Устройство соединения огнеупорной футеровки стенки и трубопровода для нагретых газов

 

(i>) 42331О

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимый от патента (22) Заявлено 07.09.72 (21) 1828489/22-2 (51) М. Кл. С 21Ь 9/10 (32) Приоритет 07.09.71 (31) 7112336 (33) Нидерланды

Опубликовано 05.04.74. Бюллетень М 13

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо долам изобретениЯ н открытий (53) УДК 669.162.231.83 (088.8) Дата опубликования описания 04.09.74 (72) Автор изобретения

Иностранец

Хендрик Густаф Отто Вебер (Нидерланды) Иностранная фирма

«Хуговенз Иймуйден Б. В.» (Нидерланды) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ ОГНЕУПОРНОЙ ФУТЕРОВКИ

СТЕНКИ И ТРУБОПРОВОДА ДЛЯ НАГРЕТЪ|Х ГАЗОВ

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к устройствам соединения огнеупорной футеровки стенок и трубопровода для нагретых газов.

Известно устройство соединения стенок и трубопровода для нагретых газов, выполненное в виде сплошной цилиндрической кладки трубопровода, доходящей до внутренней поверхности огнеупорных стенок аппарата.

Недостатком такого устройства является 10 низкая стойкость узла соединения футеровки стенки и трубопровода при термических деформациях.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка. 15

Для этого в предлагаемом устройстве соединение огнеупорной стенки и трубопровода для нагретых газов выполнено в виде отдельных кольцевых слоев кирпичей, разделенных термическими швами, обеспечивающими стой- 20 кость соединения при транспортировании нагретых газов. При такой конструкции, когда температура внутри аппарата значительно меняется, так что внутренний слой кирпичной стены расширяется и смещается в месте сое- 25 динения газопровода в направлении, перпендикулярном оси газопровода, огнеупорные кирпичи вокруг открытого внутрь аппарата конца трубопровода могут свободно двигаться вместе с остальным внутренним слоем.

В некоторых случаях, в особенности если температурный градиент в огнеупорной стене значителен, может быть полезным устраивать более одного скользящего соединения в стене так, чтобы два или более слоев стены двигались свободно относительно друг друга и внешне прилегающей кирпичной кладки при изменении температуры в процессе нагревания или охлаждения.

Таким образом, предпочтительно, чтобы указанный слой в стене лежал внутри множества огнеупорных кирпичных слоев, каждый из которых содержал бы кольцо кирпичей, окружающее газопровод, при наличии соединения, допускающего относительные перемещения или между каждой парой прилегающих слоев, или между крайним от середины слоем и внешне прилегающей огнеупорной кирпичной кладкой стены.

Заметим, что скользящий слой или слои в стене распространяются вплоть до поверхности кирпичной кладки, ограничивающей трубопровод, так что горячие газы могут проникать в огнеупорную конструкцию; этот факт мог бы выглядеть недостатком. Оказалось, однако, что достаточно наполнить скользящие

423310 соединения огнеупорными веществами, например, такими, как керамическая шерсть или войлок и т. п., чтобы устранить проникновение горячих газов в соединения. Таким образом, части кирпичной конструкции могут двигаться вдоль друг друга без взаимных нару.шений, так что эта конструкция остается совершенно неповрежденной.

Поскольку в кирпичной конструкции сосуда может быть несколько слоев, которые способны двигаться один относительно другого при нагревании, первоначально (в холодном состоянии) гладкая внутренняя поверхность кирпичной кладки, окружающей соединительный газопровод, после нагревания может иметь взаимно смещенные цилиндрические ряды кирпичей. В результате этого могло бы возникнуть ускоренное изнашивание выступающих краев, вызванное эрозией, и выступающие края значительно увеличили бы сопротивление потоку внутри соединительного газопровода. Этот недостаток может быть устранен, если одно или каждое кольцо кирпичей при холодном состоянии стены будет смещено перпендикулярно газопроводу из желаемого положения, когда опо находится в линии с газопроводом, на такую величину, при которой при нагревании до рабочей температуры тепловое расширение слоя, частью которого является кольцо, приводит кольцо в желаемое положение в линию. Величина сдвига может соответствовать свободному смещению кольца или колец при нагревании стены до рабочей температуры или быть вычисляемым свободным тепловым расширением внутренних слоев кирпичной кладки вдоль скользящих соединений. В том случае, когда указанная стена является стеной воздухонагревательной печи с так называемой керамической горелкой, вмонтированной в степу в нижнем конце пакета горелок, вычисления должны учитывать ту рабочую температуру, которая должна установиться в нескольких слоях кирпичной кладки, причем расширение слоев при нагревании до этой температуры вычисляется от верхней грани керамической горелки до выхода для нагретого воздуха (горячее дутье) .

Такое вычисление возможно для частных случаев и не вызывает затруднений у специалиста.

Важно, чтобы кольцо или кольца огнеупорных крипичей имели достаточную устойчивость и были правильно закреплены в окружающей кирпичной кладке. Это требование особенно важно, если в результате расширения кирпичной кладки, окружающей газопровод, от соединения газопровода в направлении объема для горячего газа кольцо или кольца подвергаются напряжениям сжимающими силами, стремящимися вытолкнуть его или их в объем. Предпочтительно, чтобы кирпичи в кольце или в каждом из них имели блокировочные выступы и впадины на их взаимно прилегающих поверхностях, а также чтобы каждая примыкающая пара кирпичей имела две

30 з

65 пары блокировочных выступов и впадин, одна пара расположена продольно под углом к другой паре. Этим достигается большая стабильность и становится невозможным скольжение кирпичей относительно друг друга.

Если стена имеет в области соединения газопровода искривленную внутреннюю поверхность, желательно, чтобы кирпичи одного или каждого из колец имели против их граней, обращенных внутри газопровода, грани, лежащие в плоскостях, в основном перпендикулярных указанным внутренним граням. Вследствие кривизны внутренней стены кольцо кирпичей тем самым как бы заклинивается и закрепляется в окружающей кирпичной кладке.

Изобретение также дает конструкцию регенераторной печи для предварительного нагрева воздуха для доменной печи.

На фиг. 1 изображена часть стены воздухонагревателя для доменной печи в горизонтальном сечении; на фиг. 2 — разрез по А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид по стрелке Б на фиг. 2; на фиг. 4 — вид по стрелке В на фиг. 3.

Воздухонагреватель для горячего дутья, который предварительно нагревает воздух для снабжения доменной печи, имеет выходное соединение для горячего воздуха (фиг. 1).

Воздухонагреватель имеет внешний кожух 1, который соединен с внешней стеной 2 трубопровода 3 с фланцем 4 для горячего воздуха.

С фланцем 4 могут быть соединены золотник для горячего воздуха, клапан горячего дутья или компенсатор теплового расширения. Внутри стенки 2 трубопровода 3 нагретого дутья имеется кирпичная кладка. Стена из огнеупорных кирпичей внутри кожуха 1 подогревателя имеет внутреннюю поверхность 5, которая образует границу вертикального цилиндрического пространства, содержащего горячий воздух.

Трубопровод 3 для горячего воздуха проходит через огнеупорную стену внутри кожуха 1, выходя в пространство внутри стены. Огнеупорная стена внутри кожуха 1 состоит из внутреннего слоя 6, слоя 7, окружающего слой 6, причем оба слоя выполнены из огнеупорных кирпичей, снаружи слой 7 окружен изолирующим слоем 8. Слои 6, 7 и 8 взаимно отделены скользящими соединениями 9, 10.

Части слоев 6, 7, непосредственно окружающие трубопровод 3, соответственно образованы кольцами 11, 12. Эти кольца отделены друг от друга, а кольцо 12 отделено также от слоя 8 частями скользящих соединений 9, 10.

Слой 6, содержащий кольцо 11, и слой 7, содержащий кольцо 12 (фиг. 1, 2), способны двигаться в вертикальном направлении по отношению друг к другу и к слою 8, и, следовательно, различия теплового расширения слоев могут быть легко сглажены смещениями слоев относительно друг друга преимущественно в вертикальном направлении.

В холодном состоянии конструкция имеет две радиальных ступеньки 13, 14 в футеровке

423310 трубопровода 3. Однако после нагревания до рабочей температуры ступеньки 13, 14 исчезают, стена трубопровода 3 представляет собой гладкую и непрерывную поверхность вращения. Скользящие соединения 9 и 10 при строительстве сооружения уплотняются огнеупорным войлоком, который допускает некоторое движение слоев относительно друг друга и, тем не менее, дает достаточное уплотнение для того, чтобы устранить проникновение газов в соединения. Непрерывный изолирующий слой

8 соприкасается с кожухом 1 и со стеной 2 трубопровода и обычно состоит пз пористых кирпичей шамота. Для получения наиболее однородного распределения температур по кожугу 1 и по стене 2 с целью исключения нежелательных тепловых напряжений желательно, чтобы часть изолирующего слоя 8 внутри кожуха 1 имела приблизительно постоянную толщину, то же самое относится и к части слоя 8 внутри стенки 2 трубопровода. Поскольку степень изоляции повсюду не одинакова, желательно использовать материал с переменным коэффициентом изоляции, вместо изменения толщины слоя.

Слой 15 кирпичной кладки, образованный высококачественными огнеупорными кирпичами, является облицовкой изолирующего слоя

8 внутри стены 2 выходной части трубопровода 3 и образует стену трубопровода 3. Слой

15 оканчивается одним краем, ближайшим к пространству внутри печи, на скользящем соединении 10 и другим краем в области фланца 4, однако слой 15 не распространяется так далеко, как внешняя грань фланца 4, таким образом, слой 15 может расширяться, не сжимая скользящие соединения 9, 10 и не подвергая кольца 11, 12 осевому давлению, Прилегающие кирпичи слоя 6 (фиг. 3) имеют на взаимно примыкаюших поверхностях зацепляюшиеся выступы 16 и впадины 17, чем достигается хорошая блокировка в слое 6.

5 Выступы и впадины 16, 17 (фиг. 4) имеются не только в кирпичах слоя 6, но и в кирпичах слоя 7. Выступы и впадины 16, 17 на любом кирпиче расположены под углом друг к другу, чем достигается очень жесткая бло10 кировка кирпичей против относительных движений.

Все грани кирпичей, которые противоположны граням, образуюшим часть граничной поверхности труоопровода, и которые прилегают

15 к другим кирпичам слоев 6, 7, лежат в плоскостях, преимушествепно перпендикулярных искривленной внутренней поверхности 5 стены (фиг. 1), это эффективно заклпнивает слои 6, 7, и онп удерживаются от движения в про20 странство с горячим газом.

Предмет изобретения

1. Устройство соединения огнеупорной футеровки стенки и трубопровода для нагретых

25 газов, содержашее кожух, футерованный несколькими слоями кирпичеи, отличающееся тем, что, с целью компенсации термических деформацш . кирпичей, огнеупорная футеровка в месте соединения степки н трубопро30 вода выполнена из отдельных кольцевых слоев кирпичей, разделенных термическими швами с керамическими заполнителями, причем огнеупорные кольца выступают внутрь трубопровода на величину их термического расширения

35 при нагреве

2. Устройство по п. 1, отл ич а ю шее с я тем, что кирпичи кольцевых слоев закреплены между собой по типу шппового соединения, 423310

A-А Ри г. 2 дидй

ВидВ

f6 g

Составитель Б. Раковский

Техред Т. Миронова Корректор И. Позняковская

Редактор Е. Братчикова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2222/17 Изд. № 717 Тираж 591 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5