CS209378B1

CS209378B1 - Turbulent packing piece of cooling space of tuyere

Info

Publication number: CS209378B1
Application number: CS10080A
Authority: CS
Inventors: Petr Cintl; Antonin Fojt
Original assignee: Petr Cintl; Antonin Fojt
Priority date: 1980-01-03
Filing date: 1980-01-03
Publication date: 1981-11-30

Description

Vynález se týká vířivé vložky umístěné v chladicím prostoru výfučny vysoké pece a slouží ke zvýšení turbulence chladicí vody v tepelně exponovaných částech výfučny.The invention relates to a vortex insert placed in the cooling space of a blast furnace exhaust and serves to increase the turbulence of the cooling water in the thermally exposed parts of the exhaust furnace.

Výfučný vysokých pecí jsou v tepelně silně exponovaném pásmu a proto musí být intenzivně chlazeny. Výfučny jsou proto měděné a mezi jejich vnitřním a vnějším pláštěm proudí chladicí voda pod tlakem. Výfučna musí být účinně a stejnoměrně chlazena po celé své délce tak, aby se v žádném jiném místě nevyskytovala pásma s vyšší než průměrně Uvažovanou teplotou. Nerovnoměrné chlazení výfučny má za následek místní vzrůst teploty chladicí vody, jejíž jakost se posuzuje zejména s ohledem na její tvrdost, tj. obsah uhličitanu vápenatého a hořečnatého aj. Kyselý uhličitan vápenatý se při teplotě nad 40 °C mění na nerozpustný uhličitan vápenatý, který vypadává z vodního roztoku a tvoří kotelní kámen. Podobně za zvýšené teploty klesá rozpustnost síranu vápenatého, který je podstatnou složkou při tvorbě vodního kamene, který má součinitel tepelné vodivosti mnohem menší než měděný plášť výfučny. Jestliže chladicí voda neomývá rovnoměrně plášť výfučny, dochází k lokálnímu přehřátí chladicí vody a začne se v tomto místě tvořit vodní kámen. Dochází zde -k výraznému poklesu prostupu tepla stěnou výfučny, k jejímu zahřátí a ve stykových místech s dobře chlazenou částí pláště dochází k pnutí v materiálu pláště, ke vzniku trhlin a při větším navrstvení kotelního kamene i k propálení výfučny. Aby se zamezilo tomuto jevu, jsou používány různé úpravy v chlazení výfučny, které vychází z poznatku, že účinnost odvodu tepla z pláště výfučny proudící chladicí vodou závisí na součiniteli konvekce, který je ovlivňován zejména skutečností, zda proudění chladicí vody podél chlazených ploch je laminámí nebo turbulentní. Snahou těchto úprav je vytváření nepřetržité tvorby vírů a difúzí vírů tak, aby docházelo k intenzivnímu míšení vodního proudu a homogenizaci jeho tepelných polí. Čím větší je turbulence proudu, tím více vírů obsahuje a tím intenzivnější je stupeň promísení kapaliny. Jsou známa uspořádání chladicího prostoru výfučny, při kterých je tento prostor podélně členěn na dvě části, z nichž jedna slouží pro přívod a druhá pro odvod chladicí vody a toto rozdělení chladicího proudu se provádí zavedením zvláštní vložky, která má na svém vnitřním a vnějším povrchu vytvořeny žlábky, které utvářejí spolu se stěnami plášťů výfučny uzavřené kanálky ve tvaru chladicího hada. Některé druhy výfučen mají zavedenou přívodní trubku mezi vnějším a vnitřním pláštěm až k čelu výfučny a chladicí voda, proudící pod tlakem z přívodní trubky, naráží na čelo výfučny, kde vytváří intenzivní turbulenci, která je velmi účinná ve spodní části čela výfučny, ale její účinnost rychle klesá v horní části čela, které je tepelně nejexponovanější částí výfučny. Jindy jsou na vnitřních površích plášťů vytvořeny odléváním výstupky, polouzavřené přepážky nebo jiné uměle vytvořené překážky, které zvyšují turbulenci proudu. U jiného provedení je snaha dosáhnout pohybu proudu chladicí vody ve šroubovici realizována tak, že přívodní kanálek nebo trubka je v blízkosti ěela seříznuta nebo zahnuta přibližně kolmo na směr přívodu chladicí vody tak, aby z přívodní trubky vystupovala tangenciálně, přičemž nastalý rotační pohyb proudu se v důsledku odvodu chladicí vody zadním víkem výfučny mění v pohyb ve šroubovicí. Jiným řešením je turbulentní vložka vložená do chladicího prostoru výfučny tak, že na vnějším obvodu vnitřního pláště výfučny je volně nasunuto žebro ve tvaru šroubovice, jehož závitové plochy jsou ve spodní části opatřeny vybráním pro přívodní trubku a zadní volný konec žebra je pevně spojen se zadním víkem výfučny. Nevýhodou těchto uspořádání je jejich výrobní složitost, což platí zejména pro výfučny s členitým chladicím povrchem plášťů, nebo jsou neúčinné v tom, že se při nich vytváří v tepelně nejexponovanějším místě, tj. v místě styku čela s vnitřním pláštěm výfučny, hluchý prostor, kde dochází k minimálnímu pohybu chladicí vody, protože pohyb chladicího proudu ve šroubovicí začíná ve spodní části ěela a odvod chladicí vody v horní části zadního víka způsobuje odklon rotující proudnice od horní části ěela výfučny. Poněkud lepší cirkulační poměry v čelní části výfučny se dosahují mezikružím, které je vloženo k čelu výfučny do chladicího prostoru, jenž je tak radiálně rozdělen na nestejně velké části. Ústí přívodní trubky zaústěné přes mezikruží do dolní části čelního prostoru je rozděleno svislou přepážkou na dvě stejné půlkruhové výtokové plochy. V mezikruží je, pootočené o 180° proti ústí přívodní trubky, v horní části čelního prostoru vytvořeno výtokové okénko. Chladicí voda z přívodní trubky stoupá ve dvou oddělených půlkruhových větvích, které se spojují u výtokového okénka, jímž vystupují do dalšího chladicího prostoru mezi oběma plášti a jsou posléze odváděny výtokovým otvorem v zadním víku výfučny. Hluché místo v horní části čela výfučny tak vymizí, ale axiální výstup chladicí vody z okénka mezikruží znovu zhoršuje podmínky turbulence v chladicím prostoru výfučny, protože zamezuje pohybu vodního proudu ve šroubovicí.Exhaust blast furnaces are in a heavily exposed zone and must therefore be intensively cooled. The blowers are therefore copper and cooling water flows under pressure between their inner and outer casing. The blower plant must be cooled effectively and uniformly over its entire length so that no zones with higher than average considered temperature occur in any other location. Uneven cooling of the exhaust pipe results in a local increase in the temperature of the cooling water, the quality of which is assessed especially with regard to its hardness, ie the content of calcium and magnesium carbonate etc. The calcium carbonate is converted to insoluble calcium carbonate above 40 ° C. from a water solution and form a scale. Similarly, at elevated temperatures, the solubility of calcium sulfate, which is an essential component in the formation of lime scale, has a thermal conductivity coefficient much less than the copper shell of the blower. If the cooling water does not wash the exhaust casing evenly, the cooling water will overheat locally and scale will begin to form at this point. There is a significant decrease in heat transfer through the wall of the exhaust pipe, its heating and contact with the well-cooled part of the casing leads to stress in the casing material, cracks and, with larger scale of scale, burn out the exhaust. In order to avoid this phenomenon, various modifications are used in the cooling of the outlet, based on the knowledge that the efficiency of heat removal from the jacket of the outlet through cooling water depends on the convection coefficient which is influenced in particular by the cooling water flow along the cooled surfaces. turbulent. The aim of these treatments is to create continuous vortex formation and vortex diffusion so as to intensively mix the water stream and homogenize its heat fields. The greater the turbulence of the stream, the more vortices it contains and the more intense the degree of fluid mixing. It is known to design a cooling chamber of a blower in which the chamber is longitudinally divided into two parts, one for the supply and the other for the discharge of cooling water, and this distribution of the cooling stream is effected by introducing a separate liner formed on its inner and outer surfaces. grooves, which together with the walls of the casings form closed channels in the form of a cooling snake. Some types of exhaust pipes have an inlet pipe between the outer and inner casing up to the front of the exhaust pipe, and cooling water flowing under pressure from the inlet pipe encounters the front of the exhaust pipe where it creates intense turbulence which is very effective at the bottom of the exhaust pipe. quickly sinks in the upper part of the forehead, which is the most exposed part of the heat exchanger. Alternatively, castings, semi-enclosed baffles, or other artificially created barriers are formed on the inner surfaces of the shells to increase turbulence. In another embodiment, the movement of the cooling water stream in the helix is accomplished such that the inlet duct or pipe is trimmed or bent approximately perpendicularly to the direction of the cooling water inlet so that it exits tangentially from the inlet pipe, with the rotational movement occurring therethrough. as a result of cooling water drainage through the rear cover of the exhaust system it turns into a helical movement. Another solution is a turbulent insert inserted into the cooling chamber of the exhaust pipe, so that the outer circumference of the inner casing of the exhaust pipe is freely slid in a helical shape, the threaded surfaces of which are provided with a recess for the supply tube at the bottom. výfučny. The disadvantage of these arrangements is their manufacturing complexity, which is especially true for the blowing rooms with the rugged cooling surface of the casing, or they are ineffective in that they create in the most thermally exposed place, i.e. the point of contact between the face and the inner casing. there is minimal movement of the cooling water because the movement of the cooling stream in the helix begins at the bottom of the body and the cooling water drainage at the top of the rear lid causes the rotating nozzle to deflect from the top of the exhaust body. Somewhat better circulation conditions in the front part of the blower are achieved by an annular ring which is inserted at the head of the blower into the cooling space, which is thus radially divided into unequally large parts. The mouth of the inlet pipe opening through the annulus into the lower part of the front space is divided by a vertical partition into two equal semicircular discharge surfaces. An outlet window is formed in the annular ring, rotated through 180 [deg.] Against the mouth of the lance, in the upper part of the front space. The cooling water from the inlet pipe rises in two separate semicircular branches, which join at the outlet window, through which they exit into another cooling space between the two jackets and are subsequently discharged through the outlet opening in the rear cover of the exhaust pipe. The deaf point in the upper part of the face of the blower thus disappears, but the axial outlet of the cooling water from the annulus window again worsens the turbulence conditions in the cooler of the blower because it prevents the water jet from moving in the helix.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny vířivou vložkou chladicího prostoru výfučny, která sestává z radiální přepážky vytvořené v čelní části chladicího prostoru tvarovým odléváním nebo vloženým plechovým mezikružím, které je opatřeno výtokovým okénkem, výřezem pro zaústění přívodní trubky a přepážkou předělující axiálně chladicí prostor mezi čelem výfučny a mezikružím podle vynálezu, jehož podstatou je to, že na mezikruží je postupně vedle sebe uspořádán výřez pro zaústění přívodní trubky, přepážka a výtokové okénko, které je opatřeno křídlem vyhnutým pod ostrým úhlem k zadnímu víku výfučny.The above-mentioned drawbacks are eliminated by a whirling insert of the cooling space of the exhaust room, which consists of a radial partition formed in the front part of the cooling space by molding or an inserted metal annulus, provided with an outlet window, cutout for the inlet pipe and The ring according to the invention is based on the fact that on the annular ring a cut-out for the inlet of the inlet pipe, a partition and an outlet window is provided, which is provided with a wing bent at an acute angle to the rear cover of the exhaust pipe.

Výhodou vynálezu oproti známým turbulentním ústrojím ve výfučnách je to, že proud chladicí vody i po výstupu z mezikruží si udržuje rotační pohyb v dalším postupu chladícím prostorem výfučný a intenzivně ochlazuje celý její vnitřní i vnější plášť.An advantage of the invention over the known turbulent devices in the exhaust is that the cooling water flow, even after exiting the annulus, keeps the rotational movement in the next cooling space exhaust and intensively cools its entire inner and outer jacket.

Vířivá vložka podle vynálezu je v příkladu provedení znázorněna na připojených výkresech', kde značí obr. 1 příčný osový řez čelní částí výfučny; obr. 2 podélný osový řez výfučnou v místě A — A z obr. 1; obr.,3 podélný osový řez polovinou výfučny v místě B — B z obr. 1 a obr. 4 a obr. 5 čelní a boční pohled na mezikruží.The swirl insert according to the invention is illustrated by way of example in the accompanying drawings, in which FIG. 1 shows a cross-sectional axial section of the front part of the blower; FIG. 2 is a longitudinal axial section of the exhaust at A-A of FIG. 1; FIG. 3 shows a longitudinal axial section through the half of the blower at points B - B of FIGS. 1 and 4; and FIG. 5 is a front and side view of the annulus.

Těleso výfučny je tvořeno vnějším pláštěm 1, čelem 2, vnitřním pláštěm 3 a zadním víkem 4. Do chladicího prostoru 5 je chladicí voda přiváděna přívodní trubkou 6 a odváděna výtokovým otvorem 7 v zadním víku 4. V přední části chladicího prostoru 5 je na vnitřním plášti 3 nasunuto a připevněno svarem mezikruží 8, které je opatřeno ve své spodní části výřezem 9, který slouží pro zaústění přívodní trubky 6. Vedle výřezu 9 je k mezikruží 8 připevněna přepážka 10, vedle níž je v mezikruží 8 vytvořeno výtokové okénko 11, ' které je na straně protilehlé k přepážce 10 opatřeno křídlem 12, jež je vyhnuto pod ostrým úhlem a, s výhodou pod úhlem 40 až'45°, směrem k zadnímu víku 4 výfučny.The body of the blower consists of an outer casing 1, a front 2, an inner casing 3 and a rear cover 4. Cooling water 5 is supplied by the inlet pipe 6 and discharged through an outlet 7 in the rear cover 4. In the front part of the cooling space 5 3 is slid and fastened by the weld of the annulus 8, which is provided at its lower part with a cutout 9 which serves for the inlet of the lance 6. Next to the cutout 9, a partition 10 is attached to the annulus 8. is provided on the side opposite to the partition 10 with a wing 12 which is bent at an acute angle and, preferably at an angle of 40 to 45 °, towards the rear cover 4 of the exhaust pipe.

Chladiči voda vystupující z přívodní trubky 6 protéká čelním chladicím prostorem 5, omezeným chladicí plochou čela 2 a mezikružím 8, oběhne v něm celou jednu otočku, narazí na přepážku 10 a vystoupí výtokovým okénkem 11 do chladicího prostoru 5 mezi vnějším a vnitřním pláštěm 1, 3 výfučny. Křídlo 12 přitom uděluje proudu chladicí vody, vystupující z výtokového okénka 11, tečnou složku zrychlení, která udržuje další rotaci vodního proudu a spolu s axiálním výstupem vody výtokovým otvorem 7 v horní části zadního víka 4 nastává výsledný pohyb vody ve šroubovicí.The cooling water exiting from the inlet pipe 6 flows through the front cooling space 5, limited by the cooling surface of the face 2 and the annular ring 8, circulates there one full turn, hits the partition 10 and exits through the outlet window 11 into the cooling space 5 between the outer and inner casings 1, 3 výfučny. In this case, the wing 12 imparts a tangential acceleration component to the flow of cooling water exiting the outlet window 11, which maintains the further rotation of the water jet and, together with the axial water outlet through the outlet 7 at the top of the rear lid 4.

Ve zvoleném příkladu provedení je mezikruží 8 vytvořeno z plechu přivařeného k vnitřnímu plášti 3 výfučny a výtokové okénko 11 je provedeno jako nepravý otvor v mezikruží 8, vzniklý jeho rozříznutím a vyhnutím jeho konce do podoby křídla 12. Alternativním výrobním provedením může být například i přepážka 10, která vznikne zahnutím druhého konce rozstřiženého mezikruží 8 nebo když v neděleném mezikruží 8 je výtokové okénko 11 vystřiženo jako otvor skutečný anebo když mezikruží 8 s výřezem 9, přepážkou 10, výtokovým okénkem 11 s křídlem 12 bude vytvořeno slévárenskou technologií při formování odlitku čela 2 nebo vnějších a vnitřních plášťů 1,In the chosen embodiment, the annulus 8 is made of sheet metal welded to the inner casing 3 of the outlet and the outlet window 11 is a false hole in the annulus 8 formed by cutting it and bending its end into the form of a sash 12. For example which is formed by bending the other end of the slit ring 8 or when in the undivided annulus 8 the outflow window 11 is cut out as a real opening or when the annulus 8 with the cutout 9, baffle 10, outlet window 11 with wing 12 will be outer and inner shells 1,

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Exhaust cooling chamber swirl insert, consisting of a radial partition formed in the front part of its cooling space by molding or an intermediate sheet of metal, equipped with an outlet window, a cutout for the inlet pipe opening and a partition dividing the axially cooling space between the front face and the annulus. in that the cut-out (9) for the inlet of the inlet pipe (6), the partition (10) and the outlet window (11), which is provided with a wing (12) bent at an acute angle (a) to the rear cover (4) of the exhaust pipe.