EA032425B1

EA032425B1 - Загрузочная установка металлургического реактора

Info

Publication number: EA032425B1
Application number: EA201692527A
Authority: EA
Inventors: Поль Токкер; Эрнесто Пеллегрино; Рене Хинтген
Original assignee: Поль Вурт С.А.
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2019-05-31
Also published as: EP3152506B1; CA2948084C; TWI641792B; US20170146295A1; UA118701C2; LU92471B1; EA201692527A1; WO2015185694A1; BR112016026284B1; CN106461330B; CA2948084A1; EP3152506A1; JP2017520741A; TW201616073A; JP6517840B2; CN106461330A; TR201819961T4; US10767930B2; KR20170015894A; KR102382705B1

Abstract

Изобретение относится к загрузочной установке (1) металлургического реактора, имеющей охлаждающий узел (4), размещенный для охлаждения реакторной стороны загрузочной установки (1), причем охлаждающий узел (4) содержит несколько охлаждающих панелей (10) и причем каждая охлаждающая панель (10) содержит по меньшей мере один канал (12) хладагента. Канал (12) выполнен в виде канавки в опорной плите (11), причем канавка покрыта покровной пластиной (13), установленной на опорной плите (11).

Description

032425 В1

Область техники

Изобретение относится к загрузочной установке металлургического реактора. Кроме того, оно относится к охлаждающему узлу такой загрузочной установки и к охлаждающей панели для такого охлаждающего узла.

Уровень техники

Металлургические реакторы являются хорошо известными из уровня техники. Эти реакторы, как правило, имеют подачу сверху самотёком посредством загрузочной установки, которая, в свою очередь, может снабжаться насыпным материалом от промежуточных загрузочных бункеров. Один тип загрузочной установки описан в международной заявке ВДО 2012/016902 А1. В данном случае материал подается через желоб питателя, который помещен выше входа распределяющего короба. Короб установлен на выполненной с возможностью вращения трубчатой опоре, в которой расположен желоб питателя. Для обеспечения двухмерной подвижности короба он также является наклоняемым относительно опоры посредством тяг, присоединенных к зубчатой передаче. Зубчатая передача помещается в корпусе редуктора, образованном опорой и неподвижным кожухом, на котором с возможностью вращения установлена опора. Для защиты зубчатой передачи часть основания кожуха имеет теплозащитный экран с охлаждающим контуром. Защитный экран задает центральное отверстие, в котором располагается нижний участок опоры. Поскольку теплозащитный экран может быть подвергнут относительно высоким температурам и значительным изменениям температуры, в то время как также могут наблюдаться высокотемпературные градиенты, может возникнуть потребность в контроле, обслуживании и/или замене защитного экрана или, по меньшей мере, его частей. Это, прежде всего, относится к охлаждающему контуру, но также и к теплозащитному слою огнеупорного материала, который размещается на нижней стороне охлаждающего контура. Хотя загрузочная установка согласно вышеупомянутой заявке работает в основном хорошо, обслуживание теплозащитного экрана зачастую является сложным и трудоемким.

Техническая проблема

Поэтому целью изобретения является облегчение монтажа и обслуживания теплозащитного экрана в загрузочной установке металлургического реактора. Цель достигнута посредством загрузочной установки по п.1

Claims

формулы изобретения, охлаждающего узла по п.17 формулы изобретения и охлаждающей панели по п.18 формулы изобретения. Общее описание изобретения Изобретение обеспечивает загрузочную установку металлургического реактора, имеющую охлаждающий узел, размещенным для охлаждения реакторной стороны загрузочной установки. Металлургический реактор может, прежде всего, относиться к типу доменной печи. Загрузочная установка обычно относится к типу, в котором насыпной материал снабжается в реактор самотёком. Поэтому в этих случаях загрузочная установка, по меньшей мере, в большей своей части предполагается к монтажу выше реактора. Таким образом, реакторная сторона, т.е. сторона, которая обращена к реактору, является стороной основания или нижней стороной. Однако является допустимым, что загрузочная установка находится на другой стороне реактора. Охлаждающий узел выполнен с возможностью размещения для охлаждения реакторной стороны, что обычно означает, что он располагается вдоль реакторной стороны. Согласно изобретению охлаждающий узел содержит несколько охлаждающих панелей, причем каждая охлаждающая панель содержит по меньшей мере один канал хладагента. Иными словами, охлаждающий узел разработан модульным способом, причем охлаждающие панели могут рассматриваться в качестве модулей. Обычно панели расположены друг рядом с другом вдоль поверхности загрузочной установки, которая обращена к реактору. В любом случае панели могут быть предварительно изготовлены вне загрузочной установки, а затем установлены одна за другой. Как упомянуто прежде, охлаждающий узел обычно работает в тяжелых условиях и должен, тем не менее, безупречно функционировать для защиты других частей загрузочной установки. Поэтому панели могут нуждаться в осмотре, обслуживании и, возможно, замене. Подразумевается, что эти операции значительно облегчаются за счет использования модульных панелей, которые могут быть удалены в индивидуальном порядке для контроля, обслуживания и/или замены. В предпочтительном варианте осуществления все охлаждающие панели являются идентичными таким образом, что сменная панель может быть использована в любом положении. Следует также отметить, что такие контроль, обслуживание и/или замена могут быть проведены из внутренней части загрузочной установки. Для дальнейшей облегчения установки и снятия панелей является предпочтительным, что охлаждающие панели установлены посредством разъемного присоединения. Они могут быть установлены друг с другом и/или с остальной части загрузочной установки съемным образом. Обычно, разъемное присоединение представлено болтовым соединением. Каналы хладагента могут быть образованы обычными трубообразными трубопроводами, как они известны из уровня техники. Для легкого изготовления, однако, является предпочтительным, что каждая панель содержит опорную плиту, в которой выполнен по меньшей мере один канал хладагента. Обычно форма опорной плиты более или менее соответствует общей форме самой панели. Канал может быть выполнен совместно с опорной плитой в ходе первичного процесса формирования, такого как литье, или он может быть получен с помощью станочной обработки предварительно изготовленной опорной плиты.

- 1 032425

Последний способ может обеспечивать повышенную эффективность охлаждения.

Опорная плита может быть выполнена из различных видов материала. Само собой разумеется, эти материалы должны иметь достаточную механическую прочность и должны противостоять повышенным температурам, а также возможным перепадам температур. Поскольку хорошая теплопроводность также облегчает процесс охлаждения, опорную плиту предпочтительно изготавливают из металла, например стали.

Канал выполнен в виде канавки в опорной плите, причем канавка покрыта покровной пластиной, установленной на опорной плите. Иными словами, если опорная плита имеет верхнюю поверхность и поверхность основания, канал может быть выполнен в виде канавки в верхней поверхности, в то время как поверхность основания является полностью плоской. Очевидно, в этом варианте осуществления практически отсутствуют какие-либо ограничения для формы канала, т.е. он может быть прямым или криволинейным, а также может иметь различные виды поперечных сечений. Такой канал может быть легко получен путем фрезерования. Само собой разумеется, верхняя сторона канала должна быть закрыта для надежного удерживания хладагента. Поэтому покровная пластина установлена на опорной плите путем, например, сварки.

Как упомянуто прежде, канал хладагента может иметь различные формы. Само собой разумеется, является желательным, что в окрестности канала хладагента располагается полная площадь панели. Хотя это может быть достигнуто, соответственно, посредством нескольких каналов хладагента или ветвящегося канала хладагента, является предпочтительным, что канал хладагента имеет меандровую конфигурацию. За счёт этого единственный неветвящийся канал хладагента может покрывать большую площадь.

Предпочтительно, покровная пластина имеет меандровую конфигурацию, соответствующую меандровой конфигурации канала хладагента. При наличии деформации опорной плиты в канале хладагента возникает перемещение. Когда покровная пластина близко копирует форму канала хладагента, является возможным снижение опасности разрушения сварного шва между покровной пластиной и опорной плитой, поскольку покровная пластина следует за перемещением канала хладагента.

Само собой разумеется, каналы хладагента должны быть присоединены к источнику хладагента. С одной стороны, является допустимым соединение каналов хладагента различных панелей непосредственно друг с другом. Тем не менее, является предпочтительным, когда каждая панель содержит по меньшей мере один трубопровод хладагента, который присоединен к каналу хладагента. Прежде всего, когда канал хладагента является канавкой в опорной плите, присоединение и разъединение канала хладагента, а также источника хладагента могут быть в значительной мере облегчены, когда имеется трубопровод хладагента, который выступает от поверхности опорной плиты и может иметь стандартный соединитель.

Также и в случае применения вышеупомянутых трубопроводов хладагента каналы хладагента различных панелей могут быть соединены последовательно. Например, может иметься единственный вход и единственный выход для всего охлаждающего узла. В таком случае добавленная длина каналов может привести к значительному снижению давления, что требует, в свою очередь, использования подпорных насосов. Кроме того, располагающиеся ближе к выходу панели получают хладагент, который уже был нагрет в результате протекания через несколько других панелей. По этим причинам является предпочтительным, что каналы хладагента различных панелей параллельно присоединены к источнику хладагента. Это не исключает возможности того, что небольшие группы панелей, например числом две или три, могут быть соединены последовательно. Предпочтительно, каналы хладагента любых двух различных панелей соединяются параллельно, что означает, что каждый канал охлаждения непосредственно присоединен к источнику хладагента. Такая конфигурация имеет результатом относительно небольшое снижение давления и позволяет использовать, например, источник хладагента охлаждающегося контура, принадлежащего к металлургическому реактору, также в качестве источника хладагента для охлаждающего узла.

Серьезной проблемой известных из уровня техники загрузочных установок является обслуживание огнеупорного слоя, который обычно является необходимым для дополнения системы охлаждения. Такой огнеупорный слой обычно размещают между охлаждающим контуром и реактором. Обычно огнеупорный материал слоя с течением времени деградирует и должен быть заменен, по меньшей мере, частично. Согласно известному уровню техники огнеупорный материал, например бетон, торкретируют или укладывают цемент-пушкой от реакторной стороны, что является затруднительным, отнимающим много времени и потенциально опасным процессом. Эти проблемы преодолеваются в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, в котором на каждой охлаждающей панели установлен по меньшей мере один теплозащитный элемент. Теплозащитный элемент, само собой разумеется, должен быть огнестойким, т.е. огнеупорным. Низкая теплопроводность также является желательной характеристикой для теплозащитного элемента. Прежде всего, когда каждая панель установлена посредством разъемного присоединения, замена и/или обслуживание теплозащитного элемента могут быть легко произведены путем снятия панели и ее удаления из загрузочной установки. Также и в случае замены или восстановления теплозащитного элемента методом торкретирования, это может быть произведено в подходящем месте с лучшими условиями труда. Теплозащитный элемент может быть представлен слоем огне
- 2 032425 упорного материала, который заливают или торкретируют на панель. Альтернативно, он может быть представлен своего рода пластиной или плиткой, которая присоединена к панели.

Согласно одному аспекту изобретения несколько теплозащитных плиток расположены смежным друг другу образом вдоль поверхности. Поверхность, вдоль которой располагаются плитки, может быть представлена плоскостью, склоном или иной поверхностью. Термин поверхность в настоящем документе следует понимать в геометрическом смысле, т.е. это не обязательно должна быть физическая поверхность устройства. Каждая плитка является теплозащитной в том отношении, что она является теплостойкой, прежде всего несгораемой, и имеет за счет своей геометрии некоторую экранирующую способность. Теплостойкость, предпочтительно, составляет 1200°С, поскольку такие температуры могут быть достигнуты в случае аварийной ситуации. Обычно каждая плитка содержит огнеупорный материал. Между смежными плитками может быть обеспечен зазор. Зазор обеспечивает тепловое расширение отдельных плиток. Поэтому тепловое напряжение в отдельной плитке является относительно малым по сравнению с напряжением в монолитном огнеупорном слое. Величина зазора может быть выбрана согласно ожидаемому тепловому расширению плиток в условиях работы загрузочной установки. Для плиток может быть допустимым касаться друг друга при достижении установкой высших значений температуры, поскольку тепловое напряжение в таком случае все еще является меньшим, чем в монолитной конструкции. С другой стороны, размер зазора при комнатной температуре может быть выбран таким образом, что он не закрывается даже при высших значениях температуры. Однако размер зазора не должен быть слишком большим, поскольку это может отрицательно сказаться на экранирующих свойствах теплозащитного узла. Является возможным частичное наложение плиток друг на друга, например, в виде паза и гребня таким образом, что является возможным расширение плиток, в то время как тепловая конвекция через зазор затрудняется. Также в рамках изобретения находится размещение в пределах зазора некоторого материала при условии, что этот материал не препятствует слишком сильно тепловому расширению отдельных плиток. Материал может, например, быть в значительной степени сжимаемым.

Согласно предпочтительному варианту осуществления плитки содержат опорную структуру, на которой размещен огнеупорный материал. Такая опорная структура образует своего рода основу плитки. Обычно опорную структуру изготавливают из материала с высокой устойчивостью к процессам теплового расширения и сокращения, т.е. материала, образование трещин в котором при этих процессах является очень маловероятным. Само собой разумеется, что материал должен иметь точку плавления, которая располагается значительно выше ожидаемых в процессе функционирования загрузочной установки температур. Возможные материалы являются керамикой или металлами, например сталью. Огнеупорный материал, который размещают на опорной структуре, само собой разумеется, должен обладать высокими теплостойкостью и огнестойкостью. Предпочтительно, он должен быть плохим проводником тепла. Последний признак не является критичным для опорной структуры. С другой стороны, огнеупорный материал не должен быть столь же стойким к процессам тепловой деформации, поскольку также и в случае образования в огнеупорном материале малых трещин, он все еще может быть удержан на месте посредством присоединения к опорной структуре.

Является предпочтительным, когда огнеупорный материал может быть залит на опорную структуру или вокруг нее. Иными словами, огнеупорный материал должен накладываться в жидкой или полужидкой форме, которая отвердевает после наложения на опорную структуру. Один такой предпочтительный материал представлен огнеупорным бетоном.

Это также открывает возможность формирования зазора путем размещения своего рода распорного материала в положении намеченного зазора перед заливкой огнеупорного материала. Распорный материал может быть удален по окончании процесса заливки до установки плитки на загрузочной установке. Альтернативно, зазор может быть заполнен материалом, который является недолговечным при рабочих температурах металлургического реактора. Иными словами, распорный материал является недолговечным и может быть оставлен на месте во время установки плитки. Недолговечный в данном контексте относится к материалам, которые плавятся и/или испаряются, а также к материалам, которые исчезают вследствие химической реакции при высоких температурах, обычно вследствие сгорания. Само собой разумеется, поскольку единственная функция материала состоит в обеспечении своего рода литейной формы для процесса литья огнеупорного материала, и распорный материал теряется в процессе эксплуатация реактора, для этой цели предпочтительными являются дешевые материалы. Например, могут использоваться древесные или бумажные материалы. Особо предпочтительным материалом является картон.

Предпочтительно, опорная структура содержит сетку, на которой размещен огнеупорный материал. Сеточная структура, которая может быть, по существу, двухмерной или трехмерной, помогает покрыть большое пространство относительно небольшим объемом материала. В зависимости от используемого для опорной структуры материала это может содействовать в поддержании веса и/или стоимости плитки на низком уровне. Кроме того, поскольку теплопроводность опорной структуры зачастую превышает таковую огнеупорного материала, является желательным максимальное ограничение использования опорной структуры.

Имеется множество различных конфигураций сетки, которые могут быть использованы согласно
- 3 032425 изобретению. Некоторые из них могут быть, по существу, двухмерными, такие как проволочная сетка. Прежде всего, в случаях, когда толщина плитки является большой, предпочтительными являются трехмерные структуры. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления сетка является шестиугольной. Шестиугольная структура предпочтительно размещается вдоль плоскости плитки таким образом, что опорная структура походит на соты.

Настоящее изобретение, прежде всего, может использоваться для загрузочной установки, которая содержит кожух для зубчатой передачи. В данном случае охлаждающий узел выполняют для защиты кольцевой поверхности основания кожуха. В этом случае, само собой разумеется, поверхность основания кожуха обращена к реактору. Такая конфигурация также описана в \УО 2012/016902 А1, при этом данный документ настоящим является включённым путём отсылки. В данном случае, тем не менее, применяется обычный контур охлаждения. Зубчатая передача является частью наклоняющего механизма для распределяющего короба загрузочной установки. Кожух можно также рассматривать в качестве корпуса редуктора, поскольку он образует корпус для зубчатой передачи. Тем не менее, зубчатая передача выполнена с возможностью вращения в корпусе.

Является в высшей степени предпочтительным, что охлаждающие панели выполнены с возможностью установки и снятия изнутри кожуха. Поскольку кожух обычно имеет дверь доступа для обслуживания зубчатой передачи и т.п., внутренняя его часть является легкодоступной. Когда соединительные средства, такие как болты, являются доступными из внутренней части, установка и снятие панелей могут быть выполнены легко и безопасно.

Во многих приложениях панели являются слишком тяжелыми для манипуляций с ними вручную. Поэтому следует использовать некоторый подъёмник. Хотя является возможным введение такого устройства в кожух для каждой операции по обслуживанию и его извлечение впоследствии, является предпочтительным размещение (или монтаж) в кожухе подъёмного устройства для манипуляций с панелями. Одним из примеров такого подъёмного устройства является портальный подъемный кран. В кольцевом кожухе, таком как показанный в \УО 2012/016902 А1, портальный подъемный кран может содержать кольцевую балку, расположенную в окрестности вершины кожуха. Таким образом, она может быть размещена выше любой секции кожуха для подъема любой панели, расположенной на основании.

Кроме того, изобретение обеспечивает охлаждающий узел для загрузочной установки металлургического реактора. Охлаждающий узел выполнен с возможностью размещения для охлаждения реакторной стороны загрузочной установки и содержит несколько охлаждающих панелей, причем каждая охлаждающая панель содержит по меньшей мере один канал хладагента. Выполнен с возможностью размещения для охлаждения в настоящем документе означает, что узел приспособлен к охлаждению вышеупомянутой реакторной стороны. Иными словами, размеры и форма частей охлаждающего узла должны быть приспособлены к этой цели. Прежде всего, части охлаждающего узла могут быть приспособлены для монтажа в пределах загрузочной установки. В вышеупомянутом случае, когда реакторная сторона является кольцевой поверхностью основания, части должны быть наделены размерами для примерного покрытия этой поверхности.

Предпочтительные варианты осуществления охлаждающего узла соответствуют предпочтительным вариантам загрузочной установки, как они описаны выше.

Наконец, изобретение обеспечивает охлаждающую панель для охлаждающего узла, как он описан выше. Предпочтительные варианты осуществления охлаждающей панели были также описаны выше в контексте с загрузочной установкой согласно изобретению.

Краткое описание чертежей

Детали изобретения далее описываются со ссылками на чертежи, на которых фиг. 1 является видом в перспективе охлаждающей панели согласно настоящему изобретению;

фиг. 2 - перспективным видом с местным разрезом охлаждающей панели согласно фиг. 1;

фиг. 3 - перспективным видом с местным разрезом загрузочной установки согласно изобретению, в которой используется охлаждающая панель согласно фиг. 1.

Описание предпочтительных вариантов осуществления