РЕГЕНЕРАТОР Российский патент 1998 года по МПК F27B3/26 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для подогрева воздуха в мартеновских печах.

Известен регенератор мартеновской печи, содержащий насадку типа Сименса [1]
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является регенеративное устройство для нагрева металла перед прокаткой, включающее газовый и воздушный регенераторы с сопряженными друг с другом горизонтальными участками огнеупорной насадки, выполненными в ее верхней и нижней частях по системе Сименса, а в средней части по системе Каупера [2]
Недостаток как аналога, так и прототипа заниженная температура подогрева воздуха и межремонтный срок службы нижней части насадки, ≈73-75% общей ее высоты, что объясняется характером отложения плавильной пыли на огнеупорах насадки в процессе эксплуатации регенератора.

Характер отложений пыли различен по высоте регенератора. В верхней части насадки из-за высоких температур поверхностный слой кирпичей размягчен, к ней прилипают и спекаются с ней раскаленные частицы пыли. Через 3 месяца эксплуатации каналы верхних 14-15 рядов насадки (25-27% насадки) оказываются полностью закупоренными, при этом пыль и кирпич образуют монолит, и эту часть насадки заменяют новой. За то же время в результате отложения пыли на горизонтальных открытых поверхностях кирпичей в нижележащих рядах насадки ее вертикальные каналы оказываются изолированными друг от друга, вследствие чего поверхность нагрева этой работоспособной части насадки уменьшается. После замены верхних рядов насадки регенератор продолжают эксплуатировать в течение 5-6 месяцев, но с уменьшенной поверхностью нагрева нижней части насадки, составляющей 73-75% общего объема насадки, что и приводит к снижению температуры подогрева воздуха.

Недостаточный срок службы нижней части насадки объясняется следующим. В результате закупорки по истечении трех месяцев эксплуатации соединительных горизонтальных каналов насадки в нижней части ее вертикальных каналов образуются значительные вертикальные плоскости, заполненные пылью. Эти плоскости имеют развитую шероховатую поверхность, способствующую дальнейшей сепарации пыли на этих поверхностях в значительно большей степени, чем на открытых вертикальных поверхностях кирпичей, что и приводит к последующей полной закупорке каналов этой части насадки, то есть к необходимости через 8-9 месяцев заменять и нижнюю часть насадки регенератора.

Задачей, решаемой изобретением, является создание высокопроизводительного и долговечного регенератора.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение температуры подогрева воздуха, увеличение срока эксплуатации нижней части насадки регенератора, а также возможность формирования нижней части насадки при существующей кладке поднасадочного пространства.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в регенераторе, преимущественно мартеновской печи, содержащем сопряженные друг с другом горизонтальные участки огнеупорной насадки, выполненные в ее верхней и нижней частях по системе Сименса, а в средней части по системе Каупера, высота верхнего участка насадки типа Сименса составляет 0,25-0,27 от ее высоты, а в нижней части насадки по системе Сименса выполнен нижний ряд.

Выполнение верхней части насадки, составляющей 0,25-0,27 общей высоты насадки, по системе Сименса выбрано исходя из необходимости увеличения поверхности нагрева нижней части насадки и увеличения ее межремонтного срока службы.

Благодаря тому, что при выполнении нижней части насадки по системе Каупера в вертикальных каналах насадки место поверхностей, образованных пылевыми отложениями, будет занято поверхностями кирпичей, поверхность нагрева этой части насадки увеличивается, что и позволит иметь более высокую температуру подогрева воздуха. Так как в нижней части насадки отсутствуют открытые горизонтальные поверхности, отложение пыли в этой части насадки будет затруднено, вследствие чего возрастает срок эксплуатации этой части насадки до полной закупорки ее каналов, а следовательно, сокращается и расход огнеупоров на ремонт регенератора. Кроме того, более длительный срок эксплуатации нижней части регенератора с неизменной и малозапыленной поверхностью кирпичей нижней части насадки позволит иметь неизменным более длительное время гидравлическое сопротивление дымовоздушного тракта мартеновской печи. Это позволит поддержать в рабочем пространстве печи нормальное давление, при котором исключается непосредственное воздействие факела на свод, т.е. длительность службы свода мартеновской печи увеличивается по сравнению с прототипом. При работе мартеновской печи с нормальным давлением отсутствует выбивание газов через завалочные окна, то есть снижаются потери с выбивающимися газами.

Если высота участка насадки, выполненной по системе Сименса, будет меньше 0,25 общей высоты насадки, то это приведет к перерасходу огнеупорного кирпича, так как часть рядов насадки Каупера попадет в зону с полной закупоркой каналов и подлежит удалению через каждые три месяца, а расход огнеупорного кирпича на выполнение насадки Купера больше, чем на выполнение насадки Сименса.

При выполнении участка насадки по системе Сименса высотой более 0,27 общей высоты насадки поверхность нагрева регенератора будет занижена, так как часть насадки, лежащей ниже удаляемой верхней части насадки, будет иметь ряды с отложением пыли на горизонтальных поверхностях, что приводит к снижению поверхности нагрева.

Нижний ряд насадки выполняется по системе Сименса, что позволяет осуществлять укладку насадки Купера без изменения существующей кладки поднасадочного пространства. (В поднасадочном пространстве выполнены отделенные друг от друга прямоугольные каналы на всю ширину регенератора).

На чертеже показан продольный разрез регенератора.

Регенератор содержит наднасадочное пространство 1, верхнюю часть насадки 2, выполненную по системе Сименса, составляющую 0,25-0,27 общей высоты насадки, нижнюю часть насадки 3, выполненную по системе Купера, и расположенные за ней нижний ряд насадки Сименса 4 и поднасадочное устройство 5.

Регенератор работает следующим образом.

Отходящие продукты сгорания из наднасадочного пространства 1 поступают последовательно в части насадки 2,3,4, отдают свое тепло кирпичу насадок и через поднасадочное пространство 5 и систему боровов (не показан) удаляются в атмосферу. Из-за высокой температуры в верхней части насадки 2, составляющей 0,25-0,27 высоты насадки, имеющей огнеупоров по системе Сименса, поверхностный слой кирпичей размягчен и раскаленные частицы пыли, содержащиеся в отходящих газах, прилипают к поверхности кирпичей, спекаются и полностью закупоривают проходное сечение этой части насадки. Через 3 месяца эта часть насадки полностью заменяется. В то же время не подлежащая замене нижняя часть насадки 3, имеющая укладку кирпича по системе Каупера, сохраняется с неизменной своей поверхностью нагрева из-за отсутствия открытых поверхностей кирпичей, на которых могла бы осаждаться пыль (в прототипе насадка системы Сименса в этой части уменьшает свою поверхность нагрева). Вследствие этого дальнейшая (после замены верхней части насадки ) работа регенератора происходит с увеличенной (по сравнению с прототипом) поверхностью нагрева, что и способствует получению более высокой температуры подогрева воздуха. Кроме того, вследствие меньшего отложения пыли на кирпичах в насадке Каупера срок службы нижней части насадки увеличивается.

В идентичных условиях Коммунарского металлургического комбината на мартеновских печах выполнено сопоставление технико-экономических показателей работы предлагаемого регенератора и прототипа.

Мартеновские печи имеют регенераторы с размерами насадки 6500х6500х6600 мм. Насадки выполняются с размерами ячейки 152х152 мм.

В предлагаемом техническом решении ячейки насадки регенератора также выполнены с размерами 152х152 мм. Верхняя часть насадки, составляющая 0,25-0,27 общей ее высоты, выполнена по Сименсу, а нижняя часть по системе Каупера, кроме нижнего ряда, прилегающего к поднасадочному пространству, выполненному по системе Сименса. В заявляемом техническом решении варьировали высоту верхней части насадки с системой укладки огнеупоров по Сименсу, которая составила 0,21; 0,25; 0,27 и 0,32 общей высоты насадки.

За критерий эффективности были приняты температура подогрева воздуха и срок службы без замены нижней части насадки регенератора.

Полученные данные приведены в таблице.

Данные таблицы подтверждают эффективность предложенного технического решения по сравнению с прототипом и целесообразность заявляемого интервала высот верхней части насадки, имеющей укладку огнеупоров по системе Сименса.

Использование: в черной металлургии, в частности в устройствах для подогрева воздуха в мартеновских печах. Сущность изобретения: регенератор преимущественно мартеновской печи содержит сопряженные друг с другом горизонтальные участки огнеупорной насадки, выполненные в ее верхней и нижних частях по системе Сименса, а в средней части - по системе Каупера. Высота верхнего участка 2 насадки, выполненного по системе Сименса, составляет 0,25-0,27 ее общей высоты, в нижней части 3 насадки по системе Сименса выполнен нижний ряд 4. 1 табл., 1 ил.

Регенератор преимущественно мартеновской печи, содержащий сопряженные друг с другом горизонтальные участки огнеупорной насадки, выполненные в ее верхней и нижней частях по системе Сименса, а в средней части по системе Каупера, отличающийся тем, что высота верхнего участка насадки типа Сименса составляет 0,25 0,27 от ее общей высоты, а в нижней части насадки по системе Сименса выложен нижний ряд.