Трубчатый кессон испарительного охлаждения шлаковозгоночной печи Советский патент 1993 года по МПК F27D9/00 

Ж

е

г

ч

ч

го

(Я

Изобретение относится к металлургической теплотехнике. Кессон содержит охлаждаемые вертикальные трубы 1, входной коллектор 2 с подводами воды 3 и выходной коллектор 4 с отводами пароводяной смеси 5, расположенные симметрично относительно вертикальной оси кессона, причем количество отводов пароводяной смеси превышает число подводов воды, а расстояние а по горизонтали между соседними подводами воды и отводами пароводяной смеси и расстояние b От торца коллектора до ближайшего подвода воды связаны Соотношением а/Ь 0,50-0,75. Данная схема расположения подводов воды и отводов пароводяной смеси обеспечивает снижение 6-а

со

гидравлического сопротивления кессона по сравнению с известным решением, а также сводит к минимуму разброс (дисперсию) сопротивлений различных циркуляционных контуров по сравнению с их средним значением, что соответствует боИзобретение относится к металлургической теплотехнике, в частности к кессонам шлаковозгоночных печей цветной металлургии.

Целью изобретения является увеличение надежности и срока службы кессона путем повышения степени выравнивания величин скоростей потоков охлаждающей жидкости в различных вертикальных трубах кессона при сохранении общего количества подводов воды и отводом пароводяной смеси.

Цель достигается тем, что в устройстве для охлаждения деталей стенок шахтной печи, содержащем вертикальные охлаждаемые трубы, входной коллектор с подводами воды и выходной коллектор с отводами пароводяной смеси, расположёнными наряду с подводами воды симметрично относительно вертикальной оси кессона, число отводов пароводяной смеси на выходном коллекторе превышает число подводов воды на входном коллекторе, а расстояние а между вертикальными осями соседних подводов воды и отводов пароводяной смеси и расстояние b от торца входного коллектора до ближайшего подвода воды связаны соотношением а/Ь 0,50-0,75.

Заявляемый кессон отличается от известного тем,.что при сохранении общего количества подводов воды на выходном коллекторе и отводов пароводяной смеси на выходном коллекторе число отводов пароводяной смеси превышает число подводов, расстояние а между вертикальными осями соседних подводов пароводяной смеси и расстояние b от торца входного коллектора до ближайшего подвода .воды связаны соотношением а/Ь 0,50-0,75.

Техническая сущность предлагаемого решения заключается в том, что более высокая степень выравнивания величин скоростей потоков охлаждающей жидкости в вертикальных трубах кессона достигается путем увеличения средней длины пути прохождения потоков отточки подвода воды до входных отверстий вертикальных труб во входном коллекторе и уменьшении средней

лее устойчивой циркуляции охлаждающей жидкости, выравниванию величин скоростей потоков жидкости в трубах, равномерному нагреву труб, снижению уровня пульсаций. Срок службы кессона не менее 7 лет. 3 ил.

длины пути потоков от выходных отверстий труб до точки отвода пароводяной смеси в выходном коллекторе.

Поскольку сопротивление потоку пароводяной смеси в выходном коллекторе в несколько раз выше, чем сопротивление потоку пароводяной смеси в выходном коллекторе (из-за более высокой скорости потока и соответственно более высокого уровня

его турбулентности в результате перехода части воды в пар), уменьшение длины пути прохождения потока в этом коллекторе значительно эффективнее, чем такое же по величине уменьшения длины пути во входном

коллекторе.

Таким образом,степень выравнивания скоростей потоков охлаждающей жидкости через различные вертикальные трубы кессона определяется степенью выравнивания

сопротивлений горизонтальных участков соответствующих циркуляционных контуров. В качестве характеристики последней величины принимаем величину дисперсии этих сопротивлений относительно их среднего значения.

Можно использовать также показатель среднего квадратического отклонения.

При расположении отводов пароводяной смеси на расстоянии а 0,50 b от вертикальной оси кессона сопротивление выходного коллектора для потока, проходящего через крайние трубы кессона, увеличится и скорость потока охлаждающей жидкости в этих трубах снизится по сравнению со скоростью потока в центральных (средних) трубах, т.е. степень выравнивания скоростей потоков снизится.. При расположении же отводов пароводяной смеси на расстоянии а 0,75 b от вертикальной оси

кессона увеличится сопротивление выходного коллектора для потока, протекающего через центральные трубы, и скорость потока в них уменьшится по сравнению со скоростью потока через крайние трубы, т.е. степень выравнивания скоростей потоков снова снизится. Таким образом, заявляемое соотношение расстояний а/Ь 0,50-0,75 является оптимальным.

Положительный эффект заявляемого решения выражается в более равномерном по сравнению с прототипом нагрева труб, предотвращении прогаров, уменьшении вероятности образования паровых мешков пузырей) и возникновении пульсационного режима.

Более того, даже в случае образования парового мешка на каком-либо участке выходного коллектора, он достаточно быстро выводится через ближайший отвод по соответствующей подъемной трубе, не нарушая режима течения пароводяной смеси в другой подъемной трубе.

Помимо выравнивания величин сопротивлений горизонтальных участков кессона заявляемое техническое решение обеспечивает также снижение среднего сопротивления этих участков.

Среднее сопротивление горизонтальных участков кессона снижается в 1,33-1,55 раза для рабочего давления охлаждающей жидкости 40 кгс/см в 1,31-1,52 раза для рабочего давления 50 кгс/см2. Следовательно, соответственно снижается и среднее со- противление этих участков.

Среднее сопротивление горизонтальных участков кессона снижается в 1,33-1,55 раза для рабочего давления охлаждающей жидкости 40 кгс/см и в 1,31-1,52 раза для рабочего давления 50 кгс/см . Следовательно, соответственно снижается и гидравлическое сопротивление всего кессона, т.е. заявляемое решение обладает более низкими потерями напора при движении охлаждающей жидкости, чем прототип. Данное обстоятельство создает дополнительный положительный эффект, выражающийся .в улучшении циркуляции охлаждающей жидкости, более свободному прохождению ее через кессон и более устойчивой работе всего кессона.

На фиг. 1 представлена схема предлагамого кессона; на фиг. 2 -двойной кессон; на фиг. 3 - кессон с двумя подводами и ремя отводами пароводяной смеси.

Кессон содержит вертикальные охлажаемые трубы 1, соединенные с входным коллектором 2, имеющим центральный подвод воды 3, и выходным коллектором 4, имещим два отвода пароводяной смеси 5.

Кессон работает следующим образом.

Охлаждающая жидкость (вода) по опукной трубе из барабана-сепаратора (не поазан) поступает во входной коллектор 2 ерез центральный подвод 3.

Рабочее давление охлаждающей жидкоти составляет 40-50 кгс/см . Из входного коллектора поток воды поступает в вертиальные охлаждаемые трубы 1, на рабочую

поверхность которых действует высокотемпературный тепловой поток со стороны рабочего пространства печи. Под действием этого потока поступающая в трубы 1 вода 5 нагревается до кипения и постепенно переходит в пароводяную смесь, доля пара в которой увеличивается по мере подъема смеси по трубам. Из труб пароводяная смесь поступает в выходной коллектор 4 и

0 через отводы 5 выводится из кессона подь- емными трубами в барабан-сепаратор.

Надежность и срок службы кессона от равномерности нагрева прежде всего ох-. лаждаёмых вертикальных труб 1. Для этого

5 скорость движения пароводяной смеси в трубах не должна сильно отличаться для разных труб, например, средних и крайних. Предлагаемая схема расположения подвода воды и отводов пароводяной смеси реша0 етуказанную задачу и позволяетобеспечить устойчивую работу кессона.

Кессон на фиг. 1 (одинарный), а также любая его половина по ту или иную сторону от вертикальной оси симметрии могут рас5 сматриваться как элементы, составляющие части других более сложных кессонов. Комбинируя указанные элементы между собой различными способами и в различном количестве, можно получить кессоны более

0 сложной конструкции, эквивалентные исходному одинарному кессону.

Так, например, соединив торцами два одинарных кессона, получим так называемый двойной кессон (на фиг. 2), имеющий

5 два подвода воды и четыре отвода пароводяной смеси и эквивалентный исходному, Данный кессон характеризуется таким же по величине средним сопротивлением циркуляционных контуров и таким же разбро0 сом (дисперсией, средним квадратичным отклонением) сопротивлений относительно их средней величины, что и одинарный кессон с одинаковым значением отношения а/b, а следовательно, итужестепеньвырав5 нивания скоростей потоков.

Иначе говоря, вместо отдельных, одинарных кессонов имеем один цельный двойной кессон вдвое большего размера (по длине) и с такими же характеристиками. В

0 ряде случаев это может оказаться выгодным: снижается расход материалов и другие затраты на изготовление кессона и его монтаж, уменьшается металлоемкость кессона на единицу его длины. Недостатки: в случае

5 замены кессона из-за прогара труб в два раза возрастают затраты на ремонт, что, впрочем, при длительном сроке службы кессона может оказаться несущественным.

Если же к одинарному кессону (фиг. 1) присоединить, например, справа его же

правую половину (или слева левую половину), удлинив, чтобы сохранить симметрию, участок Ь-а до размера а, получим кессон с Двумя подводами воды и тремя отводами пароводяной смеси (фиг. 3). Этот же кессон можно получить, совместив два центральных отвода пароводяной смеси двойного кессона (фиг. 2) в один путем сдвига обеих половин кессона к центральной оси на расстояние Ь-а с той и другой стороны.

Будучи эквивалентен исходному, новый кессон имеет те же технологические и экономические преимущества (и недостатки), что и двойной кессон перед одинарным, однако его конструкция несколько проще, так общее количество воды и отводов пара получилось на единицу меньше.

Формул а изобретен и я Трубчатый кессон испарительного ох: лаждения шлаковозгоночной печи, содержащий вертикальные охлаждаемые трубы, входной коллектор с подводами воды и выходной коллектор с отводами пароводяной смеси, расположенными наряду с подводами воды симметрично относительно вертикальной оси кессона, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности и срока службы кессона путем повышения степени выравнивания величин скоростей

-потоков охлаждающей жидкости в разных вертикальных трубах кессона при сохранении общего количества подвода воды и отводов пароводяной смеси, число отводов пароводяной смеси превышает число подводов воды, а расстояние а между вертикальными осями соседних подводов и отводов пароводяной смеси и расстояние b от торца входного коллектора до ближайшего подвода воды связаны соотношением

а/Ь 0,50-0,75.