Доменный воздухонагреватель

 

Сущность изобретения: насадку выполняют из трех зон, выложенных отдельными колоннами с внутренней перевязкой и разделенных температурными швами, причем две из них выполнены толщиной 0,45-0,055 от внутреннего диаметра рабочей камеры и расположены вокруг наружной футеровки камеры горения по всей ее высоте и по футеровке рабочей камеры на высоте 0,5-0,6 от верха насадки. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 21 В 9/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4884285/02 (22) 20,11,90 (46) 15.01.93. Бюл, М 2 (71) Государственный союзный институт по проектированию металлургических заводов и Липецкий политехнический институт (72) В.Д.Коршиков, С.Л,Соломенцев.

С,M.Áàñóêèíñêèé, И,Г.Бянкин и А.В.Марченко (56) Базанов Ф,М. и др, Доменное производство. Справочник, т.1, М., Металлургия, 1963, стр. 648.

Изобретение относится преимущественно к высокотемпературному нагреву дутья и других газообразных теплоносителей, используемых в металлургии и энергетике. .Известен доменный воздухонагреватель, содержащий рабочую камеру с футеровкой, расположенные в ней камеру горения с внешней футеровкой и насадку, выполненную с перевязкой блочных элементов в горизонтальных рядах всего объема насадки. В результате образуется насадка, в.которой все ее элементы жестко связаны между собой.

Известный воздухонагреватель имеет следующие недостатки. В связи с неравномерным распределением температур по сечению рабочей камеры, различные зоны сечения насадки испытывают разные температурные расширения, Действительно, теплоперенос через футеровку стены камеры горения вызывает повышение на 50 — 250 С (в зависимости от уровня расположения) температуры сопряженных зон насадки по,,5U(1788022 Al

2 (54) ДОМЕННЫЙ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛ6 (57) Сущность изобретения: насадку выполняют из трех зон, выложенных отдельными колоннами с внутренней перевязкой и разделенных температурными швами, причем две из них выполнены толщиной 0,45-0,055 от внутреннего диаметра рабочей камеры и расположены вокруг наружной футеровки камеры горения по всей ее высоте и по футеровке рабочей камеры на высоте 0,5 — 0,6 от верха насадки. 2 ил. сравнению с центральными зонами. С другой стороны, теплопотери через футеровку радиальной стены воздухонагревателя понижают температуру периферийных зон насадки на 20 — 200 С по сравнению с центральными зонами. Указанная гемпературная неравномерность приводит к деформациям и разрушению насадочных изделий, . выложенных вперевязку, Известен доменный воздухонагреватель, содержащий рабочую камеру с футеровкой, расположенные в ней камеру горения с внешней футеровкой и насадку, выполненную из блочных элементов, устанавливаемых один над другим и образующих отдельные колонны. Благодаря отсутствию перевязки между блоками в грризонтальных рядах и при наличии температурных швов между колоннами, последние могут свободно скользить друг относительно друга и компенсировать возникающие температурные расширения. Недостатком известного способа является то, что на практике эти вертикальные колонны весьма ма1788022

20 ратурными швами

30

40 стойкости насадки

Ограниченное количество разделительных ме лого поперечного сечения и высотой 30-40 м крайне неустойчивы и могут удерживаться в жестком положении только при опоре друг на друга или на футеровку стен рабочей камеры и камеры горения. Это приводит к быстрому износу как внутренних и внешних окатов стен, так и самих насадочных изделий и создает аварийные ситуации при работе на высоких температурах.

Наиболее близким техническим решением является доменный воздухонагреватель, содержащий рабочую камеру с футеровкой, расположенные в ней камеру горения с внешней футеровкой и насадку, Причем насадочные элементы, в соответствии с изотермическими зонами в сечении рабочей камеры воздухонагревателя, выкладываются концентрическими столбиками. отделенными друг от друга темпеОднако известный воздухонагреватель имеет следующие недостатки. Наличие большого количества температурных швов в массиве насадки для воздухонагревателя с внутренней камерой горения, характери-. зующегося наклоном камеры горения в сторону насадки, приводит к значительному раскрытию части температурных швов и резкому понижению эффективности его тепловой работы. Кроме того механически взаимодействующие в области швов насадочные элементы быстро изнашиваются, а гидравлическое сопротивление их деформированных каналов растет, обусловливая повышение энергетических затрат на компремирование газовых сред..

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности работы воздухонагревателя за счет увеличения

Поставленная цель достигается тем, что насадочную камеру воэдухонагревателя разбивают на три зоны, разделенные температурными швами(фиг.1). При этом две из них (фиг.1, а и .б), толщиной д =. 0,045 — 0,055 от внутреннего диаметра рабочей камеры

: воздухонагревателя и прймыкающие — одна к наружной футеровке камеры горения" по всей ее высоте, а другая к футеровке рабочей кймеры воздухонагревателя от верха насадки до глубины 0,5-0,6 ее высоты, выкладываютея отдельными колоннами с. внутренней перевязкой. Третья же, оставшаяся зона (фиг.2, с) выкладывается из на,садочных элементов с взаимной перевязкой по всему ее массиву. Это позволяет независимо и свободно термоудлиняться обозначенным выше трем зонам насадки, имеющим различные средние температуры температурных швов между зонами насадки, а также механическая устойчивость каждой из них достигаются за счет внутренних перевязок между насадочными изделиями, сохраняющих целостность как футеровок, так и насадки воздухонагревателя, Толщина зон насадки (фиг,1, а и б) получена расчетным путем и определена снизу расстоянием, на котором осуществляется температурный перепад, больший

150 С, а сверху — границами центральной зоны насадки, где перепад температур отсутствует. При этом перепад температур в зоне насадки и расположенной вокруг наружной футеровки камеры горения достигает величины 100 — 150 С и более по всей высоте располо>кения шахты камеры горения примыкающей к насадке, Перепад же температур в зоне насадки примьчкающей к футеровке рабочей камеры воздухонагревателя, достигающий значений 100-150 С и более начинается с 0,5-0,6 общей выса-,.i насадки вплоть до ее верха, Перепады температур меньше 100 С (кэк это имеет место в центральных зонах нижних, наиболее механически напря>кенных уровней насадки) не приводит к разрушению насадочных элементов. Таким образом, принятая высота отдельной зоны насадки, примыкающей к футеровке рабочей камеры 0,5 — 0,6 высоты насадки от ее верхнего торца.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от известного тем, что,во-первых, насадка воздухонагревателя разбивается на три зоны, заданных размеров и геометрических форм, во-вторых.две из этих зон, примыкающие к стенам камеры горения и рабочей камеры воздухонагревэтеля, выкладь1ваются отдельными колоннами с внутренней перевязкой, а третья — из насадочных изделий с взаимной перевязкой по всему.ее массиву, Таким образом, заявленный способ укладки насадочных иэделий соответствует критерию "новизна".

На фиг,1 изображен воздухонагреватель после его разогрева в рабочем состоянии; на фиг,2 — разрез А-А на фиг,1.

Воздухонагреватель содержит штуцер 1 холодного дутья, соединенный с поднасадочным устройством 2. Поднасадочное устройство 2, расположенное в нижней части воздухонагревателя, соединяет рабочую камеру 3 со штуцером 1 холодного дутья и штуцерами 4 дыма. Рабочая камера 3 с футеровкой 5 заполнена насадкой, разделенной температурными швами 6 на три зоны а, б и с, соединена вверху с куполом 7. Кара 8 горения с внешней футеровкой 9

1788022 соединена вверху с куполом 7, внизу с горелкой 10.

Воздухонагреватель работает следующим образом.

В период нагрева насадки газ и воздух 5 поступают в горелку 10, а затем в камеру 8 горения и сгорают. Продукты горения передавая часть тепла внешней футеровке 9, поступают в рабочую камеру 3 и передают тепло насадке, разделенной температурны- 10 ми швами 6 на три зоны а, б, и с, которые термоудлиняются независимо друг отдруга, а затем выходят в поднасадочное устройство 2 и из него через штуцера 4 отводятся в общий дымоход, 15

В период охлаждения насадки холодное дутье через штуцер 1 подают в поднасадочное устройство 2, из которого оно поступает в рабочую камеру 3 и, нагреваясь за счет тепла насадки и футеровки стен, 20 выходят в камеру 8 горения, откуда поступают в общий трубопровод горячего дутья.

При изучении других известных технических решений в данной области техники описанные выше признаки, отличающие за- 25 являемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". 30

Пример. В доменном воздухонагревателе с внутренним диаметром рабочей камеры 8,5 м и высотой насадки 36 м (применительно к условиям работы доменной печи объема 2000 м ) насадочные изде- 35 з лия выкладываются в трех означенных зонах следующим образом. t зоне а, примыкающеи к камере горения от уровня устья горелки (10 м) и до верха насадки несколько рядов насадки общей толщиной 0,4 м выкла- 40 дываются колоннами, отделенными от остального маСсива насадки температурным швом с внутренней перевязкой насадочных изделий внутри зоны, В зоне б, примыкающей к радиальной стене воздухонагревателя, от уровня 12 м и до верха насадки несколько рядов насадки общей толщиной

0,4 м выкладываются колоннами, отделенными от остального массива насадки с температурным швом и внутренней перевязкой насадочных изделий в этой зоне. Оставшаяся третья зона с насадки выкладывается отдельно от указанных выше двух и также вперевязку по всему ее массиву.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: повышается стойкость насадки, и соответственно, эффективность работы воздухонагревателя; снижаются потери на износ футеровки стен и насадки; увеличивается в 1,5 раза ме>кремонтный период 803духонагревателей.

Формула изобретения .Доменный воздухонагреватель, содержащий рабочую камеру с внутренней футеровкой, расположенные в ней камеру горения с внешней футеровкой и насадку, выполненную из трех зон, разделенных температурными швами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, за счетувеличения стойкости насадки, зоны выложены отдельными колоннами с внутренней перевязкой, причем две из них выполнены толщиной 0,045-0,055 от внутреннего диаметра рабочей камеры и расположены: одна зона вокруг наружной футеровки камеры горения по всей ее высоте, другая — по внутренней фут6ровке рабочей камеры на высоте 0,5 — 0,6 от верха насадки.

1788022

Составитель B.Êîðøèêoâ

Техред М.Моргентал Корректор Х,Ревская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101.Заказ 49 Ти рамс Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5