RU2155300C1

RU2155300C1 - Regenerator checker

Info

Publication number: RU2155300C1
Application number: RU98121975/06A
Authority: RU
Inventors: С.Л. Соломенцев; С.М. Басукинский; В.К. Сигмунд; Л.Ф. Соломенцева
Original assignee: Липецкий государственный технический университет
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-08-27

Abstract

FIELD: high-temperature heating of air and other gaseous heat-transfer agents; metallurgy; power engineering. SUBSTANCE: checker consists of refractory blocks with ribs on wide lateral surface and bevel shears or vertical recesses on narrow lateral face and ribs; vertical and horizontal passages are zigzag in shape; ribs of refractory blocks are located at angle of 45 to 70 deg relative to their base; bevel shears or vertical recesses of adjacent ribs have opposite direction, thus increasing heating surface and heat transfer coefficient. EFFECT: increased heating surface and heat transfer coefficient. 2 dwg

Description

Изобретение относится преимущественно к высокотемпературному нагреву воздуха и других газообразных теплоносителей, используемых в металлургии и энергетике. The invention relates primarily to high-temperature heating of air and other gaseous coolants used in metallurgy and energy.

Известна насадка [1] , выполненная из огнеупорных кирпичей, образующих вертикальные и горизонтальные каналы, в форме косого параллелепипеда со смещением верхней стороны широкой боковой грани относительно нижней. Недостатками известной насадки является относительно низкая удельная поверхность нагрева. Наличие горизонтальных проходов в такой насадке обуславливает и неустойчивое положение отдельных элементов, что может приводить к нарушениям формирования гидравлического диаметра насадки и исключению из теплообмена отдельных поверхностей и снижению надежности ее работы в целом. Known nozzle [1], made of refractory bricks forming vertical and horizontal channels, in the form of an oblique parallelepiped with an offset of the upper side of the wide lateral face relative to the lower. The disadvantages of the known nozzle is the relatively low specific heating surface. The presence of horizontal passages in such a nozzle also determines the unstable position of individual elements, which can lead to disturbances in the formation of the hydraulic diameter of the nozzle and the exclusion of individual surfaces from heat transfer and a decrease in the reliability of its operation as a whole.

Наиболее близкой к описываемому изобретению по технической сущности является насадка [2] из огнеупорных блоков, образующих вертикальные и горизонтальные каналы, с ребрами на широкой боковой грани. Эта насадка имеет повышенную удельную поверхность нагрева и механическую прочность по сравнению с аналогом. Недостатком такой насадки, как и аналога, является относительно низкая степень турбулизации потока и соответственно интенсивность теплообмена. Closest to the described invention in technical essence is a nozzle [2] of refractory blocks forming vertical and horizontal channels, with ribs on a wide side face. This nozzle has an increased specific heating surface and mechanical strength compared to its counterpart. The disadvantage of such a nozzle, as well as an analogue, is the relatively low degree of turbulization of the flow and, accordingly, the heat transfer rate.

Предлагаемая насадка, выполненная из огнеупорных блоков с ребрами на широкой боковой грани и косыми срезами или вертикальными вырезами на узкой боковой грани и ребрами, расположенными с образованием вертикальных каналов и горизонтальных каналов, выполненных в виде вертикальных щелей, отличающаяся тем, что вертикальные и горизонтальные каналы имеют зигзагообразную форму, а ребра огнеупорных блоков расположены под углом α = 45 - 70^o к их основанию, а косые срезы или вертикальные вырезы соседних ребер имеют противоположное направление.The proposed nozzle made of refractory blocks with ribs on the wide side face and oblique sections or vertical cuts on the narrow side face and ribs located to form vertical channels and horizontal channels made in the form of vertical slots, characterized in that the vertical and horizontal channels have zigzag shape, and the edges of the refractory blocks are located at an angle α = 45 - 70 ^o to their base, and oblique sections or vertical cuts of adjacent ribs have the opposite direction.

На фиг. 1 показаны варианты а и б блочного элемента, на фиг. 2 - насадка из элементов а в сборе. In FIG. 1 shows options a and b of the block element, in FIG. 2 - nozzle from the elements and in the assembly.

Насадка регенератора состоит из огнеупорных блоков 1 толщиной δ, при сборке которых для прохода газов образуются вертикальные зигзагообразные каналы 2 с гидравлическим диаметром d_г и горизонтальные проходы 3 в виде зигзагообразных вертикальных щелей, получаемые в местах стыков узких боковых граней соседних элементов, а также местах примыкания широких боковых граней элементов одного ряда к поверхности ребер элементов соседнего ряда. Укладка блоков осуществляется горизонтальными рядами с поворотом на 90^o в каждом последующем ряду.The regenerator nozzle consists of refractory blocks 1 of thickness δ, during the assembly of which vertical zigzag channels 2 with a hydraulic diameter d _g and horizontal passages 3 in the form of zigzag vertical slots obtained at the junctions of narrow side faces of adjacent elements, as well as adjacent wide lateral faces of the elements of one row to the surface of the ribs of the elements of the next row. Laying blocks is carried out in horizontal rows with a rotation of 90 ^o in each subsequent row.

Устройство работает следующим образом. Греющий газ (продукты сгорания), проходя через насадку сверху вниз, отдает тепло элементам насадки. В следующий период работы генератора снизу вверх поступает нагреваемая среда (воздух), которая получает тепло от нагретой насадки. Затем процесс циклически повторяется. The device operates as follows. Heating gas (combustion products), passing through the nozzle from top to bottom, gives off heat to the elements of the nozzle. In the next period of operation of the generator, the heated medium (air) enters from the bottom up, which receives heat from the heated nozzle. Then the process is cyclically repeated.

Выполнение насадки с наклонными под углом α = 45 - 70^o ребрами и поворот элементов в каждом последующем ряду на 90^o позволяет сформировать очень эффективную с точки зрения теплообмена систему зигзагообразных каналов, что существенно повышает коэффициент теплоотдачи конвекцией в них. Газы, проходя по ним, постоянно изменяют направление своего движения при переходе из одного ряда в другой, обеспечивая спиралеобразное движение. Кроме того, наклонная форма узких боковых граней и ребер значительно увеличивает относительную поверхность нагрева насадки при прочих равных условиях. Наклон ребер огнеупорных блоков под углом α = 45 - 70^o к их основанию обусловлен требованиями необходимой механической прочности насадки. В этом случае опорная поверхность узких боковых граней элементов вышерасположенных рядов насадки приходится на ребра нижележащих элементов. При этом не происходит частичного перекрытия вертикальных каналов, что важно также с точки зрения гидравлического сопротивления насадки. Смещение верхнего основания широкой боковой грани элемента относительно нижнего, равное сумме удвоенной толщины и гидравлического диаметра, приводит к резкому снижению устойчивости элементов, увеличению гидравлического сопротивления насадки, т.к. движение газов, происходящее в вертикальном направлении, превращается, в большей степени, в движение в горизонтальном направлении. Промежуточные величины смещения приводят к снижению опорной поверхности, а значит, и механической прочности насадки, перекрытию вертикальных каналов и увеличению гидравлического сопротивления насадки. Наличие косых срезов на ребрах и выступов на узкой боковой грани элементов позволяет образовать горизонтальные проходы в виде вертикальных щелей, что приводит к дополнительному увеличению поверхности нагрева насадки, а чередование срезов (изменение направления срезов) дополнительно повышает степень турбулизации потока и повышает механическую прочность огнеупорных блоков и насадки в целом, обеспечивая большую точность сборки и формирования гидравлического диаметра. Величина средней по длине ребра глубины косого среза составляет, как и в [2], 0,1 - 0,2 толщины основания блока. Наличие выступов на ребрах ( фиг. 1) вызвано требованиями технологии и необходимой прочности ребер. В противном случае малейший скол острой кромки ребра нарушает возможность точного формирования гидравлического диаметра насадки. Число ребер определяется требованиями технологии изготовления, габаритов и массы блочных элементов.The execution of the nozzle with ribs inclined at an angle α = 45 - 70 ^o and the rotation of the elements in each subsequent row by 90 ^o allows you to create a system of zigzag channels that is very effective from the point of view of heat transfer, which significantly increases the heat transfer coefficient of convection in them. Gases, passing through them, constantly change the direction of their movement during the transition from one row to another, providing a spiral motion. In addition, the inclined shape of the narrow side faces and ribs significantly increases the relative heating surface of the nozzle, ceteris paribus. The inclination of the edges of the refractory blocks at an angle α = 45 - 70 ^o to their base is due to the requirements of the necessary mechanical strength of the nozzle. In this case, the supporting surface of the narrow side faces of the elements of the upstream rows of the nozzle falls on the edges of the underlying elements. In this case, there is no partial overlap of the vertical channels, which is also important from the point of view of the hydraulic resistance of the nozzle. The displacement of the upper base of the wide lateral face of the element relative to the lower, equal to the sum of twice the thickness and hydraulic diameter, leads to a sharp decrease in the stability of the elements, an increase in the hydraulic resistance of the nozzle, because the movement of gases occurring in the vertical direction turns, to a greater extent, into movement in the horizontal direction. Intermediate displacement values lead to a decrease in the support surface, and hence the mechanical strength of the nozzle, the overlap of the vertical channels and an increase in the hydraulic resistance of the nozzle. The presence of oblique sections on the ribs and protrusions on the narrow lateral face of the elements allows horizontal passages to be formed in the form of vertical slots, which leads to an additional increase in the nozzle heating surface, and the alternation of sections (changing the direction of the sections) further increases the degree of turbulization of the flow and increases the mechanical strength of the refractory blocks and nozzles in general, providing greater accuracy in the assembly and formation of the hydraulic diameter. The value of the depth along the length of the edge of the depth of the oblique cut is, as in [2], 0.1 - 0.2 of the thickness of the base of the block. The presence of protrusions on the ribs (Fig. 1) is caused by the requirements of the technology and the required strength of the ribs. Otherwise, the slightest cleavage of the sharp edge of the rib violates the ability to accurately form the hydraulic diameter of the nozzle. The number of ribs is determined by the requirements of manufacturing technology, dimensions and mass of block elements.

Источники информации
1. А. С. N 1527275 (СССР). Насадка воздухонагревателей доменных печей./ Соломенцев С.Л., Басукинский С.М., Чернобривец Б.Ф. и др. Б.И. N 45, 1989 г. C 21 B 9/06.Sources of information
1. A. S. N 1527275 (USSR). Nozzle of air heaters of blast furnaces./ Solomentsev S.L., Basukinsky S.M., Chernobrivets B.F. and others B.I. N 45, 1989 C 21 B 9/06.

2. Патент N 2079557 (Россия). Насадка регенератора/ Соломенцев С.Л., Басукинский С. М., Бянкин И.Г., Соломенцева Л.Ф., Б.И. N 14, 1997 г. C 21 B 9/06. 2. Patent N 2079557 (Russia). Regenerator nozzle / Solomentsev S.L., Basukinsky S.M., Byankin I.G., Solomentseva L.F., B.I. N 14, 1997 C 21 B 9/06.

Claims

A regenerator nozzle containing refractory blocks with ribs on a wide side face and oblique sections or vertical cuts on a narrow side face, arranged to form vertical channels and horizontal channels made in the form of vertical slots, characterized in that the vertical and horizontal channels have a zigzag shape, and the edges of the refractory blocks are located at an angle of 45 - 70 ^o to their base, and oblique sections or vertical cuts of adjacent ribs have the opposite direction.