Способ работы доменного воздухонагревателя Советский патент 1992 года по МПК C21B9/02 

Horo предела применения огнеупоров при всестороннем термическом воздействии Т2. Это объясняется тем, что, несмотря на то, что возникающие при нагреве вплоть до уровня Т2 термонапряженйя не превышают предел прочности для данного огнеупора, усиливающаяся, при Та деформац 1я ползучести не позволяет зксплуатировать аппарат при этой температуре купола длительное врем:р. Однако известно, что огнеупорный мертель, располагаемый между кирпичами кладки, имеет необратимую деформацию и, если в конце периода сушки и разогрева нагреть купол (и, соответственно, верхние зоны внутреннего оката камеры горения) до температуры Т2. допустимой по услови:ям предела применения огнеупоров под нагрузкой, а поток охладить до уровня Т1, то вследствие необратимой деформации швов это прив1эдет к снятию термонапряжеНИИ между соседними кирпичами на внутр енней (наиболее нагретой) поверхности кладки,. В этом случае при повторном нагреве купола до температуры Тз в течение части периода нагрева (и, имея при этом несколько больший крип по сравнению с крипом при температуре Ti), а другая часть периода при температуре Ti при практически полном отсутствии крипа яа внутренней, наиболее нагретой поверхности кладки, получаем деформацию ползучести огнеупоров купола и верхних зон камерь горения не точно, что имеет место при нагреве купола до постойнной температуры Ti а течение всего периода нагрева. Цель способа - увеличение температуры нагрева дутья и снижение энергозатрат при эксплуатации воздухонагревателя. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу нагрева дутья в доменном воздухонагревателе, включающему подачу в течение периода нагрева насадки греющих газов и воздуха в горелку, а также регулирование их соотношения при вводе воздухонагревателя в эксплуатацию, температура купола и внутренних окатов верхней части камеры горения в процессе сушки.и разогрева ув ичивается до значения, равного температурному пределу применения огнеупоров кладки при всестороннем термическом воздействии Тз. В дальнейшем, при эксплуатации воздухонагрГевателя на рабочих режимах каждый период нагрева проводится . в две стадии. Причем в первой стадии за счет изменения соотношения газт воздух температура купола повышается до значения Т2, в teчeниe Q li-Ti г, - expJ-2 1-Т Г2 где Гн - общая продолжительность периода нагрева, определяемая количеством аппаратов в блоке; Q, R - эмпирические величины, характеризующие огнеупорный материал. Во второй стадии периода нагрева температура купола снижается до значения Ti, причем длительность данной стадии равна 1:2 Гн-Г1 Предложенный способ отличается от известного тем, что, во-первых, в процессе сушки и разогрева аппарата температура купола увеличивается до значения Т2; вовторых, при последующей эксплуатации аппарата каждый цикл нагрева разбивается на две ступени; в течение времени п нагрева насадки Температура купола поддерживается на уровне Т2, равном температурному пределу применения данного огнеупора при всестороннем термическом воздействии, а в течение времени Г2 и до конца нагрева насадки температура купола снижается до значения Ti, определяемого для данного огнеупора по условиям его стойкости на крип под воздействием циклической тепловой нагрузки. Известно, что повышение температуры купола воздухонагревателя приводит к увеличению напряжений (7г и сир (причем 0 (7г) и к увеличению деформации ползучести огнеупоров, которая определяется по зависимости е - AI 0(р (- ) где г - время эксплуатации: А, Q, R - величины, характеризующие огнеупорнУй материал. Известен температурный предел (Та) применения различных ргнеупоров при всестороннем термическом воздействии и различных сжимающих нагрузках. Однако огнеупоры куполов воздухонагревателей эксплуатируются в течение всего периода нагрева при температурах, не превышающих допустимой Tt, по условиям стойкости футеровки купола под воздействием циклическойнагрузки, которая много нижеТа. Это связано с явлениями крипа при длительной эксплуатации футеррвок, который растет при росте Т (и, следовательно, о ), несмотря на то, что эти напряжения значительно ниже допустимых. Поставлена цель приблизить температуру эксплуатации купола к значению Т2 и одновременно сохранить уровень крипа, соответствующей эксплуата11ию купола при температуре Ti. Крип за кампанию работы аппарата не должен превышать 10,. Для этого перед вводом дппарата в эксплуатацию в процессе его сушки и разогрева температура купола со скоростью и повышается до значения равного Т2. Поскольку мертель, располагаемый между кирпичами, имеет необратимую деформацию, возврат к более низким температурам приводит почти к полному снятию напряжений на внупгренней наиболее прогретой поверхности купола (область максимального крипа в обычных условиях).

: Таким образом, если каждый период нагрева разбит на две стадии, причем в течение первой стадии поддерживать температуру купола равной Т2, а в течение второй стадии поддерживать температуру купола равной Ti, можно найти условие равного крипа для предложенного способа И условий эксплуатации купола при температуре TI в течение всего периода (как было ранее), т.е.

А Оф v6ir ехр ( - А о (Т2) Vrfexp

-FT) + Ai4(Ti) ехр (-) где Т2 -- напряжение после предварительного нагрева воздухонагревателя до температуры Т2.

Расчеты показывают,

о(Т2)-2o(Ti). Из сказанного следует,

что 0 (Ti) - 0. Тогда получим значение продолжительности первой стадии нагрева (при температуре купола, равной Т2):

т«р 1Гт|}. :

где Гн -общаяпродолжительнортьперио да нагрева, определяемая количеством аппаратов в блоке.

То же имеет для второй стадии нагрева. :При уменьшении времени ri снижается эффективность применения предложенного способа вследствие уменьшения общей температуры подогрева дутья. При увеличении времени п температура дутья несколько возрастает, но начинают усиливаться явления крипа, что приводит к сокращению общего времени эксплуатации аппарата до момента достижения величины крипа 10%.

Расчеты, проведенное по описанной выше методике для используемых на практике огнеупорных материалов, применяющихся для выкладывания куполов воздухонагревателей - динаса высокоплотного, МКВ-72 и ВГО-62 и реальных значений работы аппаратов, дали следующие значения продолжительности 1-йсТадии нагрева в долях от Гн : ri -(0,14-0,19) Гн

Пример. В течение сушки и разогрева доменный воздухонагреватель с глиноземистым куполом после достижения последним температуры 1350°е продолжает нагреваться со скоростью 5-6°С до температуры Т25 -1400 G. Затем воздухонагреватель вводится в эксплуатацию. Для типичного блока из четырех воздухонагревателей продолжительность нагрева каждого воздухонагревателя составляет 2,15 ч (при величине

10 продолжительности дутья 0,75 i и продолжительности перекидки клапанов 0,1 ч), Пйриод нагрева разбивается на две стадии. В первой стадии длительностью TI 0,36 ч за счет изменения соотнощения газ-воздух

15 температура купЬла поддерживается рав. ной Tg 1400°G, во второй стадии длительностью Т2 1,785 ч за счет изменения соотношения газ-воздух Температура купола поддерживается равйой Ti 1350°С. В

0 результате нагрева температура нагрева дутья на каждом аппарате: увеличится на

.-; 10°С: ;:-;;-. V :;;,, --;--,..:ч.- :.;.:

Использование предлагаемого способа 5 нагрева дутья за счет кратковременного увеличения температуры купола в каждом цикле нагрева позволяет без дополнительных затрат На его осу114ествление увеличить температуру дутья на 5-20°С по сравнени1р 0 с известными способами. Что применительно к воздухонагревателям доменных печей обьемом 2000 м дает экономический эффект до 100 Тыс.руб. в год и может быть реализован на любом доменном воздухонагревателе.

Формула Изобретения Способ работы доменного воздухонагревателя, включающий сушКу, циклическую

0 работу попеременно в режимах; нагрева и дутья и регулирование в режиме нагрева соотношения топлива и воздуха, подаваемых в горелку, дли поддержания заданной температуры купола, отличаю щи и с я

5 тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения температуры дутья, нагрев воздухонагревателя после сушки перед началом циклической работы осуществляют до температуры купола Т2, соответствующей

0 температурному пределу примененияогнёупоров купола при всестороннем термиче

ском воздействии, а в процессе циклической работы каждый период нагрева разделяют на две стадии, причем на пер

5 вой стадии длительностью 0,14-0,19 от длительности периода нагрева температуру купола поддерживают равной Т2, а на второй стадии температуру купола снижают до

7. 17088588

значения Ti, являющегося характеристикой сти на крип под воздействием циклической данного огнеупора по условиям его стойко- тепловой нагрузки.

Изобретение относится к высокотемпературному нагреву дутья и других газообразных теплоносителей, используемых в металлургии и энергетике. Цель - снижение энергозатрат при эксплуатации воздухонаг-ревателя. Способ работы доменного воздухонагревателя включает подачу в период нагрева насадки топлива и воздуха в горелку и регулирование их соотношения 'для поддержания заданной постоянной температуры купола. Нагрев воздухонагревателя после сушки перед началом циклической работы • проводят до температуры купола Т2, соответствующей температурному пределу применения огнеупоров купола при всестороннем термическом воздействии, а в процессе циклической работы кг1ждый период нагрева разделяют на две стадии, причем на первой стадии длительностью , 0,14-0,19 от длительности периода нагрева .. температуру купола поддерживают равной G Та, а на второй стадии температуру купола. ;2 снижают до значения Ti, являющегося характеристикой данного огнеупора по условиям его стойкости на крип под воздействием циклической тепловой нагрузки.Изобретение относится преимущественно к высокотемпературнрму нагреву дутья и других газообразных теплоносителей, используемых в металлургии и энергетике.В металлургии известен способ нагрева, дутья в доменном воздухонагревателе при 'отсутствии ограничения температуры купола в случае низкокалорийного топлива.Недостатком этого способа'является низкий уровень температуры дутья из-за невысокой средней в течение периода температуры нагрева купола и насадки.Наиболее близким к изобретению явля-' ется способ нагрева дутья в доменном воздухонагревателе при .постоянной температуре^ купола, не превышающей допустимой TI по условиям стойкости огнеупоров футеровки купола на крип под воздействием циклической нагрузки.Однако при заданных теплофизических параметрах огнеупоров, газа, воздуха горения температура нагрева'дутья ограничена значением, допустимым по условиям ч;той- кости на крип футеровки купола, подверженного циклическим тепловым нагрузкам TI, которое значительно ниже температур-g00 СП 00