Холодильник металлургического агрегата Советский патент 1988 года по МПК C21B7/10 

VWtf4.

оо

00 05 О5 ОГ) ГчЭ

Изобретение относится к металлургической теплотехнике, в частности к теплообменным устройствам для охлаждения агрегатов - печей для пиро- металлургической переработки руд и материалов, содержащих цветные и черные металлы,

Цель изобретения -. повышение эксплуатационной надежности за счет создания резервной системы охлаждения, которая, являясь составной частью основной, остается работоспособной при выходе из строя первичной системы охлаждения.

На фиг. 1 схематич но показан холодильник металлургического агрегата общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З и 4 - то же, варианты вьшолнения.

Холодильник металлургического агрегата состоит из плиты 1, собранной из термосифонов 2, установленных по всей высоте холодильника. Одна стенка 3 плиты 1 обращена к огневой час- тн печи и является обогреваемой, а другая стенка 4 - необогреваемая.

Термосифоны 2 с их тепловоспри- нимающими зонами образуют первичный контур системы охлаждения. Вторичный контур этой системы содержит охлаждаемый кожух 5 с коллекторами 6 и патрубками 7 для подвода и отвода вторичного теплоносителя.

На необогреваемой стенке 4 снару- жи и вдоль термосифонов 2 выполнены взаимосообщающиеся каналы 8, ограниченные стенкой 4 и наружной стенкой 9, которая образует охлаждаемый кожух 5 в конденсационной зоне 10 тер- мосифонов 2. Каналы 8 подсоединены к коллекторам 6 и патрубкам 7 для подвода и отвода рабочей среды дополнительной системы охлаждения холодильника.

Каждый термосифон 2 снабжен сверху герметичной крьшкой 11, к которой жестко прикреплен полый стержень

12с отверстием 13 в его верхней части для прохода пара и неконденси- рующихся газов и гидрозатвором 14

в днище. Полый стержень, отверстие

13и гидрозатвор 14 в днище полого стержня 12 образуют устройство для сбора неконденсирующихся газов, со- держащихся в полости термосифона 2.

На стержне 12 закреплены разведенные с расчетным шагом и установленные поперечно горизонтальными ряда°ми диафрагмы 15, составляющие узел конденсатоотводчика. В диафрагмах 15 выполнены отверстия 16 для прохода пара, причем их наружные кромки 17 плотно прилегают к внутренней поверхности термосифонов 2, а края отверстий 16 отбортованы вверх с образованием тарелок для сбора конденсата. При этом та часть наружных кромок 17, которая прилегает к обогреваемой стенке 3 холодильника, вьйолг нена с насечкой, например, в форме зубьев.

В варианте конструкции холодильника (фиг.2) наружная стенка 9 ох-- лаждаемого кожуха 5 собрана из сегментов 18 труб, жестко соединенных, например, сваркой одним их концом с соседним, прилегающим к нему, сегмен том 18, а другим концом - с термосифоном 2. Наружная стенка 9 охлаждаемого кожуха 5 может быть вьтолнена (фиг.З из труб 19, приваренных к термосифонам 2 с помощью перемычек 20 и подсоединенных к коллекторам 6 и патруб кам 7 для подвода и отвода вторичного теплоносителя.

Кроме того, наружная стенка 9 охлаждаемого кожуха 5 может быть вьтолнена (фиг.4) из полутруб 21, с помощью металлических пластин 22 соединенных с термосифонами 2. Такая конструкция холо/ |нльника позволяет за счет смещения пластин 22 в поперечном направлении по отношению к оси термосифонов 2 изменять поверхность их конденсационной зоны, тем самым позволяя регулировать температурный напор между термосифонами 2 и вторичным теплоносителем в каналах - В.

Варианты выполнения холодильника обосновань: компоновочными цоображе- ниями, при этом для получения более широкого диапазона разницы температур теплоносителей в основной и дополнительной системах охлаждения, например, при необходимости предотвращения сернокислотной коррозии холодильника, с учетом точки росы, при пониженном давлении воды ъ системе охлаждения второго контура варианты вьтолнения холодильника, показанные на фиг.З и 4, предпо 1тительны.

Главная отличительная особенность холодильника заключается в наличии, помимо основной, дополнительной сиетемы охлаждения, способной оставаться работоспособной при выходе из строя основной системы, например, в случае прогара термосифонов, не требуя при этом останова основного металлургического агрегата - печи.

Холодильник работает следугопо/м образом.

Тепловой поток от пирометаллурги- ческого агрегата поступает через обогреваемую стенку 3 плиты 1 к теплоносителю, которым частично заполнена полость каждого термосифона 2.

10

го вниз, достаточно для охлаждения стенки 3 до уровня жидкости (хладагента) в термосифоне 2, при которо обеспечивается полное смачивание внутренней поверхности стенки 3.

Таким образом, в термосифоне 2 создается циркуляция теплоносителя с его фазовыми переходами и образует ся первичньй контур циркуляции тепло носителя в основной системе охлаждения холодильника. Вторичный контур циркуляции теплоносителя через необо греваемую стенку 4 конденсационной

Образующийся при кипении теплоносите- 15 зоны 10 отводит тепло, выделяющееся

го вниз, достаточно для охлаждения стенки 3 до уровня жидкости (хладагента) в термосифоне 2, при котором обеспечивается полное смачивание внутренней поверхности стенки 3.

Таким образом, в термосифоне 2 создается циркуляция теплоносителя с его фазовыми переходами и образуется первичньй контур циркуляции теплоносителя в основной системе охлаждения холодильника. Вторичный контур циркуляции теплоносителя через необогреваемую стенку 4 конденсационной

Изобретение относится к области металлургической теплотехники, в частности к теплообменным устройст- вам для охлаждения агрегатов. Цель изобретения - повьшение эксплуатационной надежности за счет создания резервной системы охлаждения. В термосифоне 2 создается циркуляция теплоносителя с его фазовыми переходами и образуется первичный контур циркуляции. Вторичный контур) через стенку 4 отводит тепло, вьщеляющееся при конденсации пара в первичном контуре. При повреждении нескольких или всех термосифонов отвод тепла производится вторичным контуром охлаждения. Таким образом, любой участок рабочей поверхности холодильника имеет двойную систему охлаждения. Благодаря этому сокращается время простоя металлургического агрегата по причине выхода из строя системы охлаждения холодильников, расширяются функциональные возможности использования холодильников. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. сл

ля пар поднимается вверх по термосифону 2 и проходит через отверстия 16 в диафрагмах 15 конденсатоотводчика, вытесняя при этом неконденсирующиеся газы, образующиеся в термосифоне 2, внутрь полого стержня 12 через отверстие 13 в нем, и за счет этого заполняет весь свободный от жидкости объем термосифона 2. Пар, находящийся в

В случае выхода из строя первичного контура циркуляции теплоносителя при повреждении нескольких (или всех) термосифонов теплоноситель

30

35

термосифоне, конденсируется на охлаж- 25 системе водяного охлаждения, даемой части стенки 4 по всей ее длине, в том числе внутри конденсатоотводчика.

Конденсат под действием силы тяжести стекает по стенке 4 вниз и, задерживаясь горизонтально расположенной диафрагмой 15, стекает по ней иа внутреннюю поверхность обогреваемой стенки 3 через зубчатые прорези в кромках 17 диафрагм 15. Отогнутые вверх края отверстий 16 препятствуют стеканию конденсата через эти отверстия на расположенную ниже диафрагму 15, Конденсат, стекаюпщй с диафрагмы 15, охлаждает стенку 3, испаряясь при этом на его пути до расположенной ниже диафрагмы 15, где происходит подпитка очередной порцией конденсата. Верхняя диафрагма. 15 установлена вблизи верхнего торца термосифона 2, и отвод тепла от него происходит за счет высокой теплопроводности материала стенки 3 термосифона 2,

В случае недостаточной теплопроводности материала для надежного охлаждения верхнего торца термосифона

из них выходит в виде пара, не представляя при этом опасности для металлургического агрегата. При этом агрегат продолжает работать без снижения мощности, так как включается в работу дополнительная система охлаждения холодильника, отбирая тепло от дефектного участка холодильника в случае его прогара, В зоне повреждения производится отвод -тепла вторич- Q ным контуром основной системы, охлаждения, поскольку его каналы 8 расположены по всей рабочей поверхности холодильника и любой его участок име- ет двойную систему охлаждения.

Использование изобретения позволит сократить время простоя металлургического агрегата по причине выхода из строя системы охлаждения холодильников, устранить необходимость снижения мощности других агрегатов, связанных по технологической цепочке с металлургической печью с учетом наличия резервной системы, расширить функциональные возможности и исполь- подъема конденсата с верхней диафраг-.55 зование холодильников в особо опасных мы,15. Нижняя диафрагма 15 коиден- участках плавильной зоны металлурги- сатоотводчика устанавливается иа такой высоте термосифона 2, при которой количество конденсата, стекающе45

50

2 на его стенках, на участке обогрева, может быть установлен фитиль для

ческого агрегата за счет повьшенной надежности холодильника в результате вьтолнения. охлаждемого 5,

0

при конденсации пара в первичном контуре. Отвод тепла производится жидким теплоносителем, циркулирующим во вторичном контуре, включающем патрубки 7, коллекторы 6 и каналы 8, ограниченные стенкой 4 и наружной стенкой 9, которая образует охлаждаемый кожух 5. Вторичный контур циркуляции теплоносителя подключен к

В случае выхода из строя первичного контура циркуляции теплоносителя при повреждении нескольких (или всех) термосифонов теплоноситель

системе водяного охлаждения,

30

Q

35

Q

55

45

55

50

Использование изобретения позволит сократить время простоя металлургического агрегата по причине выхода из строя системы охлаждения холодильников, устранить необходимость снижения мощности других агрегатов, связанных по технологической цепочке с металлургической печью с учетом наличия резервной системы, расширить функциональные возможности и исполь- зование холодильников в особо опасных участках плавильной зоны металлурги-

ческого агрегата за счет повьшенной надежности холодильника в результате вьтолнения. охлаждемого 5,

Фиг.З

77