CZ388998A3 - Předehřívací zařízení a způsob předehřívání železného šrotu se souproudým průchodem železného šrotu a ohřívacích plynů, určené pro metalurgické tavicí pece - Google Patents

Description

PŘEDEHŘÍVACÍ ZAŘÍZENÍ A ZPŮSOB PŘEDEHŘÍVÁNÍ ŽELEZNÉHO ŠROTU SE SOUPROUDÝM PRŮCHODEM ŽELEZNÉHO ŠROTU A OHŘÍVACÍCH PLYNŮ, URČENÉ PRO METALURGICKÉ TAVÍCÍ PECE

Oblast vynálezu

Předložený vynález se týká ekologicky příznivého a energeticky vysoce účinného autonomního, vzduchotěsně utěsněného, samozavážecího předehřívacího zařízení a způsobu zpracování vsázky železného šrotu v uzavřeném okruhu, spočívající v poloplynulém, automatickém zavážení studené vsázky železného šrotu do předehřívacího zařízení prostřednictvím nakloněného samozavážecího zdvihacího mechanismu, stupňovitém předehřívání a zavážení předehřáté vsázky do přilehlé, v tandemu spolupracující metalurgickéelektrické obloukové pece prostřednictvím podstatné a účinné tepelné energie chemické reakce horkých odpadních plynů, odsávaných z metalurgické-elektrické obloukové pece za dosažení výsledného energeticky účinnějšího, rychlejšího tavení předehřáté vsázky. Konstrukční uspořádání navrhovaného předehřívacího zařízení je jasně a jednoznačně specifikované v připojeném patentovém nároku

1, zatímco postup zpracování za použití navrhovaného předehřívacího zařízení a způsobu je jednoznačně vymezený patentovým nárokem 19.

Dosavadní stav techniky

Metalurgické technologie používané pro výrobu

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

se povědomí o neobnovítelných surového železa a oceli patří k energeticky nejnáročnějším technologiím průmyslového zpracování vůbec. Z tohoto důvodu . patřila celková energetická bilance těchto technologií vždy do oblasti nejvyššího zájmu technologů metalurgického průmyslu. Prohlubující omezování a rozsahu dosažitelnosti energetických zdrojů a nakonec i energetická krize v 70. letech 20. století představují počátek intenzivní aktivity, volající po snižování energetické spotřeby rovněž tak ze strany výrobců a dodavatelů energie. Mimoto se dalšími rozhodujícími faktory pro nezbytnou kontrolu spotřeby energie ve všech průmyslových odvětvích stávají ekologické ohledy a existenční nutnost ochrany’ životního prostředí. Vzhledem k tomu, že jsou metalurgické technologie používané pro výrobu surového železa a oceli kromě toho také čelními představiteli v produkci vysokého objemu emisí vzduch znečišťujících toxických plynů, jakož i nebezpečných pevných odpadů, je naprosto logické, že takové metalurgické technologie spadají ve stále větším rozsahu do ohniska zájmu a pozornosti široké veřejnosti, zejména pak vládních a vedoucích činitelů, odpovědných za čistotu životního prostředí. Důsledkem shora uvedených skutečností je celosvětové úsilí po zlepšení energetické bilance metalurgických technologií zvyšováním energetické účinnosti na co možná nejvyšší míru. Takového zvýšení energetické účinnosti bylo, do určité míry a s maximálním ohledem a pozorností jak k otázkám ekologie, tak k otázkám ekonomických nákladů a dosažitelnosti, dosaženo nahrazením určitého jednoho typu paliva nebo spotřebovávané energie za jiný, pro tu kterou specifickou technologii nebo její jednotlivé kroky, vhodnější a využitelnější zdroj energie. Je zřejmé, že první přednostní krok při snižování spotřeby energie u většiny metalurgických technologických

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

zpracování tavením a možné zužitkování až ztrát technologického účinné tepelné energie pořizovací mechanismů, znečištění přetavováním představuje nejvyšší dosud nevyužívaných energetických zpracování, například podstatné a chemické reakce horkých odpadních plynů. Je zřejmé, že navrácením, co možná nej kratší přímou cestou, části energie horkých odpadních plynů do metalurgického procesu, který tyto plyny produkuje, se dosáhne snížení požadované velikosti počáteční vstupní energie, což se ve svém důsledku odrazí v celkově vyšší energetické účinnosti vlastního metalurgického procesu. Ve shodě s tím vede většina skutečně upřímných a dobře míněných snah, týkajících se využití nevyužité tepelné energie, obsažené v horkých odpadových plynech, uvedenou co možná nej kratší přímou cestou, k navrhování takových konstrukcí, ve kterých jsou energetická rekuperační zařízení pro předehřev vsázky železného šrotu začleněná přímo do stávající struktury elektrické obloukové pece. Zatím se, na rozdíl od očekávání, prostřednictvím těchto, ve stávajícím stavu techniky používaných kombinovaných agregátů s elektrickou obloukovou pecí, vykazujících komplikovanou konstrukci, dosahuje pouze některých ze všech předpokládaných a požadovaných výsledků. Vysoké a montážní náklady, špatná funkce jednotlivých podstatně rozsáhlejší provozní údržba, okolního prostředí a problémy s bezpečností provozu, kulminující v možnosti výskytu nebezpečných explozí, jsou naprosto zřejmými důvody, vyvolávajícími otázky jejich vhodnosti a použitelnosti v obecném měřítku. Za současných a v budoucnosti předpokládaných stále tvrdších zákonů na ochranu životního prostředí se takové otázky stávají stále více případné a to zejména proto, že se úroveň toxických emisí v současném stavu techniky používaných zařízení pro předehřívání železného šrotu,

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 nevyhovuje všem podmínkám a kritériím platných nebo navrhovaných předpisů, stanovujících přípustné úrovně toxických substancí, které je možné vypouštět do atmosféry.

Naproti tomu je ze stavu techniky dobře známý velmi slibný, příznivý a účinný způsob nepřímé úspory energie, obzvláště v případě výroby oceli ze železného šrotu v spočívající v předehřívání teplotu ještě před jejím v odděleném, samostatném elektrické obloukové peci, kovové vsázky na vysokou vsazováním do tavící pece ohřívacím zařízení, který je známý jako předehřívání šrotu před zavážením. Vzhledem k tomu, že odpovídajícím způsobem vyvinutá zařízení pro předehřívání šrotu konstrukce založené na využití popsaného způsobu a vyhovující pro kombinaci s elektrickou obloukovou pecí pro výrobu oceli jsou ve stavu techniky nedosažitelná, existují zatím pouze -ojedinělá využití tohoto principu a to v málo technicky vyvinutých konstrukcích pro takzvané předehřívání šrotu v zavážecím korečku.

Vedle zvyšujících se energetických a ekologických problémů se někdy vyskytuje snaha zintenzívnit některou nebo všechny jednotlivé fáze technologie výroby oceli v elektrické obloukové peci, především za účelem zvýšení produktivity výroby a snížení provozních nákladů. Z velkého počtu prostředků použitelných v rámci popsané intenzifikace technologie metalurgického procesu se v současné době velmi často používají především následující prostředky: Podpůrné zvýšení elektrického příkonu prostřednictvím optimálně zvyšovaného sekundárního napětí přizpůsobovaného skutečnému chování pěnovité strusky; Okamžitá rekuperace energie chemické reakce, získané

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 prostřednictvím přídavného spalování hořlavých plynů přímo v prostoru nádoby pece ještě před jejich odtahováním; Uspořádání doplňkových kyslíko-palivových hořáků pro zintenzívnění a zvyšování rychlosti rychlého tavení vsázky železného šrotu v nádobě pece; Předehřívání vsázky železného šrotu před vlastním zavážením této vsázky do pece prostřednictvím využití podstatné a účinné tepelné energie jako důsledku chemické reakce, obsažené v horkých odpadních plynech v kombinaci s kyslíko-palivovými hořáky; a konečně, Uspořádání ultrazvukových kyslíkových dmyšných souprav pro zintenzívnění oduhličování a zpěňování strusky.

Ze shora zmiňovaných způsobů intenzifikace technologie metalurgického procesu tři způsoby využívají pro zvyšování teploty vsázky železného šrotu jiných prostředků než energie elektrického oblouku, přičemž těmito způsoby jsou: okamžitá rekuperace energie chemické reakce, nacházející se v nádobě pece a získané přídavným spalováním hořlavých plynů; uspořádaní doplňkových kyslíko-palivových hořáků v nádobě pece; a předehřívání vsázky železného šrotu před jejím zavážením do vnitřního prostoru nádoby pece.

Podstatou prvního způsobu je okamžitá rekuperace energie chemické reakce, vyvíjené ve vnitřním prostoru nádoby pece spalováním hořlavých složek odpadních plynů, generovaných během vlastního zpracovávání železného šrotu tavením, před jejich odtahováním mimo proces, prostřednictvím plynného kyslíku. Tento způsob byl využitý s různým úspěchem v martinských pecích (SM. pece), zásaditých kyslíkových pecích, a energeticky optimalizovaných pecích. V alternativním provedení tohoto

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • · · · · ·

způsobu je použití plynného kyslíku nahrazeno předehříváním kyslíkem obohaceného vzduchu prostřednictvím podstatné tepelné energie již z nádoby pece odtažených odpadních plynů. I přesto však výsledky použití tohoto způsobu, dosažené při jeho aplikaci v kombinaci s elektrickými obloukovými pecemi, vykazují pouze omezené zvýšení produktivity výroby a omezenou úsporu elektrické energie, především v případě použití tohoto způsobu během tavení vsázky železného šrotu, probíhajícího současně s působením elektrického oblouku, přičemž skutečná úspora vyplývá a souvisí s předehříváním šrotu in-situ. Působení přídavného spalování ve vnitřním prostoru elektrické obloukové pece ve stádiu již roztavené vsázky železného šrotu je ve skutečnosti podstatně potlačené nedostatečnou účinností přestupu tepla mezi spálenými plyny a lázní roztaveného kovu, neboť kovová lázeň je pokrytá hlubokou vrstvou tepelné izolující zpěněné strusky. Vzhledem k -uvedené skutečnosti bude dále - předloženo logické vysvětlení zdánlivě matoucího tvrzení, podle kterého je přídavné spalování odpadních plynů v prostoru elektrické obloukové pece vysoce účinné rovněž i po roztavení vsázky šrotu, vycházející z následujících, toto tvrzení podporujících faktů: spalováním neboli takzvaným přídavným spalováním hořlavých složek odpadních plynů, vystupujících z pěnovité strusky, se zvyšuje teplota a v souvislosti s tím se zvětšuje objem odpadních plynů ve volném prostoru nad struskou. Z toho vyplývající postupné, proporcionální zvyšování tlaku odpadních plynů v prostoru nádoby pece pak ve svém důsledku snižuje nasávání studeného okolního vzduchu do prostoru pece. Na základě této skutečnosti a do té doby, dokud se v prostoru nádoby pece udržuje bezpodmínečně nutná vnitřní teplota, je eliminovaný požadavek na spotřebu elektrické energie pro ohřev

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 studeného vzduchu, který pak ve svém důsledku představuje její úsporu. Z uvedeného musí být zároveň zřejmé, že ve srovnání s přídavným spalováním, které vyžaduje přivádění dodatečného kyslíku, představující kromě toho zvýšení provozních nákladů, vykazuje shora popsaný způsob stejnou nebo i vyšší úsporu energie, navíc bez dodatečných provozních nákladů, čehož je dosaženo jednak dostatečně vyhovujícím utěsněním nádoby pece, a jednak z důvodu odpovídajícího zabránění nasávání studeného vzduchu. Kromě toho je důsledkem a zvláště výjimečným užitkem, vyplývajícím z dostatečného utěsnění elektrické obloukové pece významné snížení množství horkých odpadních plynů, odtahovaných mimo pec. V případě provozního chodu elektrické obloukové pece o objemu 110 tun se odtahované množství odpadních plynů sníží o více než 50 % (z původního množství 90 000 Nm³/h na redukované množství 40 000 Nm³/h) , což umožňuje vyřazení jednoho odsávacího ventilátoru z provozu.

Podstata druhého způsobu intenzifikace účinnosti technologie metalurgického procesu, využívající pro zvyšování teploty vsázky železného šrotu jiných prostředků než energie elektrického oblouku, spočívá v zesilování působení a zvyšování rychlosti rychlého tavení vsázky šrotu prostřednictvím uspořádaní doplňkových kyslíkopalivových hořáků do nádoby pece. Přestože na základě uspořádání kyslíko-palivových hořáků byly získané pozitivní výsledky, spočívající v rychlejším tavení vsázky šrotu v oblasti struskového odpichového otvoru elektrické obloukové pece, již před 3 0 lety, tento způsob se ve větším rozsahu nevyužíval až do té doby, dokud nebyly zkonstruované vysoce výkonné taviči pece s vodou chlazenými stěnovými díly. Užitečný výkon kyslíko16 76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • ·

palivových hořáků s krátkým plamenem, uspořádaných ve stěnách nádoby pece a účelně umístěných v takzvaných studených zónách, nacházejících se mezi elektrodami, způsobuje zkracování doby tavení celkové vsázky v peci. Tyto pozitivní výsledky nastartovaly začleňování přídavných hořáků do konstrukčního uspořádání elektrických obloukových pecí, a to se stalo takřka módní záležitostí. V několika posledních letech bylo vytvořeno množství různých konstrukčních typů kyslíko-palivových hořáků, použitelných pro uspořádání do elektrických obloukových pecí, se stále vyšší a vyšší výkonností. Tepelný příkon v současné době používaných kyslíko-palivových hořáků představuje v některých případech více než 50 % počátečního příkonu elektrické energie. Přestože uvedená skutečnost znamená nízké provozní náklady a přírůstek celkového příkonu zkracování doby mezi jednotlivými odpichy, čehož důsledkem je zvyšování požadované produktivity výroby a z něho vyplývající určité další provozní a ekonomická zdokonalení, přehlíží se a neuvažuje řada dalších podstatných nevýhod. Obecně řečeno, některými z hlavních a zásadních nevýhod jsou: vyšší oxidace vsázky šrotu, větší objem vyvíjených odpadních plynů, podstatně snížená účinnost přestupu tepla v případě, kdy provozní činnost hořáků probíhá současně s působením elektrického oblouku, obzvlášť v případě, kdy provozní činnost hořáků probíhá po celou dobu během ohřevu. Praktické provozní výsledky ukázaly, že nejvyšší energetická účinnost se dosáhne tehdy, když se vlastní tavba neboli ohřev nastartuje pouze za použití hořáků, které se následně, po té, kdy vsázka dosáhla teplotu kolem 800 °C, nahradí působením elektrických oblouků. Výsledkem tohoto dvoustupňového technologického postupu je úspora elektrické energie v rozsahu 15 až 20 % a úspora fosilního

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

paliva a kyslíku v rozsahu 10 až 15 %. Důsledkem postupné aplikace obou typů tepelné energie je však, bohužel, zvýšení doby mezi jednotlivými odpichy o 10 až 12 %. Z ekonomického hlediska jsou sice náklady na instalaci kyslíko-palivových hořáků do již provozovaných tavících pecí relativně nízké, nicméně v téměř všech případech vede uvedená skutečnost k podstatnému zvýšení nákladů z důvodu nezbytnosti přestavby a rozšíření celé odsávací soustavy. Z ekologického hlediska vzato, pouze v hrubých rysech, se provozní chod elektrické obloukové pece s nadměrnou výkonností kyslíko-palivových hořáků a sníženou energetickou účinností, produkující nepřiměřeně velké množství nebezpečné složky obsahujících odpadních plynů, stává bezpodmínečně neakceptovatelný.

Podstata třetího způsobu intenzifikace účinnosti technologie metalurgického procesu, využívající pro zvyšování teploty vsázky železného šrotu jiných prostředků než energie elektrického oblouku, spočívá v předehřívání vsázky železného šrotu ještě před jejím zavážením do vnitřního prostoru nádoby pece za využití podstatné a účinné tepelné energie, získané chemickou reakcí a obsažené v horkých odpadních plynech v kombinaci, pokud je to nezbytné z ekologických důvodů nebo na základě požadavku, s použitím kyslíko-palivových hořáků.

Od zavedení způsobu předehřívání vsázky železného šrotu prošel tento způsob několika vývojovými stupni: předehřívání vsázky šrotu v zavážecím korečku za použití horkých odpadních plynů nebo prostřednictvím vzduchopalivových a kyslíko-palivových hořáků; kontinuální předehřívání v nakloněné rotační sušicí peci nebo na horizontálním vibračním dopravníku za použití kombinace

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • ·

horkých odpadních plynů, odtahovaných z metalurgické pece a vzducho-palivových a kyslíko-palivových hořáků; kontinuální předehřívání ve vertikálním předehřívacím zařízení s řízené ovládaným sestupným průchodem, které tvoří integrální součást pece a které pro předehřívání využívá horkých odpadních plynů z pece, procházejících v protiproudu; a předehřívání in sítu vsázky šrotu zavedené do pece již na začátku tavby současně probíhajícím ohřevem působením elektrického oblouku a prostřednictvím množství vzducho-palivových a kyslíkopalivových hořáků různých konstrukcí. Kromě toho existuje několik dalších specifických konstrukcí předehřívacích mechanismů, vytvořených kombinacemi shora zmiňovaných systémů a provozně činných s více či méně významnými výsledky.

V současné době používaná technologie předehřívání šrotu je výsledkem poznatků, kterým předcházely dlouhodobé průzkumy. Na základě zjištění jejího velkého potenciálu a teoretických možností se předpokládá, že bude představovat další základní kámen ve vývoji technologie výroby oceli v elektrických obloukových pecích, spočívající ve výrobě oceli převážně z železného šrotu a zohledňující úsporu elektrické energie, snižování spotřeby elektrod, zvyšování produktivity výroby zkracováním doby mezi jednotlivými odpichy, a obzvlášť významnou a užitečnou výhodu, týkající se snižování množství životni prostřední znečišťujících emisí.

Na základě celkového shrnutí a praktických zkušeností, vyplývajících ze skutečných provozních podmínek řady různých známých technologických postupů a způsobů spojených se snahou o dosažení podstatně

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

• · ·· · · významného zvýšení energetické účinnosti technologického procesu výroby oceli v elektrických obloukových pecích, uskutečňované v převážné míře ze směsi železného šrotu a ocelového odpadu, se dospělo k rozhodnutí, že z hlediska rychlého a účinného tavení je nejvhodnější technologií adekvátní předehřívání šrotu ještě před jeho zavážením do tavící pece. Záměrem následujícího nástinu zařízení a způsobu technologického zpracování je snaha v základních rysech specifikovat autonomní, jednoduché, robustní a spolehlivé zařízení a způsob, vykazující požadované a prakticky dosažitelné charakteristické vlastnosti a parametry, týkající se maximální energetické účinnosti a současně i ekonomicky výhodné výroby oceli ze studeného šrotu za použití elektrické obloukové pece spolupracující v tandemu s předehřívacím zařízením pro předehřívání šrotu. Takové předehřívací zařízení a způsob předehřívání, představující současně předmět předloženého vynálezu, musí být zároveň závazně modernizované a pokrokové z ekologického hlediska a vykazovat zvýšenou bezpečnost v kombinaci se zlepšenými pracovními podmínkami:

Pro zavážení autonomního předehřívacího zařízení se používá upravený, odpovídajícím způsobem z hlediska velikosti tříděný studený železný šrot, který se do zařízení musí dodávat kontinuálně nebo · poloplynulým způsobem z oblasti zásobní skládky šrotu, umístěné v přijatelné vzdálenosti a na přijatelné úrovni vzhledem k mechanismu pro dopravu a zavážení šrotu do předehřívacího zařízení. Mechanismus pro dopravu a zavážení šrotu do předehřívacího zařízení musí být v tomto případě integrální součástí předehřívacího zařízení. Vzhledem k tomu není zavážení šrotu do předehřívacího zařízení po dávkách za použití zavážecího korečku a mostového jeřábu

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 ·· ···· pro uvedené účely přijatelné. Konstrukce a umístění autonomního předehřívacího zařízení nesmí být na překážku v přilehlém umístění uspořádané elektrické obloukové peci, provozované obvyklým způsobem, a zároveň nesmí umožňovat vyřazení předehřívacího zařízení z provozní činnosti a zavážení tavící pece horem prostřednictvím výkyvné odnímatelného víka a za použití zavážecího korečku, dopravovaného mostovým jeřábem. Pro případ vyřazení předehřívacího zařízení musí být toto zařízení vybavené obtokovým potrubím a těsnicími uzávěry pro odtahování horkých odpadních plynů, vystupujících z tavící pece, za účelem jejich převádění do dospalovací komory pro konečné přídavné spalování a výstupního potrubí posledního stupně předehřívacího zařízení.

V souladu s požadavkem snížení nákladů na výrobu se očekává, že navrhované předehřívací zařízení bude využívat primárně a maximálně možným způsobem podstatné a účinné tepelné energie chemické reakce horkých odpadních plynů, vystupujících z tavící pece. V současné době se jako energetického zdroje pro podporu a navýšení tavícího procesu v peci prostřednictvím vzducho-palivových nebo kyslíko-palivových hořáků, uspořádaných v různých umístěních v bočních stěnách pláště a/nebo ve víku pece, používá fosilní palivo, obvykle zemní plyn. Pro účely zvýšení energetické účinnosti je nezbytné zajistit převedení těchto vzducho-palivových nebo kyslíkopalivových hořáků do příslušných umístění a jako součásti předehřívacího zařízení. Očekávaným přínosem, zdokonalením a výhodami, vyplývajícími z tohoto předvedení, budou lepší energetická účinnost; snížení vlivu cyklicky kolísavého charakteru teploty horkých odpadních plynů, vystupujících z tavící pece, na provozní chod předehřívacího zařízení;

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 *· ···· • · · · • · · • · * · • · · · ·· ·» · • · · · · · • · · ·· • · ··· · · • · · ♦ • ···· ·· podstatné zvýšení bezpečnosti provozu vzhledem k tomu, že spalovací hořáky, uspořádané v předehřívacím zařízení, jsou uložené napevno a vybavené převážně neděleným přívodním potrubím; zjednodušení konstrukce horní sekce a vodou chlazených stěnových dílů pláště pece důsledkem nepřítomnosti uspořádání spalovacích hořáků a z něho vyplývající prospěšné ovlivnění požadavků na údržbu, snížení celkového počtu spalovacích hořáků a zjednodušení výměny sestavy horní sekce pece. Pro účely dalšího snižování nákladů na energii je žádoucí zavádět do studené vsázky šrotu, určené pro zavážení do předehřívacího zařízení, přiměřené množství odpadních materiálů s vysokým obsahem uhlíku.

Očekává se, že výsledkem technologického zpracování vsázky šrotu, spočívajícím v jeho předehřívání před zavážením do tavící pece v autonomním předehřívacím zařízeni, bude vsázka šrotu na výstupu ze zařízení předehřátá na předpokládanou teplotu v rozmezí od 650 do 800 °C (1 200 až 1 470 °F) v závislosti na kusové velikosti šrotu, při průměrné teplotě 700 °C (1 290 °F) a s průměrnou teplotou ohřívacích plynů obecně redukční povahy udržovanou v rozmezí kolem l°050 °C (l°920 °F) ; přičemž se kromě toho očekává, že teplota horkých odpadních plynů, vystupujících z předehřívacího zařízení a dospalovací komory - stále ještě redukční povahy, se bude pohybovat v rozmezí od 950 do 1 000 °C (l°740 až l°830 °F), což představuje teploty, nacházející se nad kritickou hodnotou nezbytnou pro štěpení nežádoucích těkavých uhlovodíků, zahrnujících dioxiny a furany, hořením.

V souladu se shora uvedeným novým zařízením a

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • · β

způsobem bude na základě skutečností, uvedených v následujících patentových spisech US, obecně popsáno několik typů zařízení a způsobů, které vykazují účelové začlenění předehřívání šrotu a které jsou konstruované pro použití při výrobě oceli v elektrické obloukové peci:

US Patent č. 4 543 124 (24.09.1985) Zařízení pro kontinuální výrobu oceli (Apparatus for continuous steelmaking), známé ve stavu techniky jako Kontivýroba oceli. U této technologie se pro předehřívání šrotu, pohybujícího se na dopravníku ve speciálním horizontálně uspořádaném předehřívacím tunelu, prováděné před jeho zavážením do pece používají pecní odpadní plyny a palivo. Pak se šrot přivádí do pece skrze zavážecí otvor v boční stěně pláště. Odpadní plyny procházejí skrze šrot v protiproudu. Elektrická oblouková pec udržuje lázeň v roztaveném stavu i při naklánění pece po odpichu. Spotřeba elektrické energie, pohybující se v rozmezí 350 až 400 kWh/tunu, je ve srovnání se standardní spotřebou běžně používané elektrické obloukové pece příliš vysoká. Zařízení samo o sobě vyžaduje velký prostor pro uspořádání dopravníků; a vlastní předehřívání šrotu na dopravníku není příliš energeticky účinné vzhledem k tomu, že šrot se předehřívá převážně shora.

US Patent č. 4 852 858 (01.08.1989) Předehřívač pro předehřívání vsázkového materiálu pro hutnický přetavovací agregát (Charging Materiál Preheater for preheating charging materials for a Metallurgical Smelting Unit), známý ve stavu techniky jako Energeticky optimalizovaná pec vykazuje příznivé výsledky a při výrobě železa se často používá. Poloplynulé vertikální předehřívací zařízení s řízeně ovládaným sestupným průchodem šrotu je

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • · • · · · • · · · ·

však integrální součástí neelektrické metalurgické tavící pece a využívá protiproudého průtoku horkých odpadních plynů odtahovaných z pece, uspořádané pod předehřívacím zařízením, po jejich téměř úplném přídavném spalování.

Uspokojivé provozní výsledky tohoto konstrukčního uspořádání nakonec některé vývojové pracovníky v oblasti elektrických metalurgických zařízení přiměly přizpůsobit některé jeho charakteristické znaky, odpovídajícím způsobem modifikované, pojetí elektrické obloukové pece. Celková výška, celkový prostorový rozsah, a neovladatelné nasávání falešného vzduchu do jednotlivých komor se považují za značné nedostatky tohoto zařízení.

US Patent č. 5 153 894 (06.10.1992) Přetavovací agregát s odstranitelným předehřívačem vsázkového materiálu šachtového typu (Smelting plant with removable shaft-like charging materiál preheater), známý ve stavu techniky jako Šachtová pec, je vsázkové přetavovací zařízení, opatřené předehřívačem vsázkového materiálu šachtového typu, který je integrální součástí tavící pece a který využívá protiproudého průtoku horkých odpadních plynů. Vzájemným pohybem v horizontálním směru mezi nádobou pece a víkem pece prostřednictvím nosné konstrukce, uspořádané na víku se pec otevře a může probíhat její zavážení z výsypného korečku buď přímo do prostoru nádoby pece nebo do vůči sobě posunutých šachet, uspořádaných v různých oblastech nádoby pece. Vsázkový materiál se může v těchto šachtách udržovat prostřednictvím v nich uspořádaných stavěčích prostředků a současně, během rafinační fáze, ohřívat. Jedno z alternativních provedení tohoto uspořádání vykazuje několik, z jeho složité a komplikované konstrukce vyplývajících problémů, kterými jsou složité převádění

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

vsázky z šachet do prostoru pece; dvě natáčecí montážní sestavy pro umožnění zavážení shora nebo pro manipulaci s nádobou pece; neforemná tvarová konfigurace pláště, způsobená uspořádáním šachtové struktury pro předehřívání šrotu; samostatná naklápěcí konstrukce pro manipulaci s pláštěm a s ní související vytváření rozsáhlé mezery mezi pláštěm a víkem pece, což způsobující tepelné ztráty; neovladatelný sestupný průchod šrotu skrze šachtu, který je příčinou občasného ucpávání, pěchování a prokluzování velkých dávek šrotu; nevhodný průtok plynů skrze šachtu v protiproudu, který je příčinou nerovnoměrného předehřívání šrotu v šachtě a existence dvou závažných problémů technologického procesu: přechodné, nekontrolovatelné vytváření výbušné směsi a emise toxických substancí, způsobené v důsledku nízké teploty odpadních plynů na výstupu ze šachty. Kromě skutečnosti, že opětné ohřívání chladnějších plynů prostřednictvím spalovacích hořáků je principiálně i de facto v rozporu s účelem tohoto typu předehřívací soustavy, v podstatě neexistuje možnost eliminace emisí toxických substancí a výskytu explozí, v důsledku čehož se také u těchto typů zařízení čas od času vyskytuj í.

US Patent č. 5 264 020 (23.11.1993) Přetavovací agregát se dvěma tavícím pecemi, uspořádanými vedle sebe (Smelting plant with two melting furnaces arranged in juxtaposed relationship), známý ve stavu techniky jako Dvoukomorová šachtová pec, je ve skutečnosti agregací dvou šachtových, pecí uspořádaných vedle sebe se střídavým provozním chodem, ve kterém se pecní plyny, vyvíjené během procesu tavení v jedné tavící peci, zavádí do druhé tavící pece za účelem předehřívání vsázkového materiálu; každá tavící pec je spřažená se šachtou, která je naplněná

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • · vsázkovým materiálem, a odpadní plyny z pece, ve které probíhá proces tavení, se z s touto pecí spřažené šachty, po zavezení druhé pece, zavádí skrze víko do této druhé pece a odtud se, po průchodu přes s ní spřaženou šachtu, odtahují mimo zařízení. Tento technologický postup, probíhající přes celý provozní chod, umožňuje předehřívání vsázkového materiálu a filtrování pecních plynů během jejich průchodu skrze vsázkový materiál. Vzhledem k tomu, že Dvoukomorová šachtová pec je ve skutečnosti velmi podobná Šachtové peci, až na nevýznamné rozdíly v uspořádání zavážení vsázkovým materiálem, jsou všechny poznámky a komentáře, uvedené v souvislosti se Šachtovou pecí, aplikovatelné i na tento přetavovací agregát.

US Patent č. 5 499 264 (13.03.1996) Způsob a uspořádání pro ovládání provozního chodu zdvojeného metalurgického zařízení (Process and arrangement for operating double furnace installation), známý ze stavu techniky jako Dvouplášťová pec. Toto uspořádání je ve skutečnosti rovněž agregací dvou téměř kompletních samočinných operačních skupin v jediné elektrické obloukové peci, uspořádaných vedle sebe. Popis uvedené agregace je následující: Metalurgické zdvojené zařízení zahrnuje dvě elektrické obloukové pece, propojené navzájem prostřednictvím potrubí, zdroj energie, mechanismus pro zavážení vsázkového materiálu a soustavu pro odtahování a čištění odpadních plynů. Způsob zahrnuje krok připojování první ze dvou pecí ke zdroji energie pro účely tavení v ní umístěné vsázky při současném odpojení druhé z obou pecí od zdroje energie. Druhá pec se zaváží vsázkovým materiálem a po té uzavře víkem. Odpadní plyny, nacházející se v první peci nad roztavenou vsázkou, se z této pece odtahují a prostřednictvím mezi oběma pecemi

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 uspořádaného potrubí se nasávaj í do druhé pece a procházejí skrze ní, zatímco odpadní plyny, nacházející se ve druhé uzavřené peci, procházejí skrz a odsávají se nad sloupec vsázky a mimo pec. Při odtahování odpadních plynů mimo druhou pec a současně probíhajícím přivádění vzduchu do oblasti víka první pece se průtokové propojení odpadních plynů mezi první pecí a čisticí soustavou plynů se přeruší. Průtok předehřívacích plynů vzhledem k uspořádání vsázky šrotu je v zásadě protiproudy. Vyšší produktivita je u tohoto systému dosažena prostřednictvím složitého konstrukčního uspořádání odsávacího systému. Předehřívání vsázky šrotu je nerovnoměrné, což má za následek vyšší ztráty oxidací. Zavážení dvou nádob horem kromě toho vyžaduje stahování víka pece, což má za následek dodatečné ztráty tepelné energie.

US Patent č. 5 513 206 (30.04.1996) Zařízení pro předehřívání a zavážení odpadového materiálu (Apparatus for preheating and charging scrap materiál). Zařízení pro předehřívání a zavážení odpadového materiálu zahrnuje předehřívací komory šachtové konfigurace a zavážecí jednotku. Z pece odsávané odpadní plyny procházejí skrze sestupně procházející šrot v protiproudu. Vsázka šrotu se prostřednictvím dvoustupňového strkače dopravuje skrze zavážecí otvor ve víku pece do prostoru mezi dvě stejnosměrné elektrody. Zavážení předehřátého šrotu do pece probíhá za úplného utěsnění a bez použití vodou chlazených stěnových dílů. Kromě toho tato pec vykazuje extrémně složitou konstrukci. Šachta pece je úzká a z tohoto důvodu je vybavená prostředky proti ucpávání. Rovněž její celková výška představuje podstatnou nevýhodu.

US Patent č. 5 555 259 (10.09.1996)

Způsob

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

zařízení pro přetavování šrotu (Process and device for melting down scrap), známý ze stavu techniky jako Kontipřetavování. V zařízení použitou pecí je stejnosměrným elektrickým obloukem vyhřívaná šachtová pec s šachtou prstencové konfigurace, vytvořenou prostřednictvím vnější a vnitřní nádoby, které obklopují a chrání centrálně uspořádanou grafitovou elektrodu. Vsázka šrotu se za použití vhodného dopravního mechanismu přivádí do horního úseku prstencové šachty rychlostí korespondující s rychlostí procesu tavení ve spodním úseku pece. Během sestupného průchodu se šrot předehřivá prostřednictvím směrem nahoru prostupujících plynů. Na výstupu, nad sloupcem šrotu, se plyny o nízké teplotě zavádí do prstencového potrubí a dopravují do soustavy pro jejich zpracování. V popisu patentu se nárokuje, že provozní chod této pece vykazuje díky filtračnímu účinku sloupce šrotu nízký objem prachových emisí v odpadních plynech. V souladu se snahou sjednotit elektrickou obloukovou pec a předehřívání šrotu do jednoho celku představuje toto uspořádání kombinovanou konstrukci. Soustava pro zavážení šrotu tohoto uspořádání je konstrukčně složitá, nezaručuje řízené ovládání sestupného průchodu šrotu a vzhledem k tomu u ní dochází k nežádoucímu ucpávání. Kromě toho není pec vybavená naklápěcím mechanismem, což činí přemísťování nebo výměnu její spodní části velmi obtížnou.

US Patent č. 5 573 573 (12.11.1996) Uspořádání elektrické pece pro výrobu oceli (Electric are furnace arrangement for producing Steel), známé ze stavu techniky jako Současné přetavování, v dokumentu se popisuje elektrická oblouková pec pro výrobu oceli přetavováním šrotu, zejména zlomkové litiny a/nebo železné houby a/nebo

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • · surového železa společné se struskotvornými přísadami v nádobě pece, do jejíhož vnitřního prostoru vystupuje alespoň jedna grafitová elektroda, přemístitelná ve směru její podélné osy s tím, že mezi grafitovou elektrodou a vsázkovým materiálem se zapaluje elektrický oblouk. Pro účely dosažení zvlášť vysokého příkonu energie spodní část nádoby v oblasti grafitové elektrody vykazuje radiální rozšíření, vystupující směrem vně vzhledem k horní části, a do této spodní části nádoby pece vystupuje nakloněná grafitová elektroda ze strany. Pec má protaženou vertikální šachtu a kontinuálně se zaváží studenou vsázkou šrotu prostřednictvím dopravníku. V popisu patentu se nárokuje, že odpadní plyny, protékající skrze sestupně procházející šrot v protiproudu, které jsou ve vrchní části šachty i po předehřátí šrotu ještě dostatečně teplé, se rychle ochladí zředěním tak, že nedochází k žádnému vyvíjení toxických plynů. Podle dalšího provedení se odpadní plyny jímají do sběrné soustavy. Složitá, kombinovaná konstrukce se vykazuje velmi nízkou spotřebou elektrické energie.

Kromě těchto přiléhavých a specificky přesných poznámek a komentářů, vztahujících se k nevýhodám a nedostatkům každého v předchozím výčtu uvedeného a popsaného zařízení, systému a způsobu zpracování, které jsou součástí stavu techniky a týkají se intenzifikace technologie metalurgického procesu, vykazují všechna tato uspořádání základní podstatnou nevýhodu a nedostatek: Průchod horkých odpadních plynů vsázkou šrotu v protiproudu. Tento základní, podstatný a z hlediska provozního chodu nepříznivý charakteristický znak představuje ve většině případů ze stavu techniky známých předehřívacích zařízení, systémů a způsobů hlavní důvod

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 jejich nedostatečně vyhovující výkonnosti.

Souhrnně řečeno, dosažené výsledky, týkající se produktivity výroby, úspory energie, znečišťujících emisí a v neposlední řadě bezpečnosti provozu, intenzifikace technologie metalurgického procesu výroby oceli v elektrické obloukové peci převážně ze šrotu, za použití konstrukčních uspořádání ze stavu techniky známých předehřívacích zařízení, systémů a způsobů zcela jasně naznačují, že jejich úroveň leží pod úrovní výkonnosti předehřívacího zařízení pro předehřívání šrotu před zavážením s náležité aplikovanými základními fyzikálními zákony a odpovídajícím způsobem zužitkovanými praktickými zkušenostmi.

Podstata vynálezu

Vzhledem k uvedenému je základním cílem předloženého vynálezu vytvoření autonomního, přídavného, nezávisle činného, energeticky účinného, provozně bezpečného a emise znečišťující exhalace snižujícího předehřívacího zařízení a způsobu zpracování vsázky železného šrotu se souproudým průchodem železného šrotu a ohřívacích plynů v uzavřeném okruhu, spočívajícím v poloplynulém, automatickém, řízeně ovládaném, stupňovitém a postupném předehřívání studené vsázky směsi železného šrotu a ocelového odpadu, a převádění-zavážení předehřáté vsázky do přilehlé, v tandemu spolupracující utěsněné metalurgické-elektrické obloukové pece, které umožňují překonat a odstranit všechny shora zmiňované nedostatky a nevýhody.

Dalším cílem předloženého vynálezu je zajištění

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

·· ···· • · · • · ·

hlavní vertikálně uspořádané předehřívací komory obecně hranolovité konfigurace se sbíhavým úsekem ve tvaru obráceného jehlanu, uspořádaném v její spodní části, a odnímatelným těsnicím uzávěrem v její vrchní části pro přivádění-zavážení studené vsázky železného šrotu do vnitřního prostoru předehřívací komory.

Dalším cílem předloženého vynálezu je zajištění hlavní vertikálně uspořádané předehřívací komory, jejíž stěny sestávají ze žáruvzdorných nebo vodou chlazených dílů, připevněných k příslušné nezávislé samonosné konstrukční struktuře.

Dalším cílem předloženého vynálezu je zajištění nezávisle činného, jednoduchého a robustního přepravníhozavážecího mechanismu pro poloplynulé zásobování studené vsázky železného šrotu z přilehlé zásobní skládky šrotu, přednostně umístěné na nižší úrovni a bez nutnosti použití zavážecího korečkového nakladače nebo mostového jeřábu, do nejvýše umístěného komorového úseku hlavní vertikálně uspořádané předehřívací komory, opatřeného zavážecím otvorem s těsnicím uzávěrem, přičemž uvedený přepravnízavážecí mechanismus v podstatě sestává z alespoň jednoho nakloněného rychloběžného zdvihacího mechanismu, vybaveného pevným násypným zásobníkem.

Dalším cílem předloženého vynálezu je zajištění jedné nebo několika robustních a dostatečně chlazených regulačních soustav pro řízené ovládání sestupného průchodu vsázky železného šrotu gravitací, z nichž každá sestává z rámů s roštovými sestavami, ovládaných postupným natáčením a vratně posuvnými pohyby mezi staženou a vysunutou polohou a rozdělujících tak vnitřní prostor

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • · · · · ·

• · • · · · · · • · · ·· • · · · · · · • · · · ····· ·· · · hlavní vertikálně uspořádané předehřívací komory do alespoň dvou komorových úseků, které jsou schopné a uzpůsobené pro udržování alespoň poloviny množství šrotu jeho jmenovité dávky, požadované pro jednu tavbu, prováděnou v přilehlé, v tandemu spolupracující metalurgické-elektrické obloukové peci.

Dalším cílem předloženého vynálezu je zajištění jednoho nebo několika kyslíko-palivových hořáků s okamžitou regulací změny poměru kyslík/palivo v každém komorovém úseku hlavní vertikálně uspořádané předehřívací komory pro účely plynule řízeného ovládání spalování průběžně vyvíjených plynů během jejich průchodu ve směru délky skrze celý vnitřní prostor předehřívací komory, čehož výsledkem je řízené postupné stupňovité předehřívání vsázky železného šrotu na požadovanou, předem stanovenou teplotu před jejím zavážením do metalurgické tavící pece.

Dalším cílem předloženého vynálezu je zajištění snímacích prostředků v každém komorovém úseku hlavní vertikální předehřívací komory a dalších polohách, nacházejících se v průtoku plynů, pro měření skutečných okamžitých veličin, týkajících se teploty, tlaku a chemické analýzy plynů, používaný pro okamžitou korekci a regulaci charakteristického odsávacího tlaku a postupného spalování hořlavých plynů, vyvíjených během vlastního procesu předehřívání.

Dalším cílem předloženého vynálezu je zajištění jednoduchého a robustního žáruvzdorného přepravního a zavážecího mechanismu pro řízeně ovládané vykládání, na vysokou teplotu předehřáté vsázky železného šrotu z výstupního otvoru sbíhavého úseku, umístěného ve spodní

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

0000 části hlavní vertikálně uspořádané předehřívací komory a převádění této předehřáté vsázky do přilehlé, v tandemu spolupracující metalurgické-elektrické obloukové pece skrze otvor, uspořádaný v boční stěně pláště ve víku pece, přičemž přepravní a zavážecí mechanismus v podstatě sestává z posuvného šoupátkového uzávěru výstupního otvoru sbíhavého úseku předehřívací komory, vyrovnávacích a odvalovacích kladek, a nakloněného, vratně posuvného zdvihacího ústrojí, vybaveného po kladkách pojížděcím žlabem s vnitřně uspořádaným vratně posuvným plunžrovým beranidlem.

Dalším cílem předloženého vynálezu je zajištění dvou vstupních otvorů v nevyšším bodě horního komorového úseku, z nichž jeden otvor je určený pro přivádění horkých odpadních plynů z metalurgické-elektrické obloukové pece, obsahujících podstatnou a účinnou tepelnou energii, vznikající chemickou reakcí těchto plynů, zatímco druhý otvor je určený pro vstup částečně recirkulovaných, rekuperovaných horkých plynů z dospalovací komory pro konečné přídavné spalování.

Dalším cílem předloženého vynálezu je zajištění odpovídajícím způsobem přiměřeného podtlaku, v jehož důsledku se generují příslušné nasávací účinky v různých místech předehřívacího zařízení a obzvlášť významné slučování a vyrovnávání jednotlivých tlaků jakéhokoliv a všech plynů, vstupujících do hlavní vertikálně uspořádané předehřívací komory, pro účely průtoku z nejvyššího bodu horního komorového úseku směrem dolů skrze vsázku ve směru souproudého sestupného průchodu vsázky železného šrotu gravitací, a způsobujícího směšování horkých plynů, zahrnujících počáteční horké odpadní plyny, odtahované z

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 ·· ·*** • » · · • · · • · * · • · · · ·· ·· t

·· ·· • · · · • · ·· • ·· · · · • · · «· ·· přilehlé, v tandemu spolupracující metalurgické-elektrické obloukové pece, rekuperované horké plyny z dospalovací komory pro konečné přídavné spalování, horké plyny, vytvářené působením kyslíko-palivových hořáků, uspořádaných ve stěnách jednotlivých komorových úseků, jakož i horké plyny, které jsou vyvíjejí během oxidace hořlavých substancí, obsažených ve vsázce, probíhající za asistence kyslíku, kyslíkem obohaceného vzduchu nebo vzduchu.

Dalším cílem předloženého vynálezu je zajištění soupravy dvou paralelně uspořádaných a analogických kombinací dospalovací komora/rozbíhavý lapač prachu a sběrná skříň, umístěných přímo a vertikálně řazených pod vyprazdňovacím sbíhavým dnem spodního komorového úseku hlavní vertikálně uspořádané předehřívací komory, přičemž horké spalovací plyny prochází skrze dva štěrbinové otvory ve sbíhavém spodním dnu a jsou směrované do horní části každé kombinace dospalovací komora/rozbíhavý lapač prachu, vybavené kyslíko-palivovými hořáky s regulací změny poměru kyslík/palivo pro konečné přídavné spalování hořlavých substancí a úpravu teploty plynů, eliminující vyvíjení nežádoucích dioxinů a furanů.

Dalším cílem předloženého vynálezu je zajištění více než jednoho a přednostně dvou obtokových potrubí horkých odpadních plynů, vybavených vhodnými uzavíracími škrticími ventilovými prostředky pro účely vzájemného propojení hlavního odsávacího potrubí, vedoucího z přilehlé, v tandemu spolupracující metalurgické-elektrické obloukové pece do předehřívacího zařízení, s horními vnitřními prostory kombinace dospalovací komora/rozbíhavý lapač prachu, umožňujících odtahování horkých odpadních plynů z

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 :

·

pece přímo do dospalovacích komor pro konečné přídavné spalování, což ve svém důsledku usnadňuje úplné obtékání předehřívacího zařízení a umožňuje provozní chod elektrické obloukové pece nezávisle na předehřívacím zařízení.

Dalším cílem předloženého vynálezu je zajištění štěrbinového otvoru typu Venturiho pračky plynu s prioritní funkcí, spočívající v okamžitém prudkém ochlazení horkých odpadních plynů na teplotu nižší než spodní kritická teplota opětné syntézy dioxinů, a sekundární funkcí čištění plynů.

Další cíle a charakteristické znaky předloženého vynálezu budou zřejmé z dále uvedeného souhrnného přehledu jeho přednostních provedení a podrobného popisu těchto provedení v kombinaci s připojenou výkresovou dokumentací. Musí být však naprosto zřejmé, že účelem připojené výkresové dokumentace je výhradně názorná ilustrace přednostních provedení, nezasahující žádným způsobem do rozsahu předloženého vynálezu, jehož výklad se provádí jen a pouze na základě připojených patentových nároků.

Vzhledem k uvedenému a za účelem překonání nepříznivých nedostatků a nevýhod zařízení a způsobů pro předehřívání železného šrotu, známých ze stávajícího stavu techniky, se předehřívání železného šrotu v souladu s předmětem předloženého vynálezu provádí prostřednictvím nezávislého a autonomního, samostatného, samozavážecího, minimální provozní údržbu vyžadujícího, předehřívacího zařízení a způsobu předehřívání šrotu, jednoduché a robustní konstrukce, přilehlého k utěsněné a v tandemu spolupracující metalurgické-elektrické obloukové peci,

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 fe · přičemž konstrukční uspořádání takového předehřívacího zařízení umožňuje jeho připojení, ekonomicky hospodárné a bez potřeby nezbytné úpravy většího rozsahu, k příslušenství již existující a provozované a/nebo nové taviči elektrické obloukové pece. Při provozním chodu v tandemu s utěsněnou metalurgickou-elektrickou obloukovou pecí bude dosahovaná vysoká energetická účinnost a vysoký provozní výkon předehřívacího zařízení a způsobu zpracování šrotu v uzavřeném okruhu v souladu s předmětem předloženého vynálezu podstatně ovlivňovat technologický postup výroby oceli jako takový. Kromě obzvlášť významné výhody, vyplývající z podstatného snížení objemu vzduch znečišťujících toxických plynů a pevných substancí během provozu předehřívacího zařízení a způsobu v uzavřeném okruhu v souladu s předmětem předloženého vynálezu, bude navrhované řešení, mezi jiným, přispívat k snižování spotřeby elektrické a dalších energií, ke snižování spotřeby elektrod a ke zkracování doby mezi jednotlivými odpichy, ve spojení se zvýšenou bezpečností a zlepšeným pracovním prostředím, a jako celek kulminovat v celkově zvýšeném provozním výkonu a ekonomické výnosnosti.

Podle předloženého vynálezu se jeho cíle dosáhne aplikací nového a specifického zužitkování charakteristických fyzikálních a chemických jevů během zpracování, týkajících se vyvíjení tepla a přestupu tepla prostřednictvím různých tepelně energetických zdrojů týkajících se přímo nebo nepřímo technologického procesu výroby oceli během cesty od studené vsázky železného šrotu do elektrické obloukové pece, a současně aplikací nových, pokrokovějších a vhodnějších, jakož i vysoce funkčního konstrukčního uspořádání a jednotlivých komponent.

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 ·· ··* · *9 ·

Vezmeme-li v úvahu provozní chod konvenční ocelárenské elektrické obloukové pece, zavážené shora studenou vsázkou železného šrotu prostřednictvím jednoho nebo více zavážecích korečkových nakladačů, je množství odpadních plynů, odtahovaných nebo unikajících z ocelárenské pece závislé na několika základních faktorech. Těmito faktory jsou: složení, množství a jakost použitého vápna a dalších přísadových látek, množství plynů generovaných kyslíko-palivovými hořáky, množství uhlíku a kyslíku zaváděných pro zpěčování strusky a podobně, a co je zásadně významné, na množství okolního studeného vzduchu, nasávaného do oběhu ocelárenské pece. Bez vzduchotěsného utěsnění nádoby pece, což je prakticky nemožné dokonce i v případě takzvaného přímého odtahování skrze čtyři otvory, uspořádané ve víku pece, může objem odtahovaných odpadních plynů dosahovat množství, pohybující se v rozmezí 350 až 450 m³/tunu vyrobené oceli. Při eliminaci nasávání studeného vzduchu, čehož je možné dosáhnout prostřednictvím vzduchotěsného utěsnění pece, a bez použiti oduhličovací kyslíkové dmyšné soupravy, je možné množství horkých odpadních plynů, odtahovaných skrze čtyři otvory ve víku pece, podstatně snížit až na rozmezí 90 až 120 m³/tunu vyrobené oceli. Použitím oduhličovací kyslíkové dmyšné soupravy se objem odtahovaných - odpadních plynů proporcionálně, vzhledem k množství injektovaného oduhličovacího kyslíku, zvyšuje na množství pohybující se v rozmezí 200 až 220 m³/tunu vyrobené oceli.

Kromě toho odsávané horké odpadní plyny obsahuj í podstatné množství nebezpečných vedlejších produktů. Jeden z příkladů některých nečistot, obsažených v horkých odpadních plynech, odtahovaných skrze otvory ve víku pece, při kterém dochází k nasávání vzduchu do nádoby pece, je

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • · · · · · 0 · ♦

- 29 - s : Ί • · · · ······· · · obklopuj ící vyskytuj ící vyvoláváj í jakož i naznačený v Tabulce I. Velmi vysoká teplota, okolí elektrického oblouku a vysoké teploty, se ve vnitřním prostoru nádoby pece obecně vytváření velkého množství oxidů uhlíku, následujících vedlejších mikroproduktů: oxidy dusíku a síry, kyanidy, fluoridy, dioxiny a furany. Pokud jde o koncentraci oxidů dusíku a kyanidů, která je závislá hlavně na množství dusíku, nasátého do prostoru pece se studeným vzduchem, tato je závislá na výkonu elektrických obloukových pecí a stupni disociace molekulárního dusíku ve vnitřním prostoru pece. Množství oxidů síry v odpadních plynech není obvykle příliš velké. Koncentrace fluoridů v odpadních plynech je rovněž nízká a je v přímém vztahu s obsahem kazivce (fluoridu) ve strusce. Obsah dioxinů a furanů se řídí množstvím hořlavých kontaminujících látek, obsažených v zaváženém železném šrotu s tím, že se jejich vyvíjení a rozklad reguluje prostřednictvím velikosti teploty odtahovaných odpadních plynů.

Tabulka I.

Obsah škodlivých kontaminujících plynných substancí v horkých odpadních plynech, odtahovaných z elektrické obloukové pece
Škodlivé kontaminuj ící substance	Průměrná koncentrace [mg/m3]	Množství odtahovaných vedl. produktů [g/tunu vyrob, oceli]
Oxidy uhlíku	13 000,0	1 350,0
Oxidy dusíku	550,0	270,0
Oxidy síry	5,0	1,6
Kyanidy	60,0	28,4

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 ·· ·· • · · • · · • · · · · • · · <· · » · ·

· ·

Fluoridy

1,2

0,56

Koncentrace prachu odtahovaného z pece s odpadními plyny, jejich objem je až do 60-70 %, sestává z částic menších než 3 mikrometry v průměru. Tento prach, vytvářený během ohřevu, za asistence nasávaného studeného vzduchu do pece, obsahuje velké množství oxidu železítého Fe₂O₃.

Vezmeme-li v úvahu obecný stav znečištění životního prostředí, je životně důležité snižovat na dosažitelné minimum generování jakýchkoliv škodlivých produktů hlavně prostřednictvím průmyslového zpracování jako celku. Tento úkol se však musí provádět pomocí prostředků, které jsou přijatelné rovněž i z hlediska vlastního průmyslového zpracování. Snižování množství kontaminujících produktů, generovaných během průmyslových výrobních pochodů se musí provádět změnou jejich technologického postupu společně s ohledem na celkovou hospodárnost a náklady tak, že jeho uskutečňování bude ve svém důsledku plodit kromě ochrany životního prostředí také ekonomické výhody v kombinaci s dosažením vyšší bezpečnosti práce a zlepšených provozních podmínek.

Souhrnně řečeno, předehřívací zařízení a způsob předehřívání ocelového šrotu stupňovitým předehříváním se souproudým průchodem ocelového šrotu a horkých odpadních plynů, určený pro metalurgické tavící pece v souladu s předmětem předloženého vynálezu jako celek, v důsledku svého konstrukčního vytvoření, zahrnuje množství navzájem se doplňujících a v souladu působících, více či méně významných funkčních, konstrukčních a provozních charakteristik a parametrů, díky kterým navrhované

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

uspořádáni vykazuje následující schopnosti:

Schopnost spřažení předehřívacího zařízení a způsobu předehřívání ocelového šrotu jako celku do kombinace s většinou ze stavu techniky známých a v tavírnách používaných elektrických obloukových pecí s krátkodobým návratem vynaložených investic;

Schopnost synchronizovaného provozního chodu. v tandemu s většinou ze stavu techniky známých metalurgických tavících pecí, přednostně se vzduchotěsně utěsněnou elektrickou obloukovou pecí pro výrobu oceli ze studené vsázky železného odpadu;

Schopnost podstatného snížení množství horkých odpadních plynů, odtahovaných z elektrické obloukové pece, prostřednictvím úplného odstranění kyslíko-palivových hořáků a takzvaného přídavného spalování z nádoby pece;

Schopnost zvýšení energetické účinnosti prostřednictvím provozního chodu předehřívacího zařízení v tandemu s elektrickou obloukovou pecí a odstranění energeticky nedostatečně hořáků z nádoby pece a předehřívacího zařízení;

výkonných kyslíko-palivových jejich účelné přemístění do účinnosti přídavného elektrické

Schopnost zvýšení energetické prostřednictvím odstranění takzvaného spalování ve vnitřním prostoru nádoby obloukové pece a zužitkování podstatné a účinné tepelné energie chemické reakce, obsažené v horkých odpadních plynech, odtahovaných z elektrické obloukové pece, v komorových úsecích předehřívacího zařízení s téměř

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 ·· ·♦ » » · *

Β · · · • · · · 4 dvojnásobnou účinností přestupu tepla z odpadních plynu do vsázky šrotu;

Schopnost zvýšení energetické účinnosti prostřednictvím eliminace potřeby stahování víka pece při každém zavážení šrotu a jeho přivádění do pece za použití mostového zavážecího jeřábu a zavážecího korečkového nakladače;

Schopnost eliminace nutnosti uspořádání mostových zavážecích jeřábů a klasických zavážecích korečkových nakladačů z důvodu způsobilosti samozavážení, zajištěné prostřednictvím integrovaného, poloplynulého samozavážecího nakládacího mechanismu, vybaveného násypným zásobníkem;

Schopnost jednoduchého a bezproblémového zavážení a opětného nakládání násypného poloplynulého, samozavážecího prostřednictvím nízkoúrovňových konvenčních, horizontálních zásobníku integrovaného, nakládacího mechanismu běžně používaných dopravníků nebo manipulačního vybavení prostředků silniční dopravy;

Schopnost účinného předehřívání studené vsázky železného šrotu poloplynule zaváženého do horního komorového úseku předehřívacího zařízení na předem stanovenou teplotu na výstupu ze spodního komorového úseku, zahrnující spalování všech hořlavých substancí, zaváděných do předehřívacího zařízení, v nejvyšším možném rozsahu a zajištění odpovídajícího nasávacího účinku v různých místech zařízení, a zvláště významného nuceného slučování jakýchkoliv a všech plynů, vstupujících do hlavní vertikální předehřívací komory, pro účely jejich

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 průtoku z horního komorového úseku směrem dolů skrze vsázku šrotu v souproudu se sestupným průchodem šrotu gravitací, přičemž směs sloučených horkých plynů zahrnuje počáteční horké odpadní plyny, odtahované z metalurgickéelektrické obloukové pece, rekuperované horké plyny z dospalovací komory pro konečné přídavné spalování, horké plyny, generované prostřednictvím kyslíko-palivových hořáků, uspořádaných ve stěnách jednotlivých komorových úseků a rovněž tak horké plyny, které se vyvíjejí při oxidaci hořlavých substancí, obsažených ve vsázce, která probíhá za asistence kyslíku, kyslíkem obohaceného vzduchu nebo vzduchu.

Schopnost účinného předehřívání vsázky šrotu na požadovanou nominální předehřívací teplotu, bez použití horkých odpadních plynů, odtahovaných z přilehlé, v tandemu spolupracující elektrické obloukové pece, a pouze za použití kyslíko-palivových hořáků, uspořádaných v předehřívacím zařízení; a nuceného zavážení předehřáté vsázky šrotu do nádoby pece, které probíhá na počátku provozního chodu před takzvaným studeným nastartováním pece zvýšenou intenzitou a které po jejím nastartování způsobuje rychlé dosažení normálních provozních podmínek s plochou lázní jako důsledku okamžitého vytvoření lázně roztaveného kovu pod elektrodou (elektrodami), především obzvláště při rozšíření soustavy o kyslíkopalivovou/kyslíkovou dmyšnou soupravu a časném vytvoření pěnovité strusky;

Schopnost snižování ztrát oxidací šrotu prostřednictvím řízeného postupného, stupňovitého předehřívání vsázky železného šrotu úpravou přechodných teplot a složení plynů prostřednictvím řízeného ovládání

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

« · fc • fcfcfc fc • · ·· • · · • fcfcfc • fcfcfcfc • · skutečného příkonu kyslíko-palivových hořáků a zaváděním oxidačních činidel;

Schopnost řízeného ovládání poloplynulého sestupného průchodu vsázky železného šrotu gravitací prostřednictvím jednoduchého a robustního, odpovídajícím způsobem chlazeného, ovládacího mechanismu pro řízené ovládání sestupného průchodu vsázky železného šrotu;

Schopnost zjištění spolehlivého a bezproblémového vyprazdňování předehřáté vsázky železného šrotu ze sbíhavého spodního dna do žáruvzdorného přepravníhozavážecího mechanismu pro nucené převádění předehřáté vsázky do pece, zahrnujícího vážení s požadovanou přesností každého převáděného množství šrotu;

Schopnost zajištění poloplynulého nuceného převádění předehřáté vsázky železného šrotu z předehřívacího zařízení do přilehlé, v tandemu spolupracující elektrické obloukové pece, intenzitou, odpovídající výkonnosti tavení pece, umožňující provozní chod pece s neustále existující lázní roztaveného kovu, s elektrickými oblouky trvale ponořenými pod hladinu pěnovité strusky odpovídající hloubky, hustoty, chemického složení a charakteristických vlastností, a v souvislosti s tím zajištění dosažení vysoké tepelné účinnosti tavení a přetavování šrotu, zavedeného do lázně roztaveného kovu;

Schopnost umožnění kontinuálního provozního chodu přilehlé, v tandemu spolupracující vzduchotěsně utěsněné metalurgické-elektrické obloukové pece s lázní roztaveného kovu v důsledku poloplynulého nuceného přivádění předehřáté, upravené, z hlediska velikosti tříděné vsázky

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • · · · · · • · · 4 • · · « • · · · • · »· ·

Μ 9· ·♦ fl · fl · · · • · fl · · • · ·· · · · • · · · ····· ·· ·· železného šrotu do nádoby pece, s intenzitou, odpovídající výkonnosti tavení pece.

Při srovnání s výrobou oceli obvyklým způsobem a ve standardním metalurgickém zařízení za použití studené vsázky šrotu má shora uvedený výčet charakteristických schopností, dosažených v souladu s předmětem předloženého vynálezu, za následek podstatné zlepšení následujících technických parametrů a ekonomických faktorů:

Snížení elektrického příkonu a výkonu transformátoru pece v rozmezí 25 až 35 %;

Snížení spotřeby elektrické energie v rozmezí 25 až

5 %;

Snížení spotřeby elektrod v rozmezí 15 až 20 %;

Snížení množství odtahovaných odpadních plynů v rozmezí 40 až 45 %;

Snížení množství vytvářeného prachu a nebezpečných vedlejších produktů v rozmezí 20 až 25 %;

Snížení obsahu dioxinů a furanů pod hranici současně platných, povolených limitů;

Snížení kolísání napětí pod hranici stanovených limitů;

Možná eliminace elektrického vysokonapěťového vyrovnávacího zařízení pro optimalizaci impedance pece;

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • · fc

Zkrácení doby mezi jednotlivými odpichy v rozmezí 15 • fc • <

až 20 %;

Možné snížení kapacity plynové čisticí stanice v rozmezí 25 až 30 %;

Snížené požadavky na údržbu v důsledku drastické redukce spojení nakrátko a charakteristického kolísání příkonu během provozního chodu.

Zvýšená bezpečnost a zlepšené podmínky pracovního prostředí především jako důsledek poloplynulého a poloautomatického zavážení pece předehřátou vsázkou šrotu, které zajišťuje jednak eliminaci možných explozí, jejichž výskyt je způsobený nebezpečným otevíráním pece, zavážením vlhkého šrotu prostřednictvím zavážecího korečkového nakladače, a rovněž tak i snižování hladiny nežádoucího hluku.

Přehled obrázků na výkresech

Pro účely snadnějšího pochopení navrhovaného zařízení a způsobu pro předehřívání šrotu v souladu s předmětem předloženého vynálezu budou tyto podrobně popsané a znázorněné s odvoláním na nijak neomezující obecné příklady provedení v kombinaci s připojenou výkresovou dokumentací. V připojené výkresové dokumentaci jsou stejné nebo podobné konstrukční prvky označené stejnými vztahovými značkami.

Obr. 1 představuje předehřívací zařízení pro předehřívání a k němu přilehlou, v tandemu

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • ·

spolupracující elektrickou obloukovou pec v souladu s předmětem předloženého vynálezu, znázorněné v levostranném vertikálním podélném řezu rovinou IV-IV z obr. 2;

Obr .

Obr.

Obr.

Obr.

představuje předehřívací zařízení v souladu s předmětem předloženého vynálezu, znázorněné v pravostranném vertikálním bočním pohledu a částečném řezu rovinou II-II z obr. 1;

představuje alternativní provedení zařízení v souladu s předmětem předloženého vynálezu, znázorněné ve vertikálním bočním řezu rovinou III-III z obr. 1;

představuje dvě protilehlé roštové sestavy rizene ovládání ovládacího mechanismu pro sestupného průchodu vsázky železného šrotu gravitací v souladu s předmětem předloženého vynálezu, znázorněné ve schematickém horizontálním pohledu v rovině I-I z obr. 2,5a, 5b, 5c, 5d, 5e a 5f představuje ovládací mechanismus pro řízené ovládání sestupného průchodu vsázky železného šrotu gravitací v různých funkčních provozních polohách, znázorněné ve zvětšených schematických vertikálních řezech rovinou V-V z obr. 4;

představuje násypný zásobník šrotu v horní vykládací poloze při otevřeném těsnicím uzávěru horního komorového úseku hlavní

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

	- 38 -	• · 4 4 4 4 • · 4 • · 4 • 4 4 · • 4 4 · 4 4 ·>	4 4« • · · 4 4 · 4 4 4 4 4 • 4 4 4 4 4·
předehřívací	komory	zařízení	z obr
znázorněnou ve	zvětšeném	detailním	pohledu

Příklady provedení vynálezu

Přednostní provedení předehřívacího zařízení a jeho provozního chodu pro předehřívání šrotu v souladu s předloženým vynálezem, znázorněné na obr. 1 a dalších obrázcích připojené výkresové dokumentace, zahrnuje dva funkčně navzájem propojené, základní celky: předehřívací zařízení 1 a provozní systém pro předehřívání šrotu a přilehlou, v tandemu spolupracující elektrickou obloukovou pec 2· Kromě toho autonomní předehřívací zařízení 1 sestává ze třech základních konstrukčních a funkčních skupin: hlavní vertikální předehřívací komory 2, nakloněného samozavážecího zdvihacího mechanismu 72 pro dopravu násypných zásobníků 22, a nakloněného přepravníhozavážecího mechanismu 57 pro dopravu vsázky železného šrotu 8/3, vystupující ze sbíhavého spodního dna hlavní vertikální předehřívací komory 2, a pro nucené zásobování této vsázky železného šrotu 8/3 do přilehlé, v tandemu spolupracující elektrické obloukové pece 2·

Základní součástí předehřívacího zařízení 1 je hlavní vertikální předehřívací komora 2, která je prostřednictvím dvou sad roštových sestav, a to dvojice roštových sestav 4/1 a 4/2 a dvojice roštových sestav 5/1 a 5/2. pro řízené ovládání sestupného průchodu šrotu gravitací rozdělená do třech komorových úseků, horního komorového úseku 2, prostředního komorového úseku £ a spodního komorového úseku 7. Uspořádání každého z těchto třech komorových úseků má specifický cíl a účel, spočívající v co

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • · · • · · · • · • · • « ·· · · nejúčinnějším řízeném ovládání postupného zvyšování teploty studené vsázky železného šrotu 8 /1. zaváděné do předehřívacího zařízení 1, a jejího poloplynulého sestupného průchodu gravitací, které jsou v postupném sledu umožněné ovládáním činnosti jak roštových sestav 4/1 a 4/2. tak i roštových sestav 5/1 a 5/2.

Vzhledem k tomu, že se předpokládá utěsnění celé hlavní vertikální předehřívací komory 5 zařízení 1 pro předehřívání šrotu, a stejně tak i vnitřního prostoru 38 horního komorového úseku atmosféry, je pro tyto konstrukce, sestávající (viz obr. 1) , od okolní účely uspořádaná uzavírací ze vzduchotěsných, vodou chlazených stěn. Kratší stěnové díly 10 horního komorového úseku 5, vykazující obdélníkovou konfiguraci, mají spodní konce zahnuté směrem dovnitř, přičemž prostřednictvím tohoto zahnutí se nacházejí ve vzájemném styku s roštovými sestavami 4/1 a 4/2 a tvoří tak úložný žlab sloužící jako vodicí plochy pro účely zlepšení řízeného ovládání sestupného průchodu vsázky šrotu 8 /1 při spuštění roštových sestav 4/1 a 4/2 do dolů skloněné otevřené polohy. Současně dutiny 11. takto vzniklé za směrem dovnitř zahnutými spodními konci kratších stěnových dílů 11, spolu s volným vnitřním prostorem 12, nacházejícím se mezi vsázkou šrotu 8/2 v prostředním komorovém úseku £ a spodními plochami roštových sestav 4/1 a 4/2. tvoří dostatečný prostor pro směšování a pokud je to nezbytně nutné i pro spalování plynů, prostupujících skrze roštové sestavy 4/1 a 4/2 z horního komorového úseku 5., a plynů z kyslíko-palivových hořáků 1£, uspořádaných v žáruvzdorné stěnové vyzdívce 14., která vzduchotěsné uzavírá vnitřní prostor prostředního komorového úseku £. Spodní konce delších spodních stěnových dílů 15 horního komorového

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

99

9 9 · • 9 99

úseku 2 alternativního provedení, znázorněného na obr. 3, jsou kromě toho, pro účely lepšího vedení vsázky šrotu 8/1 a z důvodu přizpůsobení se pro uspořádání hydraulickými válci poháněného ovládacího mechanismu 16 (viz obr. 3) pro řízené ovládání činnosti roštových sestav 4/1 a 4/2. vytvořených v hřebenové konfiguraci, zahnuté směrem dovnitř.

Blíže k elektrické obloukové peci uspořádaný kratší horní stěnový díl 17 horního komorového úseku 2 (viz obr. 1) , rozkládající se ve vertikálním směru, se nachází ve styku s obecně horizontální uzavírací deskou 18 . Pro účely přivádění horkých odpadních plynů z elektrické obloukové pece 2, uskutečňovaného prostřednictvím vodou chlazeného potrubí 20 čtvercového průřezu, do horního komorového úseku 2 je kratší horní stěnový úsek 17 opatřený čtvercovým otvorem Xi. Pro případ požadavku eliminace vstupu horkých odpadních plynů z elektrické obloukové pece do horního komorového úseku X skrze čtvercový otvor Xi je vodou chlazené potrubí 20 vybavené vodou chlazenými čtvercovými dvířky 22, které jsou schopné a uzpůsobené pro otáčení kolem vodou chlazeného hřídele 22, ovládaného prostřednictvím pákového mechanismu 34 a hydraulického válce 22. Dále od elektrické obloukové pece uspořádaný kratší horní stěnový díl 21 horního komorového úseku 2 je orientovaný směrem nahoru, zešikmený směrem dovnitř a zakončený na spodním okraji čtvercového zavážecího otvoru 22, určeného pro vstup násypného zásobníku 22 během poloplynulého zavážení šrotu do vnitřního prostoru horního komorového úseku 2. Horní okraj čtvercového zavážecího otvoru 22 je vymezený prostřednictvím vodou chlazeného hřídele 23 . který je spřažený s obloukovité zakřiveným, v průmětu čtvercovým,

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • φ

vodou chlazeným těsnicím uzávěrem 24 . Poloha tohoto těsnicího uzávěru 24 se ovládá prostřednictvím pákového mechanismu 25 a hydraulického válce 26.

Delší vertikálně uspořádané horní stěnové díly 27 horního komorového úseku 5. (viz obr. 2) se od spojovací linie s delšími spodními stěnovými díly 15 nejdříve sbíhají směrem dovnitř, ke středu komorového úseku, a pak se rozkládají vertikálně směrem nahoru a vymezují tak boční okraje čtvercového zavážecího otvoru 22· Delší horní stěnové díly 27 vykazují ve svých horních Částech obloukovité prohnutou konfiguraci ve tvaru lopatky ventilátoru. Obloukovité prohnutá konfigurace delších horních stěnových dílů 27 je částečně spřažená s pevným a obloukovité zakřiveným, obecně horizontálním panelem 28. Zbývající část této obloukovité prohnuté konfigurace je překrytá prostřednictvím obloukovité zakřiveného, obecně horizontálního panelu 22, schopné a uzpůsobené pro otáčení kolem horizontálně orientovaného, vodou chlazeného hřídele 22 (viz obr. 1) . Délka obloukovité zakřiveného panelu 22 se řídí polohou částečně natočeného násypného zásobníku 22, přičemž její smysl a význam spočívá v tom, že se horní zadní část čtvercového profilu částečně natočeného zásobníku 22 šrotu před vlastním započetím vyprazdňování vsázky železného šrotu 2 z násypného zásobníku 37 v každém případě vždy nachází pod vnějším koncem obloukovítě zakřiveného panelu 22- Tímto způsobem determinovaná délka obloukovité zakřiveného panelu 29 kromě toho vymezuje polohu dále od středu uspořádaných, zakřivených koncových výstupků delších horních stěnových dílů 27.

Nevyplněný prostor mezi vertikálně uspořádanými delšími horními stěnovými díly 22, nacházejícími se blíže

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

ke středovému konci pevného a obloukovitě zakřiveného panelu 29. a horizontálně orientovaným vodou chlazeným hřídelem 23 uzavírá obecně vertikální stěnový panel 21 (viz obr. 1; obr. 3 a obr. 6 připojené výkresové dokumentace) . Shora popsané uspořádání vzduchotěsně utěsněné uzavírací struktury horního komorového úseku 2 zároveň zajišťuje vytvoření dutiny pro dosažení požadovaného přechodného utěsnění jednak mezi bočními stranami násypného zásobníku 37 při jeho vyprazdňování a vertikálně uspořádanými delšími horními stěnovými díly 27. a rovněž tak i mezi zásobníkem 37 při natáčení a obloukovitě zakřiveným panelem 29 během operace zavážení studené vsázky železného šrotu 8/1 do předehřívacího zařízení 1 prostřednictvím násypného zásobníku 37.

Jedním ze základních a specifických úkolů a účelů horního komorového úseku 2 hlavní vertikální předehřívací komory 2 (viz obr. 1) je, na počátku provozního chodu, přijímání a shromažďování na roštových sestavách 4/1 a 4/2 hřebenové konfigurace příslušného množství vsázky železného šrotu 8/1. potřebného a určeného pro předehřívání na požadovanou počáteční teplotu během stanovené doby prodlevy, přiváděné prostřednictvím poloplynulého zavážení v jednom nebo několika rychle opakovaných zdvizích násypného zásobníku 37 do horního komorového úseku 2 skrze čtvercový zavážecí otvor 22 . který je v normálním stavu uzavřený těsnicím uzávěrem 24. Nasávání velkého množství nežádoucího falešného vzduchu během zavážení studené vsázky železného šrotu 8/1 z násypného zásobníku 22 do horního komorového úseku 2 skrze čtvercový zavážecí otvor 22 je eliminováno v důsledku synchronizace otevírání a uzavírání těsnicího uzávěru 24 s utěsněnou polohou násypného zásobníku 37 během jeho

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 •· ····

vyprazdňování. Dalším specifickým úkolem a účelem horního komorového úseku 5. je umožnit a zajistit odpovídající a bezpečné směšování horkých odpadních plynů, odsávaných z elektrické obloukové pece 2. a zaváděných skrze čtvercový otvor 19 do volného vnitřního prostoru 38 nad shromážděné stanovené množství železného šrotu 8/1. s rekuperovanými horkými plyny z dospalovací komory 79 pro konečné přídavné spalování, přiváděných prostřednictvím potrubí 54 a 55 rovněž do volného vnitřního prostoru 38 horního komorového úseku 5. skrze otvor 39 z důvodu vhodného a odpovídajícího spalování všech ve směšováním vytvořené směsi zahrnutých plynů. Uvedeného požadavku se dosahuje prostřednictvím vyrovnávání, prováděného změnou poměru kyslík/palivo kyslíko-palivových hořáků li, řízené ovládaných elektronickým regulačním systémem s okamžitou změnou, činném na základě vyhodnocování informací přijímaných ze snímačů 4_Q chemického složení plynů, tlaku a teploty. Po dosažení požadované teploty výsledné směsi plynů prostřednictvím nastavení jejich adekvátního poměru částečným spalováním, se takto na stanovenou teplotu ohřátá směs plynů nucené zavádí do souproudého, dolů směrovaného průtoku skrze shromážděné množství vsázky železného šrotu 8/1, spočívající na pro plyny prostupných roštových sestavách 4/1 a 4/2. Na základě optimálního poměru plochy a hloubky shromážděného množství vsázky železného šrotu 8/1 prostupují horké plyny skrze tuto vsázku maximálně příznivou rychlostí a s vynikající účinností přestupu tepla.

A konečně posledním specifickým úkolem a účelem uspořádání horního komorového úseku 5. je převádění působením gravitace a v jediné jednoduché operaci s určitým stupněm smísení, ale bez spěchování, celkového

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 shromážděného množství vsázky železného šrotu 8/1 částečné předehřáté během stanovené doby prodlevy do v předchozí operaci vyprázdněného prostředního komorového úseku £, prostřednictvím uvolňovacího chodu roštových sestav 4/1 a £22.

Specifické cíle a účely uspořádání prostředního komorového úseku £ hlavní vertikální předehřívací komory 2 jsou podobné s cíli a účely horního komorového úseku £. Hlavním cílem a účelem prostředního komorového úseku £ je přijímání a spolehlivé udržování celkového množství již částečně předehřáté vsázky železného šrotu 8/2 na v něm uspořádaných roštových sestavách 5/1 a 5/2. dopravované působením gravitace z horního komorového úseku £ po stažení roštových sestav 4/1 a 4/2 do otevřené polohy z jejich polohy pod vsázkou železného šrotu 8/1. Další cílem a účelem prostředního komorového úseku £ je umožnit a zajistit další adekvátní částečné spalování směsi plynů, prostupující skrze roštové sestavy 4/1 a 4/2 do dutin 11 a volného vnitřního prostoru 12 nad vsázkou železného šrotu 8/2. s v předchozím stupni zvýšenou teplotou. Zákonitě směs plynů, prostupující skrze roštové sestavy 4/1 a 4/2. obsahuje podstatné množství plynných hořlavých složek, vyvíjených převážně z hořlavých kontaminujících nečistot, obsažených ve vsázce železného šrotu 8 /2 a vystavených působení vysokých teplot bez přítomnosti oxidačního činidla během předcházejícího stupně předehřívání v horním komorovém úseku £. Kromě toho, rovněž během předcházejícího stupně předehřívání v horním komorovém úseku £, směs plynů s počáteční vyšší teplotou při protékání směrem dolů a prostupování skrze vsázku železného šrotu 8/1 předává určité množství své tepelné energie této vsázce a proto se musí teplota této směsi

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 ·· ·· • · · · • · ·· • · · · · · • · · • · · · · plynů upravovat na potřebnou velikost. Toto se dosáhne dalším a adekvátně přiměřeným částečným spalováním směsi plynů, prostupující skrze roštové sestavy 4 /1 a 4 /2 do dutin 11 a volného vnitřního prostoru 12 nad vsázkou železného šrotu 8/2 v prostředním komorovém úseku £ za současně probíhajícího zvyšování teploty za použití kyslíko-palivových hořáků 13 vyrovnáváním změnou poměru kyslík/palivo stejným způsobem jako v horním komorovém úseku £. Vyrovnávací činnost hořáků 13 se řízeně ovládá stejným způsobem jako v případě částečného spalování v horním komorovém úseku £. Souproudý, dolů směrovaný průtok opětně ohřáté směsi plynů skrze vsázku železného šrotu 8/2 v prostředním komorovém úseku £ a rovněž tak i účinnost přestupu tepla jsou v podstatě stejné jako v případě horního komorového úseku £. Vsázka železného šrotu 8 /2. předehřátá v prostředním komorovém úseku £ na dále zvýšenou teplotu během stanovené doby prodlevy, se přivádí gravitací do v předcházející operaci vyprázdněného spodního komorového úseku 7 prostřednictvím uvolňovacího chodu roštových sestav 5/1 a 5/2.

Specifické cíle a účely spodního uspořádání komorového úseku 7 hlavní vertikální předehřívací komory £ se v podstatě shodují s cíli a účely horního komorového úseku £ a prostředního komorového úseku £. Základním účelem spodního komorového úseku 7 je přijímání a spolehlivé udržování celkového množství vysoce předehřáté vsázky železného šrotu 8/3 ve své dutině ve tvaru obráceného jehlanu, dopravované gravitací z prostředního komorového úseku £. Spodní komorový úsek 7 sbíhajícího se jehlanovitého tvaru v obráceném uspořádání je vytvořený ze žáruvzdorné stěnové vyzdívky 14 a vodou chlazených tvarových segmentů 41; 42; 44/1 a 44/2. jejichž spodní

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 konce tvoří obdélníkový vyprazdňovací otvor 47. Tento otvor 47 slouží pro vyprazdňování vsázky železného šrotu

8/3 předehřáté na průměrnou teplotu 700 °C do nakloněného přepravního-zavážecího mechanismu 57. Přepravní-zavážecí mechanismus 57 slouží pro převádění a nucené zavážení vsázky železného šrotu 8/3. předehřáté na požadovanou teplotu, z předehřívacího zařízení 1 do přilehlé, v tandemu spolupracující elektrické obloukové pece 2 skrze otvor 72, uspořádaný v boční stěně 78 pláště, který je během naklápění pece neprodyšně uzavřený prostřednictvím vodou chlazených dvířek 77, uložených na boční stěně 78 pláště. Přepravní-zavážecí částečně vodou chlazeného mechanismus potrubí 22.

sestává z obdélníkového průřezu, jehož šířka odpovídá šířce vyprazdňovacího otvoru 47. Uvedené potrubí 58 obdélníkového průřezu je vybavené v jeho vnitřním prostoru uspořádaným vratně plunžrovým beranidlem 61 obdélníkového odpovídajícího obdélníkovému průřezu vnitřního prostoru potrubí 52- Přímočarý vratný pohyb posuvného plunžrového beranidla 21 ve vnitřním prostoru potrubí 58 obdélníkového průřezu, ovládaný prostřednictvím vodou chlazeného dvojčinného hydraulického válce 22. Potrubí 52 obdélníkového průřezu je umístěné na odvalovacích kladkách 22, umožňující mobilnost potrubí ve směru jeho podélné osy. Přemísťování potrubí 58 obdélníkového průřezu ve se ovládá prostřednictvím válce 59.

vsázky železného šrotu, vyprazdňovacího otvoru 27, je horní stěna potrubí 52 obdélníkového průřezu opatřená otvorem 22, jehož rozměry a umístění odpovídají rozměrům a poloze vyprazdňovacího otvoru 27. V pohotovostním režimu, při kterém neprobíhá posuvným průřezu, směru jeho dvojčinného předehřáté podélné osy hydraulického

Pro přijímání vystupující z

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

- 47 ·· · · • · • · « zavážení šrotu, se dvojčinný hydraulický válec 55 zatáhne do stažené polohy, prostřednictvím čehož dojde ke stažení potrubí 58 z elektrické obloukové pece 2. s tím, že však plunžrové beranidlo 61 zůstává v jeho vnitřním prostoru ve vysunuté poloze a takto uzavírá a utěsňuje celý vyprazdňovací otvor 47 za současného zabraňování propadávání předehřáté vsázky železného šrotu do přepravního-zavážecího mechanismu 57 .

Pro účely zahájení nuceného převádění a zavážení na vysokou teplotu předehřáté vsázky železného šrotu 8/3 do elektrické obloukové pece 2 se plunžrové beranidlo 61. nacházející se ve vnitřním prostoru potrubí 58 obdélníkového průřezu přestaví do stažené polohy, což umožňuje propadávání vsázky železného šrotu 8/3 do vnitřního prostoru potrubí 58. které se pak, po naplnění, kladek 60 prostřednictvím odvalovacích dvojčinného hydraulického válce 59 do vysunuté polohy přesouvá směrem dopředu a zavádí do prostoru elektrické obloukové pece 2. Dopředný pohyb potrubí 58 obdélníkového průřezu probíhá s uzavřeným obdélníkovým vyprazdňovacím otvorem £7, uspořádaným v jeho horní stěně. Vzhledem k tomu, že se dvojčinný hydraulický válec 62 a vratně posuvné plunžrové beranidlo 61 nacházejí ve stažené poloze, dopravuje se na vysokou teplotu předehřátá vsázka železného šrotu 8/3. nacházející se ve vnitřním prostoru potrubí 2£, pouze prostřednictvím jeho přemísťování směrem k zavážecímu otvoru elektrické obloukové pece £. K vlastní dopravě na vysokou teplotu předehřáté vsázky 8/3 ve vnitřním prostoru potrubí postrkováním tlakem dochází pohybu vratně posuvného plunžrového beranidla 61. který je způsobený přesouváním dvojčinného hydraulického válce £2 uváděním

28. obdélníkového průřezu pak následkem dopředného

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

> 4 · 4 · · • •4 4 4

4 4 • · · do vysunuté polohy. Po přemístění plunžrového beranidla £1 do vysunuté polohy začíná na vysokou teplotu předehřátá vsázka železného šrotu 8/3 propadávat do vnitřního prostoru a do lázně roztaveného kovu, v těsné blízkosti průchodu elektrického oblouku, kde dochází k jejímu rychlému roztavení prostřednictvím přímé konvekce tepla. Přestože na vysokou teplotu předehřátá vsázka 8/3 je vytlačovaná působením tlaku vnitřním prostorem šikmo uspořádaného potrubí 58 obdélníkového průřezu, je pro vytlačovací operaci, důsledkem relativně nízkého koeficientu tření, potřebná pouze poměrně malá, nepříliš vysoká síla.

Dalším specifickým cílem a účelem spodního komorového úseku 7 je umožnit a zajistit další maximálně možné spalování směsi plynů, prostupujících směrem dolů skrze roštové sestavy 5/1 a 5/2 do dutin 11 a volného vnitřního prostoru 12 nad vsázkou železného šrotu 8/3. Opět, stejně jako v předcházejícím stupni, směs plynů s počáteční zvýšenou teplotou předává během prostupování skrze vsázku železného šrotu 8/2 určité množství své tepelné energie do vsázky a vzhledem k tomu se musí její teplota upravovat na požadovanou velikost. Uvedené úpravy se dosáhne prostřednictvím dalšího a co možná maximálního konečného přídavného spalování směsi plynů, prostupující ve směru provozního chodu skrze roštové sestavy 5/1 a 5/2 do dutin 11 a volného vnitřního prostoru 12 nad vsázkou železného šrotu 8/3 ve spodním komorovém úseku 7 za současně probíhajícího konečného zvyšování teploty spalování plynů za použití kyslíko-palivových hořáků 12, ovládaných vyrovnáváním okamžitou změnou poměru kyslík/palivo stejným způsobem jako v horním komorovém úseku 5. a prostředním komorovém úseku £. Vyrovnávací činnost hořáků 13 se řízené

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

9999

- 49 44 «4

4 4 1 • 4 <

4 4 4 ovládá stejným způsobem jako v případě předcházejícího částečného spalování v horním komorovém úseku 5 a prostředním komorovém úseku 2- Souproudý, dolů směrovaný průtok opětně ohřátých plynů se po průchodu skrze vsázku železného šrotu 8/3 odtahuje ze spodního komorového úseku 2 skrze dva obdélníkové otvory 45/1 a 45/2 (viz obr. 3) do rozbíhavých, žáruvzdornou vyzdívkou opatřených kanálů 48/1 a 48/2 obdélníkového průřezu, vybavených uzavíracími škrticími ventily 46/1 a 46/2 pro zabránění průtoku plynů z předehřívacího zařízení 1 v případě požadavku provozního chodu bez předehřívacího zařízení 1 pro účely umožnění obtokového průchodu odpadních plynů z elektrické obloukové pece 2 přímo do vnitřního prostoru 49/1 a 49/2 prach zachycujících, žáruvzdornou vyzdívkou opatřených rozbíhavých kanálů 48/1 a 48/2 obdélníkového průřezu. Vnitřní prostor 49/1 a 49/2 rozbíhavých kanálů 48/1 a 48/2 obdélníkového průřezu slouží kromě toho jako dospalovací komora 22 pro konečné přídavné spalování. Pro tyto účely je dospalovací komora 22 vybavená vyrovnávacími kyslíkopalivovými hořáky 12, ovládanými stejným způsobem jako kyslíko-palivové hořáky 12 uspořádané v jednotlivých komorových úsecích 2, 2 a 2· Vnitřní prostory 49/1 a 49/2 rozbíhavých kanálů 48/1 a 48/2 jsou na výstupu propojené s sběrnou skříní 52. Úplně spálené plyny o teplotě vyšší než je kritická hodnota, nezbytná pro štěpení nežádoucích těkavých uhlovodíků zahrnujících dioxiny a furany, hořením, se odtahují přes inverzní plynový kanál 52, centrálně uspořádaný na výstupu sběrné skříně 52, prostřednictvím otvoru 52, a skrze potrubí 54 pro další použití a zpracování. Pro účely dodatečného zvýšení rekuperační energie se část horkých odpadních plynů vrací z potrubí 54 přes potrubí 55, vybaveného uzavíracím škrticím ventilem 52, skrze otvor 39 do horního komorového

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 ·· ·44· · · · ·· · · · • · · · ·

4 4 · 4 <· ·· 99 · ·· ·· ·· • · « · · · • 4 4 44 • 4 ···· · • 4 4 4 ···· 44 ·· úseku 5.Jedním z podstatně významných charakteristických znaků popisovaného provedení, vytvořeného v souladu s předloženým vynálezem, je řízené ovládání poloplynulého sestupného průchodu vsázky železného šrotu 8/1 a 8/2 gravitací, prováděné prostřednictvím ovládací soustavy 15 pro řízené ovládání sestupného průchodu vsázky železného Šrotu, (zkráceně ovládací mechanismus průchodu vsázky), znázorněné v příčném průřezu a v různých pohledech, buď jako celek nebo částečně, na obr. 1, obr. 2, obr. 3 a obr. 4 připojené výkresové dokumentace. Pro účely lepšího porozumění charakteristických a výhodných funkčních operací jednotlivých konstrukční uzlů a součástí ovládacího mechanismu 16 průchodu vsázky, je výkresová dokumentace doplněná jednotlivými detailními pohledy ovládacího mechanismu 16 v různých funkčních provozních polohách, znázorněných ve schematických vertikálních řezech rovinou V-V z obr. 4 (viz obr. 5a; obr. 5b; obr. 5c; obr. 5d; obr. 5e a obr. 5f). Základními funkčními součástmi ovládacího mechanismu 16 průchodu vsázky jsou; pevné, vodou chlazené, vícenásobné rámové opěry 68 .· hlavní natáčecí rám 55, jednočinný teleskopický hydraulický válec 54. pro řízené ovládání otáčení hlavního natáčecího rámu 55; roštové sestavy 5/1 a 5/2 (respektive roštové sestavy 4/1 a 4/2) ; dvojčinné hydraulické válce 67 pro řízené ovládání vysouvání a stahování roštových sestav 5/1 a 5/2. a nosníky 51 pro připojení roštových sestav 5/1 a 5/2. Hlavní natáčecí rám 55 představuje konstrukci, vytvořenou z jediného kusu, charakterizovanou ve vzdálenosti uspořádanými obdélníkovými vodícími otvory pro uložení každé z roštových sestav 5/1 a 5/2 a umožňující jejich pohyb ve směru podélné osy. Vlastní otáčení hlavního

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 ·

natáčecího rámu 66 je umožněné prostřednictvím na něm vytvořených tvarových nástavců 65 ve tvaru hokejového puku k tomuto rámu 66 připevněných a umístěných v mezerách mezi v něm vytvořenými obdélníkovými vodícími otvory. Na druhém, vnějším konci hlavního natáčecího rámu 66. na jeho vrchní straně, jsou upevněné válečky 80 pro snižování tření mezi natáčecím rámem 66 a jednotlivými rošty roštových sestav 5/1 a 5/2 během jejich vzájemného pohybu ve směru podélné osy. Každý rošt roštových sestav 5/1 a 5/2 je na svých vnějších bočních koncích prostřednictvím třmenového spojení 82 spřažený s horizontálně orientovaným nosníkem 81. Nosník 81 je zase prostřednictvím dvojčinného hydraulického válce £7 spřažený s hlavním natáčecím rámem ££. Vlastní otáčení hlavního natáčecího rámu 66 kolem středové osy tvarových nástavců 65. uložených volně v tvarově odpovídajících, lícovaných otvorech polokruhové konfigurace, vytvořených v pevných vícenásobných rámových opěrách £5, se ovládá vysouváním nebo zatahováním jednočinného teleskopického hydraulického válce 64.

V základní provozní činné poloze roštových sestav 5/1 a 5/2 hřebenové konfigurace, seznatelné z obr. 5a připojené výkresové dokumentace, jsou jednotlivé rošty pro účely udržování a zabránění sestupného průchodu vsázky železného šrotu 8/2 gravitací v horizontálním směru vysunuté do vnitřního prostoru hlavní vertikální předehřívací komory £.. Tohoto vysunutí se dosáhne prostřednictvím tlaku hydraulické kapaliny vysunutých jednočinných teleskopických hydraulických válců 64 . V případě požadavku řízené ovládaného sestupného průchodu vsázky železného šrotu 8/2 gravitací se provádí stahováním v normálním stavu vysunutých jednočinných teleskopických hydraulických válců £A, které se uskutečňuje řízeným

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 vypouštěním hydraulické kapaliny z činného prostoru hydraulického válce 64 . Jak je seznatelné z obr. 5b připojené výkresové dokumentace, důsledkem hmotnosti vsázky železného šrotu 8/2 dochází k otáčení hlavního natáčecího rámu 66. zahrnujícího vysunuté roštové sestavy 5/1 a 5/2. kolem středové osy tvarových nástavců 65 rámu, které způsobuje natáčení ve vnitřním prostoru uspořádaných konců hřebenů, tvořících roštové sestavy 5/1 a 5/2. směrem dolů. Díky tomuto řízeně ovládanému počátečnímu provoznímu chodu může část vsázky železného šrotu 8/2 sestupně, gravitací procházet do spodního komorového úseku 7. Pro účely dokončení sestupného průchodu celé vsázky železného šrotu 8/2 do spodního komorového úseku 7 se uvádí do provozní činnosti dvojčinné hydraulické válce 67. Vzhledem k tomu, že jsou hydraulické válce 67 uspořádané mezi konstrukcí hlavního natáčecího rámu 66 a horizontálně orientovaným nosníkem £1, probíhá stahování obou roštových sestav 5/1 a 5/2 ze spodního komorového úseku 7 v obecně vertikálním směru, což umožňuje sestupný průchod zbývající části vsázky gravitací do spodního komorového úseku 7, jak je názorně naznačeno na obr. 5c. Za účelem navrácení hřebenů, tvořících roštové sestavy 5/1 a 5/2. do jejich počáteční, do vnitřního prostoru předehřívací komory £ vysunuté polohy, se vysouvá jednočinný teleskopický hydraulický válec £4, který působí na hlavní natáčecí rám ££, zahrnující roštové sestavy 5/1 a 5/2 ve stažené poloze, a způsobuje jeho navracení, zejména gravitací, do předcházející horizontální polohy, což je znázorněno na obr. 5d a obr. 5e. Po ukončení tohoto kroku se uvádí do činnosti dvojčinné hydraulické válce £7, během které se přesouvají do stažené polohy. Stahování hydraulických válců £7 způsobuje zavádění roštových sestav 5/1 a 5/2 hřebenové konfigurace do vnitřního prostoru předehřívací

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 komory 3., jehož výsledkem je navrácení a dosažení jejich původní počáteční horizontální polohy v nezatíženém stavu, nacházející se nad vsázkou železného šrotu 8/3 ve spodním komorovém úseku 7 (viz obr. 5f) . Navrácením do jejich původní, počáteční horizontální polohy jsou roštové sestavy 5/1 a 5/2 okamžitě připravené pro přijímání a řízené ovládání sestupného průchodu další částečné předehřáté vsázky železného šrotu 8/1 z horního komorového úseku 3 do dalšího pod ním uspořádaného komorového úseku. Popsaný specifický provozní chod, spočívající v postupném otáčení hlavního natáčecího rámu 66 a stahování-vysouvání jednotlivých hřebenů, tvořících roštové sestavy 5/1 a 5/2. je neobyčejně významným charakteristickým znakem navrhovaného provedení. Shora popsané uspořádání jednak eliminuje časové prodlevy a čekací doby, a zároveň snižuje celkovou výšku konstrukce předehřívacího zařízení 1. Uvedené skutečnosti ve svém důsledku umožňují instalaci zařízení 1 pro předehřívání vsázky železného šrotu do již existujících metalurgických tavíren, což je velmi významné zejména pro podstatné snižování nákladů na instalaci a montážní práce.

V souladu s předloženým vynálezem a se znázorněním na obr. 1 a podrobněji na obr. 6 připojené výkresové dokumentace je naznačená jedna alternativa konstrukčního provedení integrálního, šikmo uspořádaného zdvihacího mechanismu 72., které je určené pro dopravu vsázky železného šrotu 8/1 prostřednictvím násypného zásobníku 3 7 a poloplynulého automatického zavážení předehřívacího zařízení 1. Hlavní konstrukční součástí zdvihacího mechanismu 72 je násypný zásobník 37 studeného šrotu jednoduché robustní konstrukce, vykazující specifickou tvarovou konfiguraci a adekvátní objem, a vybavený

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

- 54 • · · · /·» • · • · • t!

kladickami 71. Kladičky 71 jsou uspořádané ve vzájemném záběru s a vedené po odpovídajícím způsobem konfigurovaném vedení 70 ve tvaru U robustní konstrukce, která slouží pro nucené přemísťování zásobníku 37 šrotu z jeho spodní nakládací polohy 84 do horní vykládací polohy 85 po předem stanovené dráze, určené konfigurací vedení 70. Zdvíhání a spouštění násypného zásobníku 3 7 je ovládané prostřednictvím zdvihacího ústrojí 75. lan 73 . vodicích kladek 22 a reverzačních kladek 74 pro změnu směru pohybu lan 73 . Lana 22 jsou ukotvená na bočních stranách násypného zásobníku 37 prostřednictvím výkyvného natáčecího spoje 83.

Další popis provozního chodu popsané alternativy konstrukčního provedení šikmo uspořádaného zdvihacího mechanismu 72 jasně demonstruje jeho výhodný, spolehlivý a bezproblémově, prakticky bez nutnosti údržby většího rozsahu, jednoduchý funkční provoz, který dokonale vyhovuje provozním podmínkám metalurgických tavíren. Při uvedení do provozního chodu ve zdvihacím režimu zdvihací ústrojí 22 vlečením prostřednictvím lan 73 a kladek 82 a 21 zdvíhá násypný zásobník 32, který byl předtím naložený odpovídajícím množstvím studené vsázky železného šrotu 3/1, z jeho spodní nakládací polohy 84 do horní vykládací polohy 22. Z důvodu utěsněného zavážení předehřívacího zařízení 1, jakmile horní čtvercový profil násypného zásobníku 22 dosáhne úrovně koncových výstupků delších horních stěnových dílů 27 a vstupuje do čtvercové dutiny, uspořádané ve vrchní části předehřívacího zařízení 1, začne dvojčinný hydraulický válec 26 otáčet těsnicím uzávěrem 24. a takto postupně uvolňovat čtvercový zavážecí otvor 22. Na základě uvedených skutečností tvoří čtvercový profil dutiny ve vrchní části předehřívacího zařízení l a

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • · • · • · horní čtvercový profil násypného zásobníku 37 adekvátně vyhovující dynamické utěsnění, které účinně eliminuje možnost vzniku vzájemného spojení vnitřního prostoru 38 horního komorového úseku £ s okolní atmosférou. Kromě toho, otevírání nebo stahování těsnicího uzávěru 24 natáčením umožňuje dosáhnout volné a ničím neomezené vykládání studené vsázky železného šrotu 8/1 do vnitřního prostoru horního komorového úseku 2.· Po vyložení studené vsázky železného šrotu 8/1 z násypného zásobníku 37 reverzuje zdvihací ústrojí 75 do zpětného provozního chodu ve spouštěcím režimu a násypný zásobník 37 se začíná na základě vlastní hmotnosti a působením gravitace vracet do své předcházející, spodní nakládací polohy 84 . Těsnicí uzávěr 24 se ještě před přerušením dynamického utěsnění mezi násypným zásobníkem 37 a čtvercovou dutinou v horní části předehřívacího zařízení 1, způsobeném vratným přemísťováním vyloženého zásobníku 37. uzavírá prostřednictvím činnosti hydraulického válce 26.

V případě požadavku se horké odpadní plyny, odsávané z elektrické obloukové pece 2, mohou přes obtoková potrubí 86/1 a 86/2 přesměrovat z hlavního potrubí 20 a odklonit přímo do dospalovací komory 79 pro konečné přídavné spalování, což se uskutečňuje uzavřením vodou chlazených čtvercových dvířek 22 prostřednictvím činnosti hydraulického válce 22 a otevřením, v normálním stavu uzavřených, uzavíracích škrticích ventilů 46/1 a 46/2.

Rozsah předloženého vynálezu, objasněný na základě shora popsaných příkladných provedení, uvedených pouze pro účely ilustrace, není žádným způsobem omezen, naopak je možné, v tomto nárokovaném rozsahu ochrany, který je vymezený prostřednictvím přiložených patentových nároků,

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 k · · « » · · · • · · · i • · 4 • · · · vytvořit jeho různé další úpravy a modifikace.

Zastupuj e:

Dr. Miloš Všetečka v.r.

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

- DX

4/1, 4/2

5/1, 5/2

8/1

8/2

8/3

Seznam vztahových značek předehřívací zařízení elektrická oblouková pec hlavní vertikální předehřívací komora dvojice roštových sestav roštová sestava horní komorový úsek roštová sestava prostřední komorový úsek spodní komorový úsek vsázka železného šrotu studená vsázka železného šrotu předehřívaná vsázka železného šrotu předehřátá vsázka železného šrotu kratší stěnové díly dutiny volný vnitřní prostor kyslíko-palivový hořák žáruvzdorná stěnová vyzdívka delší spodní stěnové díly ovládací mechanismus průchodu vsázky kratší horní stěnový díl uzavírací deska čtvercový otvor hlavní potrubí čtvercového průřezu kratší horní stěnový díl čtvercový zavážecí otvor hřídel těsnicí uzávěr pákový mechanismus hydraulický válec

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

27	delší horní stěnové díly
28	obloukovité zakřivený panel
29	obloukovité zakřivený panel
30	vodou chlazený hřídel
31	stěnový panel
32	čtvercová dvířka
33	vodou chlazený hřídel
34	pákový mechanismus
35	hydraulický válec
37	násypný zásobník
38	vnitřní prostor
39	otvor
40	snímače tlaku, teploty a chemického složení
41, 42	vodou chlazené tvarové segmenty
44/1, 44/2	vodou chlazené tvarové segmenty
45/1, 45/2	obdélníkový otvor
46/1, 46/2	uzavírací škrticí ventil
47	spodní vyprazdňovací otvor
48/1, 48/2	rozbíhavé kanály obdélníkového průřezu
49/1, 49/2	vnitřní prostor
50	sběrná skříň
51	prachové částice
52	otvor
53	inverzní plynový kanál
54, 55	potrubí
56	uzavírací škrticí ventil
57	nakloněný přepravní; zavážecí mechanismus; vykládací prostředky pro převádění
58	potrubí obdélníkového průřezu
59	dvojčinný hydraulický válec
60	odvalovací kladky
61	vratně posuvné plunžrové beranidlo

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

9· ···· ι

• · » · · « » · ·· ·· · · I • · 4 ·· ··

62	dvojčinný hydraulický válec
63	otvor
64	jednočinný teleskopický hydraulický válec
65	tvarový nástavec
66	hlavní natáčecí rám
67	dvojčinný hydraulický válec
68	pevná vícenásobná rámová opěra
70	vedení
71	kladička
72	nakloněný samozavážecí zdvihací mechanismus; přiváděči prostředky pro dopravu a zavážení
73	lana
74	reverzační kladky pro změnu směru lan
75	zdvihací ústrojí
76	otvor
77	vodou chlazená dvířka
78	boční stěna pláště
79	dospalovací komora pro konečné přídavné spalování
80	válečky
81	nosník
82	třmenové spojení
82	vodicí kladky
83	výkyvný natáčecí spoj
84	spodní nakládací poloha
85	horní vykládací poloha
86/1, 86/2	obtokové potrubí

76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

PVSWf-lf

-6o—

JUDr. Miloš Všetečka advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (16)

1. Předehřívací zařízení pro předehřívání vsázky železného šrotu před jejím zavážením do metalurgické taviči pece, zejména využitím tepla, získaného rekuperací horkých odpadních plynů, odtahovaných z odsávacího výstupního otvoru pece, a pro současné snižování obsahu kontaminujících látek ze vsázky železného šrotu a z odpadních plynů, prostřednictvím souproudého vertikálně směrovaného průtoku horkých odpadních plynů a sestupného průchodu vsázky železného Šrotu gravitací, vyznačující se tím, že obsahuje vertikální předehřívací komorou, zahrnující:

horní komorový úsek, opatřený přiváděcími prostředky pro dopravu a zavážení studeného šrotu do tohoto komorového úseku a vstupem pro horký odpadní plyn, uspořádaným v průtokovém spojení s výstupem pece pro odtahování odpadních plynů; a spodní komorový úsek, opatřený vykládacími prostředky pro převádění předehřátého šrotu do pece a výstupem pro odtahování odpadních plynů, uspořádaným v průtokovém spojení s odsávacími prostředky pro odtahování energeticky vyčerpaných plynů;

pro plyny uzavírací prostředky, prostupné umístěné mezi každými dvěma za sebou uspořádanými komorovými úseky a v postupném sledu ovladatelné mezi uzavřenou polohou a otevřenou polohou, pro přijímání gravitačně zaváděné vsázky šrotu z přiváděčích prostředků a udržování této vsázky v uzavřené poloze

16 76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

-Í4po předem stanovenou dobu prodlevy, během které současně, v souproudu, probíhá přitékání horkých odpadních plynů, nasávaných ze vstupu pro přivádění plynů do vnitřního prostoru horního komorového úseku, jejich prostupování ve vertikálním směru skrze vsázku a skrze uzavírací prostředky, nacházející se v uzavřené poloze, a odtéká do výstupu pro odtahování odpadních plynů ve spodním komorovém úseku,- a pro řízení sestupného průchodu vsázky gravitací při otevřené poloze uzavíracích prostředků z horního komorového úseku do spodního komorového úseku po uplynutí odpovídající doby prodlevy.

2. Předehřívací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro plyny prostupné uzavírací prostředky obsahují:

dvojici zrcadlově uspořádaných, navzájem protilehlých roštových sestav, vystupujících do komory;

naklápěcí prostředky pro natáčení roštových sestav z horizontální uzavřené polohy pro udržování vsázky šrotu do směrem dolů skloněné otevřené polohy; a v axiálním směru vratně posuvné prostředky pro stahování roštových sestav z vnitřního prostoru předehřívací komory do stažené polohy a pro jejich vysouvání v horizontálním směru do vysunuté polohy.

3. Předehřívací zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že každé roštové sestavy obsahují množství od sebe oddělených roštů, vystupujících do vnitřního prostoru komory.

4. Předehřívací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že vykládací prostředky pro

16 76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • · · · · · • · · · ·

-a- x převádění předehřáté vsázky šrotu zahrnují:

sbíhavé spodní dno, obsahující šikmo uspořádané stěnové díly spodního komorového úseku a opatřené výstupním otvorem;

převáděcí potrubí, rozkládající se mezi spodním vyprazdňovacím otvorem a pecí, v jehož vnitřním prostoru se shromažďuje předehřátá vsázka šrotu, procházející sestupně skrze otvor; a dopravní prostředky pro nucené převádění předehřáté vsázky šrotu do pece skrze převáděcí potrubí.

5. Předehřívací zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že dopravní prostředky pro nucené převádění předehřáté vsázky šrotu zahrnují vratně posuvné plunžrové beranidlo s tlačnou přepážkou, které je činné mezi pohotovostním režimem, při které předehřátá vsázka šrotu propadá skrze spodní otvor a shromažďuje se před tlačnou přepážkou, a zavážecím režimem, ve kterém plunžrové beranidlo vytlačuje předehřátou vsázku šrotu do prostoru pece.

6. Předehřívací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že komora zahrnuje alespoň jeden mezilehlý komorový úsek, umístěný mezi horním komorovým úsekem a spodním komorovým úsekem a odpovídajícím způsobem mezi každými dvěma za sebou uspořádanými komorovými úseky opatřený pro plyny prostupnými uzavíracími prostředky,

7. Předehřívací vyznačující se zahrnuje snímací prostředky zařízení podle nároku 1, tím, že každý komorový úsek pro monitorováni charakteristických veličin odpadních plynů a v něm se

16 76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

Λ · • · nacházející vsázky šrotu, zvolených ze skupiny obsahující: chemické složení plynů, teplotu plynů, tlak plynů, a teplota vsázky šrotu; určených pro regulaci hořáků.

8. Předehřívací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že každý komorový úsek zahrnuje komorové hořákové prostředky pro řízené ovládání intenzity spalování a teploty odpadních plynů a v něm se nacházející vsázky šrotu.

9 9

9999 94 jejím zavážením do metalurgické tavící pece, využitím tepla, získaného rekuperací horkých odpadních plynů, odtahovaných z odsávacího výstupního otvoru pece, a současně snižování obsahu kontaminujících látek ze vsázky železného šrotu a z odpadních plynů se souběžným vertikálním průtokem horkých odpadních plynů a sestupným průchodem vsázky železného šrotu, vyznačující se tím, že zahrnuje:

ukládání vsázky studeného železného šrotu na pro plyny prostupné uzavírací prostředky v uzavřené poloze v horním komorovém úseku komory, opatřeného vstupem pro přivádění horkých odpadních plynů, který je uspořádaný v průtokovém spojení s výstupem pece pro odtahování odpadních plynů;

udržování uvedené vsázky na uzavíracích prostředcích v uzavřené poloze po předem stanovenou dobu prodlevy za současného přitékání horkých odpadních plynů ze vstupu pro přivádění plynů do horního komorového úseku, jejich prostupování skrze vsázku šrotu a uzavírací prostředky, a odtékání do výstupu pro odtahování odpadních plynů, uspořádaného ve spodním komorovém úseku;

řízené ovládání sestupného průchodu vsázky šrotu gravitací prostřednictvím otevírání uzavíracích prostředků a procházení vsázky z horního komorového úseku do spodního komorového úseku po uplynutí doby prodlevy;

nucené převádění předehřáté vsázky šrotu ze spodního komorového úseku do pece; a

opakování shora uvedených kroků v postupném stupňovitém sledu pro další po sobě jdoucí diskrétní vsázky železného šrotu. 20. Způsob podle nároku 19, vyznačuj ící se

tím, že krok udržování vsázky šrotu během předem

9. Předehřívací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že vstup pro přivádění horkých odpadních plynů zahrnuje obtokové potrubí, uspořádané v průtokovém spojení s výstupem odpadních plynů a obtokových ventilových prostředků pro odklánění proudu horkých odpadních plynů přímo na výstup pro odtahování odpadních plynů.

10. Předehřívací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že přiváděči prostředky pro dopravu a zavážení studeného šrotu zahrnují násypný zásobník, pohybující se kyvadlově mezi nakládací polohou, nacházející se ve vzdálenosti od předehřívací komory, a vykládací polohou, rozkládající se v utěsnitelném otvoru horního komorového úseku.

11. Předehřívací zařízení podle nároku 10, vyznačující se tím, že utěsněný otvor obsahuj e alespoň jedny utěsněné dvířka, a že jeho vnitřní obvodové okraje lícují s přilehlými vnějšími stěnami násypného zásobníku, nacházejícího se ve vykládací poloze.

12. Předehřívací zařízení podle nároku 10,

16 76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 • · · vyznačuj ící se tím, že násypný zásobník pojíždí po nakloněné plošinové rampě poháněný prostřednictvím zdvihacího ústrojí.

-Μ

13. Předehřívací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstupní otvor pro odtahování odpadních plynů zahrnuje dospalovací komoru s usazovacími prostředky pro snižování podílu pevných kontaminujících částic z odpadního plynu.

14. Předehřívací zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že dospalovací komora zahrnuje hořákové prostředky pro spalování hořlavých kontaminující látek, obsažených v odpadních plynech.

15. Předehřívací zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že zahrnuje plynové recirkulační potrubí, uspořádané v průtokovém spojení mezi dospalovací komorou a horním komorovým úsekem.

16. Předehřívací zařízení vyznačující se tím, že obsahují vertikálně ohnutý kanál.

podle nároku 13, usazovací prostředky

17. Předehřívací vyznačující se zařízeni tím, že podle nároku 13, usazovací prostředky obsahují nálevkovitě rozšířený rozptylovací kanál.

18. Předehřívací zařízení podle nároku 13, vy značující se tím, že usazovací prostředky obsahují sběrnou skříň pro oddělené pevné částice.

19. Způsob předehřívání vsázky železného šrotu před

16 76465 (76465a.doc)

PV 3889-98

16 76465 (76465a.doc)

PV 3889-98 stanovené doby prodlevy zahrnuje další ohřívání odpadních plynů a vsázky šrotu prostřednictvím v každém komorovém úseku uspořádaných spalovacích hořáků.

Zastupuj e: