ОХЛАЖДАЕМАЯ ПАНЕЛЬ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕЧИ Российский патент 1997 года по МПК F27D1/12 F27B3/10 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее, к конс- трукции охлаждаемой панели металлургической печи и может быть примене- но для охлаждения головок мартеновской печи.

Головки мартеновских печей включают форму для подачи топлива в печь и систему каналов для подачи воздуха из регенератора в печь. Эта система служит для отвода технологических газов из печи в регенераторы.

Она включает вертикальный канал и шлаковики. Оба эти элемента выполнены из огнеупорного кирпича.

В процессе эксплуатации печи кладка этих элементов разрушается. Особенно сильно разрушается кладка вертикальных каналов в месте выхода из печи технологических газов.

До настоящего времени на восстановительные ремонты кладки вертикальных каналов расходуется большое количество огнеупорных материалов. В тоже время на других металлургических печах для охлаждения и защиты кожуха печи и кладки применяется водяное или испарительное охлаждение. В частности, на доменных печах.

Известно, например, устройство, принятое за прототип [1] В этом устройстве вдоль кожуха печи установлена стена из огнеу- порного материала, в которой размещены охлаждаемые трубы. Один ряд труб (ближе к кожуху) - вертикальный, второй ряд труб (ближе к рабочему пространству) - горизонтальный.

В данной конструкции после выгорания той части огнеупорного бетона, которая расположена со стороны рабочего пространства, начинается интенсивный нагрев горизонтальных труб.

Температура технологических газов в вертикальных каналах достигает 15000^oC. При этой температуре горизонтальные трубы при испарительном охлаждении работают ненадежно из-за расслоения охлаждающей пароводяной смеси на воду и пар и перегреве верхней образующей трубы, находящейся в области пара.

Таким образом, данная конструкция не пригодна для работы с испарительным охлаждением.

Нами предложена конструкция охлаждаемой панели элементов металлургической печи, в частности вертикальных каналов и шлаковиков мартеновской печи, свободная от указанных недостатков.

Желаемым техническим результатом изобретения является повышение стойкости элементов кладки металлургической печи, в частности головок мартеновской печи, их вертикальных каналов и шлаковиков.

Это достигается тем, что в известной охлаждаемой панели элементов металлургической печи, содержащей расположенные в параллельных плоскостях и подключенные к системе испарительного охлаждения два ряда труб, пространство между которыми заполнено огнеупорным бетоном, по изобретению, в каждом ряду трубы расположены под углом 30-60^o к горизонтали, причем трубы в одном углу наклонены в противоположном направлении трубам второго ряда. Кроме того охлаждаемая панель может быть выполнена в виде элемента стен вертикальных каналов и шлаковиков мартеновской печи.

Уклон труб к горизонту необходим для того, чтобы исключить расслоение пароводяной смеси на пар и воду. В котельной практике обогреваемые трубы в парогенераторах располагают под углом не менее 15^o к горизонту. По конструктивным соображениям (при практических размерах воздушных вертикальных каналов и охлаждаемых панелей) угол наклона целесообразно принимать в пределах 20-60^o.

Общий вид установки панелей в виде стен вертикальных каналов мартеновской печи представлен на фиг. 1. Устройство одной панели (продольный разрез) представлен на фиг. 2. Схема расположения охлаждаемых труб на фиг. 3.

Ниже приведено описание установки охлаждаемых панелей.

К мартеновской печи 1 (см. фиг. 1) с фурмой для подачи топлива 2 примыкает вертикальный канал 3, состоящий из ряда охлаждаемых панелей 4.

Охлаждаемая панель 4 (количество панелей выбирают исходя из размеров печи) представляет короб (см. фиг. 2) с днищем 5 и боковыми стенками 6 из листовой стали. Внутри короба располагаются в параллельных плоскостях охлаждаемые трубы в два ряда: первый ряд 7 к обогреваемой поверхности, а второй ряд ближе к днищу панели. Оба ряда труб подключены к системе испарительного охлаждения и имеют самостоятельные коллекторы: подводящий 9 и отводящий 10. Каждый ряд труб представляет защитный экран. Трубы экранов наклонены к горизонту под углом 30-60^o (на фиг. показан угол наклона 45^o). Трубы наклонены в противоположные стороны и поэтому образуют решетку перекрещивающихся труб. Желательно соблюдать расстояние между плоскостями расположения рядов труб в пределах 2,5-3 их наружного диаметра. Межтрубное пространство заполнено массой из огнеупорного материала 11. Между огнеупорной массой и днищем панели проложен слой 12 термоизоляции.

Каждая панель подключена к контуру установки испарительного охлаждения. Схема расположения охлаждаемых труб представлена на фиг. 3.

Описываемое устройство работает следующим образом.

При работе левого регенератора в режиме разогрева из печи 1, через вертикальный канал 3 в регенератор поступают технологические газы, нагретые до 1500^oC.

При работе левого регенератора в режиме нагрева воздух горения из регенератора через шлаковик и вертикальный канал с температурой 1100^oC поступает в печь для сжигания топлива.

При обоих режимах герметичность тракта движения технологических газов и воздуха обеспечивается охлаждаемыми панелями. Практически на участке вертикальных каналов подсосы воздуха и его утечка равны нулю.

В то же время при традиционной конструкции вертикальных каналов (стенки каналов выложены из огнеупорного кирпича) в результате разрушения кладки утрачивается газоплотность. Поэтому при работе регенератора на нагреве насадки через неплотности кладки подсасывается холодный воздух, который понижает температуру технологических газов, увеличивает их объем и ухудшает работу регенератора (снижается температура нагрева насадки). При работе регенератора в режиме подачи в него воздуха последний частично выходит через щели в кладке, что также ухудшает работу печи.

В описываемой конструкции кладка заменена охлаждаемыми панелями. К концу кампании мартеновской печи несмотря на выгорание огнеупорной массы до первого ряда труб обеспечивается полная газоплотность тракта.

Перекрестное расположение труб в обоих рядах обеспечивает надежное и прочное удерживание огнеупорной массы между рядами труб и надежную работу панели в течение кампании мартеновской печи.

Экономический эффект слагается из уменьшения стоимости огнеупорных материалов кладки более дешевыми панелями, улучшения тепловой работы печи (отсутствие подсосов и утечек воздуха в районе вертикальных каналов), исключения горячих ремонтов огнеупорных элементов головок печей и многократного использования охлаждаемых панелей при холодных ремонтах.

Использование: в области металлургии, в частности в конструкциях охлаждаемых панелей стен вертикальных каналов и шлаковиков мартеновских печей. Сущность изобретения: охлаждаемая панель содержит два ряда расположенных в вертикальных плоскостях и подключенных к системе испарительного охлаждения труб. Трубы установлены в рядах под наклоном к горизонту в пределах от 30 до 60^o. Трубы в одном ряду наклонены в противоположном направлении трубам второго ряда. Пространство между трубами заполнено огнеупорным материалом. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Охлаждаемая панель элементов металлургической печи, содержащая расположенные в параллельных плоскостях и подключенные к системе испарительного охлаждения два ряда труб, пространство между которыми заполнено огнеупорным бетоном, отличающаяся тем, что в каждом ряду трубы расположены под углом 30 60^o к горизонтали, причем трубы в одном ряду наклонены в противоположном направлении трубам второго ряда. 2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена в виде элемента стен вертикальных каналов и шлаковиков мартеновской печи.