CN103913067B - 一种用于整浇炉顶炉衬的管式水冷装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于整浇炉顶炉衬的管式水冷装置，设有一个用于冷却水流通的水冷管和一个包裹在水冷管外的外套管，所述的水冷管和外套管埋设在整浇炉顶部的耐火炉衬中，水冷管的外径与外套管内径的大小设置使水冷管受热膨胀时能够沿外套管滑动延伸，所述水冷管的两端从耐火炉衬中伸出。在受热膨胀或停炉冷却时，水冷管可沿着外套管的轴向向两端自由延伸或收缩，避免了水冷管在工作中因与耐火炉衬膨胀率不同所承受的挤压力和固定力，保护了水冷管的使用安全和冷却水不泄漏，解决炉内漏水的安全隐患；该水冷装置用材和制造简单，造价低廉，冷却效率高，适用于各种炉型。
Description
技术领域
本发明涉及冶化热设备炉炉衬的冷却装置，具体的说是一种用于整浇炉顶炉衬的管式水冷装置。
背景技术
由于冶化工艺的发展和节能环保的需要，冶化热设备炉型越来越大，炉顶形状更加复杂，整浇炉衬成为发展方向。随之而来，炉顶炉衬结构跨度也越来越大，炉顶炉衬的稳定性和强度受到挑战。而现代冶化工艺更加复杂多变，冶化反应强度更加激烈，温度更高，给炉顶炉衬带来的热震动影响更大。热设备炉顶炉衬成为最容易受到破坏失去强度和稳定性的区域之一，炉顶中心部位和局部经受更高温度和高温干扰的部位更容易软化变形和被熔蚀造成坍塌损坏，一旦损坏，带热修复危险而又困难；且停炉检修时间长，损失巨大。
在炉顶炉衬上安装水冷装置，降低炉顶炉衬的温度是一种直接而又有效的方法。但是由于炉顶部位特殊，有漏水隐患，现在只有两种炉顶炉衬水冷装置在实践中得到应用。一种是在热设备的炉顶炉衬上加装长条形状的槽形水冷梁，一种是对热设备炉顶采用全覆盖式水箱。这两种水冷装置都是用厚钢板切割焊接而成，有长而多的焊缝，钢板和焊缝具有不同的耐高温强度和热膨胀率，而在高温下可能会造成焊缝变形被撕裂漏水。因此，这两种水冷装置都存在制造和安装复杂，体形沉重而水冷效率低，以及造价高昂的缺陷；更重要的是这两种水冷方法都不能彻底解决炉内漏水的安全隐患，所以它的应用受到很大限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中，因炉衬冷却装置在高温下热膨胀造成撕裂漏水和安装复杂的缺陷，提供一种用于整浇炉顶炉衬的管式水冷装置。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：一种用于整浇炉顶炉衬的管式水冷装置，设有一个用于冷却水流通的水冷管和一个包裹在水冷管外的外套管，所述的水冷管和外套管埋设在整浇炉顶部的耐火炉衬中，水冷管的外径与外套管内径的大小设置使水冷管受热膨胀时能够沿外套管滑动延伸，所述水冷管的两端从耐火炉衬中伸出。
所述的外套管的上侧设有沿其轴向延伸的开口，该开口处暴露在耐火炉衬外部。该水冷装置中外套管上开口的设置，对于冷却水用水安全还具有在发生突发事件时的有效危机处理功能和报警功能，即：正常使用时，水在水冷管中流动不会泄露。若万一有泄漏，外层的外套管还是一层保障水管，防止向炉内漏水；如果外套管有泄漏，外套管外面的的耐火炉衬就是很好的耐火混凝土水管，还会有效的阻止向炉内漏水，此时，泄漏的水沿外套管管道内壁散开，在炉顶的高温作用下瞬间变成蒸汽，顺着外套管上部开口迅速向空中散发，所散发水蒸汽的过程既给泄漏的水找到了出路，保证不向炉内漏水，产生的大量水蒸气同时给现场工作人员及时报警，由工作人员进行处理。
进一步的，外套管的上侧设有连接第一锚固件的吊耳，且吊耳分布在外套管上侧开口的两侧；外套管上侧开口部位的弧长为外套管周长的四分之一。
本发明中的水冷管为无缝不锈钢管，且水冷管和外套管之间呈间隙配合，即内部的水冷管可以沿外套管的内壁滑动。所述外套管通过第一锚固件吊挂在耐火炉衬上部设置的外钢架上，则水冷管在工作中不作为耐火炉衬的承重结构承担炉顶炉衬的重量，避免水冷管热胀冷缩的作用对炉顶炉衬的稳定性和强度造成影响。
所述水冷管伸出耐火炉衬的两端分别安装有用于控制进水、出水的阀门。
所述外套管的外周面上焊接有固定在耐火炉衬中的第二锚固件。
有益效果：（1）、在受热膨胀或停炉冷却时，水冷管可沿着外套管的轴向向两端自由延伸或收缩，避免了水冷管在工作中因与耐火炉衬膨胀率不同所承受的挤压力和固定力，保护了水冷管的使用安全和冷却水不泄漏，解决炉内漏水的安全隐患；
（2）、水冷管若万一有漏水，外层的外套管还是一层保障水管，防止向炉内漏水；如果外套管有泄漏，外套管外面的的耐火炉衬还会有效的阻止向炉内漏水，进一步保障水冷工作安全运行；
（3）、本发明能够避免现有水套装置的故障制造和安装缺陷，该水冷装置用材和制造简单，造价低廉，冷却效率高，适用于各种炉型，不受炉顶炉衬形状和孔洞的限制；使用时，可以根据热设备炉顶的需要调节水冷管的进水压力和流速，从而可以在较宽的范围内调节炉顶炉衬的冷却效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的内部结构截面图。
附图标记：1、水冷管，2、外套管，3、吊耳，4、第二锚固件，5、阀门，6、第一锚固件，7、外钢架，8、耐火炉衬。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种用于整浇炉顶炉衬的管式水冷装置，设有一个用于冷却水流通的水冷管1和一个包裹在水冷管1外的外套管2，所述的水冷管1和外套管2埋设在整浇炉顶部的耐火炉衬8中，水冷管1的外径与外套管2内径的大小设置使水冷管1受热膨胀时能够沿外套管2滑动延伸，所述水冷管1的两端从耐火炉衬8中伸出，水冷管1伸出耐火炉衬8的两端分别安装有用于控制进水、出水的阀门；外套管2的上侧设有沿其轴向延伸的开口，该开口处暴露在耐火炉衬8外部，外套管2上侧开口部位的弧长为外套管2周长的四分之一，所述外套管2的上侧设有连接第一锚固件6的吊耳3，且吊耳3分布在外套管2上侧开口的两侧。
该水冷装置中，外套管2通过第一锚固件6吊挂在耐火炉衬8上部的外钢架7上，外套管2的外周面上焊接有固定在耐火炉衬8中的第二锚固件4。
本发明中，水冷管1为无缝不锈钢管，且水冷管1和外套管2间隙配合。水冷管1和外套管2组成的双层水管组合件，通过用第一锚固件6挂在炉顶上的外钢架7上，本身重量以及与炉衬结合在一起承受的炉衬不平衡力由外钢架7承担，水冷管1和外套管2不会因承担炉衬的外力而疲劳损坏。
本发明中，外套管2上部开口沿外套管2外周面最高点的竖直高度占外套管2直径的四分之一，使内部的无缝不锈钢制的水冷管1上表面裸露出来五分之一，即水冷管1裸露出来在外的周面，沿其外周面最高点的竖直高度占水冷管1直径的五分之一，水冷管1和外套管2的组件一同埋在浇注料炉衬中，只露出开口的上平面。
本发明在使用时，原理具体说明如下：确定所需要冷却的炉顶炉衬范围，截取相应长度的无缝不锈钢管作为水冷管1，若需接长水冷管1需要亚弧焊并且无损探伤，水冷管1外面包裹一根直径大于水冷管1直径的普通钢管做为外套管2，也可以用钢板卷制；将外套管2上端切去1/4弧长，将内部的无缝不锈钢制的水冷管1上表面弧长裸露出来1/5，然后将这水冷管1和外套管2一同煨制成炉顶需要冷却部位的形状，再将外套管2的上边双侧边缘焊吊耳3，外层的外套管2周身焊接不锈钢金属的第二锚固件4，水冷管1两端伸出炉顶部位分别安装进水、出水的阀门。水管在需要冷却的地方进行安装，两端伸出炉外即可。
炉顶炉衬施工前，先将双层管状水冷装置用第一锚固件6吊挂固定在炉衬上部的外钢架7上，施工中将水冷管1和外套管2埋设在炉顶的耐火炉衬8中，外套管2的上表面开孔处裸露在外部空气中，使水冷管1和外套管2成为炉顶炉衬的一部分，外套管2用锚固件和炉衬固定在一起，内部的水冷管1可以沿外套管2的内壁滑动，而且水冷管1在高温工作状态下中可以沿外套管2的内壁滑动膨胀。
使用时，在无缝不锈钢制的水冷管1中通水，水在水冷管1中流动，由于水冷管1是承压管，有相应的国内外标准可以借鉴，所以可以根据热设备炉顶的需要调节进水的压力和流速，从而可以在较宽的范围内调节炉顶炉衬的冷却效率。
本发明的水冷管1和外套管2组成管状双层管，在水冷工作段通体焊缝极少，水冷管1为可承压无缝不锈钢管，管壁承压和焊缝强度都有完整的国内外标准供检验和借鉴，水冷管1在工作中不作为炉衬的承重结构承担炉顶炉衬的重量，在受热膨胀时和停炉冷却时，可以沿着外套管2向两端自由延伸和收缩，避免了无缝不锈钢管在高温工作中因与炉衬膨胀率不同所承受的挤压力和固定力，保护了通水管的使用安全和冷却水不泄漏。
本发明对于冷却水用水安全具有发生突发事件时的有效危机处理功能和报警功能，即：正常使用时，水在无缝不锈钢管即水冷管1中流动不会泄露，若万一有泄露，外层的外套管2还是一层水管，防止向炉内漏水。如果外套管2有泄漏，外套管2外面的的耐火炉衬8就是很好的耐火混凝土水管，还会有效的阻止向炉内漏水。此时，泄露的水会沿外套管2管道内壁散开，在炉顶的高温作用下瞬间变成蒸汽，顺着外套管2的上部缺口迅速向空中散发，所散发水蒸气的过程既给泄漏的水找到了出路保证了不向炉内漏水，产生的大量水蒸气也是给现场工作人员及时报警，由工作人员进行处理。
本发明中，水冷管1材料采用无缝不锈钢管，水冷管1外面有一层比水冷管1内径稍大的外套管2，外套管2上端切除并焊装金属吊耳3，露出水冷管1上部；外套管2外壁焊有不锈钢金属锚固件。
Claims (6)
1.一种用于整浇炉顶炉衬的管式水冷装置，其特征在于：设有一个用于冷却水流通的水冷管（1）和一个包裹在水冷管（1）外的外套管（2），所述的水冷管（1）和外套管（2）埋设在整浇炉顶部的耐火炉衬（8）中，水冷管（1）的外径与外套管（2）内径的大小设置使水冷管（1）受热膨胀时能够沿外套管（2）滑动延伸，所述水冷管（1）的两端从耐火炉衬（8）中伸出，所述的外套管（2）的上侧设有沿其轴向延伸的开口，该开口处暴露在耐火炉衬（8）外部。
2.如权利要求1所述的一种用于整浇炉顶炉衬的管式水冷装置，其特征在于：所述外套管（2）的上侧设有连接第一锚固件（6）的吊耳（3），且吊耳（3）分布在外套管（2）上侧开口的两侧。
3.如权利要求1所述的一种用于整浇炉顶炉衬的管式水冷装置，其特征在于：所述外套管（2）上侧开口部位的弧长为外套管（2）周长的四分之一。
4.如权利要求1所述的一种用于整浇炉顶炉衬的管式水冷装置，其特征在于：所述外套管（2）通过第一锚固件（6）吊挂在耐火炉衬（8）上部的外钢架（7）上。
5.如权利要求1所述的一种用于整浇炉顶炉衬的管式水冷装置，其特征在于：所述水冷管（1）伸出耐火炉衬（8）的两端分别安装有用于控制进水、出水的阀门。
6.如权利要求1所述的一种用于整浇炉顶炉衬的管式水冷装置，其特征在于：所述外套管（2）的外周面上焊接有固定在耐火炉衬（8）中的第二锚固件（4）。
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