НАСАДКА РЕГЕНЕРАТОРА Российский патент 2000 года по МПК F23L15/02 C21B9/06 

Изобретение относится преимущественно к высокотемпературному нагреву воздуха и других газообразных теплоносителей, используемых в металлургии и энергетике.

Известна насадка [1] , выполненная из огнеупорных кирпичей, образующих вертикальные и горизонтальные каналы, в форме косого параллелепипеда со смещением верхней стороны широкой боковой грани относительно нижней. Недостатками известной насадки является относительно низкая удельная поверхность нагрева. Наличие горизонтальных проходов в такой насадке обуславливает и неустойчивое положение отдельных элементов, что может приводить к нарушениям формирования гидравлического диаметра насадки и исключению из теплообмена отдельных поверхностей и снижению надежности ее работы в целом.

Наиболее близкой к описываемому изобретению по технической сущности является насадка [2] из огнеупорных блоков, образующих вертикальные и горизонтальные каналы, с ребрами на широкой боковой грани. Эта насадка имеет повышенную удельную поверхность нагрева и механическую прочность по сравнению с аналогом. Недостатком такой насадки, как и аналога, является относительно низкая степень турбулизации потока и соответственно интенсивность теплообмена.

Предлагаемая насадка, выполненная из огнеупорных блоков с ребрами на широкой боковой грани и косыми срезами или вертикальными вырезами на узкой боковой грани и ребрами, расположенными с образованием вертикальных каналов и горизонтальных каналов, выполненных в виде вертикальных щелей, отличающаяся тем, что вертикальные и горизонтальные каналы имеют зигзагообразную форму, а ребра огнеупорных блоков расположены под углом α = 45 - 70^o к их основанию, а косые срезы или вертикальные вырезы соседних ребер имеют противоположное направление.

На фиг. 1 показаны варианты а и б блочного элемента, на фиг. 2 - насадка из элементов а в сборе.

Насадка регенератора состоит из огнеупорных блоков 1 толщиной δ, при сборке которых для прохода газов образуются вертикальные зигзагообразные каналы 2 с гидравлическим диаметром d_г и горизонтальные проходы 3 в виде зигзагообразных вертикальных щелей, получаемые в местах стыков узких боковых граней соседних элементов, а также местах примыкания широких боковых граней элементов одного ряда к поверхности ребер элементов соседнего ряда. Укладка блоков осуществляется горизонтальными рядами с поворотом на 90^o в каждом последующем ряду.

Устройство работает следующим образом. Греющий газ (продукты сгорания), проходя через насадку сверху вниз, отдает тепло элементам насадки. В следующий период работы генератора снизу вверх поступает нагреваемая среда (воздух), которая получает тепло от нагретой насадки. Затем процесс циклически повторяется.

Выполнение насадки с наклонными под углом α = 45 - 70^o ребрами и поворот элементов в каждом последующем ряду на 90^o позволяет сформировать очень эффективную с точки зрения теплообмена систему зигзагообразных каналов, что существенно повышает коэффициент теплоотдачи конвекцией в них. Газы, проходя по ним, постоянно изменяют направление своего движения при переходе из одного ряда в другой, обеспечивая спиралеобразное движение. Кроме того, наклонная форма узких боковых граней и ребер значительно увеличивает относительную поверхность нагрева насадки при прочих равных условиях. Наклон ребер огнеупорных блоков под углом α = 45 - 70^o к их основанию обусловлен требованиями необходимой механической прочности насадки. В этом случае опорная поверхность узких боковых граней элементов вышерасположенных рядов насадки приходится на ребра нижележащих элементов. При этом не происходит частичного перекрытия вертикальных каналов, что важно также с точки зрения гидравлического сопротивления насадки. Смещение верхнего основания широкой боковой грани элемента относительно нижнего, равное сумме удвоенной толщины и гидравлического диаметра, приводит к резкому снижению устойчивости элементов, увеличению гидравлического сопротивления насадки, т.к. движение газов, происходящее в вертикальном направлении, превращается, в большей степени, в движение в горизонтальном направлении. Промежуточные величины смещения приводят к снижению опорной поверхности, а значит, и механической прочности насадки, перекрытию вертикальных каналов и увеличению гидравлического сопротивления насадки. Наличие косых срезов на ребрах и выступов на узкой боковой грани элементов позволяет образовать горизонтальные проходы в виде вертикальных щелей, что приводит к дополнительному увеличению поверхности нагрева насадки, а чередование срезов (изменение направления срезов) дополнительно повышает степень турбулизации потока и повышает механическую прочность огнеупорных блоков и насадки в целом, обеспечивая большую точность сборки и формирования гидравлического диаметра. Величина средней по длине ребра глубины косого среза составляет, как и в [2], 0,1 - 0,2 толщины основания блока. Наличие выступов на ребрах ( фиг. 1) вызвано требованиями технологии и необходимой прочности ребер. В противном случае малейший скол острой кромки ребра нарушает возможность точного формирования гидравлического диаметра насадки. Число ребер определяется требованиями технологии изготовления, габаритов и массы блочных элементов.

Источники информации
1. А. С. N 1527275 (СССР). Насадка воздухонагревателей доменных печей./ Соломенцев С.Л., Басукинский С.М., Чернобривец Б.Ф. и др. Б.И. N 45, 1989 г. C 21 B 9/06.

2. Патент N 2079557 (Россия). Насадка регенератора/ Соломенцев С.Л., Басукинский С. М., Бянкин И.Г., Соломенцева Л.Ф., Б.И. N 14, 1997 г. C 21 B 9/06.

Изобретение предназначено для высокотемпературного нагрева воздуха и других газообразных теплоносителей и может быть использовано в металлургии и энергетике. Сущность изобретения заключается в том, что в насадке из огнеупорных блоков с ребрами на широкой боковой грани и косыми срезами или вертикальными вырезами на узкой боковой грани и ребрах вертикальные и горизонтальные каналы имеют зигзагообразную форму, ребра огнеупорных блоков расположены под углом 45-70° к их основанию, а косые срезы или вертикальные вырезы соседних ребер имеют противоположное направление, что увеличивает поверхность нагрева и повышает коэффициент теплоотдачи. 2 ил.

Насадка регенератора, содержащая огнеупорные блоки с ребрами на широкой боковой грани и косыми срезами или вертикальными вырезами на узкой боковой грани, расположенные с образованием вертикальных каналов и горизонтальных каналов, выполненных в виде вертикальных щелей, отличающаяся тем, что вертикальные и горизонтальные каналы имеют зигзагообразную форму, а ребра огнеупорных блоков расположены под углом 45 - 70^o к их основанию, а косые срезы или вертикальные вырезы соседних ребер имеют противоположное направление.