Устройство воздухопровода горячего дутья доменных печей Советский патент 1989 года по МПК C21B9/10 

«Л

ел

N9

СП

00

3 150А2584

цил11идрш1еской футеровкой 2, при 0,08-0.1. Применение изобретения поэтом отношение его высоты к устано- высит эффективность тепловой защиты, вочной шгрине клапана 4 составляет 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообмену между высокотемпературным газовым потоком и тепловоспринимающими поверхностями тракта горячего дутья , в частности, доменных воздухонагревателей. Цель изобретения - повышение долговечности клапана горячего дутья и уменьшение тепловых потерь. Конфузорный участок футеровки 2 выполнен после клапана 4 горячего дутья и сопряжен с его проходным отверстием, а кольцевой уступ 7 образован цилиндрической футеровкой 2, при этом соотношение его высоты к установочной ширине клапана 4 составляет 0,08-0,1. Применение изобретения повысит эффективность тепловой защиты. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообмену между высокотемпературным, газовым потоком и тепловоспринимающими поверхностями тракта горячего дутья, в частности, домен}шгх воздухонагревателей.

Цель изобретения - повышение долговечности клапана горячего дутья и уменьшение тепловых потерь.

На чертеже показан воздухопровод с клапаном горячего дуть, поперечный разрез.

Устройство состоит из несущего трубопровода 1 с расположенной в нем Б несколько скатов огнеупорной футеровкой 2, в котором между присоеди нительными фланцамт 3 установлен кла пан 4 горячего дутья с нанесенной на его кольцевые упоры 5 огнеупорной футеровкой 6. Проходной диаметр клапана 4 дутья D с учетом футеровки 6 больше проходного диаметра воздухопровода D, при этом футеровка 2 воздухопровода перед клапаном 4 горячего дутья образует коль- цево1 г уступ 7, а после клапана 4 горячего дутья (по ходу потока воздуха) выполнена в виде конфузора 8 с восстановлением до первоначального диаметра. При этом отношение высоты кольцевого уступа iDj-D o) к устано2

вочной ширине клапана 4 (f) составляет 0,08-0,1, а толщина слоя футеровки 6 на кольцах клапана 4 составляет 40-70 см.

Устройство работает следующим образом.

Высокотемпературный поток газа движется на воздухонагревателе по тракту горячего дутья, заключенному в есущий трубопровод 1, омывая футеровку 2. При входе потока в резкое расширение (кольцевой уступ 7) перед клапаном 4 горячего дутья происходит отрыв потока от стенок канала и теп- ловоспринимающих поверхностей клапана 4 горячего дутья, защищенных огне упороной футеровкой 6. На участке клапана А горячего дутья создается

-

зона вторичного течения -с небольшими

-

скоростями и пониженными коэффициентами конвективной теплоотдачи. На участке клапана 4 горячего дутья происходит расширение струи горячего воздуха, так что в конце расширения диаметр струи становится практически

15 равным диаметру клапана 4 горячего дутья. Далее поток плавно сжимается в конфузоре 8 после клапана 4 и его структура восстанавливается до характеристик, соответствующих движе20 ПИЮ до участка расширения.

Выполнение клапана 4 горячего дутья таким, чтобы с учетом футеровки 6 его диаметр был больше проходного диаметра воздухопровода, 25 позволяет исключи ь омывание элементов клапана 4 потоком горячего воздуха за счет его отрыва от стенок канала в месте резкого расширения и достичь не только дополнительного

30 уменьшения теплопотерь, снизить амплитуду колебаний температуры футеровки 6 клапана 4 между режимами дутья и нагрева, но и предотвратить ее разрушение за счет абразивного изно,с са,повысившем самым, срок ее службы.

Одновременно такое решение позволяет выполнить воздухопровод до клапана 4 и цилиндрическим постоянного диаметра, что способствует снижению

40 динамического воздействия потока на футеровку 2 воздухопровода перед клапаном 4, увеличивает срок ее службы, сохраняя, тем самым, условия для отрыва по тока и способствуя повышению долговечности футеровки 6 клапана 4.

Выбор величины отношения высоты кольцевого уступа 7 на участке клапана 4 горячего дутья к его установочной ширине в диапазоне 0,08-0,1 определяется следующим. При истечении струи воздуха или газа из сопла с последующим резким расширением канала происходит постепенное расширение истекающей струи вплоть до полного заполнения ею сечения большего кана- ла (воздухопровода за клапаном 4 горячего дутья). В этом случае граничный радиус любого .течения струи вычисляется по соотношению

45

50

51504258

R Rp +c(l, - радиус канала перед резким

расширением

- расстояние от кольцевого уступа 7 по ходу потока. льтаты экспериментального исния влия1тя высоты кольцевого 7 перед клапаном 4 на теплок его элементам и на гидрав- ю е сопротивление участка прив таблице.

фу ра в к пр в ко че

во по ри кл ко пу и ме пр го но

Как следует из приведенных данных для эффективной тепловой защиты эле- ментов клапана 4 горячего дутья от конвективной теплоотдачи относительная высота кольцевого уступа 7 перед ним должна находиться в диапазоне 0,08-0,1, поскольку при относитель- ных высотах уступа 7 меньше О,08 происходит присоединение основного потока к поверхности футеровки 6 кольцевых упоров 5 клапана 4, что приводит к ее неравномерному обогре- ву и абразивному износу в режиме дутья. При относительных высотах уступа 7 больших О,1 снижения интенсивности и теплоотдачи уже не происходит, но значительно возрастает местное сопротивление участка клапана 4. Увеличение гидравлического сопротивления приводит к значительной турбулизации потока за уступом 7 к за счет роста интенсивности пуль

саций давления и скорости потока способствует ускоренному износу уступа 7 и, как следствие, ускоренному износу футеровки 6 на кольцевых упорах 5 клапана 4 горячего дутья.

Таким образом, доказано, что отношение высоты кольцевого уступа 7 к установочной ширине клапана 4 горячего дутья должно находиться в диапазоне 0,08-0, 1 .

Выполнение участка воздухопровода после клапана 4 горячего дутья

300 300

308 305,4

(по ходу потока воздуха) в виде кон- фузора 8 гтозволяет предотвратить ука расширившейся струи горячего воздуха в его футеровку 2 и поворот части ее к элементам клапана 4. Тем самым предотвращается износ футеровки как в самом воздухопроводе, так и на кольцевых упорах 5 клапана 4 горячего дутья.

При этом для исключения уступа в воздухопроводе, которые турбулизуют поток, способствуют образованию вторичных течений, омывающих элементы 4, повышающих коэффициенты конвективной теплоотдачи за счет пульсаций давления и скорости потока и их абразивный износ, больший диаметр конфузора 8 должен быть равным проходному диаметру клапана 4 горячего дутья, а меньщий - диаметру основного канала (воздухопровода). I

Применение изобретения позволяет продлить срок службы тепловой защиты клапана горячего дутья, повысить ее эффективность.

)5 20 25

30 Формула изобретения

Устройство воздухопровода горячего дутья доменных печей, содержащее трубопровод, цилиндрическую футеровку с конфузорным участком, кольцевой уступ перед клапаном горячего дутья, отличающееся тем, что, с целью повышения долговечности клапана горячего дутья и уменьшения тепловых потерь, конфузорный участок футеровки выполнен после клапана горячего дутья и сопряжен с его проходным отверстием, а кольцевой уступ образован цилиндрической футеровкой,при этом отношение его высоты к установочной ширине клапана горячего дутья составляет 0,08-0,10.

225 210

0,01 0,02

1504258

8 Продолжение таблицы