou dvoch šachtových

31114 T pecí usporiadaných vedľa seba so striedavým prevádzkovým chodom, v ktorom sa pecové plyny, vyvíjané počas procesu tavenia v jednej taviacej peci, zavádzajú do druhej taviacej pece za účelom predhrievania vsádzkového materiálu;. každá taviaca pec je spriahnutá so šachtou, ktorá je naplnená vsádzkovým materiálom a odpadové plyny z pece, v ktorej prebieha proces tavenia, sa z s touto pecou spriahnutej šachty, po zavezení druhej pece, zavádza cez veko do tejto druhej pece a odtiaľ sa, po priechode cez s ňou spriahnutú šachtu, odťahujú mimo zariadenie. Tento technologický postup, prebiehajúci cez celý prevádzkový chod, umožňuje predhrievanie vsádzkového materiálu a filtrovanie pecových plynov počas ich priechodu cez vsádzkový materiál. Vzhľadom na to, že dvojkomorová šachtová pec je v skutočnosti veľmi podobná šachtovej peci, až na nevýznamné rozdiely v usporiadaní zavážania vsádzkovým materiálom, sú všetky poznámky a komentáre, uvedené v súvislosti so šachtovou pecou, aplikovateľné i na tento pretavovací agregát.

US patent č. 5 499 264 (13.3.1996) Spôsob a usporiadanie pre ovládanie prevádzkového chodu zdvojeného metalurgického zariadenia (Process and arrangement for operating double furnace installation) známy zo stavu techniky ako dvojplášťová pec. Toto usporiadanie je v skutočnosti rovnako agregáciou dvoch takmer kompletných samočinných operačných skupín v jedinej elektrickej oblúkovej peci, usporiadaných vedľa seba. Popis uvedenej agregácie je nasledujúci: metalurgické zdvojené zariadenie zahrňuje dve elektrické oblúkové pece, prepojené navzájom prostredníctvom potrubia, zdroj energie, mechanizmus na zavážanie vsádzkového materiálu a sústavu na odťahovanie a čistenie odpadových plynov. Spôsob zahrňuje krok pripájania prvej z dvoch pecí k zdroju energie pre účely tavenia v nej umiestnenej vsádzky pri súčasnom odpojení druhej z oboch pecí od zdroja energie. Druhá pec sa zaváža vsádzkovým materiálom a potom uzatvorí vekom. Odpadové plyny, nachádzajúce sa v prvej peci nad roztavenou vsádzkou, sa z tejto pece odťahujú a prostredníctvom medzi oboma pecami usporiadaného potrubia sa nasávajú do druhej pece a prechádzajú cez ňu, zatiaľ čo odpadové plyny,

31114 T nachádzajúce sa v druhej uzatvorenej peci, prechádzajú cez a odsávajú sa nad stĺpec vsádzky a mimo pec. Pri odťahovaní odpadových plynov mimo druhú pec a súčasne prebiehajúcom privádzaní vzduchu do oblasti veka prvej pece sa prietokové prepojenie odpadových plynov medzi prvou pecou a čistiacou sústavou plynov preruší. Prietok predhrievacích plynov vzhľadom k usporiadaniu vsádzky šrotu je v zásade protiprúdový. Vyššia produktivita je u tohto systému dosiahnutá prostredníctvom zložitého konštrukčného usporiadania odsávacieho systému. Predhrievanie vsádzky šrotu je nerovnomerné, čo má za následok vyššie straty oxidáciou. Zavážanie dvoch nádob vrchom okrem toho vyžaduje sťahovanie veka pece, čo má za následok dodatočné straty tepelnej energie.

US patent č. 5 513 206 (30.4.1996) Zariadenie pre predhrievanie a zavážanie odpadového materiálu (Apparatus for preheating and charging scrap materiál). Zariadenie pre predhrievanie a zavážanie odpadového materiálu zahrňuje predhrievacie komory šachtovej konfigurácie a zavážaciu jednotku. Z pece odsávané odpadové plyny prechádzajú cez¹ zostupne prechádzajúci šrot v protiprúde. Vsádzka šrotu sa prostredníctvom dvojstupňového strkača dopravuje cez zavážací otvor vo veku pece do priestoru medzi dve jednosmerné elektródy. Zavážanie predhriateho šrotu do pece prebieha za úplného utesnenia a bez použitia vodou chladených stenových dielov. Okrem toho táto pec vykazuje extrémne zložitú konštrukciu. Šachta pece je úzka a z tohto dôvodu je vybavená prostriedkami proti upchávaniu. Rovnako jej celková výška predstavuje podstatnú nevýhodu.

US patent č. 5 555 259 (10.9.1996) Spôsob a zariadenie na pretavovanie šrotu (Process and device for melting down scrap), známy zo stavu techniky ako kontipretavovanie V zariadení použitou pecou je jednosmerným elektrickým oblúkom vyhrievaná šachtová pec so šachtou prstencovej konfigurácie, vytvorenou prostredníctvom vonkajšej a vnútornej nádoby, ktoré obklopujú a chránia centrálne usporiadanú grafitovú elektródu. Vsádzka šrotu sa za použitia vhodného dopravného mechanizmu privádza do

31114T horného úseku prstencovej šachty rýchlosťou korešpondujúcou s rýchlosťou procesu tavenia v spodnom úseku pece. Počas zostupného priechodu sa šrot predhrieva prostredníctvom smerom nahor prestupujúcich plynov. Na výstupe, nad stĺpcom šrotu, sa plyny s nízkou teplotou zavádzajú do prstencového potrubia a dopravujú do sústavy kvôli ich spracovaniu: V popise patentu sa nárokuje, že prevádzkový chod tejto pece vykazuje vďaka filtračnému účinku stĺpca šrotu nízky objem prachových emisií v odpadových plynoch. V súlade so snahou zjednotiť elektrickú oblúkovú pec a predhrievanie šrotu do jedného celku predstavuje toto usporiadanie kombinovanú konštrukciu. Sústava pre zavážanie šrotu tohto usporiadania je konštrukčne zložitá, nezaručuje riadené ovládanie zostupného priechodu šrotu a vzhľadom na to u nej dochádza k nežiaducemu upchávaniu. Okrem toho nie je pec vybavená naklápacím mechanizmom, čo robí premiestňovanie alebo výmenu jej spodnej časti veľmi ťažkou.

US patent č. 5 573 573 (12.11.1996) Usporiadanie elektrickej pece na výrobu ocele (Electric are furnace arrangement for producing Steel), známa zo stavu techniky ako súčasné pretavovanie. V dokumente sa popisuje elektrická oblúková pec na výrobu ocele pretavovaním šrotu, hlavne zlomkovej liatiny a/alebo železnej huby a/alebo surového železa spoločne s troskotvornými prísadami v nádobe pece, do ktorej vnútorného priestoru vystupuje aspoň jedna grafitová elektróda, premiestniteľná v smere jej pozdĺžnej osi s tým, že medzi grafitovou elektródou a vsádzkovým materiálom sa zapaľuje elektrický oblúk. Pre účely dosiahnutia obzvlášť vysokého príkonu energie spodná časť nádoby v oblasti grafitovej elektródy vykazuje radiálne rozšírenie, vystupujúce smerom von vzhľadom k hornej časti, a do tejto spodnej časti nádoby pece vystupuje naklonená grafitová elektróda zboku. Pec má pretiahnutú vertikálnu šachtu a kontinuálne sa zaváža studenou vsádzkou šrotu prostredníctvom dopravníka. V popise patentu sa nárokuje, že odpadové plyny, pretekajúce cez zostupne prechádzajúci šrot v protiprúde, ktoré sú vo vrchnej časti šachty i po predhriatí šrotu ešte dostatočne teplé, sa rýchle ochladia zriedením tak, že nedochádza k žiadnemu vyvíjaniu toxických plynov.

31114 T

Podľa ďalšieho vyhotovenia sa odpadové plyny preberajú do zbernej sústavy. Zložitá kombinovaná konštrukcia sa vyznačuje veľmi nízkou spotrebou elektrickej energie.

Okrem týchto priliehavých a špecificky presných poznámok a komentárov vzťahujúcich sa k nevýhodám a nedostatkom každého v predchádzajúcom výpočte uvedeného a popísaného zariadenia systému a spôsobu spracovania, ktoré sú súčasťou stavu techniky a týkajú sa intenzifikácie technológie metalurgického procesu, vykazujú všetky tieto usporiadania základnú podstatnú nevýhodu a nedostatok: priechod horúcich odpadových plynov vsádzkou šrotu v protiprúde. Tento základný, podstatný a z hľadiska prevádzkového chodu nepriaznivý charakteristický znak predstavuje vo väčšine prípadov zo stavu techniky známych predhrievacích zariadení, systémov a spôsobov hlavný dôvod ich nedostatočne vyhovujúcej výkonnosti.

Súhrnne povedané, dosiahnuté výsledky, týkajúce sa produktivity výroby, úspory energie, znečisťujúcich emisií a v neposlednom rade bezpečnosti prevádzky, intenzifikácia technológie metalurgického procesu výroby ocele v elektrickej oblúkovej pece prevažne zo šrotu, za použitia konštrukčných usporiadaní zo stavu techniky známych predhrievacích zariadení, systémov a spôsobov celkom jasne naznačujú, že ich úroveň leží pod úrovňou výkonnosti predhrievacieho zariadenia pre predhrievanie šrotu pred zavážaním s patrične aplikovanými základnými fyzikálnymi zákonmi a zodpovedajúcim spôsobom zužitkovanými praktickými skúsenosťami.

Podstata vynálezu

Vzhľadom na uvedené je základným cieľom predloženého vynálezu vytvorenie autonómneho, prídavného, nezávisle činného, energeticky účinného, prevádzkovo bezpečného a emisie znečisťujúcej exhalácie znižujúceho predhrievacieho zariadenia a spôsobu spracovania vsádzky železného šrotu so súprúdovým priechodom železného šrotu a ohrievacích plynov v uzatvorenom kruhu, spočívajúcom v poloplynulom, automatickom,

31114T riadene ovládanom, stupňovitom a postupnom predhrievaní studenej vsádzky zmesi železného šrotu a oceľového odpadu, a prevádzanie - zavážanie predhriatej vsádzky do priľahlej, v tandeme spolupracujúcej utesnenej metalurgicko - elektrickej oblúkovej pece, ktoré umožňujú prekonať a odstrániť všetky hore uvedené nedostatky a nevýhody.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je zaistenie hlavnej vertikálne usporiadanej predhrievacej komory všeobecne hranolovitej konfigurácie so zbiehavým úsekom v tvare obráteného ihlanu, usporiadaným v jej spodnej časti a odoberateľným tesniacim uzáverom v jej vrchnej časti kvôli privádzaniu - zavážaniu studenej vsádzky železného šrotu do vnútorného priestoru predhrievacej komory.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je zaistenie hlavnej vertikálne usporiadanej predhrievacej komory, ktorej steny pozostávajú zo žiaruvzdorných alebo vodou chladených dielov, pripevnených k príslušnej nezávislej samonosnej konštrukčnej štruktúre.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je zaistenie nezávisle činného, jednoduchého a robustného prepravného - zavážacieho mechanizmu pre poloplynulé zásobovanie studenej vsádzky železného šrotu z priľahlej zásobnej skládky šrotu, prednostne umiestnenej na nižšej úrovni a bez nutnosti použitia zavážacieho korčekového nakladača alebo mostového žeriavu, do najvyššie umiestneného komorového úseku hlavnej vertikálne usporiadanej predhrievacej komory, opatreného zavážacím otvorom s tesniacim uzáverom, pričom uvedený prepravno - zavážací mechanizmus v podstate pozostáva z aspoň jedného nakloneného rýchlobežného zdvíhacieho mechanizmu, vybaveného pevným násypným zásobníkom.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je zaistenie jednej alebo niekoľkých robustných a dostatočne chladených regulačných sústav pre riadené ovládanie zostupného priechodu vsádzky železného šrotu gravitáciou, z ktorých každá pozostáva z rámov s roštovými zostavami, ovládaných postupným natáčaním a vratne posuvnými pohybmi medzi stiahnutou a

31114 T vysunutou polohou a rozdeľujúcich tak vnútorný priestor hlavnej vertikálne usporiadanej predhrievacej komory do aspoň dvoch komorových úsekov, ktoré sú schopné a prispôsobené na udržiavanie aspoň polovice množstva šrotu jeho menovitej dávky, požadovanej pre jednu tavbu, vykonávanú v priľahlej, v tandeme spolupracujúcej metalurgicko - elektrickej oblúkovej peci.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je zaistenie jedného alebo niekoľkých kyslíko - palivových horákov s okamžitou reguláciou zmeny pomeru kyslík/palivo v každom komorovom úseku hlavnej vertikálne usporiadanej predhrievacej komory pre účely plynulo riadeného ovládania spaľovania priebežne vyvíjaných plynov počas ich priechodu v smere dĺžky cez celý vnútorný priestor predhrievacej komory, čoho výsledkom je riadené postupné stupňovité predhrievanie vsádzky železného šrotu na požadovanú, vopred stanovenú teplotu pred ich zavážaním do metalurgickej taviacej pece.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je zaistenie snímacích prostriedkov v každom komorovom úseku hlavnej vertikálnej predhrievacej

I komory a ďalších polohách, nachádzajúcich sa v prietoku plynov, na meranie skutočných okamžitých veličín, týkajúcich sa teploty, tlaku a chemickej analýzy plynov, používaný na okamžitú korekciu a reguláciu charakteristického odsávacieho tlaku a postupného spaľovania horľavých plynov, vyvíjaných počas vlastného procesu predhrievania.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je zaistenie jednoduchého a robustného žiaruvzdorného prepravného a zavážacieho mechanizmu pre riadene ovládané vykladanie na vysokú teplotu predhriatej vsádzky železného šrotu z výstupného otvoru zbiehavého úseku, umiestneného v spodnej časti hlavnej vertikálne usporiadanej predhrievacej komory a vykonávanie tejto predhriatej vsádzky do priľahlej, v tandeme spolupracujúcej metalurgicko elektrickej oblúkovej pece cez otvor, usporiadaný v bočnej stene plášťa vo veku pece, pričom prepravný a zavážací mechanizmus v podstate pozostáva z posuvného šupátkového uzáveru výstupného otvoru zbiehavého úseku predhrievacej komory, vyrovnávacích a odvaľovacích kladiek a nakloneného,

31114T vratne posuvného zdvíhacieho mechanizmu, vybaveného po kladkách prechádzacím žľabom s vnútorne usporiadaným vratne posuvným plunžerovým baranidlom.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je zaistenie dvoch vstupných otvorov v najvyššom bode horného komorového úseku, z ktorých jeden otvor je určený na privádzanie horúcich odpadových plynov z metalurgicko - elektrickej oblúkovej pece, obsahujúcich podstatnú a účinnú tepelnú energiu, vznikajúcu chemickou reakciou týchto plynov, zatiaľ čo druhý otvor je určený pre vstup čiastočne recirkulovaných rekuperovaných horúcich plynov z dospaľovacej komory na konečné prídavné spaľovanie.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je zaistenie zodpovedajúcim spôsobom primeraného podtlaku, v ktorého dôsledku sa generujú príslušné nasávacie účinky v rôznych miestach predhrievacieho zariadenia a najmä významné zlučovanie a vyrovnávanie jednotlivých tlakov akéhokoľvek a všetkých plynov, vstupujúcich do hlavnej vertikálne usporiadanej predhrievacej komory, pre účely prietoku z najvyššieho bodu horného komorového úseku smerom dole cez vsádzku v smere súprúdového zostupného priechodu vsádzky železného šrotu gravitáciou a spôsobujúceho zrniešavanie horúcich plynov, zahrňujúcich počiatočné horúce odpadové plyny, odťahované z priľahlej, v tandeme spolupracujúcej metalurgicko - elektrickej oblúkovej pece, rekuperované horúce plyny z dospaľovacej komory kvôli konečnému prídavnému spaľovaniu, horúce plyny vytvárané pôsobením kyslíko palivových horákov, usporiadaných v stenách jednotlivých komorových úsekov, ako i horúce plyny, ktoré sa vyvíjajú počas oxidácie horľavých substancií, obsiahnutých vo vsádzke, prebiehajúce za asistencie kyslíka, kyslíkom obohateného vzduchu alebo vzduchu.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je zaistenie súpravy dvoch paralelne usporiadaných a analogických kombinácií dospaľovacia komora/rozbiehavý lapač prachu a zberná skriňa, umiestnených priamo a vertikálne radených pod vyprázdňovacím zbiehavým dnom spodného

31114 T komorového úseku hlavnej vertikálne usporiadanej predhrievacej komory, pričom horúce spaľovacie plyny prechádzajú cez dva štrbinové otvory v zbiehavom spodnom dne a sú smerované do hornej časti každej kombinácie dospaľovacia komora/rozbiehavý lapač prachu, vybavenej kyslíko - palivovými horákmi s reguláciou zmeny pomeru kyslík/palivo kvôli konečnému prídavnému spaľovaniu horľavých substancií a úpravu teploty plynov, eliminujúcu vyvíjanie nežiaducich dioxínov a furánov.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je zaistenie viac ako jedného a prednostne dvoch obtokových potrubí horúcich odpadových plynov, vybavených vhodnými uzatváracími škrtiacimi ventilovými prostriedkami pre účely vzájomného prepojenia hlavného odsávacieho potrubia, vedúceho z priľahlej, v tandeme spolupracujúcej metalurgicko - elektrickej oblúkovej pece do predhrievacieho zariadenia, s hornými vnútornými priestormi kombinácie dospaľovacia komora/rozbiehavý lapač prachu, umožňujúcich odťahovanie horúcich odpadových plynov z pece priamo do dospaľovacích komôr kvôli konečnému prídavnému spaľovaniu, čo vo svojom dôsledku uľahčuje úplné obtekanie predhrievacieho zariadenia a umožňuje prevádzkový chod elektrickej oblúkovej pece nezávisle od predhrievacieho zariadenia.

Ďalším cieľom predloženého vynálezu je zaistenie štrbinového otvoru typu Venturiho pračky plynu s prioritnou funkciou, spočívajúce v okamžitom prudkom ochladení horúcich odpadových plynov na teplotu nižšiu ako spodná kritická teplota opätovnej syntézy dioxínov a sekundárnu funkciu čistenia plynov.

t ’

Ďalšie ciele a charakteristické znaky predloženého vynálezu t)udú zrejmé z ďalej uvedeného súhrnného prehľadu jeho prednostných vyhotovení a podrobného popisu týchto vyhotovení v kombinácii s pripojenou výkresovou dokumentáciou. Musí byť však celkom zrejmé, že účelom pripojenej výkresovej dokumentácie je výhradne názorná ilustrácia prednostných vyhotovení, nezasahujúca žiadnym spôsobom do rozsahu predloženého vynálezu, ktorého výklad sa vykonáva len a iba na základe pripojených patentových nárokov.

31114 T

Vzhľadom na uvedené a za účelom prekonania nepriaznivých nedostatkov a nevýhod zariadení a spôsobov na predhrievanie železného šrotu, známych zo súčasného stavu techniky, sa predhrievanie železného šrotu v súlade s predmetom predloženého vynálezu vykonáva prostredníctvom nezávislého a autonómneho, samostatného, samozavážacieho, minimálnu prevádzkovú údržbu vyžadujúceho, predhrievacieho zariadenia a spôsobu predhrievania šrotu, jednoduchej a robustnej konštrukcie, priľahlého k utesnenej a v tandeme spolupracujúcej metalurgicko - elektrickej oblúkovej peci, pričom konštrukčné usporiadanie takéhoto predhrievacieho zariadenia umožňuje jeho pripojenie, ekonomicky hospodárne a bez potreby nevyhnutnej úpravy väčšieho rozsahu, k príslušenstvu už existujúcej a prevádzkovanej a/alebo novej taviacej elektrickej oblúkovej pece. Pri prevádzkovom chode v tandeme s utesnenou metalurgicko - elektrickou oblúkovou pecou bude dosahovaná vysoká energetická účinnosť a vysoký prevádzkový výkon predhrievacieho zariadenia a spôsob spracovania šrotu v uzatvorenom okruhu v súlade s predmetom predloženého vynálezu bude podstatne ovplyvňovať technologický postup výroby ocele ako taký. Okrem obzvlášť významnej výhody, vyplývajúcej z podstatného zníženia objemu vzduch znečisťujúcich toxických plynov a pevných substancií počas prevádzky predhrievacieho zariadenia a spôsobu v uzatvorenom okruhu v súlade s predmetom predloženého vynálezu, bude navrhované riešenie medzi iným, prispievať k znižovaniu spotreby elektrickej a ďalších energií, k znižovaniu spotreby elektród a k skracovaniu doby medzi jednotlivými odpichmi, v spojení so zvýšenou bezpečnosťou a. zlepšeným pracovným prostredím a ako. celok kulminovať v celkovo zvýšenom prevádzkovom výkone a ekonomickej výnosnosti.

Podľa predloženého vynálezu sa jeho cieľ dosiahne aplikáciou nového a špecifického zužitkovania charakteristických fyzikálnych a chemických javov počas spracovania, týkajúcich sa vyvíjania tepla a prestupu tepla prostredníctvom rôznych tepelne energetických zdrojov týkajúcich sa priamo alebo nepriamo technologického procesu výroby ocele počas cesty od studenej

31114 T ,t\É=ä(s»3Íi*— vsádzky železného šrotu do elektrickej oblúkovej pece a súčasne aplikáciou nových, pokrokovejších a vhodnejších, ako i vysoko funkčného konštrukčného usporiadania a jednotlivých komponentov.

Ak zoberieme do úvahy prevádzkový chod· konvenčnej oceliarenskej elektrickej oblúkovej pece, zavážanej zhora studenou vsádzkou železného šrotu prostredníctvom jedného alebo viacerých zavážacích korčekových nakladačov, je množstvo odpadových plynov, odťahovaných alebo unikajúcich z oceliarenskej pece závislé od niekoľkých základných faktorov. Týmito faktormi sú: zloženie, množstvo a akosť použitého vápna a ďalších prísadových látok, množstvo plynov generovaných kysliko - palivovými horákmi, množstvo uhlíka a kyslíka zavádzaných na speňovanie trosky a podobne, a čo je zásadne významné, na množstvo okolitého studeného vzduchu, nasávaného do obehu oceliarenskej pece. Bez vzduchotesného utesnenia nádoby pece, čo je prakticky nemožné dokonca i v prípade tzv. priameho odťahovania cez štyri otvory, usporiadané vo veku pece, môže objem odťahovaných odpadových plynov dosahovať množstvo, pohybujúce sa v rozmedzí 350 až 450 m³/tóna vyrobenej ocele. Pri eliminácii nasávania studeného vzduchu, čo je možné dosiahnuť prostredníctvom vzduchotesného utesnenia pece, a bez použitia oduhličovacej kyslíkovej dúchacej súpravy, je možné množstvo horúcich odpadových plynov, odťahovaných cez štyri otvory vo veku pece, podstatne znížiť až na rozmedzie 90 až 120 m³/tona vyrobenej ocele. Použitím oduhličovacej kyslíkovej dúchacej súpravy sa objem odťahovaných odpadových plynov proporcionálne, vzhľadom k množstvu injektovaného oduhličovacieho kyslíka, zvyšuje na množstvo pohybujúce sa v rozmedzí 200 až 220 m’³/tona vyrobenej ocele.

Okrem toho odsávané horúce odpadové plyny obsahujú podstatné množstvo nebezpečných vedľajších produktov. Jeden z príkladov niektorých nečistôt, obsiahnutých v horúcich odpadových plynoch, odťahovaných cez otvory vo veku pece, pri ktorom dochádza k nasávaniu vzduchu do nádoby pece, je naznačený v tabuľke I. Veľmi vysoká teplota, obklopujúca okolie

31114T elektrického oblúka a vysoké teploty, vyskytujúce sa vo vnútornom priestore nádoby pece všeobecne vyvolávajú vytváranie veľkého množstva oxidov uhlíka, ako i nasledujúcich vedľajších mikroproduktov: oxidy dusíka a síry, kyanidy, fluoridy, dioxíny a furány. Pokiaľ ide o koncentráciu oxidov dusíka a kyanidov, ktorá je závislá hlavne od množstva dusíka, nasiateho do priestoru pece so studeným vzduchom, táto je závislá od výkonu elektrických oblúkových pecí a stupňa disociácie molekulárneho dusíka vo vnútornom priestore pece. Množstvo oxidov síry v odpadových plynoch nie je zvyčajne príliš veľké. Koncentrácia fluoridov v odpadových plynoch je rovnako nízka a je v priamom vzťahu s obsahom kazivca (fluoridu) v troske. Obsah dioxínov a furánov sa riadi množstvom horľavých kontaminujúcich látok, obsiahnutých v zavážanom železnom šrote s tým, že sa ich vyvíjanie a rozklad reguluje prostredníctvom veľkosti teploty odťahovaných odpadových plynov.

Tabuľka I

Obsah škodlivých kontaminujúcich plynných substancií v horúcich odpadových plynoch, odťahovaných z elektrickej oblúkovej pece
Škodlivé kontaminujúce substancie	Priemerná koncentrácia (mg/m3)	Množstvo odťahovaných vedľ. produktov (g/tona vyrob, ocele)
Oxidy uhlíka	13 000,0	1 350,0
Oxidy dusíka	550,0	270,0
Oxidy síry	5,0	1,6
Kyanidy	60,0	28,4
Fluoridy	1.2 ,	0,56

31114 T

Koncentrácia prachu odťahovaného z pece s odpadovými plynmi, ktorých objem je až do 60 - 70 %, pozostáva z častíc menších ako 3 mikrometre v priemere. Tento prach, vytváraný počas ohrevu, za asistencie í nasávaného studeného vzduchu do pece, obsahuje veľké množstvo oxidu železitého Fe₂O₃. ¹

Ak zoberieme do úvahy všeobecný stav znečistenia životného prostredia, je životne dôležité znižovať na dosiahnuteľné minimum generovanie akýchkoľvek škodlivých produktov hlavne prostredníctvom priemyselného spracovania ako celku. Táto úloha sa však musí vykonávať pomocou prostriedkov, ktoré sú prijateľné rovnako i z hľadiska vlastného priemyselného spracovania. Znižovanie množstva kontaminujúcich produktov, generovaných počas priemyselných výrobných procesov sa musí vykonávať zmenou ich technologického postupu spoločne s ohľadom na celkovú hospodárnosť a náklady tak, že jeho uskutočňovanie bude vo svojom dôsledku plodiť okrem ochrany životného prostredia tiež ekonomické výhody v kombinácii s dosiahnutím vyššej bezpečnosti práce a zlepšených prevádzkových podmienok.

Súhrnne povedané, predhrievacie zariadenie a spôsob predhrievania oceľového šrotu stupňovitým predhrievaním so súprúdovým priechodom oceľového šrotu a horúcich odpadových plynov, určený pre metalurgické taviace pece v súlade s predmetom predloženého vynálezu ako celok, v dôsledku svojho konštrukčného vyhotovenia zahrňuje množstvo navzájom sa doplňujúcich a v súlade pôsobiacich, viac či menej významných funkčných, konštrukčných a prevádzkových charakteristík a parametrov, vďaka ktorým navrhované usporiadanie vykazuje nasledujúce schopnosti:

- Schopnosť spriahnutia predhrievacieho zariadenia a spôsobu predhrievania oceľového šrotu ako celku do kombinácie s väčšinou zo stavu techniky známych a v taviarňach používaných elektrických oblúkových pecí s krátkodobým návratom vynaložených investícií.

31114 T

- Schopnosť synchronizovaného prevádzkového chodu v tandeme s väčšinou zo stavu techniky známych metalurgických taviacich pecí, prednostne so vzduchotesne utesnenou elektrickou oblúkovou pecou ná výrobu ocele zo studenej vsádzky železného odpadu.

- Schopnosť podstatného zníženia množstva horúcich odpadových plynov, odťahovaných z elektrickej oblúkovej pece, prostredníctvom úplného odstránenia kyslíko - palivových horákov a tzv. prídavného spaľovania z nádoby pece.

- Schopnosť zvýšenia energetickej účinnosti prostredníctvom prevádzkového chodu predhrievacieho zariadenia v tandeme s elektrickou oblúkovou pecou a odstránenie energeticky nedostatočne výkonných kyslíko -- palivových horákov z nádoby pece a ich účelné premiestnenie do predhrievacieho zariadenia.

- Schopnosť zvýšenia energetickej účinnosti prostredníctvom odstránenia tzv. prídavného spaľovania vo vnútornom priestore nádoby elektrickej oblúkovej pece a zužitkovanie podstatnej a účinnej tepelnej energie chemickej reakcie, obsiahnutej v horúcich odpadových plynoch, odťahovaných z elektrickej oblúkovej pece, v komorových úsekoch predhrievacieho zariadenia s takmer dvojnásobnou účinnosťou prestupu tepla z odpadových plynov do vsádzky šrotu.

- Schopnosť zvýšenia energetickej účinnosti prostredníctvom eliminácie potreby sťahovania veka pece pri každom zavážaní šrotu a jeho privádzanie do pece za použitia mostového zavážacieho žeriavu a zavážacieho korčekového nakladača.

- Schopnosť eliminácie nutnosti usporiadania mostových zavážacích žeriavov a klasických zavážacích korčekových nakladačov z dôvodu spôsobilosti samozavážania, zaistené prostredníctvom integrovaného, poloplynulého samozavážacieho nakladacieho mechanizmu, vybaveného násypným zásobníkom.

31114 T

- Schopnosť jednoduchého a bezproblémového zavážania a opätovného nakladania násypného zásobníka integrovaného, poloplynulého, samozavážacieho nakladacieho mechanizmu prostredníctvom konvenčných, bežne používaných nízkoúrovňových horizontálnych dopravníkov alebo manipulačného vybavenia prostriedkov cestnej dopravy.

- Schopnosť účinného predhrievania studenej vsádzky železného šrotu poloplynule zavážaného do horného komorového úseku predhrievacieho zariadenia na vopred stanovenú teplotu na výstupe zo spodného komorového úseku, zahrňujúcu spaľovanie všetkých horľavých substancií, zavádzaných do predhrievacieho zariadenia, v najvyššom možnom rozsahu a zaistenie zodpovedajúceho nasávacieho účinku v rôznych miestach zariadenia a najmä významného núteného zlučovania akýchkoľvek a všetkých plynov, vstupujúcich do hlavnej vertikálnej predhrievacej komory, pre účely ich prietoku z horného komorového úseku smerom dole cez vsádzku šrotu v súprúde so zostupným priechodom šrotu gravitáciou, pričom zmes zlúčených horúcich plynov zahrňuje počiatočné horúce odpadové plyny, odťahované z metalurgicko - elektrickej oblúkovej pece, rekuperované horúce plyny z dospaľovacej komory pre konečné prídavné spaľovanie, horúce plyny, generované prostredníctvom kyslíko - palivových horákov, usporiadaných v stenách jednotlivých komorových úsekov a rovnako tak horúce plyny, ktoré sa vyvíjajú pri oxidácii horľavých substancií, obsiahnutých vo vsádzke, ktorá prebieha za asistencie kyslíka, kyslíkom obohateného vzduchu alebo vzduchu.

- Schopnosť účinného predhrievania vsádzky šrotu na požadovanú nominálnu predhrievaciu teplotu, bez použitia horúcich odpadových plynov, odťahovaných z priľahlej, v tandeme spolupracujúcej elektrickej oblúkovej pece a iba za použitia kyslíko - palivových horákov, usporiadaných v predhrievačom zariadení, a núteného zavážania predhriatej vsádzky šrotu do nádoby pece, ktoré prebieha na počiatku prevádzkového chodu pred tzv. studeným naštartovaním pece zvýšenou intenzitou a ktoré po jej naštartovaní spôsobuje rýchle dosiahnutie normálnych prevádzkových podmienok s plochým kúpeľom

31114T ako dôsledku okamžitého vytvorenia kúpeľa roztaveného kovu pod elektródou (elektródami), predovšetkým obzvlášť pri rozšírení sústavy o kysliko palivovú/kyslíkovú dúchaciu súpravu a včasné vytvorenie penovitej trosky.

- Schopnosť znižovania strát oxidáciou šrotu prostredníctvom riadeného postupného, stupňovitého predhrievania vsádzky železného šrotu úpravou prechodných teplôt a zloženia plynov prostredníctvom riadeného ovládania skutočného príkonu kysliko - palivových horákov a zavádzaním oxidačných činidiel.

- Schopnosť riadeného ovládania poloplynulého zostupného priechodu vsádzky železného šrotu gravitáciou prostredníctvom jednoduchého a robustného, zodpovedajúcim spôsobom chladeného, ovládacieho mechanizmu pre riadené ovládanie zostupného priechodu vsádzky železného šrotu.

- Schopnosť zaistenia spoľahlivého a bezproblémového vyprázdňovania predhriatej vsádzky železného šrotu zo zbiehavého spodného dna do žiaruvzdorného prepravného - zavážačieho mechanizmu na nútené prevádzania predhriatej vsádzky do pece, zahrňujúceho váženie s požadovanou presnosťou každého prevádzaného množstva šrotu.

- Schopnosť zaistenia poloplynulého núteného prevádzania predhriatej vsádzky železného šrotu z predhrievacieho zariadenia do priľahlej, v tandeme spolupracujúcej elektrickej oblúkovej pece, intenzitou, zodpovedajúcou výkonnosti tavenia pece, umožňujúcej prevádzkový chod pece s neustále existujúcim kúpeľom roztaveného kovu, s elektrickými oblúkmi trvalo ponorenými pod hladinu penovitej trosky zodpovedajúcej hĺbky, hustoty, chemického zloženia a charakteristických vlastností a v súvislosti s tým zaistenie dosiahnutia vysokej tepelnej účinnosti tavenia a pretavovania šrotu, zavedeného do kúpeľa roztaveného kovu.

- Schopnosť umožnenia kontinuálneho prevádzkového chodu priľahlej, v tandeme spolupracujúcej vzduchotesne utesnenej metalurgicko - elektrickej oblúkovej peci s kúpeľom roztaveného kovu v dôsledku poloplynulého núteného privádzania predhriatej, upravenej, z hľadiska veľkosti triedenej

31114 T vsádzky železného šrotu do nádoby pece, s intenzitou, zodpovedajúcou výkonnosti tavenia pece.

Pri porovnávaní s výrobou ocele bežným spôsobom a v štandardnom metalurgickom zariadení za použitia studenej vsádzky šrotu má hore uvedený výpočet charakteristických schopností, dosiahnutých v súlade s predmetom predloženého vynálezu, za následok podstatné zlepšenie nasledujúcich technických parametrov a ekonomických faktorov:

- Zníženie elektrického príkonu a výkonu transformátora pece v rozmedzí 25 až 35 %.

- Zníženie spotreby elektrickej energie v rozmedzí 25 až 35 %.

- Zníženie spotreby elektród v rozmedzí 15 až 20 %.

- Zníženie množstva odťahovaných odpadových plynov v rozmedzí 40 až 45 %.

- Zníženie množstva vytváraného prachu a nebezpečných vedľajších produktov v rozmedzí 20 až 25 %.

- Zníženie obsahu dioxínov a furánov pod hranicu súčasne platných, povolených limitov.

- Zníženie kolísania napätí pod hranicu stanovených limitov.

- Možná eliminácia elektrického vysokonapäťového vyrovnávacieho zariadenia kvôli optimalizácii ímpendancie pece.

- Skrátenie doby medzi jednotlivými odpichmi v rozmedzí 15 až 20 %.

- Mpžné zníženie kapacity plynovej čistiacej stanice v rozmedzí 25 až 30 %.

- Znížené požiadavky na údržbu v dôsledku drastickej redukcie spojenia nakrátko a charakteristického kolísania príkonu počas prevádzkového chodu.

- Zvýšená bezpečnosť a zlepšené podmienky pracovného prostredia predovšetkým ako dôsledok poloplynulého a poloautomatického zavážania pece predhriatou vsádzkou šrotu, ktoré zaisťuje jednak elimináciu možných explózií, ktorých výskyt je spôsobený nebezpečným otváraním pece,

31114 T zavážaním vlhkého šrotu prostredníctvom zavážacieho korčekového nakladača a rovnako tak i znižovanie hladiny nežiaduceho hluku.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Kvôli účelom ľahšieho pochopenia navrhovaného zariadenia a spôsobu pre predhrievanie šrotu v súlade s predmetom predloženého vynálezu budú tieto podrobne popísané a znázornené s odvolaním na nijako neobmedzujúce všeobecné príklady vyhotovení v kombinácii s pripojenou výkresovou dokumentáciou. V pripojenej výkresovej dokumentácii sú rovnaké alebo podobné konštrukčné prvky označené rovnakými vzťahovými značkami.

Obr. 1 predstavuje predhrievacie zariadenie pre predhrievanie a k nemu priľahlú, v tandeme spolupracujúcu elektrickú oblúkovú pec v súlade s predmetom predloženého vynálezu, znázornené v ľavostrannom vertikálnom pozdĺžnom reze rovinou IV - IV z obr.

2.

Obr. 2 predstavuje predhrievacie zariadenie v súlade s predmetom predloženého vynálezu, znázornené v pravostrannom vertikálnom bočnom pohľade a čiastočnom reze rovinou II - II z obr. 1.

Obr. 3 predstavuje alternatívne vyhotovenie zariadenia v súlade s predmetom predloženého vynálezu, znázornené vo vertikálnom bočnom reze rovinou III - III z obr. 1.

Obr. 4 predstavuje dve protiľahlé roštové zostavy ovládacieho mechanizmu na riadené ovládanie zostupného priechodu vsádzky železného šrotu gravitáciou v súlade s predmetom predloženého vynálezu, znázornené v schematickom horizontálnom pohľade v rovine I - I z obr. 2.

Obr. 5a, 5b, 5c, 5d, 5e a 5f predstavuje ovládací mechanizmus na riadené ovládanie zostupného priechodu vsádzky železného šrotu gravitáciou v rôznych funkčných prevádzkových polohách,

31114T znázornené vo zväčšených schematických vertikálnych rezoch rovinou V - V z obr. 4.

Obr. 6 predstavuje násypný zásobník šrotu v hornej vykladacej polohe pri otvorenom tesniacom uzávere horného komorového úseku hlavnej predhrievacej komory zariadenia z obr. 1, znázornený vo zväčšenom detailnom pohľade.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Prednostné vyhotovenie predhrievacieho zariadenia a jeho prevádzkového chodu pre predhrievanie šrotu v súlade s predloženým vynálezom, znázornené na obr. 1 a ďalších obrázkoch pripojenej výkresovej dokumentácie, zahrňuje dva funkčne navzájom prepojené základné celky: predhrievacie zariadenie 1_ a prevádzkový systém pre predhrievanie šrotu a priľahlú, v tandeme spolupracujúcu elektrickú oblúkovú pec 2. Okrem toho autonómne predhrievacie zariadenie 1i pozostáva z troch , základných konštrukčných a funkčných skupín: hlavnej vertikálnej predhrievacej komory 3, nakloneného samozavážacieho zdvíhacieho mechanizmu 72 pre dopravu násypných zásobníkov 37, a nakloneného prepravného zavážacieho mechanizmu 57 pre dopravu vsádzky železného šrotu 8/3, vystupujúcej zo zbiehavého spodného dna hlavnej vertikálnej predhrievacej komory 3 a pre nútené zásobovanie tejto vsádzky železného šrotu 8/3 do priľahlej, v tandeme spolupracujúcej elektrickej oblúkovej pece 2.

Základnou súčasťou predhrievacieho zariadenia T je hlavná vertikálna predhrievacia komora 3, ktorá je prostredníctvom dvoch sád roštových zostáv, a to dvojice roštových zostáv 4/1_ a 4/2 a dvojice roštových zostáv 5/1_ a 5/2 na riadené ovládanie zostupného priechodu šrotu gravitáciou rozdelená do troch komorových úsekov, horného komorového úseku 5, prostredného komorového úseku 6 a spodného komorového úseku 7. Usporiadanie každého z týchto troch komorových úsekov má špecifický cieľ a účel, spočívajúci v čo najúčinnejšom riadenom ovládaní postupného zvyšovania teploty studenej

31114 T vsádzky železného šrotu 8/1, zavádzanej do predhrievacieho zariadenia 1_ a jej poloplynulého zostupného priechodu gravitáciou, ktoré sú v postupnom slede umožnené ovládaním činnosti ako roštových zostáv 4/1 a 4/2, tak i roštových zostáv 5/1 a 5/2.

Vzhľadom na to, že sa predpokladá utesnenie celej hlavnej vertikálnej predhrievacej komory 3 zariadenia 1 pre predhrievanie šrotu a rovnako tak i vnútorného priestoru 38 horného komorového úseku (pozri obr. 1), od okolitej atmosféry, je pre tieto účely usporiadaná uzatváracia konštrukcia, pozostávajúca zo vzduchotesných, vodou chladených stien. Kratšie stenové diely 10 horného komorového úseku 5, vykazujúce obdĺžnikovú konfiguráciu, majú spodné konce zahnuté smerom do vnútra, pričom prostredníctvom tohto zahnutia sa nachádzajú vo vzájomnom styku s roštovými zostavami 4/1 a 4/2 a tvoria tak úložný žľab slúžiaci ako vodiace plochy pre účely zlepšenia riadeného ovládania zostupného priechodu vsádzky šrotu 8/1 pri spustení roštových zostáv 4/1 a 4/2 do dole sklonenej otvorenej polohy. Súčasne dutiny 11, takto vzniknuté za smerom do vnútra zahnutými spodnými koncami kratších stenových dielov 1_0, spolu s voľným vnútorným priestorom 12, nachádzajúcim sa medzi vsádzkou šrotu 8/2 v prostrednom komorovom úseku 6 a spodnými plochami roštových zostáv 4/1 a 4/2, tvoria dostatočný priestor na zmiešavanie a ak je to nevyhnutne nutné, i pre spaľovanie plynov, prestupujúcich cez roštové zostavy 4/1 a 4/2 z horného komorového úseku 5 a plynov z kyslíko palivových horákov 13, usporiadaných v žiaruvzdornej stenovej výmurovke 14, ktorá vzduchotesne uzatvára vnútorný priestor prostredného komorového úseku 6. Spodné konce ďalších spodných stenových dielov 15 horného komorového úseku 5 alternatívneho vyhotovenia, znázorneného na obr. 3, sú okrem toho, pre účely lepšieho vedenia vsádzky šrotu 8/1 a z dôvodu prispôsobenia sa usporiadaniu hydraulickými valcami poháňaného ovládacieho mechanizmu 16 (pozri obr. 3) pre riadené ovládanie činnosti roštových zostáv 4/1 a 4/2, vytvorených v hrebeňovej konfigurácii, zahnuté smerom do vnútra.

31114 T

Bližšie k elektrickej oblúkovej peci usporiadaný kratší horný stenový diel 17 horného komorového úseku 5 (pozri obr. 1), rozkladajúci sa vo vertikálnom smere, sa nachádza v styku so všeobecne horizontálnou uzatváracou doskou W. Pre účely privádzania horúcich odpadových plynov z elektrickej oblúkovej pece 2, uskutočňovaného prostredníctvom vodou chladeného potrubia 20 štvorcového prierezu, do horného komorového úseku 5 je kratší horný stenový úsek 17 opatrený štvorcovým otvorom 19. Pre prípad požiadavky eliminácie vstupu horúcich odpadových plynov z elektrickej oblúkovej pece do horného komorového úseku 5 cez štvorcový otvor 19 je vodou chladené potrubie 20 vybavené vodou chladenými štvorcovými dvierkami 32, ktoré sú schopné a prispôsobené na otáčanie okolo vodou chladeného hriadeľa 33, ovládaného prostredníctvom pákového mechanizmu 34 a hydraulického valca 35. Ďalej od elektrickej oblúkovej pece usporiadaný kratší horný stenový diel 21 horného komorového úseku 5 je orientovaný smerom nahor, zošikmený smerom do vnútra a zakončený na spodnom okraji štvorcového zavážacieho otvoru 22, určeného pre vstup násypného zásobníka 37 počas poloplynulého zavážania šrotu do vnútorného priestoru horného komorového úseku 5. Horný okraj štvorcového zavážacieho otvoru 22 je vymedzený prostredníctvom vodou chladeného hriadeľa 23, ktorý je spriahnutý s oblukovito zakriveným, v priemete štvorcovým, vodou chladeným tesniacim uzáverom 24. Poloha tohto tesniaceho uzáveru 24 sa ovláda prostredníctvom pákového mechanizmu 25 a hydraulického valca 26.

Ďalšie vertikálne usporiadané horné stenové diely 27 horného komorového úseku 5 (pozri obr. 2) sa od spojovacej línie s dlhšími spodnými stenovými dielmi 15 najprv zbiehajú smerom do vnútra, k stredu komorového úseku a potom sa rozkladajú vertikálne smerom nahor a vymedzujú tak bočné okraje štvorcového zavážacieho otvoru 22. Dlhšie horné stenové diely 27 vykazujú vo svojich horných častiach oblúkovito prehnutú konfiguráciu v tvare lopatky ventilátora. Oblúkovito prehnutá konfigurácia dlhších horných stenových dielov 27 je čiastočne spriahnutá s pevným a oblúkovito zakriveným, všeobecne horizontálnym panelom 28. Zvyšná časť tejto oblúkovito prehnutej

31114 T konfigurácie je prekrytá prostredníctvom oblúkovito zakriveného, všeobecne horizontálneho panelu 29, schopná a prispôsobená na otáčanie okolo horizontálne orientovaného, vodou chladeného hriadeľa 30 (pozri obr. 1). Dĺžka oblúkovito zakriveného panelu 29 sa riadi polohou čiastočne natočeného násypného zásobníka, 37, pričom jej zmysel a význam spočíva v tom, že sa horná zadná časť štvorcového profilu čiastočne natočeného zásobníka 37 šrotu pred vlastným začatím vyprázdňovania vsádzky železného šrotu 8 z násypného zásobníka 37 v každom prípade vždy nachádza pod vonkajším koncom oblúkovito zakriveného panelu 29. Týmto spôsobom determinovaná dĺžka oblúkovito zakriveného panelu 29 okrem toho vymedzuje polohu ďalej od stredu usporiadaných, zakrivených koncových výstupkov dlhších horných stenových dielov 27.

Nevyplnený priestor medzi vertikálne usporiadanými dlhšími hornými stenovými dielmi 27, nachádzajúcim sa bližšie k stredovému koncu pevného a oblúkovito zakriveného panelu 29, a horizontálne orientovaným. vodou chladeným hriadeľom 23 uzatvára všeobecne vertikálny stenový panel 31 (pozri obr. 1, obr. 3 a obr. 6 pripojenej výkresovej dokumentácie). Hore uvedené usporiadanie vzduchotesne utesnenej uzatváracej štruktúry horného komorového úseku 5 zároveň zaisťuje vytvorenie dutiny kvôli dosiahnutiu požadovaného prechodného utesnenia jednak medzi bočnými stranami násypného zásobníka 37 pri jeho vyprázdňovaní a vertikálne usporiadanými dlhšími hornými stenovými dielmi 27 a rovnako tak i medzi zásobníkom 37 pri natáčaní a oblúkovito zakriveným panelom 29 počas operácie zavážania studenej vsádzky želézného šrotu 8/1 do predhrievacieho zariadenia 1 prostredníctvom násypného zásobníka 37.

Jedným zo základných a špecifických úloh a účelov horného komorového úseku 5 hlavnej vertikálnej predhrievacej komory 3 (pozri obr. 1) je, na začiatku prevádzkového chodu, prijímania a zhromažďovania na roštových zostavách 4/1 a 4/2 hrebeňovej konfigurácie príslušného množstva vsádzky železného šrotu 8/1, potrebného a určeného pre predhrievanie na

31114 T požadovanú počiatočnú teplotu počas stanovenej doby zdržania, privádzanej prostredníctvom poloplynulého zavážania v jednom alebo niekoľkých rýchlo opakovaných zdvihoch násypného zásobníka 37 do horného komorového úseku 5 cez štvorcový zavážací otvor 22, ktorý je v normálnom stave uzatvorený tesniacim uzáverom 24. Nasávanie veľkého množstva nežiaduceho falošného vzduchu počas zavážania studenej vsádzky železného šrotu 8Q z násypného zásobníka 37 do horného komorového úseku 5 cez štvorcový zavážací otvor 22 je eliminované v dôsledku synchronizácie otvárania a uzatvárania tesniaceho uzáveru 4 s utesnenou polohou násypného zásobníka počas jeho vyprázdňovania. Ďalšou špecifickou úlohou a účelom horného komorového úseku 5 je umožniť a zaistiť zodpovedajúce a bezpečné zrniešavanie horúcich odpadových plynov, odsávaných z elektrickej oblúkovej pece 2 a zavádzaných cez štvorcový otvor 19 do voľného vnútorného priestoru nad zhromaždené stanovené množstvo železného šrotu 8/1., s rekuperovanými horúcimi plynmi z dospaľovacej komory 79 kvôli konečnému prídavnému spaľovaniu, privádzaných prostredníctvom potrubia 54 a 55 rovnako do voľného vnútorného priestoru 38 horného komorového úseku 5 cez otvor 39 z dôvodu vhodného a zodpovedajúceho spaľovania všetkých v zmiešavaním vytvorenej zmesi zahrnutých plynov. Uvedená požiadavka sa dosahuje prostredníctvom vyrovnávania, vykonávaného zmenou pomeru kyslík/palivo kyslíko - palivových horákov 13, riadene ovládaných elektronickým regulačným systémom s okamžitou zmenou, činným na základe vyhodnocovania informácií prijímaných zo snímačov 40 chemického zloženia plynov, tlaku a teploty. Po dosiahnutí požadovanej teploty výslednej zmesi' plynov prostredníctvom nastavenia ich adekvátneho pomeru čiastočným spaľovaním, sa takto na stanovenú teplotu ohriata zmes plynov nútene zavádza do súprúdového, dole smerovaného prietoku cez zhromaždené množstvo vsádzky železného šrotu 8/1., spočívajúcej na pre plyny priestupných roštových zostavách 4/1. a 4/2. Na základe optimálneho pomeru plochy a hĺbky zhromaždeného množstva vsádzky železného šrotu 8/1 prestupujú horúce

31114 T plyny cez túto vsádzku maximálne priaznivou rýchlosťou a s výbornou účinnosťou prestupu tepla.

A konečne poslednou špecifickou úlohou a účelom usporiadania horného komorového úseku 5 je prevádzanie pôsobením gravitácie a v jedinej jednoduchej operácii s určitým stupňom zmiešania, ale bez tlačenia, celkového zhromaždeného množstva vsádzky železného šrotu 8/1. čiastočne predhriatej počas stanovenej doby zdržania do v predchádzajúcej operácii vyprázdneného prostredného komorového úseku 6, prostredníctvom uvoľňovacieho chodu roštových zostáv 4/1. a 4/2.

Špecifické ciele a účely usporiadania prostredného komorového úseku 6 hlavnej vertikálnej predhrievacej komory 3 sú podobné s cieľmi a účelmi horného komorového úseku 5. Hlavným cieľom a účelom prostredného komorového úseku 6 je prijímanie a spoľahlivé udržiavanie celkového množstva už čiastočne predhriatej vsádzky železného šrotu 8/2 na v ňom usporiadaných roštových zostavách 5/1. a 5/2, dopravovanej pôsobením

I gravitácie z horného komorového úseku 5 po stiahnutí roštových zostáv 4/1. a 4/2 do otvorenej polohy z ich polohy pod vsádzkou železného šrotu 8/1 Ďalším cieľom a účelom prostredného komorového úseku 6 je umožniť a zaistiť ďalšie adekvátne čiastočné spaľovanie zmesi plynov prestupujúcej cez roštové zostavy 4/1. a 4/2 do dutín 11. a voľného vnútorného priestoru 12 nad vsádzkou železného šrotu 8/2, s v predchádzajúcim stupni zvýšenou teplotou. Zákonite zmes plynov, prestupujúca cez roštové zostavy 4/1. a 4/2, obsahuje podstatné množstvo plynných horľavých zložiek, vyvíjaných prevažne z horľavých kontaminujúcich nečistôt, obsiahnutých vo vsádzke železného šrotu 8/2 a vystavených pôsobeniu vysokých teplôt bez prítomnosti oxidačného činidla počas predchádzajúceho stupňa predhrievania v hornom komorovom úseku 5. Okrem toho, rovnako počas predchádzajúceho stupňa predhrievania v hornom komorovom úseku 5, zmes plynov s počiatočnou vyššou teplotou pri pretekaní smerom dole a prestupovaní cez vsádzku železného šrotu 8/1. odovzdáva určité množstvo svojej tepelnej energie tejto vsádzke, a preto sa musí teplota

31114 T tejto zmesi plynov upravovať na potrebnú hodnotu. Toto sa dosiahne ďalším a adekvátne primeraným čiastočným spaľovaním zmesi plynov, prestupujúcej cez roštové zostavy 4/1_ a 4/2 do dutín 11 a voľného vnútorného priestoru 12 nad vsádzkou železného ,šrotu 8/2 v prostrednom komorovom úseku 6 za súčasne prebiehajúceho zvyšovania teploty za použitia kyslíko - palivových horákov 13 vyrovnávaním zmenou pomeru kyslík/palivo rovnakým spôsobom ako v hornom komorovom úseku 5. Vyrovnávacia činnosť horákov 13 sa riadene ovláda rovnakým spôsobom ako v prípade čiastočného spaľovania v hornom komorovom úseku 5. Súprúdový, dole smerovaný prietok opätovne ohriatej zmesi plynov cez vsádzku železného šrotu 8/2 v prostrednom komorovom úseku 6 a rovnako tak i účinnosť prestupu tepla sú v podstate rovnaké ako v prípade horného komorového úseku 5. Vsádzka železného šrotu 8/2, predhriata v prostrednom komorovom úseku 6 na ďalej zvýšenú teplotu počas stanovenej doby zdržania, sa privádza gravitáciou do v predchádzajúcej operácii vyprázdneného spodného komorového úseku 7 prostredníctvom uvoľňovacieho chodu roštových zostáv 5/1. a 5/2. '

Špecifické ciele a účely spodného usporiadania komorového úseku 7 hlavnej vertikálnej predhrievacej komory 3 sa v podstate zhodujú s cieľmi a účelmi horného komorového úseku 5 a prostredného komorového úseku 6. Základným účelom spodného komorového úseku 7 je prijímanie a spoľahlivé udržiavanie celkového množstva vysoko predhriatej vsádzky železného šrotu 8/3 vo svojej dutine v tvare obráteného ihlanu, dopravovanej gravitáciou z prostredného komorového úseku 6. Spodný komorový úsek 7 zbiehajúceho sa ihlanovitého tvaru v obrátenom usporiadaní je'vytvorený zo žiaruvzdornej stenovej výmurovky 14 a vodou chladených tvarových segmentov 41., 42, 44/1. a 44/2, ktorých spodné konce tvoria obdĺžnikový vyprázdňovací otvor 47. Tento otvor 47 slúži na vyprázdňovanie vsádzky železného šrotu 8/3 predhriatej na priemernú teplotu 700 °C do nakloneného prepravného - zavážacieho mechanizmu 57. Prepravno - zavážací mechanizmus 57 slúži na prevádzanie a nútené zavážanie vsádzky železného šrotu 8/3, predhriatej na požadovanú teplotu, z predhrievacieho zariadenia 1. do priľahlej, v tandeme spolupracujúcej

31114T elektrickej oblúkovej pece 2 cez otvor 76, usporiadaný v bočnej stene 78 plášťa, ktorý je počas naklápania pece nepriedušne uzatvorený prostredníctvom vodou chladených dvierok 77, uložených na bočnej stene 78 plášťa. Prepravno - zavážací mechanizmus 57 pozostáva z čiastočne vodou f ' chladeného potrubia 58 obdĺžnikového prierezu, ktorého šírka zodpovedá šírke vyprázdňovacieho otvoru 47. Uvedené potrubie 58 obdĺžnikového prierezu je vybavené v jeho vnútornom priestore usporiadaným vratne posuvným plunžerovým baranidlom 61, obdĺžnikového prierezu, zodpovedajúceho obdĺžnikovému prierezu vnútorného priestoru potrubia 58. Priamočiary vratný pohyb posuvného plunžerového baranidla 61 vo vnútornom priestore potrubia 58 obdĺžnikového prierezu je ovládaný prostredníctvom vodou chladeného dvojčinného hydraulického valca 62. Potrubie 58 obdĺžnikového prierezu je umiestnené na odvaľovacích kladkách 60, umožňujúcich mobilnosť potrubia v smere jeho pozdĺžnej osi. Premiestňovanie potrubia 58 obdĺžnikového prierezu v smere jeho pozdĺžnej osi sa ovláda prostredníctvom dvojčinného hydraulického valca 59. Kvôli prijímaniu predhriatej vsádzky železného šrotu, vystupujúcej z vyprázdňovacieho otvoru 47, je horná stena potrubia 58 obdĺžnikového prierezu opatrená otvorom 63, ktorého rozmery a umiestnenie zodpovedajú rozmerom a polohe vyprázdňovacieho otvoru 47. V pohotovostnom režime, pri ktorom neprebieha zavážanie šrotu, sa dvojčinný hydraulický valec 59 zatiahne do stiahnutej polohy, prostredníctvom čoho dôjde k stiahnutiu potrubia 58 z elektrickej oblúkovej pece 2 s tým, že však plunžerové baranidlo 61 zostáva v jeho vnútornom priestore vo vysunutej polohe a takto uzatvára a utesňuje celý vyprázdňovací otvor 47 za súčasného bránenia prepadávaniu predhriatej vsádzky železného šrotu do prepravného zavážacieho mechanizmu 57.

Pre účely zahájenia núteného prevádzania a zavážania na vysokú teplotu predhriatej vsádzky železného šrotu 8/3 do elektrickej oblúkovej pece 2 sa plunžerové baranidlo 61_, nachádzajúce sa vo vnútornom priestore potrubia 58 obdĺžnikového prierezu prestaví do stiahnutej polohy, čo umožňuje prepadávanie vsádzky železného šrotu 8/3 do vnútorného priestoru potrubia

31114 T

58, ktoré sa potom, po naplnení, prostredníctvom odvaľovacích kladiek 60 a uvádzaním dvojčinného hydraulického valca 59 do vysunutej polohy presúva smerom dopredu a zavádza do priestoru elektrickej oblúkovej pece 2. Napredujúci pohyb potrubia 58 obdĺžnikového prierezu prebieha s uzatvoreným obdĺžnikovým vyprázdňovacím otvorom 47, usporiadaným v jeho hornej stene. Vzhľadom na to, že sa dvojčinný hydraulický valec 62 a vratne posuvné plunžerové baranidlo 61_ nachádzajú v stiahnutej polohe, dopravuje sa na vysokú teplotu predhriata vsádzka železného šrotu 8/3, nachádzajúca sa vo vnútornom priestore potrubia 58, iba prostredníctvom jeho premiestňovania smerom k zavážaciemu otvoru elektrickej oblúkovej pece 2. K vlastnej doprave na vysokú teplotu predhriatej vsádzky 8/3 vo vnútornom priestore potrubia 58 obdĺžnikového prierezu postrkovaním tlakom dochádza potom následkom napredujúceho pohybu vratne posuvného plunžerového baranidla 61_, ktorý je spôsobený presúvaním dvojčinného hydraulického valca 62 do vysunutej polohy. Po premiestnení plunžerového baranidla 61_ do vysunutej polohy začína na vysokú teplotu predhriata vsádzka železného šrotu 8/3 prepadávať do vnútorného priestoru a do kúpeľa roztaveného kovu, v tesnej blízkosti priechodu elektrického oblúka, kde dochádza k jej rýchlemu roztaveniu prostredníctvom priamej konvekcie tepla. Hoci na vysokú teplotu predhriata vsádzka 8/3 je vytláčaná pôsobením tlaku vnútorným priestorom šikmo usporiadaného potrubia 58 obdĺžnikového prierezu, je pre vytláčaciu operáciu, v dôsledku relatívne nízkeho koeficientu trenia, potrebná iba pomerne malá, nie príliš vysoká sila.

Ďalším špecifickým cieľom a účelom spodného komorového úseku 7 je umožniť a zaistiť ďalšie maximálne možné spaľovanie zmesi plynov, prestupujúcich smerom dole cez roštové zostavy 5/1_ a 5/2 do dutín 1£ a voľného vnútorného priestoru V2 nad vsádzkou železného šrotu 8/3. Opäť, rovnako ako v predchádzajúcom stupni, zmes plynov s počiatočnou zvýšenou teplotou odovzdáva počas prestupovania cez vsádzku železného šrotu 8/2 určité množstvo svojej tepelnej energie do vsádzky a vzhľadom k tomu sa musí jej teplota upravovať na požadovanú veľkosť. Uvedená úprava sa dosiahne

31114 T prostredníctvom ďalšieho a pokiaľ možno maximálneho konečného prídavného spaľovania zmesi plynov, prestupujúcej v smere prevádzkového, chodu cez roštové zostavy 5/1. a 5/2 do dutín 11. a voľného vnútorného priestoru 12 nad vsádzkou železného šrotu 8/3 v spodnom komorovom úseku 7 za súčasne prebiehajúceho konečného zvyšovania teploty spaľovania plynov za použitia kyslíko - palivových horákov 13, ovládaných vyrovnávaním okamžitou zmenou pomeru kyslík/palivo rovnakým spôsobom ako v hornom komorovom úseku 5 a prostrednom komorovom úseku 6. Vyrovnávacia činnosť horákov 13 sa riadene ovláda rovnakým spôsobom ako v prípade predchádzajúceho čiastočného spaľovania v hornom komorovom úseku 5 a prostrednom komorovom úseku 6. Súprúdový, dole smerovaný prietok opätovne ohriatych plynov sa po priechode cez vsádzku železného šrotu 8/3 odťahuje zo spodného komorového úseku 7 cez dva obdĺžnikové otvory 45/1. a 45/2 (pozri obr. 3) do rozbiehavých, žiaruvzdornou výmurovkou opatrených kanálov 48/1 a 48/2 obdĺžnikového prierezu, vybavených uzatváracími škrtiacimi ventilmi 46/1. a 46/2 kvôli zabráneniu prietoku plynov z predh'rievacieho zariadenia 1. v prípade požiadavky prevádzkového chodu bez predhrievacieho zariadenia 1. pre účely umožnenia obtokového priechodu odpadových plynov z elektrickej oblúkovej pece 2 priamo do vnútorného priestoru 49/1 a 49/2 prach zachytávajúcich, žiaruvzdornou výmurovkou opatrených rozbiehavých kanálov 48/1 a 48/2 obdĺžnikového prierezu. Vnútorný priestor 49/1. a 49/2 rozbiehavých kanálov 48/1. a 48/2 obdĺžnikového prierezu slúži okrem toho ako dospaľovacia komora 79 pre konečné prídavné spaľovanie. Pre tieto účely je dospaľovacia komora 79 vybavená vyrovnávacími kyslíko - palivovými horákmi, 13, ovládanými rovnakým spôsobom ako kyslíko - palivové horáky 13 usporiadané v jednotlivých komorových úsekoch 5, 6 a 7. Vnútorné priestory 49/1 a 49/2 rozbiehavých kanálov 48/1. a 48/2 sú na výstupe prepojené so zbernou skriňou 50. Úplne spálené plyny s teplotou vyššou ako je kritická hodnota, nevyhnutná na štiepenie nežiaducich prchavých uhľovodíkov zahrňujúcich dioxíny a furány, horením, sa odťahuje cez inverzný plynový kanál 53, centrálne usporiadaný na výstupe zbernej skrine 50, prostredníctvom otvoru 52 a cez potrubie 54 kvôli

31114 T ďalšiemu použitiu a spracovaniu. Pre účely dodatočného zvýšenia rekuperačnej energie sa časť horúcich odpadových plynov vracia z potrubia 54 cez potrubie 55, vybavené uzatváracím škrtiacim ventilom 56, cez otvor 39 do horného komorového úseku 5.

Jedným z podstatne významných charakteristických znakov popisovaného vyhotovenia, vytvoreného v súlade s predloženým vynálezom, je riadené ovládanie poloplynulého zostupného priechodu vsádzky železného šrotu 8/1 a 8/2 gravitáciou, vykonávané prostredníctvom ovládacej sústavy 16 pre riadené ovládanie zostupného priechodu vsádzky železného šrotu (skrátene ovládací mechanizmus priechodu vsádzky), znázornenej v priečnom priereze a v rôznych pohľadoch, buď ako celok alebo čiastočne, na obr. 1, obr. 2, obr. 3 a obr. 4 pripojenej výkresovej dokumentácie. Pre účely lepšieho pochopenia charakteristických a výhodných funkčných operácií jednotlivých konštrukčných uzlov a súčastí ovládacieho mechanizmu 16 priechodu vsádzky, je výkresová dokumentácia doplnená jednotlivými detailnými pohľadmi ovládacieho mechanizmu 16 v rôznych funkčných prevádzkových polohách, znázornených v schematických vertikálnych rezoch rovinou V - V z obr. 4 (pozri obr. 5a, obr. 5b, obr. 5c, obr. 5d, obr. 5e a obr. 5f). Základnými funkčnými súčasťami ovládacieho mechanizmu 16 priechodu vsádzky sú: pevné, vodou chladené, viacnásobné rámové opory 68; hlavný natáčací rám 66, jednočinný teleskopický hydraulický valec 64 pre riadené ovládanie otáčania hlavného natáčacieho rámu 66; roštové zostavy 5/1_ a 5/2 (respektíve roštové zostavy 4/1 a 4/2); dvojčinné hydraulické valce 67 pre riadené ovládanie vysúvapia a sťahovania roštových zostáv 5/1 a 5/2 a nosníky 81 na pripojenie roštových zostáv 5/1 a 5/2. Hlavný natáčací rám 66 predstavuje konštrukciu, vytvorenú z jediného kusa, charakterizovanú vo vzdialenosti usporiadanými obdĺžnikovými vodiacimi otvormi na uloženie každej z roštových zostáv 5/1 a 5/2 a umožňujúce ich pohyb v smere pozdĺžnej osi. Vlastné otáčanie hlavného natáčacieho rámu 66 je umožnené prostredníctvom na ňom vytvorených tvarových nástavcov 65 v tvare hokejového puku k tomuto rámu 66 pripevnených a umiestnených v medzerách medzi v ňom vytvorenými

31114 T obdĺžnikovými vodiacimi otvormi. Na druhom, vonkajšom konci hlavného natáčacieho rámu 66, na jeho vrchnej strane, sú upevnené valčeky 80 na znižovanie trenia medzi natáčacím rámom 66 a jednotlivými roštami roštových zostáv 5/1. a 5/2 počas ich vzájomného pohybu v smere pozdĺžnej osi. Každý rošt roštových zostáv 5/1. a 5/2 je na svojich vonkajších bočných koncoch prostredníctvom strmeňového spojenia 82 spriahnutý s horizontálne orientovaným nosníkom 81. Nosník 81 je zasa prostredníctvom dvojčinného hydraulického valca 67 spriahnutý s hlavným natáčacím rámom 66. Vlastné otáčanie hlavného natáčacieho rámu 66 okolo stredovej osi tvarových nástavcov 65, uložených voľne v tvarovo zodpovedajúcich, lícovaných otvoroch polokruhovej konfigurácie, vytvorených v pevných viacnásobných rámových oporách 68, sa ovláda vysúvaním alebo zaťahovaním jednočinného teleskopického hydraulického valca 64.

V základnej prevádzkovej činnej polohe roštových zostáv 5/1. a 5/2 hrebeňovej konfigurácie, poznateľnej z obr. 5 a pripojenej výkresovej j

dokumentácie, sú jednotlivé rošty pre účely udržiavania a bránenia zostupného priechodu vsádzky železného šrotu 8/2 gravitáciou v horizontálnom smere vysunuté do vnútorného priestoru hlavnej vertikálnej predhrievacej komory 3. Toto vysunutie sa dosiahne prostredníctvom tlaku hydraulickej kvapaliny vysunutých jednočinných teleskopických hydraulických valcov 64. V prípade požiadavky riadene ovládaného zostupného priechodu vsádzky železného šrotu 8/2 gravitáciou sa vykonáva sťahovaním v normálnom stave vysunutých jednočinných teleskopických hydraulických valcov 64, ktoré sa uskutočňuje riadeným vypúšťaním hydraulickej kvapaliny z činného priestoru hydraulického valca 64. Ako je poznateľné z obr. 5b pripojenej výkresovej dokumentácie, dôsledkom hmotnosti vsádzky železného šrotu 8/2 dochádza k otáčaniu hlavného natáčacieho rámu 66, zahrňujúceho vysunuté roštové zostavy 5/1. a 5/2, okolo stredovej osi tvarových nástavcov 65 rámu, ktoré spôsobuje natáčanie vo vnútornom priestore usporiadaných koncov hrebeňov, tvoriacich roštové zostavy 5/1. a 5/2, smerom dole. Vďaka tomuto riadene ovládanému počiatočnému prevádzkovému chodu môže časť vsádzky železného šrotu 8/2

31114 T zostupne, gravitáciou prechádzať do spodného komorového úseku 7. Pre účely dokončenia zostupného priechodu celej vsádzky železného šrotu 8/2 do spodného komorového úseku 7 sa uvádzajú do prevádzkovej činnosti dvojčinné hydraulické valce 67. Vzhľadom na to, že sú hydraulické valce 67 usporiadané medzi konštrukciou hlavného natáčacieho rámu 66 a horizontálne orientovaným nosníkom 81, prebieha sťahovanie oboch roštových zostáv 5/1 a 5/2 zo spodného komorového úseku 7 vo všeobecne vertikálnom smere, čo umožňuje zostupný priechod zvyšnej časti vsádzky gravitáciou do spodného komorového úseku 7, ako je názorne naznačené na obr. 5c. Za účelom navrátenia hrebeňov, tvoriacich roštové zostavy 5/1 a 5/2, do ich počiatočnej, do vnútorného priestoru predhrievacej komory 3 vysunutej polohy, sa vysúva jednočinný teleskopický hydraulický valec 64, ktorý pôsobí na hlavný natáčací rám 66, zahrňujúci roštové zostavy 5/1_ a 5/2 v stiahnutej polohe a spôsobuje jeho navrátenie, hlavne gravitáciou, do predchádzajúcej horizontálnej polohy, čo je znázornené na obr. 5d a obr. 5e. Po skončení tohto kroku sa uvádzajú do činnosti dvojčinné hydraulické valce 67, počas ktorej sa presúvajú do stiahnutej polohy. Sťahovanie hydraulických valcov 67 spôsobuje zavádzanie roštových zostáv 5/1 a 5/2 hrebeňovej konfigurácie do vnútorného priestoru predhrievacej komory 3, ktorého výsledkom je navrátenie a dosiahnutie ich pôvodnej počiatočnej horizontálnej polohy v nezaťaženom stave, nachádzajúcej sa nad vsádzkou železného šrotu 8/3 v spodnom komorovom úseku 7 (pozri obr. 5f). Navrátením do ich pôvodnej, počiatočnej horizontálnej polohy sú roštové zostavy 5/1 ^a 5/2 okamžite pripravené na prijímanie a riadené ovládanie zostupného priechodu ďalšej čiastočne predhriatej vsádzky železného šrotu 8/1 z horného komorového úseku 5 do ďalšieho pod ním usporiadaného komorového úseku. Popísaný špecifický prevádzkový chod spočívajúci v postupnom otáčaní hlavného natáčacieho rámu 66 a sťahovanie - vysúvanie jednotlivých hrebeňov, tvoriacich roštové zostavy 5/1_ a 5/2, je neobyčajne významný charakteristický znak navrhovaného vyhotovenia. Hore popísané usporiadanie jednak eliminuje časové zdržania a čakacie doby a zároveň znižuje celkovú výšku konštrukcie predhrievacieho zariadenia 1. Uvedené

31114 T skutočnosti vo svojom dôsledku umožňujú inštaláciu zariadenia 1_ na predhrievanie vsádzky železného šrotu do už existujúcich metalurgických taviamí, čo je veľmi významné hlavne kvôli podstatnému znižovaniu nákladov na inštaláciu a montážne práce.

V súlade s predloženým vynálezom a so znázornením na obr. 1 a podrobnejšie na obr. 6 pripojenej výkresovej dokumentácie je naznačená jedna alternatíva konštrukčného vyhotovenia integrálneho, šikmo usporiadaného zdvíhacieho mechanizmu 72, ktorý je určený na dopravu vsádzky železného šrotu 8/1_ prostredníctvom násypného zásobníka 37 a poloplynulého automatického zavážania predhrievacieho zariadenia 1_. Hlavnou konštrukčnou súčasťou zdvíhacieho mechanizmu 72 je násypný zásobník 37 studeného šrotu jednoduchej robustnej konštrukcie, vykazujúci špecifickú tvarovú konfiguráciu a adekvátny objem a vybavený kladkami 71. Kladky 71 sú usporiadané vo vzájomnom zábere a vedené po zodpovedajúcim spôsobom konfigurovanom vedení . 70 v tvare U robustnej konštrukcie, ktorá slúži na nútené premiestňovanie zásobníka 37 šrotu z jeho spodnej nakladacej polohy 84 do hornej vykladacej polohy 85 po vopred stanovenej dráhe, určenej konfiguráciou vedenia 70. Zdvíhanie a spúšťanie násypného zásobníka 37 je ovládané prostredníctvom zdvíhacieho mechanizmu 57, lán 73, vodiacich kladiek 82 a reverzačných kladiek 74 kvôli zmene smeru pohybu lán 73. Laná 73 sú ukotvené na bočných stranách násypného zásobníka 37 prostredníctvom výkyvného natáčacieho spoja 83.

Ďalší popis prevádzkového chodu popísanej alternatívy konštrukčného vyhotovenia šikmo usporiadaného zdvíhacieho mechanizmu 72 jasne demonštruje jeho výhodnú, spoľahlivú a bezproblémovú, prakticky bez nutnosti údržby väčšieho rozsahu, jednoduchú funkčnú prevádzku, ktorá dokonale vyhovuje prevádzkovým podmienkam metalurgických taviamí. Pri uvedení do prevádzkového chodu v zdvíhacom režime zdvíhací mechanizmus 75 vlečením prostredníctvom lán 73 kladiek 82 a 74 zdvíha násypný zásobník 37, ktorý bol predtým naložený zodpovedajúcim množstvom studenej vsádzky železného

31114T šrotu 8/1., z jeho spodnej nakladacej polohy 84 do hornej vykladacej polohy 85. Z dôvodu utesneného zavážania predhrievacieho zariadenia 1, len čo horný štvorcový profil násypného zásobníka 37 dosiahne úroveň koncových výstupkov dlhších horných stenových dielov 27 a vstupuje do štvorcovej dutiny, usporiadanej vo vrchnej časti predhrievacieho zariadenia 1, 'začne dvojčinný hydraulický valec 26 otáčať tesniacim uzáverom 24 a takto postupne uvoľňovať štvorcový zavážací otvor 22. Na základe uvedených skutočností tvorí štvorcový profil dutiny vo vrchnej časti predhrievacieho zariadenia 1 a horný štvorcový profil násypného zásobníka 37 adekvátne vyhovujúce dynamické utesnenie, ktoré účinne eliminuje možnosť vzniku vzájomného spojenia vnútorného priestoru 38 horného komorového úseku 5 s okolitou atmosférou. Okrem toho, otváranie alebo sťahovanie tesniaceho uzáveru 24 natáčaním umožňuje dosiahnuť voľné a ničím neobmedzené vykladanie studenej vsádzky železného šrotu 8/1 do vnútorného priestoru horného komorového úseku 5. Po vyložení studenej vsádzky železného šrotu 8/1 z násypného zásobníka 37 reverzuje zdvíhací mechanizmus 57 do spätného prevádzkového chodu v spúšťacom režime a násypný zásobník 37 sa začne na základe vlastnej hmotnosti a pôsobením gravitácie vracať do svojej predchádzajúcej, spodnej nakladacej polohy 84. Tesniaci uzáver 24 sa ešte pred prerušením dynamického utesnenia medzi násypným zásobníkom 37 a štvorcovou dutinou v hornej časti predhrievacieho zariadenia 1, spôsobenom vratným premiestňovaním vyloženého zásobníka 37, uzatvára prostredníctvom činnosti hydraulického valca 26.

V prípade požiadavky sa horúce odpadové plyny, odsávané z elektrickej oblúkovej pece 2, môžu cez obtokové potrubia 86/1 a 86/2 presmerovať z hlavného potrubia 20 a odkloniť priamo do dospaľovacej komory 79 kvôli konečnému prídavnému spaľovaniu, čo sa uskutočňuje uzatvorením vodou chladených štvorcových dvierok 32 prostredníctvom činnosti hydraulického valca 26 a otvorením v normálnom stave uzatvorených uzatváracích škrtiacich ventilov 46/1 a 46/2.

31114T

Rozsah predloženého vynálezu, objasnený na základe hore popísaných príkladových vyhotovení, uvedených iba kvôli účelom ilustrácie, nie je žiadnym spôsobom obmedzený, naopak je možné, v tomto nárokovanom rozsahu ochrany, ktorý je vymedzený prostredníctvom priložených patentových nárokov, vytvoriť jeho rôzne ďalšie úpravy ä modifikácie.

Claims (20)

1. Predhrievacie zariadenie na predhrievanie vsádzky železného šrotu pred jej zavážaním do metalurgickej taviacej pece, hlavne využitím tepla, získaného rekuperáciou horúcich odpadových plynov, odťahovaných z odsávacieho výstupného otvoru pece a pre súčasné znižovanie obsahu kontaminujúcich látok zo vsádzky železného šrotu a z odpadových plynov, prostredníctvom súprúdového vertikálne smerovaného prietoku horúcich odpadových plynov a zostupného priechodu vsádzky železného šrotu gravitáciou, vyznačujúce sa tým, že obsahuje vertikálnu predhrievaciu komoru, zahrňujúcu:

horný komorový úsek, opatrený privádzacími prostriedkami na dopravu a zavážanie studeného šrotu do tohto komorového úseku a vstupom pre horúci odpadový plyn, usporiadaným v prietokovom spojení s výstupom pece na odťahovanie odpadových plynov, spodný komorový úsek, opatrený vykladacími prostriedkami na prevádzanie predhriateho šrotu do pece a výstupom na odťahovanie odpadových plynov usporiadaným v prietokovom spojení s odsávacími prostriedkami na odťahovanie energeticky vyčerpaných plynov, pre plyny priestupné uzatváracie prostriedky, umiestnené medzi každým! dvoma za sebou usporiadanými komorovými úsekmi a v postupnom slede ovládateľné medzi uzatvorenou polohou a otvorenou polohou, na prijímanie gravitačné zavádzanej vsádzky šrotu z privádzacích prostriedkov a udržiavanie tejto vsádzky v uzatvorenej polohe po vopred stanovenú dobu zdržania, počas ktorej súčasne, v súprúde, prebieha pritekanie horúcich odpadových plynov, nasávaných zo vstupu na privádzanie plynov do vnútorného priestoru horného komorového úseku, ich prestupovanie vo vertikálnom smere cez vsádzku a cez uzatváracie prostriedky, nachádzajúce sa

31114T v uzatvorenej polohe a odteká do výstupu na odťahovanie odpadových plynov v spodnom komorovom úseku; a na riadenie zostupného priechodu vsádzky gravitáciou pri otvorenej polohe uzatváracích prostriedkov z horného komorového úseku do spodného komorového úseku po uplynutí zodpovedajúcej doby zdržania.

2. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že pre plyny priestupné uzatváracie prostriedky obsahujú:

dvojicu zrkadlovo usporiadaných, navzájom protiľahlých roštových zostáv, vystupujúcich do komory, naklápacie prostriedky na natáčanie roštových zostáv z horizontálnej uzatvorenej polohy kvôli udržiavaniu vsádzky šrotu do smerom dole sklonenej otvorenej polohy, a v axiálnom smere vratne posuvné prostriedky na sťahovanie roštových zostáv z vnútorného priestoru predhrievacej komory do, stiahnutej polohy a na ' ich vysúvanie v horizontálnom smere do vysunutej polohy.

3. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že každé roštové zostavy obsahujú množstvo od seba oddelených roštov, vystupujúcich do vnútorného priestoru komory.

4. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že vykladacie prostriedky na prevádzanie predhriatej vsádzky šrotu zahrňujú:

zbiehavé spodné dno, obsahujúce šikmo usporiadané stenové diely • spodného komorového úseku a opatrené výstupným otvorom, prevádzacie potrubie, rozkladajúce sa medzi spodným vyprázdňovacím otvorom a pecou, v ktorého vnútornom priestore sa zhromažďuje predhriata vsádzka šrotu, prechádzajúca zostupne cez otvor, a dopravné prostriedky pre nútené prevádzanie predhriatej vsádzky šrotu do pece cez prevádzacie potrubie.

31,14 T

5. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 4, vyznačujúce sa tým, že dopravné prostriedky pre nútené prevádzanie predhriatej vsádzky šrotu zahrňujú vratne posuvné plunžerové baranidlo s tlačnou prepážkou, ktoré je činné medzi pohotovostným režimom, pri ktorej predhriata vsádzka šrotu prepadá cez spodný otvor a zhromažďuje sa pred tlačnou prepážkou a zavážacím režimom, v ktorom plunžerové baranidlo vytláča predhriatu vsádzku šrotu do priestoru pece.

6. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že komora zahrňuje aspoň jeden medziľahlý komorový úsek, umiestnený medzi horným komorovým úsekom a spodným komorovým úsekom a zodpovedajúcim spôsobom medzi každými dvoma za sebou usporiadanými komorovými úsekmi opatrený pre plyny priestupnými uzatváracími prostriedkami.

7. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že každý komorový úsek zahrňuje snímacie prostriedky pre monitorovanie charakteristických , veličín odpadových plynov a v ňom sa nachádzajúce vsádzky šrotu, zvolených zo skupiny obsahujúcej: chemické zloženie plynov, teplotu plynov, tlak plynov a teplota vsádzky šrotu, určených na reguláciu horákov.

8. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že každý komorový úsek zahrňuje komorové horákové prostriedky na riadené ovládanie intenzity spaľovania a teploty odpadových plynov a v ňom sa nachádzajúcej vsádzky šrotu.

9. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že vstup na privádzanie horúcich odpadových plynov zahrňuje obtokové potrubie, usporiadané v prietokovom spojení s výstupom odpadových plynov a obtokových ventilových prostriedkov na odkláňanie prúdu horúcich odpadových plynov priamo na výstup pre odťahovanie odpadových plynov.

10. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že privádzacie prostriedky pre dopravu a zavážanie studeného šrotu zahrňujú

31114T násypný zásobník, pohybujúci sa kyvadlovo medzi nakladacou polohou, nachádzajúcou sa vo vzdialenosti od predhrievacej komory a vykladacou polohou, rozkladajúcou sa v utesniteľnom otvore horného komorového úseku.

11. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúce sa tým, že utesnený otvor obsahuje aspoň jedny utesnené dvierka a že jeho vnútorné obvodové okraje lícujú s priľahlými vonkajšími stenami násypného zásobníka, nachádzajúceho sa vo vykladacej polohe.

12. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúce sa tým, že násypný zásobník prechádza po naklonenej plošinovej rampe poháňaný prostredníctvom zdvíhacieho mechanizmu.

13. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že výstupný otvor pre odťahovanie odpadových plynov zahrňuje dospaľovaciu komoru s usadzovacími prostriedkami na znižovanie podielu pevných kontaminujúcich častíc z odpadového plynu.

14. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 13, vyznačujúce sa tým, že dospaľovacia komora zahrňuje horákové prostriedky na spaľovanie horľavých kontaminujúcich látok, obsiahnutých v odpadových plynoch.

15. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 13, vyznačujúce sa tým, že zahrňuje plynové recirkulačné potrubie, usporiadané v prietokovom spojení medzi dospaľovacou komorou a horným komorovým úsekom.

16. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 13, vyznačujúce sa tým, že usadzovacie prostriedky obsahujú vertikálne ohnutý kanál.

17. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 13, vyznačujúce sa tým, že usadzovacie prostriedky obsahujú nálevkovito rozšírený rozptyľovací kanál.

18. Predhrievacie zariadenie podľa nároku 13, vyznačujúce sa tým, že usadzovacie prostriedky obsahujú zbernú skriňu pre oddelené pevné častice.

19. Spôsob predhrievania vsádzky železného šrotu pred jej zavážaním do metalurgickej taviacej pece, využitím tepla, získaného rekuperáciou

31114T horúcich odpadových plynov, odťahovaných z odsávacieho výstupného otvoru pece a súčasne znižovanie obsahu kontaminujúcich látok zo vsádzky železného šrotu a z odpadových plynov so súbežným vertikálnym prietokom horúcich odpadových plynov a zostupným priechodom vsádzky železného šrotu, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje:

ukladanie vsádzky studeného železného šrotu na pre plyny prestupné uzatváracie prostriedky v uzatvorenej polohe v hornom komorovom úseku komory, opatreného vstupom na privádzanie horúcich odpadových plynov, ktorý je usporiadaný v prietokovom spojení s výstupom pece na odťahovanie odpadových plynov, udržiavanie uvedenej vsádzky na uzatváracích prostriedkoch v uzatvorenej polohe po vopred stanovenú dobu zdržania za súčasného pritekania horúcich odpadových plynov zo vstupu pre privádzanie plynov do horného komorového úseku, ich prestupovanie cez vsádzku šrotu a uzatváracie prostriedky a odtekanie do výstupu na odťahovanie odpadových plynov, usporiadaného v spodnom komorovom úseku, riadené ovládanie zostupného priechodu vsádzky šrotu gravitáciou prostredníctvom otvárania uzatváracích prostriedkov a prechádzania vsádzky z horného komorového úseku do spodného komorového úseku po uplynutí doby zdržania, nútené prevádzanie predhriatej vsádzky šrotu zo spodného komorového úseku do pece, a opakovanie hore uvedených krokov v postupnom' stupňovitom slede pre ďalšie po sebe idúce diskrétne vsádzky železného šrotu.

20. Spôsob podľa nároku 19, vyznačujúci sa tým, že krok udržiavania vsádzky šrotu počas vopred stanovenej doby zdržania zahrňuje ďalšie ohrievanie odpadových plynov a vsádzky šrotu prostredníctvom v každom komorovom úseku usporiadaných spaľovacích horákov.