SK6672000A3 - Withdrawal device for a shaft furnace - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka šachtovej pece, najmä šachtovej pece, na priamu redukciu so zásypom z kusového materiálu, najmä kusového materiálu obsahujúceho oxid železnatý a/alebo železnú hubu, so závitovkovými dopravníkmi na vynášanie kusového materiálu zo šachtovej pece, prechádzajúcimi plášťom šachtovej pece, ktoré sú umiestnené nad oblasťou dna šachtovej pece a ktoré sú uložené v plášti šachtovej pece.

Doterajší stav techniky

Šachtové pece, najmä redukčné pece, vyššie opísaného typu sú vo veľkom známe zo stavu techniky. Také, v podstate ako valcové duté teleso vytvorené, šachtové pece obsahujú spravidla zásyp z kusového materiálu obsahujúceho oxid železnatý a/alebo železnú hubu, pričom materiál obsahujúci oxid železnatý je umiestnený v hornej časti šachtovej pece. Viac po obvode šachtovej pece v jej spodnej tretine umiestnenými vstupnými otvormi sa vstrekuje do šachtovej pece a tým do zásypu z pevnej látky redukčný plyn prichádzajúci zo zariadení na vyplynovanie taveniny. To znamená prachom zaťažený redukčný plyn prúdi hore zásypom a redukuje pritom úplne alebo čiastočne oxid železnatý zo zásypu na železnú hubu.

Úplne alebo čiastočne redukovaný oxid železnatý sa dopravuje vynášajúcimi zariadeniami umiestnenými medzi oblasťou dna šachtovej pece a oblasťou výstupných otvorov plynu zo šachtovej pece. Tieto vynášajúce zariadenia sú spravidla vytvorené ako hviezdicovo umiestnené, radiálne (vo vzťahu k šachtovej peci) dopravujúce závitovkové dopravníky.

Zóna ležiaca v oblasti dna šachty, v ktorej sa nachádza vynášajúce zariadenie, musí mať maximum aktívnych vynášajúcich plôch na dosiahnutie pokiaľ možno rovnomerného poklesu kusového materiálu, ďalej sa musí zabezpečiť taktiež kontinuálny pohyb materiálu v reakčnej zóne.

Požiadavka na maximum aktívnej vynášajúcej plochy sa splní pri hviezdicovitom umiestnení závitovkových dopravníkov len vtedy, ak každý zo závitovkových dopravníkov odoberá po celej svojej dĺžke vyčnievajúcej do šachty rovnomerne materiál zo zásypu a dopravuje ho preč.

Aby sa to docielilo, je dopravný prierez existujúcich závitoviek dimenzovaný tak, že v každej časti závitovkového dopravníka sa musí uskutočniť tak doprava materiálu z častí umiestnených v smere dopravy ako aj doprava kusového materiálu obklopujúceho tento úsek. Toto nastáva spravidla kontinuálne v smere dopravy narastajúcim zvýšením polomeru plášťa skrutkovice. Prídavné sa narastajúcim zvyšovaním chodu závitovky v smere dopravy neustále zväčšuje dopravovaný objem každou časťou závitovky.

Napriek týmto opatreniam bolo zistené, že sa materiál na hlave závitovky a taktiež na stenách šachtovej pece odvádza dvojnásobnou až trojnásobnou rýchlosťou, než v stredných oblastiach závitovkového dopravníka.

Toto spôsobuje, že materiál nachádzajúci sa nad strednými oblasťami závitovkového dopravníka má väčšie zdržanie v šachtovej peci, ako materiál nad oblasťami so zvýšeným dopravným výkonom. Tým sa nad strednými oblasťami vytvárajú zosilnené spečeniny a mostíky vo vnútri kusového materiálu, zatiaľ čo nad oblasťami so zvýšeným dopravným výkonom nastáva obzvlášť často vo vnútri zásypu vznik kanálov.

Šachtové pece známe zo stavu techniky majú teda nevýhody, že pri použití obvyklých závitovkových dopravníkov sa nemôže zaistiť rovnomerné vynášanie kusového materiálu, nachádzajúceho sa v šachtovej peci bezprostredne pomocou závitovkových dopravníkov. V spojení s oblasťami aj tak nepostihnuteľnými hviezdicovito umiestnenými závitovkovými dopravníkmi, čo sú jednak klinovité oblasti medzi dvoma susediacimi závitovkami a rovnako priestor v strede šachtovej pece vyhĺbený hlavami závitovkových dopravníkov, vznikajú rôzne zdržania kusového materiálu v šachtovej peci, z čoho opäť vyplýva nerovnomerný priebeh redukcie a rovnako kolísajúca kvalita produkcie.

Podstata vynálezu

Úlohou predmetného vynálezu je preto vytvoriť šachtovú pec, najmä šachtovú pec na priamu redukciu, ktorá má na základe použitých závitovkových dopravníkov lepšie, rovnomernejšie vynášanie materiálu zásypu, ako šachtové pece zo známeho stavu techniky pri použití zvyčajných závitovkových dopravníkov.

Táto úloha sa podľa vynálezu vyrieši tým, že vynášajúca oblasť každého závitovkového dopravníka, vyčnievajúca do šachty, je v pozdĺžnom smere rozdelená na aspoň dva susediace úseky, pričom dopravné prierezy susediacich koncov úsekov v dopravnom smere narastajú skokom.

Úsek tvoriaci hlavu závitovky nemá v protiklade ku všetkým ďalším oblastiam dopravovať žiadny materiál z jej predchádzajúcich úsekov. Má teda celú kapacitu voľnú na odvod materiálu zo zásypu. Na vytvorenie takýchto úsekov so zvýšenou dopravnou kapacitou taktiež v strednej časti vynášajúcej oblasti závitovkového dopravníka , vyčnievajúceho do šachty, sa vynášajúca oblasť rozdelí na úseky, pričom dopravný prierez je vytvorený tak, že pri prechode z jedného úseku do smeru dopravy susediaceho úseku narastá skokom. V tomto úseku sa oproti predchádzajúcemu úseku zvýšenou kapacitou môže opäť odviesť zo zásypu viac materiálu.

V súhrne sa tým docieli rovnomernejší dopravný výkon po celej dĺžke závitovky, pričom už rozdelenie vynášajúcej oblasti závitovkového dopravníka, vyčnievajúcej do šachty, pri nedlhých vynášajúcich oblastiach na dva takéto úseky, postačuje na dosiahnutie signifikantného zlepšenia dopravných pomerov vzhľadom na závitovkový dopravník, ktorý má v dopravnom smere kontinuálne narastajúci dopravný prierez.

V závislosti od dĺžky a počtu otáčok závitovky sa vynášajúca oblasť vyčnievajúca do šachty rozdeľuje na dva alebo viac takýchto úsekov. Podstatným kritériom pri voľbe počtu úsekov je nárast dopravného prierezu. So stúpajúcim počtom úsekov, respektíve so znižujúcim sa nárastom dopravného prierezu sa približuje podoba závitovky, a tým dopravná charakteristika závitovky, závitovke s kontinuálne narastajúcim dopravným prierezom.

Stupňovitý nárast dopravného prierezu v oblasti navzájom priradených koncov úsekov má, vzťahujúce sa na pozd&nu os závitovkového dopravníka, stredné stúpanie aspoň 45°, prednostne aspoň 60°, obzvlášť prednostne v podstate 90°. Na dodržanie pokiaľ možno malej trecej sily medzi kusovým materiálom a čelnou plochou chodu závitovky v tejto oblasti a tým aj malého oteru a malého potrebného hnacieho výkonu je ďalej výhodné, vytvoriť tento prechod aspoň z časti postupný.

Na zaistenie nízkeho potrebného výkonu pohonu je výhodné vytvoriť skokové nárasty dopravného prierezu navzájom presadené v smere obvodu dopravného prierezu, prednostne rovnomerne rozdelené, pričom vynášajúca oblasť je rozdelená do aspoň troch úsekov.

Podľa prednostného vyhotovenia sa udržiava dopravný prierez vo vnútri jednotlivých úsekov závitovkového dopravníka konštantný. Toto vyhotovenie je obzvlášť technicky jednoducho realizovateľné.

Podľa alternatívneho vyhotovenia k vyššie uvedenému riešeniu sú dopravné prierezy vo vnútri jednotlivých úsekov závitovkového dopravníka vytvorené konštantné narastajúce. Tento variant spája výhody doterajších závitovkových dopravníkov s výhodami závitovkových dopravníkov podľa vynálezu, to znamená, že sa kombinujú kontinuálne narastajúce dopravné úseky s oblasťami zvýšeného dopravného výkonu.

Prednostne sú skrutkové plochy závitovkového dopravníka tvorené skrutkovými prvkami namontovateľnými na skrutkovici závitovkového dopravníka. Aj keď skrutkové plochy môžu byť vytvorené ako priechodné po celej dĺžke závitovky, sú skrutkové plochy vytvorené namontovateľnými prvkami jednoduchšie vyrobiteľné. V prípade opravy sa taktiež môžu tieto skrutkové prvky podstatne jednoduchšie vymeniť.

Rozsah zmeny dopravného prierezu dvoch susediacich koncov prierezu, udávaný ako zmena jeho polomeru, je dvojnásobok až osemnásobok, prednostne dvojnásobok až sedemnásobok strednej zrnitosti dopravovaného kusového materiálu, pričom pokusy ukázali, že pri rozdelení vynášajúcej oblasti závitovkového dopravníka na tri úseky, je obzvlášť prednostné zvýšenie polomeru dopravného prierezu na troj- až štvornásobok zrnitosti.

Konštrukčne je toto prednostné vyhotovenie uskutočnené tým, že napríklad pri použití skrutkových prvkov prináležiacich dvom susedným, odlišným úsekom je druhý skrutkový prvok napríklad o trojnásobok strednej zrnitosti väčší ako prvý. Pri strednej zrnitosti napríklad 20 mm sa teda tieto skrutkové prvky odlišujú vo svojej výške o 60 mm.

Trojnásobná stredná zrnitosť ako hodnota stúpania výšky prvku bola zistená pri skúškach ako obzvlášť výhodná pri vytvorení oblasti so zvýšeným dopravným výkonom.

Podľa ďalšieho znaku šachtovej pece podľa vynálezu je stúpanie chodu závitovky závitovkového dopravníka uskutočnené v smere dopravy stúpajúce, alebo je udržiavané takmer konštantné a v ďalšej rade je stúpajúce. Tým sa v smere dopravy zväčšuje objem dopravovaný závitovkovým dopravníkom, takže sa podľa vynálezu materiál odoberaný zo zásypu taktiež skutočne dopravuje zo šachtovej pece.

Prehľad obrázkov na výkresoch

V nasledujúcom je šachtová pec podľa vynálezu ešte bližšie objasnená pomocou výkresov. Na výkresoch znázorňuje:

obr. 1 šachtovú pec so závitovkovým dopravníkom, obr. 2 schematicky závitovkový dopravník, pričom dopravný prierez je v jednotlivých úsekoch konštantný, obr. 3 schematicky závitovkový dopravník, pričom dopravný prierez je v jednotlivých úsekoch narastajúci a obr. 4a až 4c porovnanie dopravných výkonov existujúceho závitovkového dopravníka a závitovkového dopravníka podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Obr. 1 znázorňuje šachtovú pec 1. podľa vynálezu so zásypom 2 z kusového materiálu a závitovkovými dopravníkmi 3 na vynášanie kusového materiálu zo šachtovej pece 1.. V okružnej zóne 4 je pozdĺž plášťa šachtovej pece 1. umiestnených viacero vstupných otvorov plynu, ktorými sa vháňa do zásypu 2 redukčný plyn. Stanovený počet (tu šesť) hviezdicovito nad dnom šachtovej pece 1 umiestnených závitovkových dopravníkov 3 zaisťuje vynášanie kusového materiálu. Vynášajúca oblasť 5 každého závitovkového dopravníka 3, vyčnievajúceho do šachty, je rozdelená na tri úseky 7, 8, 9, pričom dopravný prierez jednotlivých úsekov 7, 8, 9 v smere dopravy, teda v smere ku stene šachtovej pece 1, narastá skokom.

Na obr. 2 a 3 sú znázornené dve rôzne podoby porovnania závitovkových dopravníkov 3. Obr. 2 pritom znázorňuje závitovkový dopravník 3 v reze, ktorého dopravná časť, teda vynášajúca oblasť 5, vyčnievajúca do šachty, je vytvorená formou prerušeného chodu závitovky, tvoreného závitovkovými prvkami 6.

Vynášajúca oblasť 5 je rozdelená na tri úseky 7, 8, 9, pričom so susediacich koncov úsekov 7, 8, 9 sa zvyšuje výška závitovkových prvkov 6 o trojnásobok strednej zrnitosti dopravného kusového materiálu. Vo vnútri jednotlivých úsekov 7, 8, 9 sú výška závitovkového prvku 6 a tým aj dopravný prierez udržiavané konštantné.

Závitovkový dopravník 3 znázornený na obr. 3 sa odlišuje od závitovkového dopravníka 3 znázorneného na obr. 2 tým, že výška závitovkového prvku 6 je vo vnútri úsekov 7, 8, 9 vytvorená v smere dopravy kontinuálne narastajúca. Až na prechode z jedného úseku 7, 8 na nasledujúci úsek 8, 9 má výška závitovkového prvku 6 skokovú zmenu v rozsahu trojnásobku strednej zrnitosti kusového materiálu.

Obr. 4a až 4c znázorňujú porovnanie dopravných charakteristík existujúcich závitovkových dopravníkov a závitovkových dopravníkov 3 podľa vynálezu so skokovo narastajúcim dopravným prierezom. Dopravný výkon existujúceho závitovkového dopravníka (obr. 4a) je na hlave závitovky (komora 1) a taktiež v blízkosti steny šachtovej pece 1. (komora 5) podstatne vyšší ako v stredných oblastiach (komory 2 až 4) závitovkového dopravníka. Rozdelenie závitovkového dopravníka 3 na dva úseky 7, 8, 9 s rôznym dopravným prierezom (obr. 4b) spôsobuje nárast dopravného výkonu v oblasti zvýšenia dopravného prierezu (komora 3). Až rozdelenie na tri úseky 7, 8, 9 spôsobuje dopravný výkon konštantný na väčšej časti vynášajúcej oblasti 5.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Šachtová pec, najmä šachtová pec, na priamu redukciu so zásypom (2) z kusového materiálu, najmä kusového materiálu obsahujúceho oxid železnatý a/alebo železnú hubu, so závitovkovými dopravníkmi (3) na vynášanie kusového materiálu zo šachtovej pece (1), prechádzajúcimi plášťom šachtovej pece (1), ktoré sú umiestnené nad oblasťou dna šachtovej pece (1) a ktoré sú uložené v plášti šachtovej pece (1), vyznačujúca sa tým, že vynášajúca oblasť (5) každého závitovkového dopravníka (3), vyčnievajúcej do šachtovej pece (1), má v pozdĺžnom smere aspoň dva susediace úseky (7, 8, 9), pričom dopravný prierez konca úseku (8, 9) nasledujúceho v smere dopravy je skokovo väčší ako dopravný prierez predchádzajúceho úseku (7, 8).
2. 2. Šachtová pec podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že nárast skokom dopravných prierezov má v oblasti navzájom susediacich koncov úsekov (8, 9), vzťahujúce sa na pozdĺžnu os závitovkového dopravníka (3), stredné stúpanie aspoň 45°, s výhodou aspoň 60°.
3. 3. Šachtová pec podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že nárast skokom dopravných prierezov má v dopravnom smere stúpanie 90 °.
4. 4. Šachtová pec podľa nároku 1 až 3 , vyznačujúca sa tým, že vynášajúca oblasť (5) každého závitovkového dopravníka (3), vyčnievajúceho do šachty, má v pozdĺžnom smere aspoň tri susediace úseky (7, 8, 9), pričom nárasty skokom dopravného prierezu sú vytvorené navzájom s presahom v smere obvodu dopravného prierezu, s výhodou rovnomerne rozdelené.
5. 5. Šachtová pec podľa nároku 1 až 4 , vyznačujúca sa tým, že dopravné prierezy sú vo vnútri jednotlivých úsekov (7, 8, 9) závitovkového dopravníka (3) konštantné.
6. 6. Šachtová pec podľa jedného z nárokov 1 až 5 , vyznačujúca sa tým, že dopravné prierezy sú vo vnútri jednotlivých úsekov (7, 8, 9) závitovkového dopravníka (3) vytvorené kontinuálne narastajúce.
7. 7. Šachtová pec podľa jedného z nárokov 1 až 6 , vyznačujúca sa tým, že skrutkové plochy závitovkových dopravníkov (3) sú tvorené závitovkovými prvkami (6) montovanými na hriadele závitovkových dopravníkov (3).
8. 8. Šachtová pec podľa jedného z nárokov 1 až 7 , vyznačujúca sa tým, že nárast dopravného prierezu medzi susediacimi koncami úsekov (7, 8, 9), závitovkového dopravníka (3) je tvorený zväčšením polomeru v rozsahu dvojnásobku až osemnásobku, prednostne dvojnásobku až šesťnásobku strednej zrnitosti kusového materiálu.
9. 9. Šachtová pec podľa nároku 8, vyznačujúca sa tým, že vynášajúca oblasť (5) každého závitovkového dopravníka (3), vyčnievajúceho do šachty je rozdelená na tri susediace úseky (7, 8, 9), pričom zväčšenie polomeru dopravného prierezu medzi susediacimi koncami úsekov (7, 8, 9) je trojnásobok až štvornásobok strednej zrnitosti kusového materiálu.
10. 10. Šachtová pec podľa nároku 1 až 9, vyznačujúca sa tým, že stúpanie chodu závitovky závitovkového dopravníka (3) je v smere dopravy konštantné a/alebo je vytvorené ako zväčšujúce sa.