RU2808499C1 - Method for high-temperature heating of blast furnaces and device for its implementation - Google Patents
Method for high-temperature heating of blast furnaces and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808499C1 RU2808499C1 RU2022128155A RU2022128155A RU2808499C1 RU 2808499 C1 RU2808499 C1 RU 2808499C1 RU 2022128155 A RU2022128155 A RU 2022128155A RU 2022128155 A RU2022128155 A RU 2022128155A RU 2808499 C1 RU2808499 C1 RU 2808499C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- electrodes
- arc
- mixing chamber
- channel
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 86
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способу и устройству подогрева газа и получения горячего дутья для промышленности, в частности, для доменных печей и устройств.The invention relates to a method and device for heating gas and producing hot blast for industry, in particular for blast furnaces and devices.
Известны способ и устройство плазменного высокотемпературного нагрева дутья в химических реакторах и гиперзвуковых аэродинамических трубах - группа плазмотронов линейной схемы, закрепленных на стенках трубы, например, аэродинамической трубы, с последующей подачей нагретых струй газа одновременно в общую емкость; нагретые в плазмотронах струи газа суммируются в общем канате, смешиваются между собой и с газовым потоком, и образуют нагретую струю в общем канате, используемую далее по назначению (Техника электродугового нагрева газа: Учеб. пособие / М.Ф. Жуков, Г.-Н. Б. Дандарон, В.К. Литвинов; Под ред. М. Ф. Жукова; Урал, политехи, ин-т им. С.М. Кирова, Магнитогор. горнометаллург, ин-т им. Г.И. Носова. - Свердловск: УПИ, 1988. стр. 24-29. Плазменные электротехнологические установки. B.C. Чередн., 2005 г с 263, 297).A known method and device for high-temperature plasma heating of blast in chemical reactors and hypersonic wind tunnels is a group of linear plasmatrons mounted on the walls of a pipe, for example, a wind tunnel, with subsequent supply of heated gas jets simultaneously into a common container; gas jets heated in plasma torches are summed up in a common cable, mixed with each other and with the gas flow, and form a heated jet in a common cable, which is then used for its intended purpose (Technology of electric arc gas heating: Textbook / M.F. Zhukov, G.-N B. Dandaron, V.K. Litvinov; Edited by M. F. Zhukov; Ural, Polytechnic Institute, Institute named after S. M. Kirov, Magnitogorological Mining and Metallurgist, Institute named after G. I. Nosov. - Sverdlovsk: UPI, 1988. pp. 24-29. Plasma electrotechnological installations. B.C. Cheredn., 2005 with 263, 297).
Недостатком известного нагревателя дутьевого воздуха и способа нагрева является низкий КПД нагрева, вследствие высоких потерь энергии в плазмотроны, в стенки камеры смешивания газовых потоков, необходимости значительно перегревать газы для обеспечения среднемассовой температуры, необходимость компримировать газы до высоких давлений перед подачей в камеру, ограниченный ресурс работы, вследствие ограничения ресурса работы электродов линейных плазмотронов без их замены. Замена электродов приводит к прекращению процесса нагрева, что недопустимо в непрерывной промышленной технологии. В ряде случаев компримирование технологически нецелесообразно и необоснованно, как, например, в доменном дутье, где с расходом в несколько сотен тысяч кубометров в час по трубе диаметром 2000 мм и более газ с температурой 1000-1300°С, со скоростью 60-90 метров в секунду подается к домне, и его необходимо догреть на 100-200 градусов.The disadvantage of the known blast air heater and heating method is the low heating efficiency, due to high energy losses in the plasma torches, in the walls of the gas flow mixing chamber, the need to significantly overheat the gases to ensure the average mass temperature, the need to compress gases to high pressures before supplying them to the chamber, limited service life , due to the limited service life of the electrodes of linear plasma torches without replacing them. Replacing the electrodes leads to the cessation of the heating process, which is unacceptable in continuous industrial technology. In some cases, compression is technologically impractical and unjustified, as, for example, in blast furnace blasting, where at a flow rate of several hundred thousand cubic meters per hour through a pipe with a diameter of 2000 mm or more, gas with a temperature of 1000-1300 ° C, at a speed of 60-90 meters per second is fed to the blast furnace, and it must be heated by 100-200 degrees.
Для получения высокотемпературного дутья, с повышенным КПД, без ограничений по ресурсу непрерывной работы системы нагрева дутья, предлагается способ и устройство для высокотемпературного нагрева дутья, в котором горение плазменной дуги осуществляется непосредственно внутри трубы газового тракта, в котором движется газ, в общем потоке газа, в протоке, без дополнительного компримирования, с организацией участка нагрева в общем газовом тракте, при этом общий поток газа разделяется на несколько частей, за счет геометрии газового тракта организуется участок специального профиля и специальный режим течения газа в нем, таким образом, что электрическая дуга в канале оказывается помещенной в закрученном на всем ее протяжении газовом потоке, стабилизируется и отдаляется от стенок этим потоком на оси, при этом отдавая мощность газу. При этом в теплообмене с дугой участвует весь газовый поток дутья. Участок представляет собой три скрепленные между собой соосно герметично цилиндрические внутри секции, две крайние из которых с противоположных одна от другой концов имеют входные отверстия, обеспечивающие входному потоку газа спутную закрутку в цилиндрическом канале, а центральная, большего диаметра, имеет отверстие, расположенное тангенциально, для выхода газа. Разделенный поток газа частично проходит через устройства закрутки на противоположных концах участка нагрева, частично - через проницаемые стенки канала, охлаждая его от теплового потока от дуги. Газовые потоки внутри трубы проходят через дугу, снимают с нее мощность, при этом газ нагревается, а за устройством вновь соединяется в один поток в газовом тракте, т.е. - в той же трубе. Являясь частью трубы, устройство обеспечивает низкое гидравлическое сопротивление прокачиваемому через участок газу.To obtain high-temperature blast, with increased efficiency, without restrictions on the resource of continuous operation of the blast heating system, a method and device for high-temperature blast heating is proposed, in which the combustion of a plasma arc is carried out directly inside the pipe of the gas path in which the gas moves, in the general gas flow, in a duct, without additional compression, with the organization of a heating section in a common gas path, while the total gas flow is divided into several parts, due to the geometry of the gas path, a section of a special profile and a special gas flow regime are organized in it, so that the electric arc in The channel turns out to be placed in a gas flow swirling along its entire length, stabilizes and moves away from the walls by this flow on the axis, while giving power to the gas. In this case, the entire gas flow of the blast participates in heat exchange with the arc. The section consists of three coaxially hermetically sealed cylindrical sections inside the section, the two outermost of which have inlet openings at ends opposite to one another, providing the inlet gas flow with a co-current twist in the cylindrical channel, and the central one, of larger diameter, has an opening located tangentially for gas outlet. The divided gas flow partially passes through swirl devices at opposite ends of the heating section, and partially through the permeable walls of the channel, cooling it from the heat flow from the arc. Gas flows inside the pipe pass through the arc, remove power from it, while the gas heats up, and behind the device it reconnects into one flow in the gas path, i.e. - in the same pipe. Being part of the pipe, the device provides low hydraulic resistance to the gas pumped through the section.
Устройство для высокотемпературного плазменного нагрева дутья включает в себя помещенные в цилиндрическую часть участка попарно идентичные электродные узлы с электродами, расположенные на оси цилиндрического участка, по направлению движения газа в общем газовом потоке.The device for high-temperature plasma heating of the blast includes pairs of identical electrode units with electrodes placed in the cylindrical part of the section, located on the axis of the cylindrical section, in the direction of gas movement in the general gas flow.
Завихрительная камера с каждой стороны трубы образуется из локального участка газохода, при этом локальный участок газохода сформирован в цилиндрическую полую рабочую камеру, сформированную двумя цилиндрическими участками и расположенным между ними цилиндрической центральной части, смесительной камере, расположенной симметрично от каждого из цилиндрических участков, выполненной полостью большего диаметра, газ в завихрительную камеру поступает тангенциально с каждого из торцов труб, и при этом диаметры крайних цилиндрических участков имеют меньший диаметр относительно центрального участка в отношении 1,1-3,0. Электродные узлы в цилиндрических участках размещены соосно таким образом, что газовый поток по вихревой траектории омывает их, горячие торцы электродных узлов и плазменную дугу. Этим обеспечивается отсутствие растягивания и сноса по потоку плазменной дуги. Дуга обдувается движущимися встречно к смесительной камере, спутно закрученными потоками, соединяющимися в центре смесительной камеры, после чего общий поток удаляется через тангенциальное отверстие в смесительной камере.The swirl chamber on each side of the pipe is formed from a local section of the gas duct, while the local section of the gas duct is formed into a cylindrical hollow working chamber formed by two cylindrical sections and a cylindrical central part located between them, a mixing chamber located symmetrically from each of the cylindrical sections, made by the cavity of the larger diameter, gas enters the swirl chamber tangentially from each of the ends of the pipes, and in this case the diameters of the outer cylindrical sections have a smaller diameter relative to the central section in the ratio of 1.1-3.0. Electrode units in cylindrical sections are placed coaxially in such a way that the gas flow along a vortex trajectory washes them, the hot ends of the electrode units and the plasma arc. This ensures the absence of stretching and drift along the plasma arc flow. The arc is blown by co-twirling flows moving counter to the mixing chamber, connecting in the center of the mixing chamber, after which the total flow is removed through a tangential hole in the mixing chamber.
Каждый из электродов снабжен кожухом, который выполнен в виде охватывающей весь электрод по периметру с зазором трубы, таким образом, что из кожуха в трубе выступает только торцевая часть электрода, при этом длина выступающей из кожуха части электрода выбирается из условия отсутствия попадания дуги на кожух. Между кожухом электродного узла и электродом выполнен зазор, с возможностью подачи защитного газа между ними, например, азота, аргона. Кожух электродов снабжен каналами охлаждения и каналами подачи вдоль электрода защитного газа, например, аргона или азота, расход и скорость защитного газа выбираются из условий обеспечения защиты рабочей части электрода в зоне горения дуги в трубе (газоходе) обдувом защитным газом. Защитный газ снижает вредное воздействие нагреваемого в трубе газа на электроды и увеличивает ресурс работы. В частности, опытным путем установлено, что замена воздуха азотом увеличивает ресурс работы графитового электрода в вышеописанных условиях работы данного плазменного нагревателя более, чем втрое.Each of the electrodes is equipped with a casing, which is made in the form of a pipe covering the entire electrode along the perimeter with a gap, so that only the end part of the electrode protrudes from the casing in the pipe, and the length of the part of the electrode protruding from the casing is selected from the condition that the arc does not hit the casing. There is a gap between the casing of the electrode unit and the electrode, with the possibility of supplying a protective gas between them, for example, nitrogen, argon. The electrode casing is equipped with cooling channels and supply channels along the electrode of protective gas, for example, argon or nitrogen, the flow rate and speed of the protective gas are selected from the conditions for ensuring protection of the working part of the electrode in the arc burning zone in the pipe (flue) by blowing with protective gas. Shielding gas reduces the harmful effects of gas heated in the pipe on the electrodes and increases the service life. In particular, it has been experimentally established that replacing air with nitrogen increases the service life of the graphite electrode under the above-described operating conditions of this plasma heater by more than three times.
Вторые концы каждого из электродных узлов плазменного нагревателя, с помещенными в них электродами, через герметичное уплотнение выведены за стенки трубы газового тракта, электроизолированы друг от друга и корпуса трубы, закреплены на подвижных основаниях, с возможностью их взаимного перемещения друг относительно друга в газовом канале трубы и относительно корпуса трубы. Таким образом, управлением перемещением каждого электрода достигается необходимое положение электрода в трубе, положение дуги и длина дуги.The second ends of each of the electrode units of the plasma heater, with the electrodes placed in them, are brought out through a hermetically sealed seal outside the walls of the gas path pipe, electrically insulated from each other and the pipe body, mounted on movable bases, with the possibility of their mutual movement relative to each other in the gas channel of the pipe and relative to the pipe body. Thus, by controlling the movement of each electrode, the required position of the electrode in the pipe, the position of the arc and the length of the arc are achieved.
Электродный узел снабжен с внешней стороны стенок трубы газового канала устройством для подачи и устройством для наращивания электродов в процессе работы, без остановки процесса нагрева газа. Это позволяет, при расходовании электрода со стороны рабочего торца, непрерывно компенсировать расходуемую часть, подавать его в направлении другого электрода, и, по мере расходования, наращивать его с внешней стороны, например, свинчиванием, при помощи дополнительных секций электродов, которые подаются в устройство для наращивания электродов в процессе работы, без остановки для процесса.The electrode unit is equipped on the outside of the gas channel pipe walls with a supply device and a device for extending electrodes during operation, without stopping the gas heating process. This allows, when the electrode is consumed from the side of the working end, to continuously compensate for the consumed part, feed it in the direction of another electrode, and, as it is consumed, increase it from the outside, for example, by screwing, using additional sections of electrodes that are fed into the device for building electrodes during operation, without stopping the process.
Каждый их электродов электродных узлов соединен соответствующими токоподводами с источником питания плазменной дуги.Each of the electrodes of the electrode units is connected by corresponding current leads to the plasma arc power source.
После поджигания дуги между электродами плазменных электродных узлов, перемещением горячих торнов плазменных электродных узлов дугу устанавливают в требуемое положение, устанавливают необходимую длину дуги и ток дуги для обеспечения заданной мощности подогрева. Обеспечивается вихревое обтекание газом горячих торцов электродов и дуги, с контролем температуры стенок. При этом, дуга горит в вихревом канале, ее положение стабилизируется вихрем, без сноса дуги потоком газа ниже по направлению движения газа в канале, чем стабилизируются параметры нагреваемого газа.After igniting the arc between the electrodes of the plasma electrode units, moving the hot torns of the plasma electrode units, the arc is set to the required position, the required arc length and arc current are set to provide the specified heating power. A vortex flow of gas around the hot ends of the electrodes and arc is ensured, with control of the wall temperature. In this case, the arc burns in the vortex channel, its position is stabilized by the vortex, without the arc being carried away by the gas flow lower in the direction of gas movement in the channel, which stabilizes the parameters of the heated gas.
В зависимости от требований к температуре газового потока, в работе может находиться одна, две и более пары электродных узлов устройства для высокотемпературного плазменного нагрева дутья. Они расположены внутри трубы (газохода), в общем потоке газа, одно за другим, либо параллельно один другому, при этом в трубе каждая пара электродных узлов, образующая устройство для нагрева, располагается в камере с закрученным газом, образующим вместе с узлами устройство для нагрева, с последующим выходом догретого газа в прямоточный газовый тракт, электродные узлы плазмотрона и плазменная дуга горит в зоне оси вихря.Depending on the requirements for the temperature of the gas flow, one, two or more pairs of electrode units of the device for high-temperature plasma heating of the blast may be in operation. They are located inside the pipe (gas duct), in the general gas flow, one after the other, or parallel to one another, while in the pipe each pair of electrode units, forming a heating device, is located in a chamber with swirling gas, which together with the units forms a heating device , with the subsequent release of the preheated gas into the direct-flow gas path, the electrode units of the plasmatron and the plasma arc burns in the zone of the vortex axis.
Работа устройства происходит следующим образом см. фиг. 1-5.The device operates as follows, see Fig. 1-5.
В газовом тракте дутья, например, доменного, предварительно нагретый газ с температурой 900-1200 градусов, названный холодное дутье, полным расходом подается в устройство для высокотемпературного нагрева. Холодное дутье из канала поз.1 разделяется на два - три газовых потока, поз. 2, 3, а после нагрева в устройстве вновь попадает через отверстие 4 в общий газовый канал поз. 5 подогретым, горячее дутье.In the gas path of blast, for example, blast furnace, preheated gas with a temperature of 900-1200 degrees, called cold blast, is supplied at full flow rate to a device for high-temperature heating. Cold blast from channel pos. 1 is divided into two or three gas flows, pos. 2, 3, and after heating in the device it again enters through
Устройство высокотемпературною нагрева представляет собранный из трех частей участок газового канат - цилиндрический участок с завихрителем поз. 6, левый, поз. 7. правый, поз.8 и центральной части, смесительной камеры, поз.9. Весь расход подаваемого газа через завихрители поз. 6 в поз. 8 и 7, подается в устройство. В цилиндрическом участке позиции 8 и 7 могут быть дополнительно установлены в конце каждого участка, перед центральной частью поз. 9, завихрители, т.е. - по два завихрителя на каждый участок. Задача завихрителя - с минимальной потерей давления закрутить весь газ относительно оси трубы.The high-temperature heating device consists of a gas rope section assembled from three parts - a cylindrical section with a swirler pos. 6, left, pos. 7. right, pos. 8 and central part, mixing chamber, pos. 9. The entire flow of supplied gas through the swirlers pos. 6 in pos. 8 and 7, fed into the device. In a cylindrical section,
Температура подаваемого на вход нагревателя газа не превышает предельной рабочей температуры стенок газового тракта, и может достигать 1000 и более градусов Цельсия. Газ проходит транзитом через устройство для высокотемпературного нагрева дутья, являющегося частью указанного газового тракта, при этом благодаря завихрителям газ, подаваемый по трактам завихрителя, закручен в цилиндрических и центральном участках.The temperature of the gas supplied to the inlet of the heater does not exceed the maximum operating temperature of the walls of the gas path, and can reach 1000 or more degrees Celsius. The gas passes in transit through a device for high-temperature heating of the blast, which is part of the specified gas path, and thanks to the swirlers, the gas supplied through the swirler paths is swirled in the cylindrical and central sections.
На оси камер расположены два электрода поз. 10, выполненные, например, из графита. Электроды заключены в защитный цилиндр поз. 11, снабженный канатами охлаждения поз. 12, Между защитным цилиндром поз.11 и электродами поз.10 может быть подан по каналу ввода защитного газа 13 защитный газ. например, азот, аргон. Электроды в защитном цилиндре поз. 11 проходят на оси каната через отверстие в торце поз. 14 цилиндрических участков левый, поз. 7, правый, поз. 8, через уплотнение, поз. 15.On the axis of the chambers there are two electrodes pos. 10, made, for example, of graphite. The electrodes are enclosed in a protective cylinder pos. 11, equipped with cooling ropes pos. 12, Between the protective cylinder pos. 11 and the electrodes pos. 10, protective gas can be supplied through the protective
Электроды в защитном цилиндре скреплены с механизмом перемещения поз.16, и с помощью механизмов перемещения электродные узлы в сборе перемещаются через уплотнения вдоль оси. и электроды в защитном цилиндре устанавливаются на оси нагревателя в рабочее положение друг относительно друга, с зазором. Электроды выдвинуты из защитных цилиндров.The electrodes in the protective cylinder are attached to the movement mechanism pos. 16, and with the help of the movement mechanisms, the electrode assemblies move through the seals along the axis. and the electrodes in the protective cylinder are installed on the axis of the heater in the working position relative to each other, with a gap. The electrodes are extended from the protective cylinders.
Перемещением электродных узлов нагревателя обеспечивают заданную длину плазменной дуги поз.17 и мощность дуги. Положение электродных узлов выбирают из соображения устойчивого горения плазменной дуги, дуга горит в вихревом газовом потоке.By moving the electrode units of the heater, the specified length of the plasma arc (pos. 17) and arc power are ensured. The position of the electrode units is chosen based on the consideration of stable combustion of the plasma arc; the arc burns in a vortex gas flow.
С механизмом перемещения скреплен механизм наращивания электродов, поз. 18, и токоподвод поз. 19.The electrode extension mechanism, pos. 18, and current supply pos. 19.
Расход холодного дутья из канала поз. 1, разделенный на два - три газовых потока, поз. 2, 3, управляется при помощи регулирующей арматуры поз. 20, установленной в газовом тракте.Cold blast flow from channel pos. 1, divided into two - three gas flows, pos. 2, 3, controlled using control valves pos. 20 installed in the gas path.
Устройств подогрева в газовом тракте может быть два и более, и располагаться они могут либо последовательно друг за другом, поз. 21, 22, или параллельно. поз 24, 23.There can be two or more heating devices in the gas path, and they can be located either sequentially one after another, pos. 21, 22, or in parallel. pos. 24, 23.
Для снижения тепловых потерь в стенки участка нагрева, его стенки выполнены из проницаемого материата, например, проницаемой керамики, например, на основе оксидов (пенокерамики, легковесов и проч.). При этом газ для охлаждения стенок поступает по третьему тракту газового потока, поз. 3, и затем через коллекторы поз. 25 поступает к наружным стенкам цилиндрических участков, левый, поз. 7, правый, поз. 8 и центральной части, смесительной камеры, поз. 9, а через них - внутрь камеры, охлаждая стенки и поддерживая их температуру на уровне, близком к температуре холодного дутья.To reduce heat losses into the walls of the heating area, its walls are made of permeable material, for example, permeable ceramics, for example, based on oxides (ceramic foam, lightweight materials, etc.). In this case, gas for cooling the walls enters through the third gas flow path, pos. 3, and then through the collectors pos. 25 goes to the outer walls of the cylindrical sections, left, pos. 7, right, pos. 8 and the central part, mixing chamber, pos. 9, and through them - into the chamber, cooling the walls and maintaining their temperature at a level close to the cold blast temperature.
При работе устройства электроды в защитном цилиндре при установленном расходе газа холодного дутья через участок нагревателя вводят через уплотнения в отверстии в торце цилиндрических участков, устанавливают в рабочее положение друг напротив друга, соприкосновением или пробоем напряжения поджигают между ними электрическую дугу, а затем разводят их по оси, и устанавливают длину дуги, соответствующую заданному режиму работы по величине напряжения и тока, в соответствии с требуемой температурой подогретого дутья. В дальнейшем управляют величиной тока и напряжения в пределах возможностей источника питания для установления требуемого режима подогрева. На источнике питания дуговых нагревательных узлов и самих узлах обеспечивают установку технологических параметров (положение, токи, напряжения, расход защитного газа), соответствующие требуемому рабочему режиму. Проходя газовый тракт - завихритель, газовый поток закручивается, благодаря чему дуга устанавливается в области оси канала, и газ полностью омывает плазменную дугу, в результате чего нагревается до требуемого уровня.When the device is operating, the electrodes in the protective cylinder at a set flow rate of cold blast gas through the heater section are inserted through the seals in the hole at the end of the cylindrical sections, installed in the working position opposite each other, by contact or voltage breakdown, an electric arc is ignited between them, and then spread along the axis , and set the arc length corresponding to the specified operating mode in terms of voltage and current, in accordance with the required temperature of the heated blast. Subsequently, the magnitude of current and voltage is controlled within the capabilities of the power source to establish the required heating mode. On the power source of the arc heating units and the units themselves, the installation of technological parameters (position, currents, voltages, shielding gas flow) corresponding to the required operating mode is ensured. Passing the gas path - the swirler, the gas flow is twisted, due to which the arc is established in the area of the channel axis, and the gas completely washes the plasma arc, as a result of which it is heated to the required level.
Газ в нагревателе двумя закрученными потоками движется навстречу друг другу, и частично разбавляется газом, попадающим в камеру через проницаемые стенки, увлекает этот газ во вращение. Продуваемый через стенки газ снижает вредное абразивное влияние вихря, препятствуя попаданию частиц пыли на стенки камеры. Подогретый закрученный газовый поток с обеих сторон встречается на участке центральной части, смесительной камеры, поз. 9. Для того, чтобы дуга не сместилась к стенке камеры при повороте потока в области выхода нагретого газа, и не нарушилось стабилизирующее действие вихревой закрутки, смесительная камера выполнена короткой и большого диаметра. Закрученный газовый поток за счет центробежных сил «ныряет» в карман большего диаметра, и через отверстие в стенке канала, выполненного по касательной к поверхности, удаляется из участка нагрева в газовый тракт, подогретый на заданную температуру.The gas in the heater moves towards each other in two swirling flows, and is partially diluted with gas entering the chamber through the permeable walls, entraining this gas into rotation. The gas blown through the walls reduces the harmful abrasive effect of the vortex, preventing dust particles from entering the chamber walls. The heated swirling gas flow on both sides occurs in the area of the central part, the mixing chamber, pos. 9. To ensure that the arc does not move toward the chamber wall when the flow turns in the area where the heated gas exits, and that the stabilizing effect of the vortex swirl is not disrupted, the mixing chamber is made short and of large diameter. The swirling gas flow, due to centrifugal forces, “dives” into a pocket of larger diameter, and through a hole in the wall of the channel, made tangential to the surface, is removed from the heating section into the gas path, heated to a given temperature.
Как правило, например, в доменном дутье, расход не может быть изменен по технологическим соображениям, он может быть только перераспределен по параллельным трактам. Следовательно, управление температурой осуществляется только мощностью дугового разряда в нагревателе.As a rule, for example, in blast furnace blasting, the flow rate cannot be changed for technological reasons; it can only be redistributed along parallel paths. Consequently, temperature control is carried out only by the power of the arc discharge in the heater.
При наличии двух и более пар нагревателей, расположенных последовательно один за другим, обеспечивают согласованное распределение мощности между ними, учитывая предварительный подогрев от первого нагревателя. При необходимости регулирования температуры, либо отключения одного из плазмотронов, оставшиеся изменяют мощность для поддержания температуры газа на заданном уровне.If there are two or more pairs of heaters located in series one after the other, a coordinated power distribution between them is ensured, taking into account preheating from the first heater. If it is necessary to regulate the temperature or turn off one of the plasma torches, the remaining ones change the power to maintain the gas temperature at a given level.
По мере расходования рабочих участков электродов, на внешний торец электрода наращивается, например, путем подачи и навинчивания, с использованием специальных механизмов, без прекращения работы, новая секция электродов 26, стыкуемся к электродному узлу поз. 27, после чего механизмом подачи поз. 29 электрод перемещается, при необходимости, на заданное расстояние.As the working sections of the electrodes are used up, a new section of
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2808499C1 true RU2808499C1 (en) | 2023-11-28 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1740425A1 (en) * | 1989-11-20 | 1992-06-15 | Грузинский политехнический институт | Shaft plasma furnace for metal reduction |
| CA2136692A1 (en) * | 1993-12-13 | 1995-06-14 | Donald Prentice Satchell, Jr. | Method and apparatus for producing iron |
| RU2277127C1 (en) * | 2005-01-17 | 2006-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет - УПИ" | Method of injection of the hot reducing gases in the blast furnace |
| JP5009526B2 (en) * | 2005-12-27 | 2012-08-22 | 住友ゴム工業株式会社 | Rubber composition for inner liner |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1740425A1 (en) * | 1989-11-20 | 1992-06-15 | Грузинский политехнический институт | Shaft plasma furnace for metal reduction |
| CA2136692A1 (en) * | 1993-12-13 | 1995-06-14 | Donald Prentice Satchell, Jr. | Method and apparatus for producing iron |
| RU2277127C1 (en) * | 2005-01-17 | 2006-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет - УПИ" | Method of injection of the hot reducing gases in the blast furnace |
| JP5009526B2 (en) * | 2005-12-27 | 2012-08-22 | 住友ゴム工業株式会社 | Rubber composition for inner liner |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЖУКОВ М.Ф. И ДР. ТЕХНИКА ЭЛЕКТРОДУГОВОГО НАГРЕВА ГАЗА. Учебное пособие, Свердловск, УПИ, 1988, с. 24-29. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5017754A (en) | Plasma reactor used to treat powder material at very high temperatures | |
| JP7730332B2 (en) | Metal melting equipment | |
| KR101041026B1 (en) | Cavity Plasma Torch, Plasma / Gas Combustion Apparatus and Melting Method Using the Same | |
| EP0358711A1 (en) | Plasma fired feed nozzle. | |
| EP0819885B1 (en) | Combustion apparatus | |
| JPH08339893A (en) | D.c.arc plasma torch | |
| JPH02247406A (en) | Method and device for increasing generation of radiation heat for hydrocarbon fuel combustion device | |
| US5059117A (en) | Radiant tube furnace and method of burning a fuel | |
| RU2808499C1 (en) | Method for high-temperature heating of blast furnaces and device for its implementation | |
| CA2776730C (en) | Heating method and system for controlling air ingress into enclosed spaces | |
| CN119678655A (en) | Device for providing plasma | |
| JP2942354B2 (en) | Transfer type arc discharge type plasma torch cooled by liquid | |
| JP6037452B2 (en) | Rotary kiln, rotary kiln burner, and rotary kiln operating method | |
| RU2787915C1 (en) | Device for high-temperature plasma blast heating | |
| CN218455224U (en) | Plasma composite burner and ceramic kiln | |
| TWI581671B (en) | Plasma torch device | |
| CN112902655A (en) | Process method for simultaneously firing multiple materials by adopting rotary kiln and spiral rotary kiln | |
| CN111491437B (en) | Non-jet normal-pressure large-volume microwave plasma generation method | |
| US4160641A (en) | Continuous furnace | |
| CN207720506U (en) | Plasma-arc processor and emission-control equipment | |
| RU2447384C2 (en) | Method and device for feeding dusts to metal melt at pyrometallurgical plant | |
| RU2543648C1 (en) | Plasma pulverised coal burner | |
| CN117355707A (en) | Recuperative burners for hot process air handling units | |
| RU2233563C2 (en) | Inductor-type high-frequency plasma generator | |
| KR100493731B1 (en) | A plasma generating apparatus |