РЕГЕНЕРАТОР МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ Российский патент 1994 года по МПК F27B3/26 

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к устройству регенераторов мартеновских печей.

Известен регенератор мартеновской печи, оборудованный насадкой типа "Сименс" с постоянной площадью проходного сечения для газов. (К.Г. Трубин и др. Металлургия стали. Конструкция и оборудование мартеновских печей и цехов. М., 1961, с.261).

Тепловая работа такого регенератора тем эффективнее, чем меньше площадь проходного сечения насадки. Однако при этом верхняя часть насадки сравнительно быстро заносится шлаком и регенератор выходит из строя. Для устранения этого недостатка увеличивают проходное сечение насадки, что приводит к ухудшению тепловой работы регенератора.

Известен также регенератор мартеновской печи, в котором насадка типа "Сименс" выполнена с равномерным уменьшением площади проходного сечения в направлении движения дымовых газов (Авт.св. СССР N 974073, кл. F 27 B 3/26, 1982), в таком регенераторе появляется возможность увеличения проходного сечения в верхней части насадки.

Однако в этом случае происходит смещение рядов насадки, которые приводят к перекрытию проходов по вертикали, образованию выступающих горизонтальных участков, на которых более ускоренно осаждается шлак. В результате этого эффективность тепловой работы регенератора ухудшается.

Известен также регенератор мартеновской печи [1], в котором по центру насадки выполнено углубление, которое увеличивает площадь верхнего сечения насадки и снижает засоряемость теплообменных каналов, однако и в этом случае не решается вопрос улучшения теплообмена насадки у боковых стен регенератора.

Известен также регенератор мартеновской печи [2], в котором с целью повышения эффективности верхняя часть насадки выполнена в виде многогранника, грани которого равноудалены от внутренней поверхности арочного свода.

Однако и в данном случае не решается вопрос улучшения теплообмена у боковых стен регенератора.

В насадке у боковых стен регенератора образуется ослабленная зона теплообмена, поскольку, как правило, в регенераторе с арочным сводом в пристеночную зону поступает меньшее количество дымовых газов из-за низкого расположения пят сводных арок, разрежение, создаваемое дымовой трубой или дымососом, максимально действует по оси регенератора и стремится увести поток дымовых газов от боковых стен, у стен образуется активный пристеночный слой газов в результате действия сил трения.

Целью изобретения является повышение срока службы регенератора и улучшение теплообмена регенератора.

Поставленная цель достигается тем, что в перевальной стенке выполнены сообщенные с продольными углублениями насадки боковые проходы, при этом глубина продольных углублений насадки и боковых проходов перевальной стенки составляет 0,15-0,20 высоты насадки, а боковые участки перевальной стенки в проходах выполнены со скосом под углом 25-30^о к боковым стенкам регенеративной камеры.

На фиг.1,2,3 изображен регенератор мартеновской печи в трех проекциях.

Регенератор содержит перевальную стенку 1 со стороны шлаковика, регенеративную камеру, состоящую из наднасадочного пространства 2, насадки 3, поднасадочного пространства 4, ограниченную боковыми стенами 5. В перевальной стенке 1 выполнены сообщенные с продольными углублениями насадки проходы 6. Проходы в перевальной стенке выполнены со скосом под углом α.

Регенератор работает следующим образом. Дымовые газы с температурой 1500-1600^оС из шлаковика через перевальную стенку 1 поступают в наднасадочное пространство, проходят через насадку 3, нагревают ее до заданной температуры, поступают в поднасадочное пространство 4 и оттуда удаляются в атмосферу.

Когда насадка нагревается до заданной температуры, поступление дымовых газов в регенератор прекращается и в поднасадочное пространство 4 нагнетается воздух, который, проходя через насадку 3, нагревается и поступает в наднасадочное пространство 2, откуда направляется через перевальную стенку 1 в рабочее пространство печи.

Благодаря тому, что в перевальной стенке 1 выполнены сообщенные с продольными углублениями насадки боковые проходы 6, повышается срок высокоэффективной службы регенератора, оборудованного насадкой с малым проходным сечением для газов.

В предложенном регенераторе мартеновской печи при заносе верха насадки 3 шлаком, в т.ч. и в проходах 6, на чертеже (заштриховано), увеличивается сопротивление насадки проходу дымовым газам сверху вниз, поэтому увеличивается поступление дымовых газов в насадку 3 по боковым проходам 6 через поперечные каналы (показано стрелками).

При заносе верха насадки на глубину 400-500 мм сокращается время между перекидками клапанов, и регенератор продолжает работать с удовлетворительной эффективностью до запланированного ремонта. Выбор глубины сообщенных с продольными углублениями насадки боковых проходов 6, равных 0,15-0,20 высоты насадки, и их суммарной ширины, равной 0,25-0,30 ширины насадки 3, обусловлен оптимальными условиями службы насадки и определяется расчетным путем с учетом практических данных о глубине заноса верха насадки, которая зависит от маркирующей способности шлаковиков, величины проходного сечения насадки, температуры и скорости дымовых газов, тугоплавкости шлаков и т.д.

Благодаря выполнению боковых участков перевальной стенки 1 в проходах со скосом под углом 25-30^о к боковым стенкам 5 регенеративной камеры поток дымовых газов направляется к боковым стенкам (показано стрелками) и при этом ускоряется. За счет этого улучшается нагрев насадки у боковых стен регенератора за период до заноса верха насадки шлаком в боковых проходах 6.

Выбор величины угла α обусловлен оптимальными условиями изменения направления движения дымовых газов.

При угле, меньшем 25^о, уменьшается эффективность влияния скоса, при угле, большем 30^о, увеличивается сопротивление проходу дымовым газам.

Конкретный пример выполнения значения угла скоса на основании известной формулы
h_ω= , где ζ - коэффициент местного сопротивления;
V - ср.скорость в сечении.

По справочнику (П. Т. Киселев. Справочник по гидравлическим расчетам, Госэнергоиздат, 1961, с.64) главному входу соответствует угол поворота α = 25-30^о (там же, табл.3-23).

При угле 40^о сопротивление увеличивается в 1,5 раза. Дополнительные условия стойкости и теплообмена в предлагаемом регенераторе создаются благодаря вертикальным участкам насадки в боковых проходах 6, которые менее подвижны заносу шлаком, чем верхняя часть горизонтальных участков.

П р и м е р. В регенераторе мартеновской печи (прототип) в теплообмене участвует лишь 3/4 объема всей насадки вследствие несовершенной конструкции последней.

В результате имеем приведенный объем насадки, который участвует в теплообмене.

Для прототипа V_п' - приведенный объем
V= V_п= l·a·b = l·1·1=0,75 l, где а - длина насадки, примем за 1;
b - ширина насадки, примем за 1;
l - глубина (постоянная).

Для предлагаемого регенератора.

I способ.

Если боковые проходы выполнены на глубине 0,15 высоты насадки при суммарной ширине, равной 0,25 ширины насадки.

V_п^" = V_п - (l х 0,15 х 1˙0,25) = l˙1˙1 - 0,04l = =0,96l
V_п^" - приведенный объем предлагаемого регенератора мартеновской печи.

Сравниваем приведенные объемы.

V_п^' и V_п^" получаем:
· 100 = ·100 = 28% Отсюда следует, что приведенный объем насадки предлагаемого регенератора мартеновской печи (т.е. тот объем, который участвует в теплообмене) на 28% выше, чем у прототипа.

II способ.

Если боковые проходы выполнены на глубине 0,20 высоты насадки при суммарной ширине, равной 0,30 ширины насадки.

V_п^" = V_п - (l х 1˙0,2 х 1˙0,3) = l˙1˙1 - 0,06l = =0,94l
Сравнивая приведенные объемы насадок двух регенераторов (прототипа и предлагаемого) получим:
· 100 = ·100 = 25% отсюда следует, что приведенный объем насадки предлагаемого регенератора увеличивается на 25% по сравнению с прототипом.

Использование: в области черной металлургии, конкретнее в устройствах регенераторов мартеновских печей. Сущность изобретения: регенератор содержит перевальную стенку со стороны шлаковика, регенеративную камеру, состоящую из наднасадочного пространства, насадки, поднасадочного пространства, ограниченную боковыми стенами. В верхней части насадки и в перевальной стенке выполнены сообщенные с продольными углублениями насадки боковые проходы, при этом глубина продольных углублений насадки и боковых проходов перевальной стенки составляет 0,15-0,20 высоты насадки, а их суммарная ширина равна 0,25-0,30 ширины насадки. Боковые участки перевальной стенки в проходах выполнены со скосом под углом 25-30° к боковым стенкам регенеративной камеры. 3 ил.

РЕГЕНЕРАТОР МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ, содержащий перевальную стенку, регенеративную камеру с боковыми стенками и насадкой, в верхней части которой вдоль боковых стенок выполнены продольные углубления, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы регенератора и эффективности теплообмена, в перевальной стенке выполнены сообщенные с продольными углублениями насадки боковые проходы, при этом глубина продольных углублений насадки и боковых проходов перевальной стенки составляет 0,15 - 0,20 высоты насадки, а их суммарная ширина равна 0,25 - 0,30 ширины насадки, причем боковые участки перевальной стенки в проходах выполнены со скосом под углом 25 - 30^o к боковым стенкам регенеративной камеры.