RU2067273C1 - Способ охлаждения плавильной печи и плавильная печь для его осуществления - Google Patents

Способ охлаждения плавильной печи и плавильная печь для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2067273C1
RU2067273C1 RU93054369A RU93054369A RU2067273C1 RU 2067273 C1 RU2067273 C1 RU 2067273C1 RU 93054369 A RU93054369 A RU 93054369A RU 93054369 A RU93054369 A RU 93054369A RU 2067273 C1 RU2067273 C1 RU 2067273C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
furnace
coolant
heat exchange
liquid metal
liquid
Prior art date
Application number
RU93054369A
Other languages
English (en)
Other versions
RU93054369A (ru
Inventor
В.С. Белинский
В.В. Борисов
В.И. Олейчик
В.М. Поплавский
В.В. Денисов
О.И. Решетов
А.С. Решетин
И.В. Олейчик
И.Н. Кравченко
Original Assignee
Акционерное общество "ТЕХНОЛИГА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "ТЕХНОЛИГА" filed Critical Акционерное общество "ТЕХНОЛИГА"
Priority to RU93054369A priority Critical patent/RU2067273C1/ru
Publication of RU93054369A publication Critical patent/RU93054369A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2067273C1 publication Critical patent/RU2067273C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

Использование: способ охлаждения плавильной печи и плавильная печь для его осуществления могут использоваться в металлургии, для переработки бытовых отходов, для производства водяного пара высоких энергетических параметров. Сущность изобретения: в соответствии со способом охлаждения печи осуществляют путем отбора тепла теплоносителя, в качестве которого используют жидкометаллический теплоноситель натрий, который перемещают двумя однонаправленными раздельными потоками, один из которых подают по теплообменным трубкам, а другой поток подают непосредственно по охлаждаемой поверхности с одновременным омыванием теплообменных трубок. В плавильной печи корпус выполнен в виде двухстенной металлической оболочки с герметичной полостью между ее стенками, в которой размещены теплообменные трубки для перемещения одного из потоков теплоносителя. Герметичная полость металлической оболочки имеет входной и выходной патрубки, подключенные к системе подачи и отвода теплоносителя, что позволяет другому потоку теплоносителя перемещаться по герметичной полости и омывать одновременно внутренние поверхности стенок металлической оболочки и теплообменные трубки. 2 с. и 4 з. п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к металлургии, а более точно касается способа охлаждения плавильной печи и плавильной печи, которые могут широко использоваться, например, для получения железоуглеродистого промежуточного продукта для производства стали, а также для переработки бытовых отходов, промышленных и специальных отходов, служить источником тепла для производства водяного пара высоких энергетических параметров.
В настоящее время широко используются плавильные печи различного конструктивного выполнения, обеспечивающие технологию плавления металла.
Системы охлаждения в плавильных печах также имеют различное конструктивное выполнение и реализуют в основном одну технологию охлаждения, которая заключается в отборе тепла путем конвективной теплопередачи от нагретых поверхностей корпуса к теплоносителю, циркулирующему в системе охлаждения, причем в качестве теплоносителя используют воду, водопаровую смесь или газовый теплоноситель, жидкие органические или неорганические смеси, жидкие металлы и сплавы.
Так, при использовании в качестве теплоносителя воды последняя подается по теплообменным трубкам к охлаждаемому участку, где, нагреваясь, превращается в пар, который по трубопроводам направляется в теплообменное устройство для регенерации или утилизации.
Для охлаждения, например, горячих блоков печи используют дополнительный блок, поверхность которого отстоит от поверхности охлаждаемого блока и расположена параллельно ей. В зазор между указанными поверхностями вводят покрывающие их струи жидкости, распыливаемой под действием газообразной среды, причем распыливаемые плоские струи направляются в зазор параллельно поверхностям так, чтобы они могли перекрывать всю поверхность охлаждаемого блока.
Однако использование воды для охлаждения корпуса плавильной печи в случае прогара охлаждаемого участка корпуса и попадания воды в расплавленный металл печи приводит к авариям и разрушению корпуса.
Использование воды для охлаждения корпуса плавильной печи приводит к разрушению огнеупорного материала корпуса, требует проведения частого профилактического и капитального ремонта печи.
Для увеличения межремонтного цикла работы печи используют различные технические средства, специальные технологии, а также различные системы охлаждения отдельных элементов печи, что значительно усложняет конструкцию печи, увеличивает эксплуатационные расходы. Так, например, для охлаждения фурм плавильной печи используют отдельное устройство (авт. св. СССР N 1033546, кл. C 21 B 7/10, F 27 D 9/00, опублик. 07.08.93), включающее замкнутый контур циркуляции жидкометаллического теплоносителя с подъемной и опускной трубами и трубопровод ввода деаэрированной воды в подъемную трубу замкнутого контура. Для интенсификации охлаждения путем повышения скорости движения теплоносителя устройство снабжено коллектором, входной патрубок которого соединен с трубопроводом ввода деаэрированной воды, а выходные патрубки коллектора соединены с подъемной трубкой и рассредоточены по всей ее высоте. В качестве жидкометаллического теплоносителя используется сплав свинца и висмута, который, смешиваясь с деаэрированной водой, образует трехфазную систему (пар-вода-жидкий металл), в которой за счет интенсивного парообразования и эжектирующего действия струй воды создается движущий напор. Под действием этого напора, обусловленного разностью плотностей жидкометаллического теплоносителя в опускной трубе и трехфазной смеси в подъемной трубе, теплоноситель поднимается в сепаратор, а затем опускается к охлаждаемому элементу.
Однако, несмотря на кажущуюся простоту такого устройства для охлаждения, которое не требует теплообменников, такой способ охлаждения не позволяет получить достаточного эффекта от его использования. Это связано с тем, что наряду с жидкометаллическим теплоносителем для охлаждения отдельных элементов используют также традиционный теплоноситель воду или газ для охлаждения корпуса печи, т. е. применяют различные системы охлаждения с различным типом теплоносителя, которые значительно усложняют конструкцию печи, увеличивают ее стоимость, требуют дополнительных средств контроля и дополнительных энергетических затрат и в то же время не исключают профилактических и капитальных ремонтов печи. Кроме того, использование различных систем охлаждения и нескольких различных теплоносителей не позволяет эффективно утилизировать тепло, отводимое от корпуса, что приводит к большим теплопотерям. Использование жидкометаллического теплоносителя для охлаждения всего корпуса печи, выполненного из огнеупорного материала, практически неосуществимо, так как циркуляция трехфазной системы (пар-вода-жидкий металл) по каналам, выполненным в огнеупорном материале, приведет к быстрому его разрушению. Кроме того, использование дорогостоящего сплава свинца и висмута в качестве жидкометаллического теплоносителя для охлаждения корпуса печи в больших объемах сделает производство получения металла в таких печах экономически нецелесообразным.
Известен способ охлаждения плавильной печи, включающий подачу в зазор выполненного в виде двухстенной металлической оболочки с герметичной полостью корпуса циркулирующих в системе его охлаждения двух раздельных потоков теплоносителей, один из которых подают по теплообменным трубкам, а другой - поток жидкометаллического теплоносителя подают вдоль охлаждаемой поверхности корпуса в зоне жидких фаз и зоне газообразной среды печи с одновременным омыванием им теплообменных трубок (патент Великобритании N 1566980, кл. F 27 D 1/12, H 05 B 7/12, 1980).
При этом в качестве жидкометаллического теплоносителя использован сплав NaK при температуре (выше 12oС), а в качестве другого теплоносителя использована химически инертная к сплаву NaK и к воде смесь дифенила и дифенилового эфира при + 12oС, охлаждаемого до рабочей температуры в водяном теплообменнике.
Таким образом, в вышеописанном способе использованы по меньшей мере три охлаждающих изолированных друг от друга контура, что значительно усложняет конструкцию печи, ее эксплуатацию и контроль за рабочим процессом.
Известна плавильная печь (патент США N 4913734, кл. F 27 B 11/08 от 03.04.90), содержащая корпус, выполненный из огнеупорного материала; системы подачи в шахту корпуса печи соответственно топлива, шихты, кислородсодержащего продукта; системы отвода жидких фаз расплавленного металла и шлака, и газообразных сред, и систему охлаждения корпуса, включающую теплообменные трубки для циркуляции теплоносителя.
Известна плавильная печь, содержащая двухстенный корпус с герметичной полостью, входным и выходным патрубками, соединенными с системой подачи и отвода контура циркуляции в герметичной полости жидкометаллического теплоносителя для охлаждения корпуса печи, патрубки для подачи в печь топлива, шихты, отвода жидких фаз и газообразной среды (патент США N 3735010, кл. F 27 D 1/12, 1973).
Однако в известных плавильных печах корпус печи выполнен разъемным из нескольких частей корпуса ванны, пода (дна), крышки, что требует усложненной системы охлаждения стенок этих частей, наличия в конструкции многих уплотнительных устройств, развитой системы трубопроводов, что значительно усложняет конструкцию печи и удорожает ее эксплуатацию.
Задача изобретения создание такого способа охлаждения плавильной печи и такой плавильной печи, в которых путем использования одного вида теплоносителя для охлаждения корпуса и всех элементов печи можно было бы получить заданные параметры теплоносителя на выходе из системы охлаждения, позволяющие в дальнейшем максимально использовать его в последующих термодинамических и технологических циклах и в то же время упростить конструкцию корпуса печи, уменьшить его материалоемкость и обеспечить длительную работу печи.
Задача решается тем, что в способе охлаждения плавильной печи, включающем подачу в зазор выполненного в виде двухстенной металлической оболочки с герметичной полостью корпуса циркулирующих, в системе его охлаждения двух раздельных потоков теплоносителя, один из которых подают по теплообменным трубкам, а другой поток жидкометаллического теплоносителя подают вдоль охлаждаемой поверхности корпуса в зоне жидких фаз и зоне газообразной среды печи с одновременным омыванием им теплообменных трубок, согласно изобретению, по теплообменным трубкам и вдоль охлаждаемой поверхности корпуса подают одинаковый жидкометаллический теплоноситель, при этом по теплообменным трубкам теплоноситель подают со скоростью, превышающей скорость подачи омывающего их потока, и оба потока жидкометаллического теплоносителя перемещают в одном направлении. При этом в качестве жидкометаллического теплоносителя используют натрий.
Кроме того, поток жидкометаллического теплоносителя, омывающего теплообменные трубки, подают под меньшим давлением, чем давление потока в теплообменных трубках, и при температуре, обеспечивающей формирование слоя гарнисажа на поверхности внутренней стенки корпуса, по меньшей мере, в зоне жидких фаз печи.
Причем в зоне газообразной среды печи осуществляют охлаждение соответствующего участка металлической оболочки корпуса до температуры затвердевания уносимых газообразной средой жидких фаз с последующим осаждением их в зону жидких фаз печи.
Использование одинакового жидкометаллического теплоносителя для охлаждения всего корпуса печи и отдельных ее элементов, например фурм, значительно упрощает технологическую схему охлаждения печи и снижает материальные затраты на ее изготовление.
Высокая теплопроводность натрия относительно других жидкометаллических теплоносителей, например сплава натрий-калий, свинец-висмут и других, создает условия для снижения температуры стенки оболочки со стороны горячей зоны (жидкая ванна и газовая полость) при меньших материальных затратах на изготовление печи и при более простой технологии охлаждения.
Использование в качестве жидкометаллического теплоносителя натрия с высокой теплопроводностью в сочетании с теплообменником натрий-вода позволяет:
поддерживать температуру теплоносителя, достаточную для обеспечения высоких энергетических параметров пароводяного контура;
поддерживать температуру стенки корпуса печи, достаточную для обеспечения ее длительной работоспособности.
Охлаждение корпуса двумя однонаправленными раздельными потоками практически по всей высоте ее корпуса и по его периметру создали максимальные условия для отбора тепла и последующей его утилизации. При этом подача потока теплоносителя в герметичной полости оболочки непосредственно по охлаждаемой поверхности с омыванием теплообменных трубок под давлением меньшим, чем давление потока теплоносителя в теплообменных трубках, позволила значительно уменьшить нагрузку на стенки металлической оболочки и выполнить их менее материалоемкими с обеспечением достаточной степени их надежности.
Превышение скорости подачи теплоносителя, перемещаемого по теплообменным трубкам, над скоростью подачи потока теплоносителя, подаваемого по охлаждаемым поверхностям, т. е. в герметичной полости оболочки, позволило охлаждать стенки металлической оболочки до температурных значений, обеспечивающих образование гарнисажа, на внутренней стенке как в зоне жидких фаз, так и в зоне газообразных сред печи, что служит дополнительным средством для охлаждения стенки, предохраняет внутреннюю стенку металлической оболочки от непосредственного контакта с расплавом и позволяет осуществить первоначальную очистку отходящих газов. Все это повышает надежность корпуса печи и обеспечивает длительную работоспособность печи.
Таким образом, предлагаемый способ охлаждения плавильной печи позволяет упростить конструкцию плавильной печи, уменьшить ее материалоемкость, обеспечить длительную и надежную работу печи и наиболее эффективно утилизировать тепло, отбираемое теплоносителем в процессе охлаждения печи.
Задача изобретения решается также тем, что в плавильной печи, содержащей двухстенный корпус с герметичной полостью между стенками, входным и выходным патрубками, соединенными с системой подачи и отвода контура циркуляции в герметичной полости жидкометаллического теплоносителя для охлаждения корпуса печи, патрубки для подачи в печь топлива, шихты, отвода жидких фаз и газообразной среды, согласно изобретению, печь снабжена расположенными в стенках корпуса патрубками с размещенными в них фурмами для подачи кислородсодержащего продукта, корпус выполнен в виде металлической оболочки, которая снабжена установленными внутри нее с зазором относительно стенок теплообменными трубками с системой подачи и отвода дополнительного контура циркуляции в них жидкометаллического теплоносителя и расположенными с возможностью создания перемещения теплоносителя в трубках и в герметичной полости в одном направлении.
Кроме того, каждый контур циркуляции жидкометаллического теплоносителя снабжен теплообменным устройством.
При этом внутренняя и внешняя стенки металлической оболочки корпуса печи на участках размещения патрубков с фурмами и патрубков для подачи топлива, шихты, отвода жидких фаз и газообразной среды соединены герметизирующими полыми муфтами-компенсаторами, в которых размещены фурмы и указанные патрубки, при этом полость каждой муфты сообщена с контуром циркуляции жидкометаллического теплоносителя, омывающего теплообменные трубки в герметичной полости корпуса.
Муфты-компенсаторы, установленные в местах размещения патрубков и фурм, являются одновременно средством для соединения стенок металлической оболочки и средством компенсации неравномерного расширения материала стенок под температурным воздействием, что обеспечивает сохранение заданной формы оболочки-корпуса и в то же время позволяет охлаждать патрубки и фурмы в процессе работы печи, обеспечивая их работоспособность.
Разумеется, что плавильная печь предлагаемой конструкции с предлагаемой системой охлаждения оснащена так же, как и все существующие печи, всеми необходимыми устройствами и средствами автоматической подачи в печь исходных компонентов и отвода жидких фаз, системами контроля и управления для работы печи в автоматическом режиме, что очевидно для специалистов, работающих в этой области.
Ниже приводится подробное описание примера выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает схематично общий вид плавильной печи согласно изобретению; фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; фиг. 3 муфту-компенсатор плавильной печи в разрезе.
Плавильная печь содержит корпус 1 (фиг. 1) с патрубком 2 для подачи в шахту 3 печи топлива и шихты, патрубками 4 и 5 для подачи в шахту 3 кислородсодержащих продуктов, патрубками 6 и 7 для отвода жидких фаз, например, расплавов металла и шлаков, размещенных в нижней части корпуса печи, и патрубком 8 для отвода газообразной среды (отходящих газов), и систему 9 охлаждения печи, включающую два теплообменных контура 10 и 11, каждый из которых содержит теплообменное устройство 12 и систему подачи и отвода теплоносителя, образованную циркуляционными трубами 13 и насосом 14.
Корпус 1 печи выполнен в виде двухстенной металлической оболочки, например, цилиндрической формы, имеющей герметичную полость 15 между ее наружной 16 и внутренней 17 стенками, причем наружная стенка 16 охватывает по периметру внутреннюю стенку 17 и подину 18 печи, и практически по всей высоте печи. В наружную стенку 16 металлической оболочки печи вмонтирован входной 19 и выходной 20 патрубки, сообщенные с полостью 15 оболочки, причем входной патрубок 19 расположен в нижней части металлической оболочки корпуса 1, например, на подине 18, а выходной патрубок 20 расположен в верхней части металлической оболочки печи.
Патрубки 19 и 20 подключены к теплообменному контуру 10 системы 9 охлаждения, что обеспечивает в герметичной полости 15 циркуляцию теплоносителя, который непосредственно омывает внутреннюю поверхность наружной стенки 16 и наружную поверхность внутренней стенки 17 металлической оболочки корпуса печи.
В герметичной полости 15 металлической оболочки печи размещены теплообменные трубки 21 (фиг. 2), которые подключены через патрубки 22 и 23 к теплообменному контуру 11 системы 9 охлаждения. Теплообменные трубки 21 расположены с зазором 24 относительно наружной 16 и внутренней 17 стенок металлической оболочки печи, что позволяет теплоносителю, циркулирующему в полости 15, омывать как теплообменные трубки 21, так и поверхности стенок 16 и 17.
В качестве теплоносителя для циркуляции в теплообменных трубках 21 и полости 15 используется жидкометаллический теплоноситель, например, натрий, или любые другие металлы и их соединения, пригодные для использования в качестве теплоносителя и позволяющие решить поставленную задачу.
Наружная 16 и внутренняя 17 стенки металлической оболочки соединены между собой герметизирующими полыми муфтами-компенсаторами 25 (фиг. 3), установленными на участках размещения патрубков 2, 4, 5, 6, 7 и 8, причем в каждой муфте-компенсаторе 25 выполнен центральный канал, являющийся собственно патрубком 2 (или 4 8), как показано на фиг. 3, и полость 26, сообщенная с полостью 15 металлической оболочки. В полости 26 размещены теплообменные трубки 21 системы охлаждения 9. В центральных каналах муфт-компенсаторов 25, образующих патрубки 4 и 5, размещены фурмы 27 (фиг. 1).
Теплообменные контуры 10 и 11 (фиг. 1) системы 9 охлаждения имеют накопительные емкости 28 для жидкометаллического теплоносителя и ловушки 29, являющиеся фильтрами для жидкометаллического теплоносителя.
В качестве теплообменного устройства 12 в каждом контуре 10 и 11 и может использоваться, например, парогенератор с рабочими средами натрий-вода для получения пара с заданными энергетическими параметрами или подогреватель вода (экономайзер).
Печь непрерывного действия в соответствии с изобретением работает следующим образом.
Разогрев печи ведут путем сжигания газа и/или твердого, и/или жидкого топлива, которые подаются через фурмы 27, введенные в патрубки 4 и 5. При достижении температуры 200 250oС на стенках 16 и 17 металлической оболочки корпуса 1 заполняют теплообменные контуры 10, 11 системы 9 охлаждения печи и включенное в них оборудование (теплообменные устройства 12 и насосы 14) жидкометаллическим теплоносителем, например, натрием. Включают насосы 14 для циркуляции жидкометаллического теплоносителя по трубам 13, полости 15 и теплообменным трубкам 21 и продолжают разогрев печи до 1300 1500oС плавления руды или шихты в зоне подины 18 и одновременно осуществляют загрузку в шахту 3 печи через патрубок 2 руды и/или шихты, и/или твердого топлива. При этом через патрубки 4 и 5 при необходимости подают кислородсодержащий продукт и/или газовое, и/или жидкое топливо в количествах, необходимых для осуществления процесса плавки по конкретной технологии, например, известной непрерывной технологии выплавки металла.
В процессе плавления загруженных в печь компонентов в нижней части печи образуется зона жидких фаз, на подине 18 скапливается конечный продукт в жидком виде и по мере роста зоны жидких фаз на внутренней цилиндрической поверхности стенки 17 нижней части шихты 3 образуется слой гарнисажа из расплавленной среды, дополнительно защищающий стенку 17 от перегрева, причем требуемый уровень зоны жидких фаз устанавливают в зависимости от заданной производительности плавки или обеспечения выбранной технологии плавки металла. После достижения заданного уровня расплава осуществляют его отбор на разных уровнях известным образом через патрубки 6 и 7, которые подсоединены к приемникам (отстойникам, ковшам и так далее), на фиг. 1 не показаны.
Газообразные предметы (отходящие газы), охлаждаемые на стенках 17, отводятся через патрубок 8.
В процессе работы печи, начиная с ее разогрева, постоянно включена система 9 охлаждения, режим работы теплообменных контуров 10 и 11 которой обеспечивает в соответствии с режимом работы печи надежное охлаждение стенок 17 и 16 металлической оболочки корпуса 1, при этом жидкометаллический теплоноситель нагревается до заданной температуры, обусловленной и регулируемой скоростью его перемещения вдоль стенок, с которыми он контактирует, и скоростью перемещения его в теплообменных трубках, обеспечивающей его эффективное использование на последующих стадиях в энергетических установках и технологических циклах. Причем жидкометаллический теплоноситель, например, натрий, перемещают вдоль охлаждаемой поверхности стенок 17 и 16 металлической оболочки двумя однонаправленными раздельными потоками, один из которых подают по теплообменным трубкам 21 контура 11 системы охлаждения, а другой поток через контур 10 подают в герметичную полость 15 металлической оболочки непосредственно по охлаждаемым внутренним поверхностям стенок 17 и 16 с одновременным омыванием теплообменных трубок 21. Подачу потока теплоносителя по теплообменным трубкам 21 осуществляют со скоростью, превышающей скорость подачи потока теплоносителя через полость 15, например, более, чем на 5 что в конечном итоге определяется областью использования плавильной печи и используемым технологическим процессом.
Достижение заданного значения температуры теплоносителя осуществляют изменением скорости его подачи насосами 14, при этом заданное значение температуры теплоносителя определяется, с одной стороны, поддержанием температуры стенки 17 в пределах, обеспечивающих сохранение прочности конструкции металлической оболочки печи, а с другой необходимыми параметрами теплоносителя для эффективного использования его в теплообменном устройстве, например, парогенераторе для производства пара для подачи на турбину. Регулирование параметров теплоносителя осуществляют соответствующим изменением режимов работы теплообменных контуров 10 и 11 системы 9 охлаждения. Например, повышение скорости подачи насосом 14 теплоносителя в контуре 10 ведет к снижению температуры стенки 17, а снижение скорости подачи насосом 14 теплоносителя в контуре 11 ведет к росту температуры теплоносителя.
Для повышения надежности конструкции печи, обеспечения продолжительной ее работы и снижения металлоемкости печи давление потока теплоносителя в полости 15 металлической оболочки и теплообменном контуре 10 создают меньшее, чем давление потока теплоносителя в теплообменных трубках 21 контура 11, например, не меньше, чем на 20% Это позволяет уменьшить нагрузку на стенки 17 и 16 оболочки и соответственно уменьшить их толщину при сохранении заданной мощности печи и заданных температурных параметров теплоносителя с целью его утилизации.
В процессе плавки возможен захват жидких продуктов из зоны жидких фаз выходящими газами и при обеспечении режима охлаждения стенок 17 и 16 жидкометаллическим теплоносителем и, соответственно, отходящих газов до температуры ниже температуры затвердевания уносимых жидких фаз обеспечивается их осаждение на стенке 17 с образованием гарнисажа. При достижении гарнисажем толщины 3 10 мм под действием охлаждения его стенкой и происходит деформация гарнисажа, его скалывание и осыпание в зону жидких фаз печи, что позволяет повысить степень очистки отходящих газов.
При выходе работы печи на стационарный режим, когда устанавливается постоянный режим процесса плавки и стабильный теплосъем на цели утилизации тепловой энергии, достигается номинальный режим работы плавильной печи. Следует отметить, что начиная с режима пуска (разогрева) и до достижения номинального режима работы плавильной печи тепловая энергия жидкометаллического теплоносителя утилизируется: в режиме пуска для разогрева оборудования контуров утилизации тепла, а в номинальном режиме для выработки электрической и/или тепловой энергии.
При запуске печи, а также в процессе ее работы, возможные перепады температур стенок 17 и 16 могут привести к неравномерному расширению материала стенок 16 и 17 металлической оболочки, что компенсируется муфтами-компенсаторами 25, которые соединяют стенки 17 и 16 металлической оболочки между собой. Поскольку в муфтах-компенсаторах 25 предусмотрены полости 26 для размещения теплоносителя и теплообменных трубок 21, то циркулирующий в них жидкометаллический теплоноситель обеспечивает охлаждение муфт и соответственно размещенных в них фурм 27 и патрубков 2, 4, 5, 6, 7 и 8 для подачи рабочих сред, отвода продуктов плавки. Это обеспечивает нормальный рабочий режим фурм 27, патрубков 2, 4, 5, 6, 7 и 8, а также вспомогательных устройств и способствует увеличению срока их службы.
Конкретное использование предлагаемой плавильной печи описывается на примере выплавки чугуна из руды или железосодержащих продуктов с применением твердого топлива в виде угля (кокса). Температура в зоне жидких фаз печи поддерживается на уровне 1350 1500oC, температура стенки 17 металлической оболочки печи, защищаемой гарнисажем расчетной толщины 100 150 мм, поддерживается в диапазоне 300 650oC, температура жидкометаллического теплоносителя натрия, непосредственно контактирующего с внутренними поверхностями стенок 17 и 16 и омывающего теплообменные трубки 21 в полости 15 металлической оболочки-корпуса печи, поддерживается в диапазоне 200 600oC, температура наружной стенки 16 металлической оболочки печи поддерживается в диапазоне 200 600oC. Такие температурные значения обеспечивают нормальное рабочее состояние стенок металлической оболочки печи, выполненных из конструкционных сталей широкого класса марок. При этом температура теплоносителя, циркулирующего в теплообменных трубках 21, составляет 200 590oC, давление теплоносителя в теплообменных трубках 21 составляет 0,2 1,0 МПа, скорость его подачи 0,5 5 м/с, а давление теплоносителя в полости 15 металлической оболочки корпуса составляет 0,05 - 0,2 МПа, скорость его подачи 0,01 1 м/с.
В зоне газообразной среды печи, в которой происходит дожигание выходящих из жидкой ванны окиси углерода (CO) и водорода (H2) температура отходящих газов достигает 2400oC, температура стенки 17 оболочки достигает значений 600 620oC при температуре 500 550oC жидкометаллического теплоносителя натрия в верхней части полости 15, что также вполне допустимо для конструкционных сталей, например, марок аустенитного класса.
Полученные температурные параметры жидкометаллического теплоносителя на выходе из теплообменных контуров 10 и 11 системы охлаждения позволяют эффективно использовать его в парогенераторах натрий-вода для получения пара с температурой 490 535oC и давлением 14 МПа, что дает возможность впервые применить стандартные паровые турбины высоких тепловых параметров.
Таким образом, использование жидкометаллического теплоносителя натрия в системе охлаждения плавильной печи позволяет отказаться от использования огнеупорного материала для корпуса печи и выполнить его в виде двухстенной металлической оболочки и в то же время наиболее эффективно утилизировать отводимое тепло на энергетических установках с высоким термодинамическим циклом, например, при получении электроэнергии, обеспечивает надежность конструкции печи, увеличивает безремонтный цикл ее эксплуатации, соблюдение заданных технологических режимов и качества полученного продукта.
Предложенная схема охлаждения печи и ее конструкция позволяют расширить область ее использования для различных технологических процессов, в том числе и для переработки всевозможных бытовых и промышленных отходов. ЫЫЫ2

Claims (6)

1. Способ охлаждения плавильной печи, включающий подачу в зазор выполненного в виде двустенной металлической оболочки с герметичной полостью корпуса печи циркулирующих в системе его охлаждения двух раздельных потоков теплоносителя, один из которых подают по теплообменным трубкам, а другой - поток жидкометаллического теплоносителя подают вдоль охлаждаемой поверхности корпуса в зоне жидких фаз и в зоне газообразной среды печи с одновременным омыванием им теплообменных трубок, отличающийся тем, что по теплообменным трубкам и вдоль охлаждаемой поверхности корпуса подают одинаковый жидкометаллический теплоноситель, при этом по теплообменным трубкам теплоноситель подают со скоростью, превышающей скорость подачи омывающего их потока, и оба потока жидкометаллического теплоносителя перемещают в одном направлении.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкометаллического теплоносителя используют натрий.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток жидкометаллического теплоносителя, омывающего теплообменные трубки, подают под давлением меньшим, чем давление потока в теплообменных трубках, и при температуре, обеспечивающей формирование слоя гарнисажа на поверхности внутренней стенки корпуса по меньшей мере в зоне жидких фаз печи.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зоне газообразной среды печи осуществляют охлаждение соответствующего участка металлического корпуса жидкометаллическим теплоносителем до температуры затвердевания уносимых газообразной средой жидких фаз с последующим осаждением их в зону жидких фаз печи.
5. Плавильная печь, содержащая двустенный корпус с герметичной полостью между стенками, входным и выходным патрубками, соединенными с системой подачи и отвода контура циркуляции в герметичной полости жидкометаллического теплоносителя для охлаждения корпуса печи, патрубки для подачи в печь топлива, шихты, отвода жидких фаз и газообразной среды, отличающаяся тем, что она снабжена расположенными в стенках корпуса патрубками с размещенными в них фурмами для подачи кислородсодержащего продукта, корпус выполнен в виде металлической оболочки, которая снабжена установленными внутри нее с зазором относительно стенок теплообменными трубками с системой подачи и отвода дополнительного контура циркуляции в них жидкометаллического теплоносителя и расположенными с возможностью создания перемещения теплоносителя в трубках и в герметичной полости в одном направлении, при этом каждый контур циркуляции жидкометаллического теплоносителя снабжен теплообменным устройством.
6. Печь по п.5, отличающаяся тем, что внутренняя и внешняя стенки металлической оболочки корпуса печи на участках размещения патрубков с фурмами и патрубков для подачи топлива, шихты, отвода жидких фаз и газообразный среды соединены герметизирующими полыми муфтами-компенсаторами, в которых размещены фурмы и указанные патрубки, при этом полость каждой муфты сообщена с контуром циркуляции жидкометаллического теплоносителя, омывающего теплообменные трубки в герметичной полости корпуса.
RU93054369A 1993-12-08 1993-12-08 Способ охлаждения плавильной печи и плавильная печь для его осуществления RU2067273C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93054369A RU2067273C1 (ru) 1993-12-08 1993-12-08 Способ охлаждения плавильной печи и плавильная печь для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93054369A RU2067273C1 (ru) 1993-12-08 1993-12-08 Способ охлаждения плавильной печи и плавильная печь для его осуществления

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93054369A RU93054369A (ru) 1996-08-10
RU2067273C1 true RU2067273C1 (ru) 1996-09-27

Family

ID=20149988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93054369A RU2067273C1 (ru) 1993-12-08 1993-12-08 Способ охлаждения плавильной печи и плавильная печь для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2067273C1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014129921A1 (ru) 2013-02-21 2014-08-28 Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" Способ охлаждения корпуса плавильного агрегата и плавильный агрегат
RU2590733C2 (ru) * 2013-09-16 2016-07-10 Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" Плавильный агрегат
RU2660486C1 (ru) * 2017-04-10 2018-07-06 Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" Способ непрерывной очистки жидкого натрия, применяемого в качестве теплоносителя в первичной системе охлаждения плавильного агрегата
CN108344302A (zh) * 2018-03-27 2018-07-31 中国恩菲工程技术有限公司 用于有色冶金炉的换热装置及具有其的有色冶金炉
RU2690878C1 (ru) * 2018-02-27 2019-06-06 Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" Плавильный агрегат для переработки твердых промышленных и бытовых отходов с устройством очистки жидкого натрия

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1033546, КЛ. С 21 С 7/10, 1993. Патент Великобритании № 1566980, кл. F 27 D 1/12, 1980. Патент США № 4913734, кл. Р 27 B 11/08, 1990. Патент США № 3735010, кл. Р 27 D 1/12, 1978. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014129921A1 (ru) 2013-02-21 2014-08-28 Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" Способ охлаждения корпуса плавильного агрегата и плавильный агрегат
RU2590733C2 (ru) * 2013-09-16 2016-07-10 Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" Плавильный агрегат
RU2660486C1 (ru) * 2017-04-10 2018-07-06 Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" Способ непрерывной очистки жидкого натрия, применяемого в качестве теплоносителя в первичной системе охлаждения плавильного агрегата
RU2690878C1 (ru) * 2018-02-27 2019-06-06 Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" Плавильный агрегат для переработки твердых промышленных и бытовых отходов с устройством очистки жидкого натрия
CN108344302A (zh) * 2018-03-27 2018-07-31 中国恩菲工程技术有限公司 用于有色冶金炉的换热装置及具有其的有色冶金炉
CN108344302B (zh) * 2018-03-27 2024-02-06 中国恩菲工程技术有限公司 用于有色冶金炉的换热装置及具有其的有色冶金炉

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4343626A (en) Reactor for producing a carbon monoxide and hydrogen containing gas
RU2154110C2 (ru) Устройство для производства расплавленного передельного чугуна
JPH0449164Y2 (ru)
US6381962B1 (en) Method and apparatus for generating electric power by combusting wastes
US4098324A (en) Water-cooled, high-temperature gasifier and method for its operation
JPH01201428A (ja) 金属スクラップの溶解法およびそれを実施するための装置
RU2067273C1 (ru) Способ охлаждения плавильной печи и плавильная печь для его осуществления
CN112857068B (zh) 一种电弧炉炼钢用热量回收坩埚冷却系统及其应用方法
RU2383837C1 (ru) Способ охлаждения корпуса плавильного агрегата и плавильный агрегат для его осуществления
JPS5839467B2 (ja) 石炭のガス化プラント
JP2001280863A (ja) 熱交換器及び該熱交換器を備えた発電装置
CN108302950B (zh) 一种炉渣余热利用装置
JPS5920954B2 (ja) 廃熱回収方法
CN115710521A (zh) 气流床气化炉及其热量回收方法
Nicholson Recuperative and regenerative techniques at high temperature
US4422872A (en) Method of heating, melting, and coal coversion and apparatus for the same
CN212025271U (zh) 一种全热回收气化炉
CN209013771U (zh) 一种搅拌式高温熔渣余热回收发电设备
CN204848782U (zh) 一种熔渣造粒煤气化炉
CN207987119U (zh) 全水冷式固定床液态排渣气化装置
EP2960608A1 (en) Method for cooling housing of melting unit and melting unit
JPH075898B2 (ja) 石炭ガス化装置
JPH0631347B2 (ja) 石炭ガス化装置
CN219010340U (zh) 一种转炉钢渣余热回收装置
JPS6033869B2 (ja) 溶融冶金滓による石炭ガス化装置