Устройство газовоздухопровода воздухонагревателя доменной печи

 

Изобретение относится к металлургическому оборудованию доменных воздухонагревателей . Цель - повышение надежности и срока службы устройства за счет оптимиза i . ции условий теплообмена err, элементе., с потоком горячего воздуха. Клапан горя еч дутья, устанавливаемый в газопоздухоиро роде, содержит корпус 1 со встааиыми упорными кольцами 3 и 4 с нанесенной из их поверхность огнеупорной футеровкой 7, имеющими переменным проходной диаметр . Углы схождения конфузорз, обрззо ванного упорным кольцом 3, и расхождение диффузора, образованного упорным кольцом равны 10-20. Высота кольцевые пос 8 по отношению к проходному дмамьгр1/ газовоз.цухспроаода 9 на входе и выходе из клапана составляет 0,25-0.35 ширины упор ного кольца, а минимальный проходной диаметр колец равен проходному диаметру газовоздухопроводз. 1 ил., 2 табл W ре о о о о .J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 В 9/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4719741/02 (22) 14.07.89 (46) 23.10.91. Бюл. t4 39 (71) Производственное объединение "Электростальтяжмаш" (72) B. А. Алферов, А. М. Брагинский, Г.И.Мельников, А. И. Толпин и B. И. Шед (53) 669.162.231.237.2(088.8) (56) Патент Франции 1Ф 2233551, кл. F 16 К 49/00, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ГАЗОВОЗДУХОПРОВОДА ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЯ ДОМЕННОЙ„

ПЕЧИ (57) Изобретение относится к металлургическому оборудованию доменных воздухонагревателей. Цель- повышение надежности и срока службы устройства за счет оптимиэа. Ы „1686СО6 Al ции условий теплообмена его злементов с потоком горячего воздуха. Клапан горячего дутья, устанавливаемый в газовоздухопроворе, содержит корпус 1 со вставными порHblMH кольцами 3 и 4 c HBHecQHHGA на их поверхность огнеупорной футеровкой 7, имеющими переменный проходной диаметр. Углы схождения конфузора, образованного упорным кольцом 3, и расхождения диффузара, образованного упорным кольцом, равны 10 — 20. Высота кольцевых уступов 8 по отношению к прпхадному диаметру газовоздухопровода 9 на входе и выходе из клапана составляет 0,25 — 0,35 ширины упор ного кольца, а минимальный проходной диаметр колец равен проходному диаметру газовоздухопровода. 1 ил., 2 табл.

1686006

Изобретение относится к металлургическому оборудованию, а именно к арматуре дом8нных ВОздухонаГревателеЙ, Целью изобретения является повышение надежности и срок;. службь; клапана горячего дутья за счет ог тимизации условий теплообмена его элемснтов с потоком горячего воздуха.

На чертеже показан корпус клапана горячего дутья, сечение.

Клапан горячего дутья содержит корпус

1 с присоединительными фланцами 2 с установленными в нем упорными кольцами 3 и

4, горловину 5 корпуса, эапорный диск 6, перемещающийся в корпусе 1 между упорными кольцами 3 и 4. На диск, упорные кольца и участок корпуса между кольцами нанесена or>-еупорная футеровка 7. Конфигурация колец 3 с нанес<энной на их поверхность футеровкой 7 создает на участке клапана горячего дутья до запорного диска

6 (по направлени о пстока горячего воздуха) конфузор с углом уклона р1 =- 10 — 20, а за диском — диффузор с углом уклона р2 = 1 0-20О. При этом отношение высоты и кольцевого уступа 6 по отн<7шени о к проходному диаметру газовоздухспровода на Входе В клапан и на выходе из него к ширине б кольца 3 (4) клапана 0,25--0,35, Устройство работает следующим образом, В режиме дутья горячий Воздух, разоГpBTL!A в воздухонаГреВа Геле, двиГается по штуцеру Воздухонагр=."-.:8ò8J;ë l< клапану горячеГО Дутья, В это В()емя Диск 6 клапана подня и нижняя 8ГО часть находится Выше упорных колец 3 и 4 В корпусе 1. На участке кольцевой щели между корпусом клапана и футеровкой воздухопровода происходит

Возмущение потока — Вго турбулизация. ОДнако эа счет предложенной .<онфигурации колец и наличия кольцевсГГО уступа 8 создается вторичное течение между основным гвтоком и футеровкой 7 упорных колец, которое снижает уровень коэффициентов конВективной теплоотдачи к первому (по ходу потока) кольцу, геометрия кольца 3, наличие конфуэора с углом укл<2на 10 — 200 позволяют значительно снизить неравномерность распр8деления коэффициентОВ конвективной теплоотдачи вдоль футерозки 7 кольца. I .роме тоГО, такая конфигурация первого кольца позВОляет достичь плав!- :;ОГО уменьшения диаметра струи Основного потока горячего

Воздуха, что уменьшает интенсиВНОсть кОн" ввктивной теплоотдачи к ; ижней части диска 12) а таюк8 к футеровке ВторОГО кольца 4.

Наличие диффуЗОра у Вто(7ОГО к<7льца с уГлом $ I<ëoíÇ 10 20 позвсляет так2к8 сни5

1,2

45 20

55 зить неравномерность распределения коэффициента теплоотдачи вдоль его поверхности, а небольшая высота уступа обеспечивает условия входа потока в воздухопровод после клапана с минимальными возмущениями и — àêæå обеспечивает минимальный уровень конвективной теплоотдачи к второму (по ходу потока) кольцу 4.

Фактором, определяющим температур- ный режим работы футеровки колец клапана горячего дутья и обечайки диска, является эпюра коэффициентов теплоотдачи, Результаты экспериментального исследования

Влияния высоты уступа и углов уклона конфузора и диффузора на теплоотдачу к элементам клапана приведены в табл. 1, Из табл. 1 следует, что оптимальный угол р1 и уклона первого (по ходу потока воздуха) кольца должен составлять 10-20О, поскольку при меньших углах уклона наблюдается значительная неравномерность аконв. ВДОЛЬ КОЛЬЦа (Qj ЗНВЧИТЕЛЬНО ПРЕВОСходит а2 и аз), объясняемая характером нарастания пограничного слоя на кольце клапана, При угле уклона больше 20 характер течения потока изменяется, резко возрастает аз в конце кольца, что объясняется сильным динамическим воздействием потока на стенку кольца, расположенного под большим уГлом.

В этом случае также заметно возрастает коэффициент теплоотдачи к обечайке диска и второму кольцу за счет активной турбулизации потока.

Оптимальный угол pz для второго кольца также составляет 10-20О, поскольку при меньших углах уклона диффузора распределение коэффициентов теплоотдачи заметно неравномерное, В диапазоне 10 — 20 происходит плавное распределение r!OTQI<3 вдоль

Второго кольца, обеспечивается равномерное распределение коэффициента теплоотдачи. При угле уклона больше 20 происходит отрыв потока от передней кромки второго кольца, что приводит v, значительной

1-урбулизации потока, и уровень коэффициентов теплоотдачи к второму кольцу возрастает.

Результаты экспериментального исследования влияния высоты уступов на входе потока в клапан горячего дутья и выходе из него, образованных за счет углов уклона колец, представлены в табл, 2.

Иэ данных табл. 2 следует,что оптимальная относительная высота уступа между кольцами и футеровкой Воздухопровода (отношение Высоты уступа к ширине кольца) должна coñòàâëÿòü 0,25 — 0,35, поскольку при меньших высотах уступа Он не оказывает

1686006 компенсирующего влияния на турбулентный поток воздуха и уровень коэффициентов теплоотдачи высок, таким образом велика амплитуда колебаний температуры футеровки первого и второго кольца при переходах дутье-нагрев. При высоте уступа более 0,35 он сам начинает оказывать дополнительное турбулизирующее влияние на поток в зоне его отрыва от воздухопровода (первое кольцо) и способствует образованию вторичных течений и вихрей (второе кольцо), увеличивая теплоотдачу в режиме дутья к втЬрому кольцу.

Это доказывает, что оптимальный угол уклона колец должен составлять !0-20о, а относительная высота уступа 0,25 — 0,35, указанная конфигурация колец клапана позволяет минимизировать продольные градиенты температур в футеровке колец в режиме дутья, а также амплитуду колебаний температуры в футеровке при переходах с режима дутья на режим нагрева. Минимизируется также амплитуда колебаний температуры обечайки диска клапана.

Таким образом, предложенная конструкция клапана горячего дутья большого диТ а б л и ц а 1

Коэффициент теплоотдачи, Вт/и К

Число ке

Первое кольцо

Второе кольцо Обечайка

z,(ыД, j с 2 Э (! 55-1,6)х ,10 с

0,3

180 140 !60 230 210 188

160 145 150 210 200 1S5

155 143 155 200 193 !85

153 . 145 158 195 190 182

153 157 190 215 198 !85

220

10-11

15-16

0,3

200

0,3

195

0,3

197

0,3

Z!0

225 210 190

220

150 170

0,3 чэo

230

150 185 270 . 240 2!5 195

0,3

Таблица 2

Коэффициент теплоотдачи, Вт/и К .1-, .г 1

Число

Сбечайка ервое кольцо

c((о((С диска

1,57х10

208

209

208

213

230

190 250 218

170 220 205

159 205 198

155 200 193

156 203 200

1S0 230 205

2!О 250 210

193

196

220 —.-/

157

153 159

173 ,157

148

143

146

1ЕО

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

15-16

Угол Уклона Относительколец, tf<,! ь ная высота град . уступа 11/Ь

Угол )ослона ОтносительКолец, g, f, ная высота град уступа !1/b аметра позволяет продлить срок службы огнеупсрной футеровки, снизить тепловые потери и, следовательно, па-",ысить срок службы самого клапана.

Формула изобретения уст ройство газовоэдухопровода воэдухонагревУгеля доменной печи, содержащее

10 футеровку и клапан горячего дутья, состоящий из футерованного диска и корпуса со в".-,à àíûìè футерованными упорными кольцами, имеющими переменный проходной диаметр и установленными минимальным

35 проходным диаметром навстречу друг дру-у, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыц!ения надежности и срока службы устройства, минимальный проходной диаметр упорных колец равен проходному диаметру

20 газовоздухопровода, а их наибольший проходной диаметр выполнен меньшим проходногo диаметра гаэовоздухопровода на величину, равную 0,25 — 0,35 ширины упорного кольца, при этом углы уклона внутрен25 ней поверхности выполнены равными

10-20 .