RU1788022C - Доменный воздухонагреватель - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : насадку выполн ют из трех зон, выложенных отдельными колоннами с внутренней перев зкой и разделенных температурными швами, причем две из них выполнены толщиной 0,45-0,055 от внутреннего диаметра рабочей камеры и расположены вокруг наружной футеровки камеры горени  по всей ее высоте и по футеровке рабочей камеры на высоте 0,5-0,6 от верха насадки. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  преимущественно к высокотемпературному нагреву дуть  и других газообразных теплоносителей , используемых в металлургии и энергетике . : .

.Известен доменный воздухонагреватель , содержащий рабочую камеру с футеровкой , расположенные в ней камеру горени  с внешней футеровкой и насадку, выполненную с перев зкой блочных элементов в горизонтальных р дах всего объема насадки. В результате образуетс  насадка, в.которой все ее элементы жестко св заны между собой.

Известный воздухонагреватель имеет следующие недостатки. В св зи с неравномерным распределением температур по сечению рабочей камеры, различные зоны сечени  насадки испытывают разные температурные расширени . Действительно, теп- лоперенос через футеровку стены камеры горени  вызывает повышение на 50-250°С (в зависимости от уровн  расположени ) температуры сопр женных зон насадки по

сравнению с центральными зонами. С другой стороны, теплопотери через футеровку радиальной стены воздухонагревател  понижают температуру периферийных зон насадки на 20-200°С по сравнению с центральными зонами. Указанна  температурна  неравномерность приводит к деформаци м и разрушению насадочных изделий, выложенных вперев зку.

Известен доменный воздухонагреватель , содержащий рабочую камеру с футеровкой , расположенные в ней камеру горени  с внешней футеровкой и насадку, выполненную из блочных элементов, устанавливаемых один над другим и образующих отдельные колонны. Благодар  отсутствию перев зки между блоками в гр- ризонтальных р дах и при наличии температурных швов между колоннами, последние могут свободно скользить друг относительно друга и компенсировать возникающие температурные расширени . Недостатком известного способа  вл етс  то, что на практике эти вертикальные колонны весьма маЧГ w

о

го ю

лого поперечного сечени  и высотой 30-40 м крайне неустойчивы и могут удерживатьс  в жестком положении только при опоре друг на друга или на футеровку стен рабочей камеры и камеры горени . Это приводит к быстрому износу как внутренних и внешних окатов стен, так и самих насадочных изделий и создает аварийные ситуации при ра- бЬте на высоких температурах.

Наиболее близким техническим реше- нием  вл етс  доменный воздухонагреватель , содержащий рабочую камеру с футеровкой, расположенные в ней камеру горени  с внешней футеровкой и насадку. Причем насадочные элементы, в соответст- еии с изотермическими зонами в сечении рабочей камеры воздухонагревател , выкладываютс  концентрическими столбиками , отделенными друг от друга температурными швами. .....

Однако известный воздухонагреватель имеет следующие недостатки. Наличие большого количества температурных швов в массиве насадки дл  воздухонагревател  с внутренней камерой горени , характери-. зующёгос  наклоном камеры горени  в сторону насадки, приводит к значительному раскрытию части температурных швов и резкому понижению эффективности его тепловой работы. Кроме того механически взаимодействующие в области швов насадочные элементы быстро изнашиваютс , а гидравлическое сопротивление их деформированных каналов растет, обусловлива  повышение энергетических затрат на комп- ремйрование газовых сред., .

Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение эффективности работы воздухонагревател  за счет увеличени  стойкости насадки,;.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что нйсаДочную камеру воздухонагревател  разбивают на три зоны, разделенные температурными швами (фиг. 1). При этом две из них (фиг. 1, а и б), толщиной 5 0,045-0,055 от внутреннего диаметра рабочей камеры воздухонагревател  и примыкающие - одна к наружной футеровке камеры горени  по всей ее высоте, а друга  к футеровке рабочей камеры воздухонагревател  от вер- ха насадки до глубины 0,5-0,6 ее высоты, выкладываютс  отдельными колоннами с внутренней перев зкой. Треть  же, оставша с  зона (фиг.2, с) выкладываетс  из насадочных элементов с взаимной перев зкой по всему ее массиву. Это позвол ет независимо и свободно тёрмоудлин тьс  обозначенным выше трем зонам насадки, имеющим различные средние температуры. Ограниченное количество разделительных

температурных швов между зонами насадки , а также механическа  устойчивость каждой из них достигаютс  за счет внутренних перев зок между на садочными издели ми, сохран ющих целостность как футеровок, так и насадки воздухонагревател .

Толщина зон насадки (фиг.1, а и б) получена расчетным путем и определена снизу рассто нием, на котором осуществл етс  температурный перепад, больший Ю0°- 150°С, а сверху - границами центральной зоны насадки, где перепад температур отсутствует . При этом перепад температур в зоне насадки и расположенной вокруг наружной футеровки камеры горени  достигает величины 100-150°С и более по всей высоте расположени  шахты камеры горени  примыкающей к насадке. Перепад же температур в зоне насадки примыкающей к футеровке рабочей камеры воздухонагревател , достигающий значений 100-150°С и более начинаетс  с 0,5-0,6 общей высоты насадки вплоть до ее верха. Перепады температур меньше 100°С (как это имеет место в центральных зонах нижних, наиболее механически напр женных уровней насадки) не приводит к разрушению насадочных элементов . Таким образом, прин та  высота отдельной зоны насадки, примыкающей к футеровке рабочей камеры 0,5-0,6 высоты насадки от ее верхнего торца.

Сопоставительный анализ за вл емого решени  с прототипом показывает, что за вл емое устройство отличаетс  от известного тем, что,во-первых,насадка воздухонагревател  разбиваетс  на три зоны, заданных размеров и геометрических форм, во-вторых,двё из этих зон, примыкающие к стенам камеры горени  и-рабочей камеры воздухонагревател , выкладываютс  отдельными колоннами с внутренней перев зкой , а треть  - из насадочных изделий с взаимной перев зкой по всему .ее массиву, Таким образом, за вленный способ укладки насадочных изделий соответствует критерию , новизна.

На фиг.1 изображен воздухонагреватель после его разогрева в рабочем состо нии; на фиг,2 - разрез А-А на фиг, 1.

Воздухонагреватель содержит штуцер 1 холодного дуть , соединенный с поднаса- дочным устройством 2. Поднасадочное устройство 2, расположенное в нижней части воздухонагревател , соедин ет рабочую камеру 3 со штуцером 1 холодного дуть  и штуцерами 4 дыма. Рабоча  камера 3 с футеровкой 5 заполнена насадкой, разделенной температурными швами 6 на три зоны а, б и с, соединена вверху с куполом 7. Камера 8 горени  с внешней футеровкой 9

соединена вверху с куполом 7, внизу с горелкой 10.

Воздухонагреватель работает следующим образом.

В период нагрева насадки газ и воздух поступают в горелку 10, а затем, в камеру 8 горени  и сгорают. Продукты горени  передава  часть тепла внешней футеровке 9, поступают в рабочую камеру 3 и передают тепло насадке, разделенной температурны- ми швами б на три зоны а, б, и с, которые термоудлин ютс  независимо друг от друга, а затем выход т в поднасадочное устройство 2 и из него через штуцера 4 отвод тс  в общий дымоход.

В период охлаждени  насадки холодное дутье через штуцер 1 подают в поднасадочное устройство -2, из которого оно поступает в рабочую камеру 3 и, нагрева сь за счет тепла насадки и футеровки стен, выход т в камеру 8 горени , откуда поступают в общий трубопровод гор чего дуть .

При изучении других известных технических решений в данной области техники описанные выше признаки, отличающие за-  вл емое изобретение от прототипа, не были вы влены и поэтому они обеспечивают за вл емому техническому решению соответствие критерию существенные отличи ..

П р и м е р. В доменном воздухонагревателе с внутренним диаметром рабочей камеры 8,5 м и высотой насадки 36 м (применительно к услови м работы доменной печи объема 2000 м3) насадочные изде- ли  выкладываютс  в трех означенных зонах следующим образом. В зоне а, примыкающей к камере горени  от уровн  усть  горелки (10 м) и до верха насадки несколько р дов насадки общей толщиной 0,4 м выкла- дываютс  колоннами, отделенными от остального массива насадки температурным швом с внутренней перев зкой насадочиых изделий внутри зоны. В зоне б, примыкающей к радиальной стене воздухонагревател , от уровн  1.2 м и до верха насадки несколько р дов насадки общей толщиной 0,4 м выкладываютс  колоннами, отделенными от остального массива насадки с температурным швом и внутренней перев зкой насадочных изделий в этой зоне. Оставшал- с   треть  зона с насадки выкладываетс  отдельно от указанных выше двух и также вперев зку по всему ее массиву.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: повышаетс  стойкость насадки, и соответственно, эффективность работы воздухонагревател ; снижаютс  потери на износ футеровки стен и насадки; увеличиваетс  в 1,5 раза межремонтный период воздухонагревателей .:

Ф о р м у л а и з о б р е т ё н и   .

.Доменный-воздухонагреватель, содержащий рабочую камеру с внутренней футеровкой , расположенные в ней камеру горени  с внешней футеровкой и насадку, выполненную из трех зон, разделенных температурными швами, отличающий с   тем, что, с целью повышени  эффективности работы,за счетувеличени  стойкости насадки , зоны выложены отдельными колоннами с внутренней перев зкой, причем две из них выполнены толщиной 0,045-0,055 от внутреннего диаметра рабочей камеры и расположены: одна зона вокруг наружной футеровки ка.меры горени  по всей ее высоте , друга  - по внутренней футеровке рабочей камеры .на высоте 0,5-0,6 от верха насадки. .. : .