UA132316U

UA132316U - Blast Furnace Refrigerator

Info

Publication number: UA132316U
Application number: UAU201808577U
Authority: UA
Inventors: Павло Євгенович Дніпров; Віктор Іванович Зайцев; Сергій Дмитрович Курдюков; Олександр Семенович Тюкавкін
Original assignee: Державне Підприємство "Конструкторське Бюро "Південне" Ім. М.К. Янгеля"
Priority date: 2018-08-08
Filing date: 2018-08-08
Publication date: 2019-02-25

Abstract

Холодильник доменної печі містить корпус у вигляді плити, на внутрішній поверхні теплопередавальної стінки якої виконані охолоджуючі канали, що відокремлені один від одного і від торців плити подовжніми і поперечними стінками, та встановлені на задній стінці патрубки підведення і відведення охолоджуючого реагенту. На поверхні каналу збоку теплопередавальної стінки виконані виступи для встановлення елементів кріплення холодильника і подовжні ребра, а протилежна стінка каналу виконана з пластини, привареної до подовжніх стінок з проміжком відносно торцевих стінок навпроти приварних патрубків підведення і відведення охолоджуючого реагенту. При цьому площа прохідного перерізу проміжку більш ніж в 1,5-1,7 разу перевищує площу прохідного перерізу патрубків, а сумарна площа охолоджуючих каналів дорівнює 0,6-0,9 площі плити.The blast furnace refrigerator comprises a body in the form of a plate, on the inner surface of the heat transfer wall which is provided with cooling channels, separated from each other and from the ends of the plate by longitudinal and transverse walls, and mounted on the back wall of the inlet and outlet of the refrigerant. On the surface of the channel on the side of the heat transfer wall protrusions are made to install the elements of the fridge mounting and longitudinal ribs, and the opposite wall of the channel is made of a plate welded to the longitudinal walls with a gap relative to the end walls opposite the welding pipes of supply and removal of the cooling reagent. The area of the cross-section of the gap is more than 1.5-1.7 times greater than the area of the cross-section of the nozzles, and the total area of the cooling channels is equal to 0.6-0.9 area of the plate.

Description

Корисна модель належить до металургійного виробництва і може бути використана для охолодження металургійного устаткування, зокрема доменних печей.The useful model belongs to metallurgical production and can be used for cooling metallurgical equipment, in particular blast furnaces.

Відомі холодильники системи охолодження заплечиків і шахти доменної печі, що містять чавунну плиту із залитими в неї сталевими трубками, по яких рухається охолоджуючий реагент (вода, пароводяна емульсія то що). Поверхня плити, що обернена у внутрішню сторону печі, може бути виконана гладкою, ребристою або оснащеною покриттям з вогнетривкого матеріалу, наприклад захисною вогнетривкою цеглою (Г.А. Кудинов. Охлаждение современньїх доменньх печей. - М.: Металлургия, 1988. - С.36-37, рис. 12, с. 62, рис. 22, с. 122, рис. 42.).There are well-known refrigerators of the shoulder cooling system and blast furnace shafts, which contain a cast-iron plate with steel tubes poured into it, along which the cooling reagent (water, steam-water emulsion, etc.) moves. The surface of the plate facing the inner side of the furnace can be smooth, ribbed or equipped with a coating of refractory material, for example, a protective refractory brick (GA Kudynov. Okhlazhdenie sovremennykh domennykh pechei. - M.: Metallurgiya, 1988. - P. 36-37, Fig. 12, p. 62, Fig. 22, p. 122, Fig. 42.).

Основним недоліком вказаної конструкції є те, що із-за малої площі перерізу каналів (трубок) для протікання охолоджуючого реагенту і великих проміжків між охолоджуючими каналами, а також із-за фізичних властивостей чавуну і сталі, використаних як конструкційні матеріали плити, а саме низької теплопровідності, не забезпечується рівномірний теплообмін між внутрішньою поверхнею холодильників і вогневою стінкою. Внаслідок цього в зоні високих температур метал холодильника нагрівається до неприпустимих значень, що призводить до прискореного руйнування холодильника при експлуатації.The main disadvantage of this design is that due to the small cross-sectional area of the channels (tubes) for the flow of the cooling reagent and the large gaps between the cooling channels, as well as due to the physical properties of cast iron and steel used as structural materials of the plate, namely low thermal conductivity , uniform heat exchange between the inner surface of the refrigerators and the fire wall is not ensured. As a result, in the zone of high temperatures, the metal of the refrigerator heats up to unacceptable values, which leads to accelerated destruction of the refrigerator during operation.

Найближчим аналогом є холодильник доменної печі (патент Мо 2215791 РосійськоїThe closest analogue is a blast furnace refrigerator (patent No. 2215791 of the Russian Federation

Федерації, МПК" С2188 7/10, 2003), що включає корпус у вигляді плити, в якій виконані охолоджуючі канали, що відділені один від одного та від торцевих стінок плити подовжніми і поперечними стінками, патрубки підведення і відведення охолоджуючого реагенту, при цьому він оснащений виконаною з металу з високою теплопровідністю кришкою, встановленою на плиті з можливістю роз'єму, плита виконана сталевою з отворами для підведення і відведення охолоджуючого реагенту, сполученими з охолоджуючими каналами, патрубки підведення і відведення охолоджуючого реагенту виконані коаксіальними, жорстко встановлені в отвори для підведення і відведення охолоджуючого реагенту, при цьому сумарна площа охолоджуючих каналів, які виконані з прямокутним перерізом, дорівнює 0,3....0,7 площі плити, а плита і кришка на поверхні контакту виконана з подовжніми виступами і западинами, що утворюють стійке з'єднання, для герметизації якого в западини кришки по усьому периметру каналів встановлені прокладки.Federation, IPC" C2188 7/10, 2003), which includes a body in the form of a plate, in which cooling channels are made, separated from each other and from the end walls of the plate by longitudinal and transverse walls, inlet and outlet pipes of the cooling reagent, while it equipped with a lid made of metal with high thermal conductivity, installed on the plate with the possibility of a connector, the plate is made of steel with holes for the supply and discharge of the cooling reagent, connected to the cooling channels, the inlet and outlet pipes of the cooling reagent are made of coaxial, rigidly installed in the supply holes and the removal of the cooling reagent, while the total area of the cooling channels, which are made with a rectangular cross-section, is equal to 0.3...0.7 of the area of the plate, and the plate and the cover on the contact surface are made with longitudinal protrusions and depressions that form a stable connection, for sealing of which gaskets are installed in the depressions of the lid along the entire perimeter of the channels.

Основними недоліками цієї конструкції є гладка (неоребрена) поверхня теплопередавальноїThe main disadvantages of this design are the smooth (non-finned) heat transfer surface

Зо стінки охолоджуючого каналу на кришці, що знижує ефективність її теплообміну з охолоджуючим реагентом, і роз'ємне з'єднання корпусу і кришки холодильника, що обумовлює застосування герметизуючих прокладок великої довжини, що вимагає високої точності виготовлення сполучуваних поверхонь. Крім того, наявність герметизуючих прокладок і болтового з'єднання корпусу та кришки холодильника в умовах роботи при великих перепадах температур вимагає періодичного контролю і обслуговування стику. Усе це значно знижує надійність і довговічність холодильника, а також погіршує технологічність його виготовлення і експлуатації.From the wall of the cooling channel on the lid, which reduces the efficiency of its heat exchange with the cooling reagent, and the detachable connection of the body and the lid of the refrigerator, which causes the use of long sealing gaskets, which requires high precision in the manufacture of mating surfaces. In addition, the presence of sealing gaskets and the bolted connection of the body and the lid of the refrigerator in conditions of operation with large temperature differences requires periodic control and maintenance of the joint. All this significantly reduces the reliability and durability of the refrigerator, as well as worsens the manufacturability of its manufacture and operation.

Задачею корисної моделі є вдосконалення схеми теплообміну між стінкою холодильника, що нагрівається (теплопередавальною), і охолоджуючим реагентом.The task of a useful model is to improve the heat exchange scheme between the heated (heat transfer) wall of the refrigerator and the cooling reagent.

Технічним результатом є підвищення ефективності охолодження і довговічності холодильника.The technical result is an increase in the cooling efficiency and longevity of the refrigerator.

Поставлена задача вирішується тим, що холодильник доменної печі містить корпус у вигляді плити, на внутрішній поверхні теплопередавальної стінки якої виконані охолоджуючі канали, що відокремлені один від одного і від торців плити подовжніми і поперечними стінками, та встановлені на задній стінці патрубки підведення і відведення охолоджуючого реагенту, згідно з корисною моделлю, на поверхні каналу збоку теплопередавальної стінки виконані виступи для встановлення елементів кріплення холодильника і подовжні ребра, а протилежна стінка каналу виконана з пластини, привареної до подовжніх стінок з проміжком відносно торцевих стінок навпроти приварних патрубків підведення і відведення охолоджуючого реагенту, при цьому площа прохідного перерізу проміжку більш ніж в 1,5-1,7 разу перевищує площу прохідного перерізу патрубків, а сумарна площа охолоджуючих каналів дорівнює 0,6-0,9 площі плити.The task is solved by the fact that the refrigerator of the blast furnace contains a body in the form of a plate, on the inner surface of the heat transfer wall of which cooling channels are made, separated from each other and from the ends of the plate by longitudinal and transverse walls, and on the back wall are installed the inlet and outlet pipes of the cooling reagent , according to a useful model, on the surface of the channel on the side of the heat transfer wall, protrusions are made for installing refrigerator fasteners and longitudinal ribs, and the opposite wall of the channel is made of a plate welded to the longitudinal walls with a gap relative to the end walls opposite the welded nozzles for the supply and discharge of the cooling reagent, therefore, the cross-sectional area of the gap is more than 1.5-1.7 times greater than the cross-sectional area of the nozzles, and the total area of the cooling channels is 0.6-0.9 times the area of the plate.

Згідно з корисною моделлю, подовжні ребра на теплопередавальній стінці охолоджуючого каналу виконані прямокутного перерізу, із висотою, що дорівнює 0,5-0,8 висоти каналу, та шириною 1-1,5 їх висоти, а площа теплопередавальної поверхні каналу в 1,5-1,8 разу більше площі його теплопередавальної стінки.According to a useful model, the longitudinal ribs on the heat transfer wall of the cooling channel are made of a rectangular cross-section, with a height equal to 0.5-0.8 of the height of the channel, and a width of 1-1.5 of their height, and the area of the heat transfer surface of the channel is 1.5 - 1.8 times the area of its heat transfer wall.

Використання запропонованих сукупних відомих і відмінних суттєвих ознак дозволяє підвищити ефективність охолодження і довговічність холодильника.The use of the proposed combined well-known and distinctive essential features allows to increase the efficiency of cooling and the durability of the refrigerator.

Для пояснення роботи холодильника доменної печі додаються ілюстрації. На фіг. 1 зображений загальний вигляд пропонованого холодильника - вигляд з боку кожуха печі, на фіг.Illustrations are attached to explain the operation of the blast furnace refrigerator. In fig. 1 shows the general view of the proposed refrigerator - a view from the side of the furnace casing, in fig.

2 - подовжній розріз, на фіг. З - поперечний розріз в районі патрубків, на фіг. 4 - поперечний розріз в місці установки елемента кріплення.2 - longitudinal section, in fig. C - cross section in the area of the nozzles, in fig. 4 - cross section at the place of installation of the fastening element.

Холодильник включає корпус 1, пластину 2, поперечні (торцеві) стінки 3, подовжні стінки 4, патрубки підведення і відведення охолоджуючого реагенту 5, подовжні ребра 6, та виступи 7 для встановлення елементів кріплення 8.The refrigerator includes a body 1, a plate 2, transverse (end) walls 3, longitudinal walls 4, inlet and outlet nozzles for the cooling reagent 5, longitudinal ribs 6, and protrusions 7 for installing fastening elements 8.

Холодильник доменної печі містить корпус 1 у вигляді плити, на зовнішній поверхні теплопередавальної стінки якої виконані поперечні пази С для закріплення футерування, а на внутрішній - охолоджуючі канали К, відокремлені один від одного та від довкілля подовжніми 4 і поперечними (торцевими) З стінками. На подовжніх стінках виконані виступи 7 для встановлення елементів кріплення 8 холодильника до кожуху печі (умовно не показано).The blast furnace cooler contains a body 1 in the form of a plate, on the outer surface of the heat transfer wall of which there are transverse grooves C for fixing the lining, and on the inner side - cooling channels K, separated from each other and from the environment by longitudinal 4 and transverse (end) Z walls. On the longitudinal walls, protrusions 7 are made for the installation of fasteners 8 of the refrigerator to the furnace casing (not shown).

Охолоджуючі канали виконані прямокутними, причому на поверхні їх теплопередавальної стінки виконані подовжні ребра б, що збільшують поверхню передачі тепла до охолоджуючого реагенту. З боку, протилежного теплопередавальній стінці охолоджуючий канал закритий пластиною 2 з листового металу, що приварена до подовжніх стінок з проміжком відносно торцевих стінок навпроти приварних патрубків підведення і відведення охолоджуючого реагенту, при цьому площа перерізу прохідних отворів Р більш ніж в 1,5 разу площі прохідного перерізу патрубків. Навпроти отворів до задньої стінки холодильника приварені патрубки 5 підведення і відведення охолоджуючого реагенту.The cooling channels are made rectangular, and on the surface of their heat transfer wall, longitudinal ribs b are made, which increase the surface of heat transfer to the cooling reagent. On the side opposite to the heat transfer wall, the cooling channel is closed by plate 2 of sheet metal, which is welded to the longitudinal walls with a gap relative to the end walls opposite the welded nozzles for the supply and removal of the cooling reagent, while the cross-sectional area of the through holes P is more than 1.5 times the area of the through pipe cross-section. Opposite the openings to the back wall of the refrigerator, 5 inlet and outlet pipes of the cooling reagent are welded.

Площа охолоджуючих каналів дорівнює 0,6-0,9 площини холодильної плити, а її конкретне значення визначається залежно від необхідної товщини силових подовжніх 4 і поперечних З стінок. Подовжні ребра б на теплопередавальній стінці охолоджуючого каналу виконані прямокутного перерізу, із висотою що дорівнює 0,5-0,8 висоти каналу, та шириною 1-1,5 їх висоти, а площа теплопередавальної поверхні каналу в 1,5-1,8 разу більше площі його теплопередавальної стінки.The area of the cooling channels is equal to 0.6-0.9 of the plane of the refrigerating plate, and its specific value is determined depending on the required thickness of the power longitudinal 4 and transverse 3 walls. Longitudinal ribs b on the heat transfer wall of the cooling channel are made of a rectangular section, with a height equal to 0.5-0.8 of the height of the channel, and a width of 1-1.5 of their height, and the area of the heat transfer surface of the channel is 1.5-1.8 times more area of its heat transfer wall.

Робота холодильника здійснюється таким чином. Холодильник закріплюється до кожуху на відповідній частині доменної печі за допомогою різьбових елементів кріплення 8. Патрубки 5, що підводять і відводять охолоджуючий реагент, виводяться назовні через отвори в кожусі і підключаються до загальної системи охолодження.The refrigerator works as follows. The cooler is attached to the casing on the corresponding part of the blast furnace with the help of threaded fastening elements 8. Pipes 5, which supply and remove the cooling reagent, are brought out through the holes in the casing and are connected to the general cooling system.

При прокачуванні реагенту через охолоджуючі канали К, що мають подовжні ребра 6 на теплопередавальній стінці, відбувається високоефективна передача тепла до охолоджуючого реагенту, а велика сумарна площа охолоджуючих каналів (0,6-0,9 площини плити) забезпечує мінімальний розкид температури поверхні плити. Розміри отворів Р в торцевих частинах каналів навпроти приварних патрубків 5 забезпечують відсутність застійних зон при проходженні охолоджуючого реагенту. Інтенсивність теплообміну регулюється за допомогою витрати охолоджуючого реагенту.When the reagent is pumped through the cooling channels K, which have longitudinal ribs 6 on the heat transfer wall, there is a highly efficient transfer of heat to the cooling reagent, and the large total area of the cooling channels (0.6-0.9 of the plane of the plate) ensures a minimum spread of the temperature of the plate surface. The sizes of the holes P in the end parts of the channels opposite the welding nozzles 5 ensure the absence of stagnant zones during the passage of the cooling reagent. The intensity of heat exchange is regulated by the flow rate of the cooling reagent.

Із-за однорідності використовуваних матеріалів (їх теплофізичних властивостей) і порівняно малої товщини приварених до корпусу елементів, а також розташування зварних швів в зоні мінімальної дії теплових і силових навантажень, забезпечується висока надійність роботи холодильника і збільшується його довговічність.Due to the homogeneity of the materials used (their thermophysical properties) and the relatively small thickness of the elements welded to the body, as well as the location of the welds in the zone of minimal action of thermal and power loads, high reliability of the refrigerator is ensured and its durability is increased.

Прикладом конкретної реалізації пропонованої конструкції є холодильник з плитою площею 1,3 ме і площею охолоджуючих каналів 0,89 м2 (-70 95 плити) з сумарною площею їх перерізу 224 см". При цьому сумарна площа теплопередавальної поверхні охолоджуючих каналів склала 1,44 ме (-160 95 площі теплопередавальних стінок плити). При дії на холодильник теплового потоку 75 кВт/м:2 і витраті охолоджуючої води 15 т/год. максимальна температура на поверхні вогневої стінки не перевищує 260 "С, що не менше ніж на 1407" нижче за температуру стінки холодильника традиційної конструкції (у вигляді чавунної плити із залитими в неї сталевими трубками), що працює в тих же умовах.An example of a specific implementation of the proposed design is a refrigerator with a plate with an area of 1.3 m2 and an area of cooling channels of 0.89 m2 (-70 95 plates) with a total cross-sectional area of 224 cm". At the same time, the total area of the heat transfer surface of the cooling channels was 1.44 m2 (-160 95 of the area of the heat transfer walls of the stove). When the heat flow of 75 kW/m:2 and the consumption of cooling water is 15 t/h on the refrigerator, the maximum temperature on the surface of the fire wall does not exceed 260 "C, which is not less than 1407" lower than the temperature of the wall of a refrigerator of a traditional design (in the form of a cast-iron plate with steel pipes poured into it), which works under the same conditions.

Таким чином корисна модель дозволяє підвищити ефективність охолодження і довговічність холодильника.In this way, a useful model allows you to increase the cooling efficiency and durability of the refrigerator.

Claims

FORMULA OF A USEFUL MODEL A blast furnace cooler containing a body in the form of a plate, on the inner surface of the heat transfer wall of which cooling channels are made, separated from each other and from the ends of the plate by longitudinal and transverse walls, and installed on the back wall of the inlet and outlet pipes of the cooling reagent, which is distinguished by the fact that on the surface of the channel on the side of the heat transfer wall there are protrusions for installing refrigerator fasteners and longitudinal ribs, and the opposite wall of the channel is made of a plate welded to the longitudinal walls with a gap relative to the end walls opposite the welded nozzles for the supply and discharge of the cooling reagent, while the cross-sectional area of the gap is more than 1.5-1.7 times greater than the cross-sectional area of the nozzles, and the total area of the cooling channels is 0.6-0.9 times the area of the plate. A " and now: S ' sleep with y and - y: and pinzhzhzhzhzhi Ky Bi schei ! u s Yi nia o i, nya shk she shi GG | И | ! | ! Й ! i 7 : and sb z | she z sh ! | | | ! : IN , ! ; y i royu : ! ; y i i How 1 ! i i I ; I N che : | i she shin she she , ; ! , | : | ; ! i ' ; ! i veshe sha: i-i. and D; Mono nn pony for novelties A

Fig.