ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 1997 года по МПК C21B9/02 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к конструкциям воздухонагревателя доменной печи и может быть применено в отраслях народного хозяйства, где требуется высокотемпературный нагрев.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является воздухонагреватель доменной печи, содержащий кожух, огнеупорную футеровку, купол, камеру горения, насадку, дымовой штуцер, поднасадочную решетку, штуцер подвода холодного дутья и расположенный напротив него отражатель газовоздушных потоков, выполненный в виде экрана: состоящего из двух частей в виде криволинейных оболочек, верхняя из которых установлена наклонно и обращена рабочей поверхностью к поднасадочной решетке [1]
Недостатком известного технического решения является значительное сопротивление отражателя потоку холодного дутья, что способствует снижению равномерности распределения холодного дутья в поднасадочном устройстве и как следствие неравномерность теплоотдачи насадки по ее объему, а также снижение температуры дутья и увеличение расхода топлива на нагрев насадки.

Задача, на решение которой направлено техническое решение повышение эффективности нагрева дутья путем повышения степени равномерности распределения потоков по объему насадки. При этом достигается получение такого технического результата, как увеличение температуры дутья и снижение расхода топлива на нагрев насадки.

Вышеупомянутый недостаток исключается тем, что воздухонагреватель доменной печи, содержащий кожух, огнеупорную футеровку, купол, камеру горения, насадку, дымовой штуцер, поднасадочную решетку, штуцер подвода холодного дутья и расположенный напротив него отражатель газовоздушных потоков, выполненный в виде экрана, состоящего из двух частей в виде криволинейных оболочек, верхняя из которых установлена наклонно и обращена рабочей поверхностью к поднасадочной решетке, снабжен дополнительной криволинейной оболочкой, установленной над нижней частью экрана эквидистантно верхней его части, при этом нижняя часть экрана состоит из завихрителей, радиус кривизны которых равен 0,30 0,60 радиуса воздухонагревателя, расположенных симметрично относительно горизонтальной плоскости, проходящей через центральную ось штуцера холодного дутья, рабочие поверхности завихрителей перпендикулярны указанной плоскости и направлены в противоположные стороны, а точка пересечения проекций образующих находится от оси воздухонагревателя на расстоянии 0,20 0,40 радиуса воздухонагревателя.

На фиг. 1 изображен воздухонагреватель, общий вид; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез по Б-Б на фиг. 1.

Воздухонагреватель доменной печи содержит кожух 1 с огнеупорной футеровкой 2, камеру 3 насадки и камеру 4 горения, объединенные общим куполом 5. Камера 4 горения снабжена штуцерами 6 отвода горячего дутья и 7 газовой горелки. Нижняя часть насадки содержит поднасадочное устройство 8 с дымовыми штуцерами 9. Поднасадочное устройство 8 содержит поднасадочную решетку 10, днище 11, на котором установлены поднасадочные колонны 12, выполненные в форме усеченных конусов, между которыми размещен отражатель газовоздушных потоков, расположенный напротив штуцера 13 подвода холодного дутья.

Отражатель газовоздушных потоков выполнен в виде экрана, состоящего из частей криволинейных оболочек верхней 14, установленной наклонно и обращенной рабочей поверхностью к поднасадочной решетке 10 и нижней - состоящей из завихрителей 15, 16, расположенных симметрично относительно горизонтальной плоскости, проходящей через центральную ось OO, штуцера -13, подвода холодного дутья, рабочие поверхности которых перпендикулярны упомянутой плоскости и направлены в противоположные стороны. Радиус R кривизны завихрителей 15, 16 равен 0,30-0,60 радиуса воздухонагревателя, а точка пересечения проекций образующих завихрителей 15, 16 находится от оси воздухонагревателя на расстоянии l, равном 0,20 0,40 радиуса воздухонагревателя. Воздухонагреватель снабжен дополнительной криволинейной оболочкой 17, установленной под нижней частью экрана эквидистантно верхней его части 14. Оболочка 17 расположена от оси воздухонагревателя на расстоянии L, равном 0,5 -0,8 его радиуса. Экран может быть выполнен из жаростойкого металла или огнеупорного материала.

Воздухонагреватель доменной печи работает следующим образом.

В режиме "Нагрев насадки" включают горелку камеры 4 горения, в это время штуцер 6 отвода горячего дутья закрыт. Дымовые газы поднимаются по камере 4 горения, попадают в подкупольное пространство купола 5, равномерно распределяются по камере 3 насадки и через дымовые штуцера 9 поднасадочного устройства 8 отводятся от воздухонагревателя, при этом штуцер 13 подвода холодного дутья перекрыт.

В режиме "Нагрев дутья" перекрывают дымовые штуцера 9, открывают штуцер 12 подвода холодного дутья и штуцер 6 отвода горячего дутья. Холодное дутье, введенное через штуцер 13, обтекает отражающий экран (его части), усредняется и, равномерно распределяясь по поднасадочному устройству 8, также равномерно поступает в насадку 3, равномерно нагревается, покидая воздухонагреватель через штуцер 6 отвода горячего дутья.

Выполнение завихрителей 15, 16 с радиусом кривизны менее 0,3 радиуса воздухонагревателя и расположение точки пересечения проекций образующих завихрителей от оси воздухонагревателя на расстоянии менее 0,2 радиуса воздухонагревателя недопустимо, т.к. холодное дутье, выходящее из штуцера 13 будет направляться завихрителями в "карманы", расположенные по обе стороны от штуцера 13 и в них гаситься. Это приведет к тому, что в зоне, расположенной около штуцера холодного дутья произойдет снижение равномерности распределения холодного дутья по объему насадки и как следствие -снижение равномерности теплоотдачи насадки. Последнее приведет к увеличению расхода топлива на нагрев насадки с целью поддержания заданной температуры дутья.

Выполнение завихрителей 15, 16 с радиусом кривизны более 0,6 радиуса воздухонагревателя и расположение точки пересечения проекций образующих завихрителей от оси воздухонагревателя на расстоянии более 0,4 радиуса воздухонагревателя также недопустимо, т.к. основной поток холодного дутья, выходящий из штуцера 13, будет направляться завихрителями и скапливаться в зоне, противолежащей штуцеру 13. В "карманах" же, охватывающих штуцер 13, количество холодного дутья будет значительно меньше, чем в вышеупомянутой зоне.

Это также приведет к снижению равномерности распределения холодного дутья по объему насадки и как следствие снижение равномерности ее теплоотдачи и температуры дутья.

Размещение дополнительной криволинейной оболочки от оси воздухонагревателя на расстоянии равном 0,5 0,8 радиуса воздухонагревателя определено опытным путем при исследовании воздушной модели воздухонагревателя.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения обеспечивает повышение степени равномерности распределения потоков по объему насадки, равномерности ее теплоотдачи и как следствие снижение расхода топлива.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкциям воздухонагревателей доменных печей. Для снижения расхода топлива на нагрев насадки в воздухонагревателе, содержащем кожух, футеровку, камеры насадки и горения, штуцер подвода холодного дутья, экран для отражения газовоздушных потоков снабжен дополнительной криволинейной оболочкой, при этом средняя часть экрана состоит из завихрителей, расположенных симметрично относительно горизонтальной плоскости, проходящей через центральную ось штуцера, и направленных в противоположные стороны. 3 ил.

Воздухонагреватель доменной печи, содержащий кожух, огнеупорную футеровку, купол, камеру горения, насадку, дымовой штуцер, поднасадочную решетку, штуцер подвода холодного дутья и расположенный напротив него отражатель газовоздушных потоков, выполненный в виде экрана, состоящего из двух частей в виде криволинейных оболочек, верхняя из которых установлена наклонно и обращена рабочей поверхностью к поднасадочной решетке, отличающийся тем, что воздухонагреватель снабжен дополнительной криволинейной оболочкой, установленной под нижней частью экрана эквидистантно верхней его части, при этом нижняя часть экрана состоит из завихрителей, радиус кривизны которых равен 0,30 0,60 радиуса воздухонагревателя, расположенных симметрично относительно горизонтальной плоскости, проходящей через центральную ось штуцера холодного дутья, рабочие поверхности завихрителей перпендикулярны указанной плоскости и направлены в противоположные стороны, а точка пересечения проекции образующих находится от оси воздухонагревателя на расстоянии 0,20 0,40 радиуса воздухонагревателя.