SU1732135A2 - Кессонирующий элемент металлургической печи - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к цветной металлургии , в частности к конструкции кессо- нирующих элементов шлаковозгоночной и других печей шахтного типа, и  вл етс  усовершенствованием известного устройства по авт. св. Ns 1019077.

Известен кессонирующий элемент металлургической печи, содержащий защитный лист, входной и выходной коллекторы и трубный контур, трубы которого расположены по обеим сторонам защитного места в шахматном пор дке с равномерным шагом и жестко соединены с ним.

Недостатком данного элемента  вл етс  низкий срок его службы, составл ющий в среднем 2 -3 г. и вызываемый прогаром наиболее теплонагруженных участков. Неодинакова  теплова  нагрузка различных участков кессонирующего элемента объ сн етс  неравномерным отводом тепла вследствие различной скорости циркул ции хладагента. Так, при центральном подводе воды к входному коллектору и центральном отводе паровод ной смеси от выходного коллектора основна  часть охлаждающего агента (воды) циркулирует через центральное каналы, т.е. по кратчайшему пути между подводом воды и отводом паровод ной смеси . В то же врем  поток охлаждающей жидкости через крайние каналы элемента гораздо слабее, а теплосъем значительно ниже.

Причина этого заключаетс  в том, что основна  часть хладоагента из входного коллектора отводитс  через центральный и близлежащие к нему каналы, в св зи с чем давление жидкости во входном коллекторе постепенно уменьшаетс  от его центра к периферии. С другой стороны, в выходном коллекторе наименьша  величина давлени  устанавливаетс  в зоне отвода паровод ной смеси, постепенно возраста  к кра м коллектора . Таким образом, максимальна  величина напора, равна  разности давлений на входе и выходе каждого канала имеет место в центральных каналах, а минимальна  - в крайних каналах кессонирующего элемента.

Недостаточна  величина напора, обеспечивающего циркул цию, ведет к образованию застойных зон в крайних каналах, а в верхней их части и примыкающих к ним участках выходного коллектора - паровых мешков, блокирующих отвод тепла от данных участков и способствующих прогару труб.

Кроме того, перемещение паровых мешков от краев коллектора к его центральной части перекрывает циркул цию охлаждающей жидкости в нижележащих

каналах и влечет пульсационный режим циркул ции, сопровождающийс  периодическими колебани ми давлени  и температуры , а также резкими гидравлическими

ударами в области отвода паровод ной смеси , что ведет к перегреву, деформации, усталостным трещинам и в конечном счете к разрыву и разрушению различных элементов трубного.контура.

0 Цель изобретени  - снижение эксплуатационных затрат на печь пуп-м повышени  долговечности кессонирующих элементов. На фиг. 1 изображен кессонирующий элемент, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А

5 на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Кессонирующий элемент содержит защитный лист 1, выполн ющий роль каркаса, к которому попеременно с одной и с другой стороны в шахматном пор дке с равномерным шагом приваривают трубы 2,  вл ющи0 ес  каналами дл  циркул ции хладагента, а также трубы 5,  вл ющиес  крайними каналами внешней стороны элемента. Трубы 2 приваривают с равномерным шагом к входному коллектору 3 и выходному коллектору

5 4 кессона. Крайние трубы 5 приваривают к входному коллектору 3 со смещением к центру коллектора на рассто нии И (0,35 - 0,45)1 от центрального подвода 6 воды, а к выход- ному коллектору 4 - на рассто нии

0 12 (0,05 - 0,20)1 от центрального отвода 7 паровод ной смеси, где I -длина соответст- вующего коллектора.

Кессонирующий элемент работает следующим образом.

5 Охлаждающа  жидкость (вода) по опускной трубе из барабана-сепаратора (не показаны ) поступает во входной коллектор 3 через центральный подвод 6 и распредел етс  по вертикальным трубам (каналам) 2 и

0 5, из которых поступает в выходной коллектор 4. На внутреннюю (огневую) сторону элемента действует высокотемпературный тепловой поток со стороны рабочего пространства печи, нагревающий воду в трубах

5 2 до кипени  и перевод щий ее в паровод ную смесь, дол  пара в которой увеличиваетс  по мере подъема смеси по трубам. Часть теплового потока через промежутки между трубами 2 рабочего контура и защит0 ный лист 1 воздействует на хладагент в каналах 2 и 5 внешнего (наружного) контура элемента и переводит его также в паровод ную смесь, температура и дол  пара в которой устанавливаетс  ниже, чем в каналах

5 огневой стороны элемента. Подсоединение крайних труб 5 наружного контура к входному 3 и выходному 4 коллекторам со смещением к центральной их части повышает скорость циркул ции паровод ной смеси в

крайних трубах 5, а также в соседних с ними трубах как огневой, так и внешней стороны кессона до уровн  скорости циркул ции смеси в каналах средней части кессона. Выравнивание скоростей циркул ции хладагента в крайних и средних трубах кессона повышает его надежность и увеличивает срок службы.

Сущность изобретени  заключаетс  в следующем.

Более близкое расположение мест подсоединени  крайних каналов внешнего контура циркул ции хладагента к центральному подводу воды на входном коллекторе обеспечивает на входе в канал более высокое давление охлаждающей жидкости , нежели ее давление по кра м коллектора . С другой стороны, перемещение мест подсоединени  крайних каналов ближе к отводу паровод ной смеси выходного коллектора сдвигает выход каждого канала в зону более низкого давлени  смеси, чем по кра м коллектора. Таким образом, давление напора, действующего на массу жидкости в крайних каналах и равного по величине разности абсолютных давлений жидкости на входе канала и его выходе, резко увеличиваетс , что способствует более интенсивной циркул ции хладагента через данный канал. При этом движение паровод ной смеси на горизонтальном участке выходного коллектора мимо места подсоединени  крайнего канала к коллектору оказывает на массу жидкости в крайних каналах эжектирующее воздействие, как бы засасыва  жидкость из канала в слой движущейс  в коллекторе паровод ной смеси.

Увеличение скорости движени  охлаждающей жидкости в крайних каналах кессо- нирующего элемента позвол ет отвести большее количество тепла от данных участков элемента и тем самым снизить на них тепловую нагрузку. Кроме того, прохождение дополнительного количества охлаждающей жидкости через крайние каналы наружного контура элемента обуславливает более высокую скорость движени  жидкости на горизонтальных участках входного коллектора между центральным подводом воды и местами подсоединени  крайних каналов наружного контура, что в свою очередьведеткповышению гидродинамической составл ющей напора, т.е. к повышению давлени  по кра м коллектора , и следовательно, к увеличению скорости циркул ции жидкости в смежных каналах как внешней, так и рабочей (огневой ) стороны элемента.

Таким образом, подсоединение крайних каналов наружного контура кессонирующего элемента со смещением к подводу воды и отводу паровод ной смеси ведет к перераспределению потока охлаждающей жидкости от центральных каналов к периферийным , что позвол ет повысить в последних степень циркул ции хладагента путем выравнивани  скоростей движени  жидкости в крайних и средних каналах элемента и тем самым повысить в целом срок его служ0 бы. По результатам стендовых испытаний установлено, что наиболее оптимальные услови  охлаждени  огневой поверхности кессонирующего элемента будут осуществлены при следующей эмпирической зависи5 мости между длиной входного или выходного коллектора и рассто нием от места подсоединени  крайних труб трубного контура к входному или выходному коллектору до оси соответствующего в коллекторе

0 отверсти  дл  подвода воды или отвода паровод ной смеси: И (0.35 -0,45)1; 12 (0,05-0,2)1. В случае, если рассто ние от места под5 соединени  крайних труб трубного контура к входному коллектору до отверсти  дл  подвода воды в коллектор меньше 0,351, а рассто ние от места подсоединени  крайних труб трубного контура к выходному кол0 лектору до отверсти  дл  отвода паровод ной смеси меньше 0,051, циркул ци  хладоагента происходит в основном по центральным трубам, т.е. по кратчайшему пути между точками подвода и отвода хла5 доагента. При этом в крайние трубы хладо- агент поступает в незначительном количестве, что приводит к сокращению теплосьема от этих участков и их прогару. В случае, когда эти же рассто ни , определ 0 ющие места подсоединени  труб трубного контура к входному и выходному коллекторам , больше соответственно 0351 и 0,051 распределение циркул ционных потоков по центральным и периферийным трубам труб5 ного контура происходит в равной степени, поэтому теплосьем со всей огневой поверхности кессонирующего элемента равномерный , прогары отсутствуют, а долговечность кессонирующего элемента повышаетс .

0 Результаты испытаний этого элемента показали, что равномерна  циркул ци  хладоагента по всем трубам трубного контура происходит во всех случа х, когда рассто ни  от мест подсоединени  крайних труб

5 трубного контура к входному и выходному коллекторам до отверстий дл  подвода воды и отвода паровод ной смеси меньше соответственно 0,451 и 0,21. Следовательно, когда указанные рассто ни  наход тс  в пределах (0,35-0,45)1 и (0,05-0,2)1, обеспечиваетс  равномерное охлаждение всей огневой поверхности кессонирующего элемента , что в конечном итоге приводит к повышению его долговечности.

При испытании кессонирующего эле- мента также было установлено, что если рассто ни  от мест подсоединени  крайних труб трубного контура к входному и выходному коллекторам до отверстий дл  подвода воды и отвода паровод ной смеси больше соответственно 0,45 и 0,2 циркул ции хла- доагента, обеспечивающа  нормальный теплосъем, происходит в основном в центральных трубах трубного контура и по мере передвижени  хладоагента к периферий- ным трубам интенсивность его циркул ции резко падает, при этом сокращаетс  гепло- съем в особенности в крайних трубах, что приводит к их прогару и выходу из стро  кессонирующего элемента,

Таким образом, установленные эмпирическим путем параметры, определ ющие места подсоединений крайних труб трубного контура к входному и выходному коллекторам , и выраженные соответственно

величинами 0,351; 0,451 и 0,051; 0,21  вл ютс  граничными. Результаты испытаний позвол ют сделать вывод, что срок службы предлагаемого кессонирующего элемента может быть увеличен в два раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Кессонирующий элемент металлургической печи по авт. св. Мг 1019077, отличающийс  тем, что, с целью снижени  эксплуатационных затрат за счет увеличени  срока службы кессонирующих элементов , рассто ни  между вертикальной осью отверсти  дл  подвода воды во входной коллектор и ос ми крайних труб трубного контура , расположенного на нерабочей стороне защитного листа, в местах соединени  с входным коллектором составл ют И (0,35-0,45)1, а рассто ни  между ос ми этих же труб в местах соединени  с выходным коллектором и осью отверсти  дл  отвода паровод ной смеси из выходного коллектора составл ют 2 (0,05-0,2)1, где I - длина входного или выходного коллектора .

   А-А

   5

   /ф- & -& 4k -Ф -Ф--& -&Г

   -Ф- -ф-ф -ф ф f

   z.J

   Редактор Н.Химчук

   Техред М.Моргентал

   Заказ 1573ТиражПодписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

   / 5

   Корректор Т.Ваш