RU2666648C1 - Воздухонагреватель - Google Patents
Воздухонагреватель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2666648C1 RU2666648C1 RU2017125891A RU2017125891A RU2666648C1 RU 2666648 C1 RU2666648 C1 RU 2666648C1 RU 2017125891 A RU2017125891 A RU 2017125891A RU 2017125891 A RU2017125891 A RU 2017125891A RU 2666648 C1 RU2666648 C1 RU 2666648C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- combustion chamber
- air
- blast
- space
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 62
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 24
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 31
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 2
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B9/00—Stoves for heating the blast in blast furnaces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к высокотемпературному нагреву доменного дутья. Воздухонагреватель доменной печи содержит насадку, поднасадочное пространство и центральную камеру горения. Центральная камера горения в зоне основания насадки сужена, а в зоне поднасадочного пространства она выполнена расширенной с отверстиями для подвода в нее газа и воздуха и снабжена конусообразным стабилизатором пламени. Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности и экономичности воздухонагревателя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится преимущественно к высокотемпературным нагревателям доменного дутья и других газообразных теплоносителей, применяемых в металлургии и энергетике.
Уровень техники
Известен воздухонагреватель доменной печи, содержащий насадку, центральную камеру горения, горелку, размещенную в основании камеры горения - в зоне поднасадочного пространства и кольцевой коллектор воздуха, образуемый с внешней стороны металлическим кожухом и соединенный с соплом горелки отверстиями, размещенными по периметру основания камеры горения (патент на изобретение №2001957, опубл., 28.05.92).
Причинами, по которым нельзя достичь технического результата, является то, что выполнение отверстий в основании стены камеры горения для подачи воздуха в сопло горелки в сочетании с циклическими колебаниями температуры кладки в этой зоне, обусловленными ее нагревом излучением из подкупольного пространства и высокотемпературной зоны камеры горения в периоды нагрева дутья и при омывании холодными газом и воздухом в периоды нагрева насадки, могут вызывать разрушение кладки в зоне отверстий и преждевременный выход из строя камеры горения и воздухонагревателя в целом, а неравномерность термической деформации металлического кожуха кольцевого коллектора воздуха, обусловленная неравномерностью омывания его газообразными теплоносителями и его громоздкость могут нарушить газоплотность кожуха, что в свою очередь приведет к перетоку газов и снижению температуры дутья.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является воздухонагреватель доменной печи. Воздухонагреватель доменной печи, содержащий насадку, поднасадочное пространство, коллектор воздуха, центральную камеру горения, соединенную с соплом горелки, размещенной в камере горения в зоне поднасадочного пространства, при этом в зоне поднасадочного пространства часть камеры горения выполнена расширенной, верхняя часть канала газа горелки расположена в сопле с возможностью образования между соплом и верхней частью канала газа кольцевой щели, через которую сопло соединено с коллектором воздуха, расположенным внутри расширенной части камеры горения (патент №2194768, опубл. 20.12.2002).
Причинами, по которым нельзя достичь, технический результат является то, что горелка может преждевременно выйти из строя из-за разрушения нижней части ее сопла, вызываемого циклическими колебаниями температуры этой части сопла, обусловленными нагревом излучением из подкупольного пространства и высокотемпературной зоны камеры горения в периоды нагрева дутья и охлаждением при омывании холодными газом и воздухом в периоды нагрева насадки, а так же из-за разрушения сопла в целом, вызываемого циклической неравномерной термической деформацией нагретой в периоды дутья металлической опоры и неравномерного омывания ее холодным воздухом в периоды нагрева насадки, кроме того, разрушение горелки в целом может быть вызвана ненадежной службой металлических элементов горелки, работающих в зоне повышенных температур. Все это снижает стойкость воздухонагревателя, его эксплуатационную надежность и экономичность. Раскрытие сущности изобретения
Техническая проблема заключается в разработке камеры горения воздухонагревателя направленная на долговечность эксплуатации.
Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности и экономичности воздухонагревателя.
Технический результат достигается тем, что воздухонагреватель доменной печи, содержащий насадку, поднасадочное пространство, центральную камеру горения, которая в зоне основания насадки сужена, а в зоне поднасадочного пространства расширена и снабжена отверстиями для подвода газа и воздуха в нее и конусообразным стабилизатором пламени и эти части камеры горения служат горелкой, при этом диаметр dc цилиндрической части сужения равен 0,5-0,7 диаметра do основной части камеры горения, угол α расширения равен 10°-20°, а угол β образующей конуса стабилизатора пламени равен 25°-35°.
При dc<0,5do возникает опасность снижения тепловой мощности воздухонагревателя и температуры дутья из-за увеличения сопротивления движению газов (смеси газа, воздуха и продуктов горения) в сужении камеры горения, а так же стойкости кладки сужения из-за разрушающего действия увеличения скорости газов, омывающих ее.
При dco<0,7do снижается стойкость кладки расширения камеры горения из-за возникновения в ней опасных термических напряжений, вызываемых циклическими колебаниями температуры, обусловленных нагревом ее увеличенным тепловым потоком, излучаемым из подкупольного пространства и высокотемпературной зоны камеры горения в периоды нагрева дутья, и охлаждением при омывании холодными газом и воздухом в периоды нагрева насадки.
При α<10° невозможно реализовать стабилизатор, обеспечивающий стабилизацию пламени и превращение мощных струй газа и воздуха в тонкие слои при его обтекании; первое приведет к снижению стойкости кладки расширения камеры горения из-за циклической неравномерности температуры и соответственно температурной деформации по ее периметру, вызываемой изменением местоположения пламени и его смещением от оси к стене камеры горения в период нагрева насадки, а второе - неполному сжиганию газа в камере горения и уменьшению КПД воздухонагревателя из-за невозможности превратить мощные струи газа и воздуха в тонкие слои, столкновение которых интенсифицирует их перемешивание и обеспечивает полное сжигание газа в камере горения.
При α>20° снижается стойкость камеры горения.
При β<25° размеры стабилизатора пламени недостаточны для стабилизации пламени и превращения мощных струй газа и воздуха в тонкие слои при его обтекании; первое приведет к снижению стойкости кладки расширения, а второе - к недожогу газа в камере горения и снижению КПД воздухонагревателя по вышесказанным причинам.
При β>35° возникает опасность преждевременного выхода из строя стабилизатора пламени из-за возникновения в нем опасных термических напряжений, вызываемых увеличением циклических колебаний температуры, обусловленных нагревом его излучением из подкупольного пространства и высокотемпературной зоны камеры горения в периоды нагрева дутья и увеличением интенсивности охлаждения в периоды нагрева насадки из-за повышения скорости и степени прямого удара холодных струй газа и воздуха обтекающих его. Выход из строя стабилизатора пламени приведет к снижению стойкости кладки расширения камеры горения и недожогу газа в ней по причинам, рассмотренным выше. Сущность изобретения поясняется фигурами:
На фиг. 1 изображен предлагаемый воздухонагреватель, разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1., где:
1. насадка;
2. центральная камера горения;
3. подкупальное пространство;
4. поднасадочное решетка;
5. поднасадочное пространство;
6. колонны;
7. штуцер горячего дутья;
8. отверстие для подвода газа;
9. кольцо;
10. отверстие для подвода воздуха;
11. стабилизатор пламени;
12. расширение;
13. сужение;
14. штуцер холодного дутья.
Воздухонагреватель содержит насадку 1, охватывающую центральную камеру 2 горения, и соединенную с подкупольным пространством 3, а внизу через посредство поднасадочной решетки 4 с поднасадочным пространством 5. Насадка 1 служит промежуточным теплоносителем между продуктами горения и дутьем, которые проходят через нее. Камера горения 2, расположенная в средней части воздухонагревателя, в зоне основания насадки сужена, а в зоне поднасадочного пространства 5 расширена и снабжена отверстиями для подвода газа 8 и воздуха 10 в нее и конусообразным стабилизатором пламени 11 и эти ее части служат горелкой. Подкупольное пространство 3 расположено в верхней части воздухонагревателя и соединено с центральной камерой 2 горения, насадкой 1 и штуцером 7 горячего дутья. Оно служит для подвода продуктов горения к насадке 1 в периоды ее нагрева и для отвода из нее горячего дутья в периоды нагрева дутья. Поднасадочная решетка 4 расположена под насадкой и примыкает к насадке 1 и поднасадочному пространству 5. Она служит для передачи нагрузки от насадки 1 через кладку стены воздухонагревателя, колонн 6 и кольцо 9 на фундамент. Колонны 6 служат для передачи нагрузки от насадки 1 и поднасадочной решетки 4 через кольцо 9 на фундамент.
Приведенный вариант передачи нагрузки от насадки и поднасадочной решетки на фундамент по сравнению с обычным способом через удлиненные колонны, устанавливаемые непосредственно на фундамент, устраняет возникновение опасных напряжений в насадке из-за циклических колебаний в их температурном росте в конце периодов дутья, обусловленными неравномерным охлаждением колонн, имеющих одинаковую температуру в конце периодов нагрева насадки и максимальную неравномерность температуры и соответственно температурного роста в конце периодов нагрева дутья.
Кольцо 9, расположенное в поднасадочной пространстве 5 и охватывающее камеру 2 горения, служит для повышения равномерности распределения дутья по сечению насадки и промежуточным звеном в передаче нагрузки от насадки на фундамент. Поднасадочное пространство 5 расположено в нижней части воздухонагревателя и примыкающее снаружи к штуцерам 14 дыма и холодного дутья, а вверху через поднасадочную решетку 4 к насадке 1, служит для равномерного распределения продуктов горения и дутья по сечению насадки (последнему способствует кольцо 9). Штуцеры 14 дыма и холодного дутья, расположенные в нижней части воздухонагревателя, соединены с поднасадочным пространством 5 и служат для отвода продуктов горения в периоды нагрева насадки и подачи холодного дутья в периоды нагрева дутья. Сужение 13 камеры 2 горения расположено в зоне основания насадки 1 и граничит с началом расширения 12 камеры горения. Оно служит для уменьшения теплового потока, излучаемого из подкупольного пространства и высокотемпературной зоны камеры 2 горения в периоды дутья, в расширение 12 камеры горения и как часть горелки, функции которой выполняют сужение 13 и расширение 12 камеры горения, способствует полному сжиганию газа в камере 2 горения. Расширение 12 камеры горения с отверстиями для подвода газа и воздуха и стабилизатором пламени 11 расположено в зоне поднасадочного пространства 5 выполняет роль основной части горелки и служит для сжигания газа. Стабилизатор пламени 11 расположен в днище камеры 2 горения (в расширенной ее части) служит для стабилизации пламени и снижения скорости газов, омывающих кладку и превращение мощных струй газа и воздуха в тонкие слои при его обтекании. Каналы 8 газа и 10 воздуха служат для подвода газа и воздуха в горелку - в расширение 12 камеры 2 горения. Осуществление изобретения
В период нагрева насадки 1 из каналов 8 газ и 10 воздух поступают в расширенное 12 камеры 2 горения где, обтекая стабилизатор пламени 11 и сталкиваясь, происходит их перемешивание и начало сжигания газа. Из расширения 12 смесь газа, воздуха и продуктов горения через сужение 13 камеры 2 горения поступает в высокотемпературную зону камеры 2 горения, где происходит дожигание газа и продукты полного горения выходят в подкупольное пространство 3. Из подкупольного пространства 3 продукты горения поступают в насадку 1 и охлаждаясь в ней, выходят в поднасадочное пространство 5, откуда через штуцеры 14 отводятся в общий дымоход.
В период нагрева дутья холодное дутье через штуцеры 14 подается в поднасадочное пространство 5, из которого поступает в насадку 1 и нагреваясь в ней выходит в подкупольное пространство 3 и оттуда через штуцер 7 горячего дутья отводится в общий трубопровод горячего дутья. Преимущество изобретения заключается в повышении стойкости, эксплуатационной надежности и экономичности воздухонагревателя, что достигается выполнением камеры 2 горения с сужением 13 в зоне основания насадки 1, расширением 12 в зоне поднасадочного пространства 5 и конусообразного стабилизатора пламени 11 в ее днище и эти ее части служат горелкой.
Внедрение предлагаемого воздухонагревателя по сравнению с базовым, в качестве которого принимается наиболее близкий к нему аналог - воздухонагреватель с центральной камерой горения доменной печи объемом 2000 куб.м., позволит увеличить КПД воздухонагревателя и на 60-80°С повысить температуру нагрева дутья, что эквивалентно увеличению на 0,75-1,0% производительности доменной печи.
Claims (4)
1. Воздухонагреватель доменной печи, содержащий насадку, поднасадочное пространство и центральную камеру горения, отличающийся тем, что центральная камера горения в зоне основания насадки сужена, а в зоне поднасадочного пространства она выполнена расширенной с отверстиями для подвода в нее газа и воздуха и снабжена конусообразным стабилизатором пламени.
2. Воздухонагреватель по п. 1, отличающийся тем, что внутренний диаметр цилиндрической части сужения камеры горения равен 0,5-0,7 внутреннего диаметра основания ее части.
3. Воздухонагреватель по п. 1, отличающийся тем, что угол расширения камеры горения равен 10-20°.
4. Воздухонагреватель по п. 1, отличающийся тем, что угол, образующий конус стабилизатора пламени, равен 25-35°.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125891A RU2666648C1 (ru) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | Воздухонагреватель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125891A RU2666648C1 (ru) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | Воздухонагреватель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2666648C1 true RU2666648C1 (ru) | 2018-09-11 |
Family
ID=63580527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017125891A RU2666648C1 (ru) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | Воздухонагреватель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2666648C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2502845A1 (de) * | 1975-01-24 | 1976-07-29 | Salzgitter Stahlbau Gmbh | Winderhitzer fuer hochoefen |
RU2001957C1 (ru) * | 1992-05-28 | 1993-10-30 | Липецкий политехнический институт | Воздухонагреватель |
RU2194768C1 (ru) * | 2001-05-16 | 2002-12-20 | Липецкий государственный технический университет | Воздухонагреватель |
RU2194767C1 (ru) * | 2001-05-14 | 2002-12-20 | Липецкий государственный технический университет | Воздухонагреватель |
RU2458149C2 (ru) * | 2008-05-12 | 2012-08-10 | Государственное предприятие "Украинский институт по проектированию металлургических заводов" (ГП "Укргипромез") | Воздухонагреватель доменной печи |
-
2017
- 2017-07-18 RU RU2017125891A patent/RU2666648C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2502845A1 (de) * | 1975-01-24 | 1976-07-29 | Salzgitter Stahlbau Gmbh | Winderhitzer fuer hochoefen |
RU2001957C1 (ru) * | 1992-05-28 | 1993-10-30 | Липецкий политехнический институт | Воздухонагреватель |
RU2194767C1 (ru) * | 2001-05-14 | 2002-12-20 | Липецкий государственный технический университет | Воздухонагреватель |
RU2194768C1 (ru) * | 2001-05-16 | 2002-12-20 | Липецкий государственный технический университет | Воздухонагреватель |
RU2458149C2 (ru) * | 2008-05-12 | 2012-08-10 | Государственное предприятие "Украинский институт по проектированию металлургических заводов" (ГП "Укргипромез") | Воздухонагреватель доменной печи |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5161962B2 (ja) | 熱風炉 | |
US2276527A (en) | Apparatus for heating fluids | |
RU2215792C1 (ru) | Воздухонагреватель | |
RU2666648C1 (ru) | Воздухонагреватель | |
RU2145637C1 (ru) | Воздухонагреватель | |
RU2316600C2 (ru) | Воздухонагреватель | |
US3050112A (en) | Radiant gas burner | |
JP7351010B2 (ja) | シャフトレスエアヒーター | |
CN109609195A (zh) | 粉煤烧嘴及安装方式 | |
US2233916A (en) | Burner | |
US2215081A (en) | Bell type furnace | |
RU2194768C1 (ru) | Воздухонагреватель | |
RU2194767C1 (ru) | Воздухонагреватель | |
US3556412A (en) | Burner nozzle for hot blast stove | |
CN209722060U (zh) | 粉煤烧嘴 | |
SU602555A1 (ru) | Доменный воздухонагреватель | |
KR100893266B1 (ko) | 냉각용 산소를 분할공급하는 산소예열 버너 | |
KR100761211B1 (ko) | 부분연소식 산소예열 버너 | |
JP2514782Y2 (ja) | 熱風発生装置 | |
US2563683A (en) | Gas burner for soaking pit furnaces and the like | |
CN105670701A (zh) | 一种一体化水煤浆工艺烧嘴的点火方法 | |
RU195962U1 (ru) | Камера сгорания твердотопливного котла | |
CN213840898U (zh) | 循环流化床锅炉床下逆流点火装置 | |
US3732070A (en) | Burner | |
CN203561247U (zh) | 一种四氯化钛预热器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200719 |