Устройство для охлаждения лещади доменной печи Советский патент 1993 года по МПК C21B7/10 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано на печах с регулируемой интенсивностью подлещадного охлаждения.

Известно устройство для охлаждения лещади доменной печи, включающее вертикальные холодильники и систему радиальных коробов подлещадного охлаждения.

Недостатком данной конструкции лещади является использование для ее охлаждения только воздуха из-за негерметичности коробов и нестабильность теплоотвода по длине радиального короба при переменной поверхности охлаждения.

Известно также устройство, включающее вертикальные холодильники и систему горизонтальных труб воздушного подлещадного охлаждения.

Недостатком данной конструкции является пониженная стойкость лещади из-за отсутствия комбинированного ее охлаждения. Применение в качестве хладагента воздуха при большом разгаре лещади не обеспечивает уровня температуры низа футеровки и герметизирующего днища, исключающего разрывы днища и разгерметизацию низа печи.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой является устройство для охлаждения лещади, .включающее вертикальные холодильники и систему горизонтальных труб подлещадного охлаждения, расположенную на двух горизонтах с патрубками подвода и отвода охладители с запорной арматурой.

В данной конструкции предусмотрена замена одного вида хладагента другим в зависимости от температуры лещади.

Недостатками данной конструкции являются размещение труб охлаждения в два яруса, что ослабляет кожух печи, а также невозможность оптимизации расхода при переходе с одного вида хладагента на гой. Если система подлещадного охлаждения рассчитана на воздух, то при переходе

Ј

Ы 00

о о

ч| 01

на воду при существующих расходах воды на печь, трудно обеспечить скорость, больше скорости самоочищения (0,8 м/с), что ведет к зарастанию труб, ухудшений тепло- отвода и понижению стойкости лещади. Если же система рассчитана на воду, то при использовании воздуха наблюдается повышенное гидравлическое сопротивление системы, то есть в обеих случаях плавное регулирование системы охлаждения невозможно, что снижает стойкость лещади.

Целью изобретения является повышение стойкости лещади и продление срока службы печи путем повышения эффективности ее охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что во внутренней полости горизонтальных труб подлещадного охлаждения на длину печи установлены перфорированные цилиндрические трубы, на Одном из торцов которых установлена запорная арматура, пр йчём отношение площади поперечного сечения горизонтальной трубы подлещадного Охлаждения к площади поперечного сечения перфорированной трубы составляет 2-10. ; . : .. V . :.

. Отличительном п.риз наком от прототипа (3) является тО, что во внутренней полости горизонтальных труб подлещадного охлаждения по длине печи установлены перфорированные цилиндрические трубы, на одном из торцов которых установлена запорная арматура, причем отношение площади поперечного сечения горизонтальной трубы подлещадного охлаждения к площа- дй Шгтё речи ого сечения перфорированной трубы составляет 2-10. .

Сравнительный анализ заявляемой кон- сТ ук цйи и известных технических решений не обнаружил сходных признаков. Следовательно, заявляемая конструкция обладает существенными Отличиями.

На фиг. 1 изображена лещадь, попереч- ,ный разрез; на фиг.2 - устройство Дл я ее охлаждения, в укрупненном виде.

Устройство дУТя Охлаждения лещади состоит из вертикальных холодильников 1, системы горизонтальных труб 2 подлещадного охлаждения, внутри которых по длине печи установлены перфорированные цилиндрические трубы 3, На одном из торцов пёр({)8рШб йь1х цилиндрических труб растголОжена запорная арматура 4. Трубы 2 снабжены патрубками 5 и б подвода и патрубком 7 отвода охладителя с запорной арматурой 8, 9 на подводящей стороне подвода охладителя.

Работает предлагаемая конструкция следующим образом.

При охлаждении лещади воздухом запорная арматура 9 закрыта, 4 открыта. Воздух через патрубок 5 и запорную арматуру 8 поступает в трубы 2, 3 и охлаждает футеровку. Нагретый воздух отводится через патрубок 7.:

При охлаждении лещади водой запорная арматура 4, 8 закрыта. Вода через подводящий патрубок 6 и запорную арматуру 9

0 поступает в зазор между горизонтальной 2 и перфорированной 3 трубами и охлаждает футеровку. Нагретая вода отводится через патрубок 7,

При водовоздушном охлаждении леща5 ди регулирование интенсивности охлаждения лещади осуществляется запорной арматурой 4, 9. ..

Размещение перфорированных цилиндрических труб в трубах подлещадного ох0 лаждения позволяет без ослабления кожуха решить задачу использования в одной системе газообразного или жидкого хладагентов. Следовательно, установка во внутренней полости горизонтальных труб

5 подлещадного охлаждения по всей их длине перфорированных цилиндрических труб обеспечит продление срока службы печи.

Поскольку движение жидкого хладагента происходит толь ко в кольцевом зазоре, то

0 при этом не только снижается расход воды, но и создаются посылки для контроля теплового состояния лещади.

Диагностика толщины футеровки обеспечивает своевременное принятие мер по

5 регулированию толщины гарнисажа, что увеличит продление срока службы печи.

Большое влияние на увеличение срока службы печи оказывает величина отношения площади поперечного сечения горизон0 тальной трубы подлещадного охлаждения к площади поперечного сечения перфорированной трубы.

При Отношении площади поперечного сечения горизонтальной трубы подлещад5 ного Охлаждения к площади поперечного сечения перфорированной трубы менее 2,0 не удается обеспечить равномерный зазор между указанными трубами при их длине 10-16 м. Неравномерность кольцевого зазо0 ра, а тем более его отсутствие на отдельных участках будут приводить к неравномерному распределению воды вдоль поверхности охлаждения, возникновению локальных зон перегрева и как следствие уменьшению сро5 ка службы печи.

При отношении площади поперечного сечения трубы подлещадного охлаждения к площади поперечного сечения перфорированной трубы более 10,0 нетолько возрастает расход воды, но и полностью теряется

контроль за тепловым состоянием лещади даже при минимально допустимой скорости воды, а это, как указывалось выше, ведет к уменьшению срока службы печи.

Наиболее оптимально отношение полной площади поперечного сечения трубы подлещадного охлаждения к площади попе-, речного сечения перфорированной трубы составляет 2,5-3,0. При этом зазор между трубами составляет 12-16 мм, а нагрев воды при скорости самоочищения 4,0-6,5°С в зависимости от о.статочной толщины футеровки лещади.

Пример. На доменной печи объемом 3200 м3 устройство охлаждения лещади состоит из двух рядов вертикальных холодильников и 64 горизонтальных труб диаметром 112 х 6 мм, внутри которых установлены перфорированные цилиндрические трубы диаметром 70 х 5 ммГ пр й этом отношение площади поперечных сечений горизонтальной и перфорированной трубы составляет 2,78, а зазор между трубами 15 мм. Для центровки труб между трубами на расстоянии 1,5-2 м приваривают солдатики высотой 14 мм к перфорированной трубе.

На выходном торце перфорированных труб устанавливается запорная коническая арматура. Запорная арматура на патрубках подвода охладителя устанавливается на группу из 18 труб.

Воздух на охлаждение ле.щади поступает от вентилятора производительностью 60 тыс. м3/ч. За счет установки внутри горизонтальных труб перфорированных по сравнению с существующей конструкцией скорость воздуха возрастает с 33 до 36 м/с, а сопротивление системы увеличится всего на 9%..

При переводе устройства на охлаждение водой расход воды на систему подлещадного охлаждения составит:

Скорость воды, м/с Расход, м3/ч 0,8740 1,0 920 1,5 1380

Расход воды на низ печи (горн и фурменная зона без фурм) составляет 1500- 1600 м3/ч, т.е. расход воды на подлещадное охлаждение полностью покрывается без дополнительных источников.

Эффективность охлаждения футеровки определяется прежде всего распределением температуры в огнеупорном массиве, на которые влияют как толщина футеровки лещади, так и интенсивность ее охлаждения, Выбор интенсивности охлаждения низа лещади зависит от остаточной ее толщины. При толщине муллитовых блоков 1,6-2,2 мм, что характерно для печей объемом менее 2700 м3 для всего срока их эксплуатации, а 5 для печей большего объема в начальный период эксплуатации интенсивность охлаждения и вид хладагента не играют особой роли. Так при охлаждении воздухом или водой теплосъем в системе охлаждения и темпера- 0 тура низа блоков соответственно составляют 1030 Вт/м2 и 4.0-50°С, При более глубоком разгаре лещади, когда остаточная толщина муллитовых блоков составляет 0,5- 0,7 и влияние вида хладагента на эффектив- 5 ность охлаждения проявляется довольно ощутимо. Указанные параметры составляют соответственно при охлаждении воздухом 4220 Вт/м2 и 190°С, а при охлаждении водой - 4720 Вт/м2 и 80°С. Переход с воздуш-- 0 ног о охлаждения лещади на охлаждение водой способствует снижению температуры в нижней части огнеупорного массива на 110°С, в средней - на 60°С, что снижает вероятность проникновения чугуна в огне- 5 упорный массив и тем самым повышает стойкость лещади и продляет срйк службы печи. . .„. С

Для доменных печей объём бм 320б- 5500 м3 рекомендуется следующий режим 0 охлаждения лещади:

. ТепловойРежим поток, Вт/м2 охлаждения 500-3000 , Воздушный 2800-45 ЬО . Воздушно-водяной 5 4200 и более Водяной

Фор м у лаизобретения

1. Устройство для охлаждения лещади, доменной печйГвключающее вертикальные плитовые холодильники, систему горизон0 тальных труб подлещадного Охлаждения с патрубками подводам отвода охладителей с запорной арматурой, отличающееся тем, что, с целью повышения стойкости лещади и продления срока службы печи путем

5 повышения эффективности ее охлаждения, оно снабжено перфорированными трубами, расположенными во внутренней полости горизонтальных труб подлещадного охлаждения на длину лещади печи, при этом на

0 одном из торцов перфорированных труб ус- тановлена запорная арматура.

2. Устройство по п. 1, о т л и.ч а ю щ е е- с я тем, что отношение площади поперечного сечения горизонтальной трубы подле- 5 щадного охлаждения к площади поперечного сечения перфорированной трубы составляет 2-10.

W///////M//////

gi

gi

Сущность изобретения: устройствр содержит вертикальные холодильники с горизонтальными трубами 2 подлещадного охлаждения, во внутренней полости которых по всей их длине установлены перфорированные трубы 3, на одном из торцов которых установлена запорная арматура 4, Кроме того, отношение полной площади горизонтальной трубы подлещадного охлаждения к площади поперечного сечения перфорированной трубы составляет 2-10. 1 з.п. ф-лы, 2 ил,

ЖШШШШ 2ЖШ2

1