Способ работы доменного воздухонагревателя

 

Изобретение относится к высокотемпературному нагреву дутья и других газообразных теплоносителей, используемых в металлургии и энергетике. Цель - снижение энергозатрат при эксплуатации воздухонаг-ревателя. Способ работы доменного воздухонагревателя включает подачу в период нагрева насадки топлива и воздуха в горелку и регулирование их соотношения 'для поддержания заданной постоянной температуры купола. Нагрев воздухонагревателя после сушки перед началом циклической работы • проводят до температуры купола Т2, соответствующей температурному пределу применения огнеупоров купола при всестороннем термическом воздействии, а в процессе циклической работы кг1ждый период нагрева разделяют на две стадии, причем на первой стадии длительностью , 0,14-0,19 от длительности периода нагрева .. температуру купола поддерживают равной G Та, а на второй стадии температуру купола. ;2 снижают до значения Ti, являющегося характеристикой данного огнеупора по условиям его стойкости на крип под воздействием циклической тепловой нагрузки.Изобретение относится преимущественно к высокотемпературнрму нагреву дутья и других газообразных теплоносителей, используемых в металлургии и энергетике.В металлургии известен способ нагрева, дутья в доменном воздухонагревателе при 'отсутствии ограничения температуры купола в случае низкокалорийного топлива.Недостатком этого способа'является низкий уровень температуры дутья из-за невысокой средней в течение периода температуры нагрева купола и насадки.Наиболее близким к изобретению явля-' ется способ нагрева дутья в доменном воздухонагревателе при .постоянной температуре^ купола, не превышающей допустимой TI по условиям стойкости огнеупоров футеровки купола на крип под воздействием циклической нагрузки.Однако при заданных теплофизических параметрах огнеупоров, газа, воздуха горения температура нагрева'дутья ограничена значением, допустимым по условиям ч;тойкости на крип футеровки купола, подверженного циклическим тепловым нагрузкам TI, которое значительно ниже температур-g00 СП 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)5 С 21 В 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4740205/02 (22) 26.09.89 (46) 30.01.92. Бюл. ЬЬ 4 (71) Липецкий политехнический институт и

Государственный союзный институт по проектированию металлургических заводов (72) С.Л. Соломенцев, В.Д. Коршиков, Б.Ф.

Чернобривец, Е.Л. Сургучева, И.Г. Бянкин и

А.В, Ма рченко (53) 669.162.231.3 (088.8) (56) Шкляр Ф.P. и Малкин В.М. Выбор рационального газового режима доменного воздухонагревателя. Сб. трудов ВНИИМТ, O 8, М.: Металлургия, 1962. к (54) СПОСОБ PA6OTbl ДОМЕННОГО 803ДУХОНАГРЕВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к высокотемпературному нагреву дутья и других газообразных теплоносителей, используемых в металлургии и энергетике. Цель — снижение энергозатрат при эксплуатации воздухонагк

Изобретение относится преимущественно к высокотемпературному нагреву дутья и других газообразных теплоносителей, используемых в металлургйи и энергетике.

В металлургии известен способ нагрева дутья в доменном воздухонагревателе при отсутствии ограничения температуры купола s случае низкокалорийного топлива.

Недостатком этого способа. является низкий уровень темперагуры дутья из-за невысокой средней в течение периода температуры нагрева купола и насадки.

„„SU ÄÄ 1708858 А1

2 ревателя. Способ работы доменного воздухонагревателя включает подачу в период нагрева насадки топлива и воздуха в горелку и регулирование их соотношения цля поддержания заданной постоянной температуры . купола. Нагрев воэдухонагревателя послесушки перед началом циклической работы . проводят до температуры купола Tz,.соответствующей температурному пределу применения огнеупоров купола при всестороннем термическом воздействии, а в процессе циклической работы каждый период нагрева разделяют на две стадии; причем на первой стадии длительностью, 0,14-0,19 от длительности периода нагрева температуру купола поддерживают равной

Т2, а на второй стадии температуру купола снижают до значения Т1 являющегося ха рактеристикой данного огнеупора по условиям его стойкости на крип под воздействием циклической тепловой на- .я грузки.

О

Наиболее близким к изобретению явля-

„00 ется способ нагрева дутья в доменном воздухонагревателе при постоянной температуре купола, не превышающей до- © пустимой Т1 по условиям стойкости огнеупоров футвровки купокв нв крип под воздействием циклической нагрузки. э

Однако при заданных теплофизических параметрах огнеупоров, газа, воздуха горения температура нагрева дутья ограничена значением, допустимым по условиям стойкости на крип футеровки купола, подвер- ., женного циклическим тепловым нагрузкам

Ti, которое значительно ниже температур1708858 ного предела применения огнеупоров при всестороннем термическом воздействии Тг.

Это объясняется тем, что, несмотря на то, что возникающие при нагреве вплоть до уровня Тг термонапряжения не превышают предел-прочности для данного огнеупора, усиливающаяся при Тг деформация ползучести не позволяет эксплуатировать anna" рат при этой температуре купола длительное время. Однако известно, что огнеупорный мертель, располагаемый между кирпичами кладки, имеет необратимую деформацию и, если в конце периода сушки и разогрева нагреть купол (и. соответственно, верхние зоны внутреннего оката камеры горения} до температуры Тг,.допустимой по

15 условиям предела применения огнеупоров под нагрузкой, а поток охладить до уровня

Т>, то вследствие необратимой деформации швов это приведет к снятию термонапряже20 ний между соседними кирпичами на внутренней (наиболее нагретой) поверхности кладки, В этом случае при повторном нагреве купола до температуры TZ в течение части периода нагрева (и, имея при этом несколько больший крип по сравнению с крипом .при температуре Т1), а другая часть периода получаем деформацию ползучести огнеупоров купола и верхних зон камеры горения не точно, что имеет место при нагреве купола до постоянной температуры Т1 в течение всего периода нагрева.

Цель способа — увеличение температуры нагрева дутья и снижение энергозатрат при эксплуатации воздухонагревателя.

Поставленная цель достигается тем, что согласно. способу нагрева дутья в доменном 40 воздухонагревателе. включающему подачу в течение периода нагрева насадки греющих газов и воздуха в горелку, а также регулирование их соотношения при вводе воздухонагревателя в эксплуатацию, температура. купола и внутренних окатов верхней части камеры горения в процессе сушки и разогрева увеличивается до значения, равного температурному пределу применения огнеупоров кладки при всестороннем термическом воздействии Тг. В дальнейшем, 50. при эксплуатации воздухонагфевателя на рабочих режимах каждый период нагрева проводится в две стадии. Причем в первой стадии за счет. изменения соотношения газ-, воздух температура купола повышается до значения Т2. в течение

z> . а Тг-Т1 т => ехр -2 — - при температуре Т1 при практически пол:ном отсутствии крипа йа внутренней. наи-. более нагретой поверхности кладки, 30 где t4 — общая продолжительность периода нагрева, определяемая количеством аппаратов в блоке;

Q, R — эмпирические величины, характеризующие огнеупорный материал. Во второй стадии периода нагрева температура купола снижается до значения Т1, причем длительность .данной стадии равна

Т2 =Хн — р1

Предложенный способ. отличается от известного тем, что, во.первых, в процессе сушки и разогрева аппарата температура купола увеличивается до значения Т2; вовторых, при последующей эксплуатации аппарата каждый цикл нагрева разбивается на две ступени: в течение времени ri, нагрева насадки температура купола поддерживается на уровне Т2, равном температурному пределу применения данного огнеупора при всестороннем термическом воздействии, а в.течение времени t2 и до конца нагрева насадки температура купола снижается до значения Т1, определяемого для данного огнеупора по условиям его стойкости на крип под воздействием циклической тепловой нагрузки.

Известно, что повышение температуры купола воздухонагревателя приводит к увеличению напряжений (7r и Qp (причем

ap > ) сг ) и к увеличению деформации ползучести огнеупоров. которая определяется по зависимости е = A> ap UFexp (- — )

RT где т — время эксплуатации;

А, Q, R — величины, характеризующие огнеупорнь|й материал.

Известен температурный предел (Тг) применения различных огнеупоров при все- . стороннем термическом воздействии и различных сжимающих нагрузках. Однако огнеупоры куполов воздухонагревателей эксплуатируются в течение всего периода нагрева при температурах, не превышающих допустимой Т, по условиям стойкости футеровки купола под воздействием циклической нагрузки, которая много ниже Т2. Это связано с явлениями крипа при длительной эксплуатации футеровок, который растет при росте Т(и, следовательно, ap ), несмот-.

pst на то, что эти напряжения значительно ниже допустимых.

Поставлена цель приблизить температуру эксплуатации купола к значению Тг и одновременно сохранить уровень крипа, соответствующей эксплуатацию купола при температуре Т1, Крип за кампанию работы аппарата не должен превышать 10,. Для этого перед вводом аппарата в эксплуата1708858 цию в процессе его сушки и разогрева температура купола со скоростью 5-6 С/ч и повышается до значения равного Т2. Поскольку мертель, располагаемый между кирпичами, имеет необратимую деформацию, возврат к более низким температурам 5 приводит почти к полному снятию напряжений на внутренней наиболее прогретой поверхности купола (область максимального крипа в обычных условиях).

Таким образом, если каждый период на- 10 греза разбит. на две стадии, причем в течение первой стадии поддерживать температуру купола равной Tz, а в течение . второй стадии поддерживать температуру купола равной Ti. можно найти условие рав- 15 ного крипа для предложенного способа и условий эксплуатации купола при температуре Т1 в течение всего периода (как было ранее), т.е.

Agp l ехр(-Apy (Тг) Vr> ехр (- )+А1 ф(т ) r„- 1 ехр (- — ) .. : где Т2 - напряжение после предвари.тельного нагрева воздухонагревателя до 25 температуры Tz.

Расчеты показывают, что ф(Т ) =2 с (Т ). Из сказанного следует, что 0ф:(Т1) - О. Тогда получим значение 30 продолжительности первой стадии нагрева (при температуре купола, равной Tz): н Г 0 Tz-Т1 ъ - -8 Р "- в т,б где t> — общая продолжительность перио- 35 да нагрева, определяемая количеством аппаратов в блоке.

То же имеет для второй стадии нагрева.:

; При уменьшении времени т1 снижается эффективность применения предложен- 40 ного способа вследствие уменьшения общей температуры подогрева дутья. При увеличении времени tq температура.дутья несколько возрастает, но начинают усили- . ваться явления крипа, что приводит к сокра- 45 щению общего времени эксплуатации аппарата до момента достижения величины крипа 10 jL.

Расчеты, проведенные по описанной 50 выше методике для используемых на прак( тике огнеупорных материалов, применяющихся для выкладывания куполов воздухонагревателей — динаса высокоплотного, MKB-72 и ВГО-62 и реальных значе- 55 ний работы аппаратов. дали следующие значения продолжительности 1-й стадии на-грева вдоляхот. 4: ti -(0,14-0,19) t<

Пример.. B-.òå÷åíèå сушки и разогрева доменный воздухонагреватель с глиноземистым куполбм после достижения последним температуры 1350 С продолжает нагреваться со скоростью 5-6 С до температуры Tg.-1400 С. Затем воздухонагреватель.вводится в эксплуатацию. Для типичного блока из четырех воздухонагревателей продолжительность нагрева каждого воздухойагревзтеля составляет. 2,15 ч (при величине продолжительности дутья 0,75 ч и:.продол-... жительности перекидки клапанов 0,1 v); Период нагрева разбивается на две стадии. 8 первой стадии длительностью t1 - 0,36 ч за счет изменения. соотношения газ-воздух: . температура купола поддерживается равной Т 1400 С, во второй стадии длитель-. ностью tz . - 1,785 ч зз счет изменения соотношения гзз-воздух температура купола поддерживается равной T> - 1350 С: 8 результате нагрева температура нагрева . дутья на каждом аппарате. увеличится на

100С

Использование предлагаемого:способа нагрева дутья за счет кратковременного увеличения температуры купола в каждом цикле нагрева позволяет беэ дополяпельных затрат на его осуществление увеличить . температуру дутья на 5-20 С по еравнвнию с известными способами, что применительно к воздухонагревателям доменных печей объемом 2000 м дает экономический эф-,. фект до 100 тыс.руб. в год и может быть; реализован на любом доменном воздухо- . нагревателе.

Формула изобретения

Способ работы доменного воздухонэгревателя, включающий сушку, циклическую . работу попеременно в режимах нагрева и дутья и регулирование в режиме нагрева " соотношения топлива и воздуха. подаваемых в горелку, для поддержания заданной температуры купола; отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и -: повышения температуры дутья, нагрев воэдухонзгревателя после сушки перед нача- лом циклической работы- осуществляют до температуры купола Тг. соответствующей температурному пределу применения огне- ° упоров купола при всестороннем термическом воздействии, а в процессе циклической работы каждый период нагрева разделяют нэ две стадии, причем нз пер вой стадии длительностью 0,14-0,19 от длительности периода нагрева температуру купола поддерживают равной Tz, з на второй.стадии температуру купола снижают до

1708858

Составитель С. Соломенцев

Техред М.Моргентал . Корректор Т. Малец

Редактор М, Келемещ

Заказ Ж Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и аткрытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж 35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 значения Т1, являющегося характеристикой данного огнеупора по условиям его стойкости на крип под воздействием циклИческой тепловой нагрузки.