Способ охлаждения элементов металлургических печей

 

(ii) 681312 (51)М, Кл,2

P 27 D 9/00 (53) УДК689 ° 183 ° .211 (088.8) {72) Авторы изобретения

Л. Д. Грицук и Е. М. Новохацкий

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по очистке технологических газов, сточных вод и использованию вторичных энергоресурсов предприятий черной металлургии (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОХЛАЕДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ

ПЕЧЕЙ

Изобретение относится к черной металлургии.

Известен способ испарительного охлаждения элементов металлургических печей, включающий предварительное получение пароагентной смеси и подачу ее на охлаждаемую поверхность струями через сопла со скоростью 100-300 м/сек (1). Однако в некоторых случаях, например для охлаждения фурм, при глубинной продувке стали применение в качестве.теплоносителя воды или ее смесей не допускается по условиям техники безопасности.

Наиболее близким к изобретению по технической сушности и достигаемому результату является способ охлаждения элементов металлургических печей, включаюший циркуляцию жидкометаллического теплоносителя в замкнутом контуре элемента охлаждения (2). Для создания необходимых. скоростей жидкого металла, напРимеР в фурмах значение коэффициента теплоотдачи от охлаждаемой стенки должно находиться в пределах 10 -10 ккал м /ч оград, что требует напора жидкого металла порядка

15-20 ата при использовании насосов сложной конструкции °

1(елью изобретения является улучшение теплообмена.

Для этого в жидкометаллический теплоноситель вводят деаэрированную воду температурой на 1-300 С превышающей температуру плавления, жидкометаллического теплоносителя.

Сйособ состоит в том, что в результате смешения деаэрированной воды с жидкометаллическим теплоносителем де-. аэрированная вода частично испаряется, возникает трехфазная смесь (вода-паржидкий металл), создающая движущийся напор порядка 0,8-1,3 та на 1 м. Этот напор возникает за счет разности удельных весов удельного веса в трехфазной смеси в подъемной трубе контура жид кометаллического теплоносителя и удельного веса жидкого металла в опускной трубе этого же контура. Под воздействием напора жидкометаллический теплоноситель движется вокруг теплонагруженного элемента со скоростью, при которой значения коэффициентов теплоотдачи от охлаждаемого теплонагруженного элемента к жидкометаллическому теплоносителю находится в пределах (4-6): 10 ккал м /ч ° град, что

:обеспечит заданную температуру охлаж681312

20

40

Формула изобретения

65 дения стенки.теплонагруженного элемента.

Вследствие больших удельных объемов водяного пара и воды по сравнению с жидким металлом движущий напор циркуляции для жидкометаллической части системы определяется практически произведением удельного веса жидкого металла íà его высоту. Например, при высоте контура циркуляции 30 м для сплава свинца и висмута движущий напор циркуляции равен 30 ата. Для осуществления предлагаемого способа можно сконструировать систему так, чтобы

20-25% движущего напора циркуляции были израсходованы на преодоление гидравлических сопротивлений элементов 15 циркуляционной системы, а 75-80% (т. е, 22-24 ата) были приложены непосредственно к охлаждаемой фурме, что позволит обеспечить нужные скорости металлического теплоносителя в охлаждаемых полостях фурмы и тем самым нужный температурный режим ее стенок.

На чертеже дана схема охлаждения фурмы для продувки металла кислородом.

Из циклона-сепаратора 1 по опускной трубе 2 через сифон 3 к охлаждаемой фурме 4 подают жидкометаллический теплоноситель при температуре о

125 С, представляющий собой эвтектический сплав свинца и висмута, Температура наружной поверхности фурмы

550 С. После прохождения фурмы температура жидкометаллического теплоносителя составила 450 С. Теплоноситель направляют через сифон 5 по трубе 6 к смесителю-эжектору 7, в который из барабана-сепаратора 8 по питательной трубе 9 с помощью питательного насоса 10 и трубы 11 подают деаэрираванную воду температурой равной 150 С и о давлением 5 ата. В результате смешения деаэрированной воды с теплоносителем в. системе образуется трехфазная система (пар-вода-жидкий металл), причем в пар превращается 80% поданной деаэрированной воды. давление в эжекторе-смесителе составляет 10,5 ата.

Вследствие интенсивного парообразования в смесителе и эжектирующего действия струи деаэрированной воды металл теплоносителя дробится на мелкие капли, которые в потоке пара ведут себя подобно твердым частицам.

Образовавшуюся трехфазную смесь (парвода-жидкий металл) подают на подьемной трубе 12 в циклон-сепаратор 1.

Степень сухости пара на входе в циклон-сепаратор 1 поддерживают в пре делах 0,001-0,99, Деаэрированная вода при этом имеет температуру, которая препятствует застыванию металла в системе испарительного охлаждения.

Высота контура циркуляции жидкометаллического теплоносителя составляет

3,0 м и давление по высоте контура изменяется весьма значительно, и на отметке смесителя-эжектора 7 оно намного превосходит величину давления в верхней точке системы. Это приводит к тому, что на уровне смесителяэжектора 7 температура трехфазной си.стемы выше, чем в циклоне-сепараторе

1. Удельный объем насыщенного пара на этом участке из-за повышенного давления меньше, чем в верхней точке системы. По мере подъема трехфаэной смеси по подъемной трубе 12 дальнейшее испарение воды происходит эа счет падения давления и при входе в циклонсепаратор 1, где давление близко к значению величины давления в барабане-сепараторе 8 и составляет 5 ата, температура трехфазной смеси определяется именно этим давлением и составо ляет 179 С. В циклоне-сепараторе 1 происходит разделение трехфаэной смеси на пар, воду и жидкий металл. Пар и вода соответственно по перепускным трубам 13 и 14 поступают в барабансепаратор 8 системы испарительного охлаждения, а жидкий металл теплоносителя — в опускную трубу 2.

При использовании предлагаемого способа напоры жидкого металла в 2 раза и более превышают напор насоса для перекачки жидких металлов, что позволит обеспечить необхоцимые скорости жидкометаллического теплоносителя в зазорах охлаждаемой детали.

Это особенно важно при охлаждении фурм для глубинной продувки металла. Отсутствие теплообменников для охлаждения жидкого металла значительно упрощает конструкцию системы охлаждения.

При охлаждении элементов предлагаемым способом не используется система инертного газа для предотвращения окисления жидкометалЛического теплоносителя, который соприкасается только с водой и паром, доступ кислорода (воздуха) исключен.

Способ охлаждения элементов металлургических печей, включающий циркуляцию жидкометаллического теплоносителя в замкнутом контуре, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения теплообмена, в жидкометаллический теплоноситель вводят деаэрированную воду температурой на 1-300 С превышающей температуру плавления жидкометаллического теплоносителя.

Источники информации, принятые во внимание при эксперти зе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 407175, кл. F 27 D 9/00, 1973.

2. Боришанский В. М. и др. Жидкометаллические теплоносители. — М., Атомиздат, 1967, с. 51-54.

681312

Составитель В. Тарасов

Редак тор Т. Фадеева Тех ред 3 фант а Корректор Г ° Назарова

Закаэ 5072/38 Тираж 696 Подписное

INHHIIH Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, h(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4