Устройство для регулирования скорости потока отходящих конвертерных газов

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при мокрой газоочистке конвертерных газов. Изобретение позволяет значительно снизить вредные и ядовитые выбросы в окружающую среду, улучшить экологию производства, повысить надежность работы устройства и упростить конструкцию и монтаж узла для изменения проходного сечения трубы Вентури. Устройство содержит газопровод с установленной в нем на съемном модуле трубой Вентури, конфузорная и диффузорная части сопла которой выполнены в виде приводных шарнирно соединенных между собой в критическом сечении сопла шторок. Края шторок подвижно закреплены на поверхности съемного модуля. Шторки являются приводным регулировочным узлом для регулирования критического сечения сопла трубы Вентури. В вариантах выполнения пары шторок снабжены синхронизаторами их перемещения, соединенными посредством тяг с приводом перемещения шторок. 13 з.п.ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к сталеплавильному производству и может быть использовано при мокрой газоочистке конвертерных газов кислородно-конвертерных цехов металлургических заводов. Кроме того, изобретение относится к охране окружающей среды, поскольку повышает эффективность работы аппаратов мокрой газоочистки отходящих при металлопереработке газов.

Из уровня техники известны конструкции систем мокрой газоочистки отходящих конвертерных газов. Эти системы характеризуются взрывобезопасностью, высокой степенью очистки газов от конвертерной пыли и надежностью в эксплуатации, в связи с чем ими оборудованы большинство кислородно-конвертерных цехов (см. Григорьев В.П. и др. Конструирование и проектирование агрегатов сталеплавильного производства. - М.: МИСИС, 1995, с. 64-72).

В состав систем мокрой газоочистки входят устройства, предназначенные для регулирования скорости потока отходящих конвертерных газов (см. патент Чехословакии N 135390, 1970).

В конструкции этого устройства содержится регулирующий узел в виде соединенного с приводной тягой перекрывающего проходное сечение трубы Вентури элемента, при вертикальном перемещении которого производится регулировка величины зазора между стенками трубы в области ее горловины (критического сечения сопла) и перекрывающим элементом. Перекрывающий элемент выполнен пустотелым, при этом в месте сопряжения боковых поверхностей трубы и перекрывающего элемента предусмотрены продольные выпускные щели. Распыляемая при пылеосаждении жидкость, попадая в горловину, непрерывно вытекает из нее через выпускные щели, находящиеся в зоне с наивысшей скоростью потока очищаемого газа. Этим достигается наиболее равномерное распределение рабочей жидкости по сечению трубы Вентури. Однако это устройство обладает недостаточно широким диапазоном регулирования, поскольку для эффективного распыления воды необходимы сравнительно высокие скорости газового потока (до 120 - 180 м/с).

За прототип изобретения выбрана большая труба Вентури с прямоугольным сечением и регулируемым размером горловины, регулировочное средство которой выполнено в виде поворотных заслонок.

Основным недостатком прототипа является ненадежность средства для регулирования проходного сечения горловины трубы, что обусловлено конструктивной невозможностью защиты от коррозии в высокоагрессивной среде (отходящих газов) всех подвижных деталей механизма регулировочного средства и его привода, а также затрудненный монтаж при ремонте или их замене.

Задача изобретения - повышение надежности, упрощение конструкции и монтажа узла для изменения проходного сечения трубы Вентури.

Решение поставленной задачи осуществлено за счет того, что в устройстве для регулирования скорости потока отходящих конвертерных газов, содержащем газопровод с трубой Вентури, имеющей конфузорную и диффузорную части и узел для регулирования критического сечения сопла трубы Вентури, соединенный с приводом, согласно изобретению конфузорная и диффузорная части трубы Вентури выполнены в виде приводных шарнирно соединенных между собой в критическом сечении сопла шторок, края которых подвижно закреплены на поверхности съемного модуля, установленных в газопроводе, при этом шторки выполняют функцию узла для регулирования критического сечения сопла трубы Вентури.

В вариантах выполнения согласно изобретению: - длина конфузорной шторки составляет 0,15-0,6 длины диффузорной шторки; - края конфузорных и диффузорных шторок подвижно закреплены на съемном модуле посредством шарниров и ползунов; - устройство снабжено вторым съемным модулем, при этом шторки обоих модулей оппозитно смонтированы в газопроводе; шторки в области критического сечения сопла соединены со штоком привода посредством шарнирного звена; - подвижные шторки обоих оппозитно смонтированных на газопроводе съемных модулей соединены между собой посредством синхронизатора их взаимного перемещения для схождения или расхождения шторок; - синхронизатор взаимного перемещения шторок выполнен в виде быстросъемной штанги, соединенной со шторками, например, на уровне выходного среза сопла трубы Вентури, при этом штанга соединена с тросовыми тягами привода; - газопровод выполнен с Y-образным разветвлением, в центральной ветви которого, объединяющей разветвления газопровода, размещен узел для регулирования критического сечения сопла трубы Вентури, выполненный в виде по крайней мере двух подвижных, оппозитно расположенных пар шторок, закрепленных в центральной ветви газопровода, в которой на этом же уровне установлены дополнительные оппозитные пары шторок, выполненные в виде звеньев шарнирного параллелограмма с неподвижным верхним звеном, закрепленным в области схождения ветвей газопровода; - нижнее звено шарнирного параллелограмма выполнено подвижным и соединено с диффузорными шторками посредством быстросъемной штанги, установленной на уровне выходного среза сопла трубы Вентури, а также с приводом посредством тяги; - узел для регулирования критического сечения сопла трубы Вентури выполнен в виде смонтированных на съемном модуле оппозитно расположенных пар шторок, шарнирно соединенных на уровне выходного среза сопла с подпружиненной штангой, при этом в критическом сечении сопла, в зоне перегиба, шарнирное соединение шторок постоянно оперто на приводной осесимметричный удлиненный кулачок, установленный на поворотный оси; - съемный модуль выполнен в виде участка газопровода, закрепленного на газопроводе посредством шарнирных хомутов с консолями, жестко соединенных между собой посредством регулируемых тяг с винтовыми домкратами;
- оппозитные пары шторок приводного узла регулирования критического сечения трубы Вентури на уровне выходного среза сопла шарнирно соединены с установленными на роликовых опорах тягами, соединенными с приводом;
- кромки шторок снабжены герметизирующими и ножевыми элементами, установленными с возможностью их взаимодействия с примыкающими к кромкам шторок стенками газопровода;
- в полостях между стенками газопровода и каждой пары шторок размещен упругий легкодеформируемый материал с закрытыми порами, например поролон.

На фиг. 1 показан общий вид съемного модуля (продольный разрез, вид спереди); на фиг. 2 - общий вид варианта выполнения (продольный разрез); на фиг. 3 - то же, вариант выполнения; на фиг. 4 - то же, вариант выполнения (аксонометрия общего вида); на фиг. 5 - часть общего вида варианта выполнения (продольный разрез); на фиг. 6 - общий вид варианта выполнения (продольный разрез); на фиг. 7 - то же (вариант выполнения); на фиг. 8 - вид сверху на фиг. 7; на фиг. 9 - общий вид варианта выполнения (продольный разрез); на фиг. 10 - то же, вариант выполнения; на фиг. 11 - вид сверху на фиг. 10.

Устройство для регулирования скорости потока отходящих конвертерных газов содержит (см. фиг. 2) газопровод 1 с расположенной внутри газопровода трубой Вентури.

Сопло 2 трубы Вентури (фиг. 6) выполнено с возможностью регулирования его критического сечения 3. При этом конфузорная и диффузорная части сопла 2 выполнены в виде шарнирно соединенных между собой в критическом сечении сопла трубы Вентури конфузорной 4 и диффузорной 5 шторок, края которых подвижно закреплены на поверхности съемного модуля 6. Обе шторки 4 и 5 соединены с приводом их перемещения.

В вариантах выполнения устройства длина конфузорной шторки 4 составляет 0,15-0,6 длины диффузорной шторки 5. Предпочтительно, чтобы края конфузорных и диффузорных шторок 4 и 5 были подвижно закреплены на съемном модуле 6 посредством шарниров 7 и ползунов 8 (фиг. 1). При этом в зависимости от конкретных условий конфузорная шторка 4 может быть закреплена на съемном модуле 6 или только поворотно (на шарнире, 7, см. фиг. 3), или с дополнительной ограниченной возможностью поступательного движения (посредством шарнира 7 и ползуна 8, см. фиг. 1). Это позволяет при необходимости более плавно изменять конфигурацию сопла 2 трубы Вентури.

В варианте выполнения (фиг. 2) устройство выполнено в виде двух съемных модулей 6 и 9, оппозитно смонтированных на газопроводе 1, а их шторки 4 и 5 соединены между собой шарнирами 10 и 11, расположенными в области критического сечения сопла 2. В этой же области сопла обе пары шторок модулей 6 и 9 шарнирно соединены с соответствующими шарнирными звеньями 12 и 13, связанными со штоками 14 и 15 приводов (перемещения шторок) 16 и 17.

В вариантах воплощения изобретения (фиг. 4 - 7, 9 - 11) подвижные шторки съемных модулей, оппозитно смонтированных на газопроводе, снабжены синхронизатором перемещения для синхронного схождения или расхождения шторок. Упомянутый синхронизатор может быть выполнен, например, в виде быстросъемной штанги 18, соединенной с нижними краями обеих диффузорных шторок 5 на уровне выходного среза сопла 2, при этом штанга 18 соединена с приводным тросовым механизмом 19, посредством тросовых тяг 20 и 21 (фиг. 6).

В варианте выполнения (для газопровода с Y-образным разветвлением) узел для регулирования критического сечения сопла трубы Вентури выполнен в виде по крайней мере двух пар подвижных, оппозитно расположенных шторок 4 и 5, закрепленных на съемных модулях 6 и 9 в центральной ветви газопровода 1, объединяющей разветвления газопровода, в которой на этом же уровне установлены оппозитные пары шторок 22 и 23, выполненных в виде звеньев шарнирного параллелограмма с неподвижным верхним шарниром 24, закрепленным в области схождения ветвей газопровода (фиг. 2).

В подобном вышеприведенному варианте (фиг. 9) нижнее подвижное звено 25 шарнирного параллелограмма соединено с синхронизатором - быстросъемной штангой 18, связанной на уровне выходных обрезов сопел с краями диффузорных шторок 5, при этом подвижное звено 25 через тягу 26 соединено с приводом (на черт. условно не показан).

В варианте выполнения (фиг. 7) съемный модуль выполнен как съемный участок газопровода, закрепленный на газопроводе с помощью шарнирных хомутов 27 с консолями 28, жестко закрепленных между собой посредством регулируемых тяг 29 с винтовыми домкратами 30.

На фиг. 7 также изображен один из возможных вариантов выполнения синхронизатора в виде подпружиненной штанги 31, шарнирно соединенной на уровне выходного среза сопла с краями диффузорных шторок 5, при этом шарнирное соединение шторок 4 и 5 постоянно оперто за счет усилия пружин 32 на осесимметричный удлиненный кулачок 33, установленный на приводной поворотной оси 34.

В варианте выполнения, изображенном на фиг. 4, синхронизатор взаимного положения шторок выполнен в виде установленных на роликовых опорах 35 тяг 36, соединенных через вилку 37 с общим приводом (на черт. условно не показан).

Предпочтительно, чтобы во всех вариантах выполнения кромки шторок были снабжены герметизирующими 38 и ножевыми элементами 39.

В варианте выполнения (фиг. 5) для предотвращения преждевременного выхода из строя узла для регулирования в его полостях между стенками газопровода и каждой парой створок может быть размещен упругий легкодеформируемый материал 40 с закрытыми порами, например поролон.

На фиг. 10 и 11 показан вариант выполнения устройства для газопроводов круглого сечения.

В этом варианте синхронизатор выполнен в виде штангового многоугольника 41, соединенного с нижними краями диффузорных шторок 5. При этом исходя из конкретных условий шторки 4 и 5 могут быть смонтированы или на отдельных съемных модулях (их количество должно быть четным), или на общем съемном модуле, подобно тому, как это показано на фиг. 7. В этих вариантах выполнения отдельные пары шторок в плане должны образовывать многоугольник с четным количеством сторон.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При возникновении необходимости изменения скорости потока газов через сопло трубы Вентури включают, например, привод 16, приводное усилие от которого передается через шток 14 и шарнирное звено 12 на шторки 4 и 5, приводя их в движение. При перемещении шторки 4 и 5 имеют возможность совершать сложное движение - поворот вокруг шарниров 7, закрепленных на ползунах 8, и возвратно-поступательное движение вместе с этими ползунами (в вариантах выполнения шторка 4 имеет возможность совершать только вращательное движение). Это приводит к уменьшению или увеличению критического сечения сопла 2.

В вариантах выполнения за счет дополнительной связи нижних краев оппозитных диффузорных шторок 5, которые соединены синхронизатором взаимного положения шторок, пары шторок синхронно перемещаются и симметрично устанавливаются в сопле 2 при изменении его критического сечения. В вариантах выполнения (фиг. 6, 7, 9, 10) за счет того, что синхронизатор является звеном шарнирного многозвенника, отпадает необходимость в сквозных прорезях в корпусах модулей (фиг. 1, 2, 4) для ползунов 8. В этих вариантах верхние - конфузорные шторки шарнирно закреплены непосредственно на поверхности модуля (без ползунов). Это вариант закрепления конфузорных шторок возможен и для вышеприведенных вариантов (фиг. 1, 2). Также в этих вариантах выполнения, кроме показанного на фиг. 7, перемещение синхронизатора 18 приводит к соответствующему перемещению шторок 5 и 4 и, соответственно, к изменению проходного сечения горловины трубы (площади критического сечения сопла 2).

В варианте выполнения (фиг. 4) перемещение синхронизатора, выполненного в виде наружной вилки 37, приводит к изменению положения шторок и соответствующему изменению критического сечения сопла.

При работе варианта выполнения устройства (фиг. 6) перемещение синхронизатора 18 происходит под действием приводных тросовых тяг 20 и 21. Промежуточные ролики 42 и 43 установлены на промежуточных опорах 44 и 45, которые так же, как и синхронизатор 18, должны быть выполнены быстросъемными, например, крестообразный наконечник опор при сборке вводится в ответное крестообразное гнездо, закрепленное на поверхности модуля. Для предотвращения возможности потери быстросъемных элементов при монтажно-демонтажных работах все быстросъемные элементы могут быть снабжены страховочными элементами 46, как показано на фиг. 6.

При работе варианта выполнения устройства (фиг. 7) поворот кулачка 33 приводит к изменению положения шторок, шарнирное соединение которых постоянно поджато к кулачку 33 за счет усилия пружин 32, передающегося на диффузорные шторки через синхронизатор (штангу 31).

При работе варианта выполнения устройства (фиг. 9) под действием тяги 26 происходит изменение положения шторок 4, 5, 22, 23 - звеньев замкнутого шарнирного многозвенника, чем обеспечивается синхронное изменение критических сечений в обоих соплах, расположенных на выходах ответвлений газопровода 1. Изменение размеров шарнирного многозвенника в этом варианте происходит относительно неподвижного звена в виде рамы 47, закрепленной в устье разветвления газопровода 1.

Работа варианта устройства (фиг. 10) осуществляется аналогично вышеописанным, однако в отличие от предыдущих в этом варианте сопло выполнено не щелевым, а многогранным, т.е. применение предложенного устройства возможно и на газопроводах с круглой формой поперечного сечения.

Размещение в полостях между поверхностью модуля и шторками упругого легкодеформируемого материала 40 с закрытыми порами позволяет снизить количество пыли, забивающейся в полости между шторками и корпусом модуля, этому способствует также установка на кромках шторок герметизирующих элементов 38.

Шторки 4 и 5 могут быть выполнены в виде металлических пластин, установленных в газопроводе с минимальным зазором, при этом боковые кромки пластин также снабжены по всей длине герметизирующими элементами 38.

Выполнение на ползунах 7 ножевых кромок или снабжение устройства отдельными ножевыми элементами 39 (ползуны и ножевые элементы могут быть установлены также и на синхронизаторах 18, см., например, фиг. 6) позволяет при перемещении шторок счищать налипающий пылевой слой, а также проводить профилактическую очистку газопровода.

В вариантах выполнения (см. фиг. 6, 7, 9, 10) устройство снабжено одним приводом, за счет чего возникающие при перемещении шторок нагрузки симметричны.

При использовании вышеописанных вариантов предложенного устройства ремонт регулировочных узлов газопроводов не представляет затруднений. Вышедшие из строя узлы, смонтированные на модуле, легко демонтируются и могут быть отремонтированы в стационарных условиях. Не представляет также никаких затруднений и монтаж новых узлов. За счет этого сокращаются простои оборудования и уменьшаются вредные пылегазовые выбросы в атмосферу. Следует отметить, что для эффективной очистки газов от пыли необходимо, чтобы скорость входа пылегазового потока в аппарат была оптимальной для конкретных условий (например, концентрация пыли в газе, ее фракционный состав и т.д.). В процессе металлопереработки массовый и фракционный состав пыли в газах и количество отходящих газов изменяется, что приводит к необходимости оперативно менять параметры газоочистной системы. Предложенное устройство позволяет в процессе работы эффективно регулировать скорость подачи пылегазового потока в аппарат мокрой газоочистки и за счет этого обеспечить перевод особо опасной пыли из газа в очистную жидкость с последующей нейтрализацией ядовитых и опасных веществ в жидкости известными способами.

Таким образом, предложенное устройство позволяет значительно снизить вредные и ядовитые выбросы в окружающую среду, создать предпосылки для утилизации этих отходов и улучшить экологию производства.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования скорости потока отходящих конвертерных газов, содержащее газопровод с трубой Вентури, имеющей конфузорную и диффузорную части, и узел для регулирования критического сечения сопла трубы Вентури, соединенный с приводом, отличающееся тем, что конфузорная и диффузорная части трубы Вентури выполнены в виде приводных, шарнирно соединенных между собой в критическом сечении сопла шторок, края которых подвижно закреплены на поверхности съемного модуля, установленного в газопроводе, при этом шторки выполняют функцию приводного узла для регулирования критического сечения сопла трубы Вентури.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что длина конфузорной шторки составляет 0,15 - 0,6 длины диффузорной шторки.

3. Устройство по любому из п.1 и 2, отличающееся тем, что края конфузорных и диффузорных подвижно закреплены на съемном модуле посредством шарниров и ползунов.

4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что оно снабжено вторым съемным модулем, при этом шторки обоих модулей оппозитно смонтированы в газопроводе.

5. Устройство по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что шторки в области критического сечения сопла соединены со штоком привода посредством шарнирного звена.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что подвижные шторки обоих оппозитно смонтированных на газопроводе съемных модулей соединены между собой посредством синхронизатора их взаимного перемещения для схождения или расхождения шторок.

7. Устройство по любому из пп.4 - 6, отличающееся тем, что синхронизатор взаимного перемещения шторок выполнен в виде быстросъемной штанги, соединенной со шторками, например, на уровне выходного среза сопла трубы Вентури, при этом штанга соединена с троссовыми тягами привода.

8. Устройство по любому из п.1 и 2, отличающееся тем, что газопровод выполнен с Y-образным разветвлением, в центральной ветви которого, объединяющей разветвления газопровода, размещен узел для регулирования критического сечения сопла трубы Вентури, выполненный в виде по крайней мере двух подвижных оппозитно расположенных пар шторок, закрепленных в центральной ветви газопровода, в которой на этом же уровне установлены дополнительные оппозитные пары шторок, выполненные в виде звеньев шарнирного параллелограмма с неподвижным верхним звеном, закрепленным в области схождения ветвей газопровода.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что нижнее звено шарнирного параллелограмма выполнено подвижным и соединено с диффузорными шторками посредством быстросъемной штанги, установленной на уровне выходного среза сопла трубы Вентури, а также - с приводом посредством тяги.

10. Устройство по любому из п.5 - 6, отличающееся тем, что узел для регулирования критического сечения сопла трубы Вентури выполнен в виде смонтированных на съемном модуле оппозитно расположенных пар шторок, шарнирно соединенных на уровне выходного среза сопла с подпружиненной штангой, при этом в критическом сечении сопла, в зоне перегиба, шарнирное соединение шторок постоянно оперто на приводной осесимметричный удлиненный кулачок, установленный на поворотной оси.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что съемный модуль выполнен в виде участка газопровода, закрепленного на нем посредством шарнирных хомутов с консолями, жестко соединенных между собой посредством регулируемых тяг с винтовыми домкратами.

12. Устройство по любому из пп.1 - 11, отличающееся тем, что оппозитные пары шторок узла регулирования критического сечения сопла трубы Вентури на уровне выходного среза сопла, шарнирно соединены с установленными на роликовых опорах тягами, соединенными с приводом.

13. Устройство по любому из пп.1 - 11, отличающееся тем, что кромки шторок снабжены герметизирующими и ножевыми элементами с возможностью их взаимодействия с примыкающими к кромкам шторок стенками газопровода.

14. Устройство по любому из пп.1 - 12, отличающееся тем, что в полостях между стенками газопровода и каждой пары шторок размещен упругий легкодеформируемый материал с закрытыми порами, например поролон.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11