УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ ОГНЕУПОРНОЙ ФУТЕРОВКИ СТЕНКИ И ТРУБОПРОВОДА ДЛЯ НАГРЕТЫХ ГАЗОВ Советский патент 1974 года по МПК C21B9/10 

1

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к устройствам соединения огнеупорной футеровки стенок и трубопровода для нагретых газов.

Известно устройство соединения стенок и трубопровода для нагретых газов, выполненное в виде сплошной цилиндрической кладки трубопровода, доходящей до внутренней поверхности огнеупорных стенок аппарата.

Недостатком такого устройства является низкая стойкость узла соединения футеровки стенки и трубопровода нри термических деформациях.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

Для этого в предлагаемом устройстве соединение огнеупорной стенки и трубопровода для нагретых газов выполнено в виде отдельных кольцевых слоев кирпичей, разделенных термическими швами, обеспечивающими стойкость соединения при транспортировании нагретых газов. При такой конструкции, когда температура внутри аппарата значительно меняется, так что внутренний слой кирпичной стены расширяется и смещается в месте соединения газопровода в направлении, перпендикулярном оси газопровода, огнеупорные кирпичи вокруг открытого внутрь аппарата

конца трубопровода могут свободно двигаться вместе с остальным внутренним слоем.

В некоторых случаях, в особенности если температурный градиент в огнеупорной стене

значителен, может быть полезным устраивать более одного скользящего соединения в стене так, чтобы два или более слоев стены двигались свободно относительно друг друга и внешне прилегающей кирпичной кладки при

изменении темнературы в процессе нагревания или охлаждения.

Таким образом, предпочтительно, чтобы указанный слой в стене лежал внутри множества огнеупорных кирпичных слоев, каждый

из которых содержал бы кольцо кирпичей, окружающее газонровод, нри наличии соединения, допускающего относительные перемещения или между каждой парой прилегающих слоев, или между крайним от середины слоем

и внешне прилегающей огнеупорной кирпичной кладкой стены.

Заметим, что скользящий слой или слои в стене распространяются вплоть до поверхности кирпичной кладки, ограничивающей трубопровод, так что горячие газы могут проникать в огнеупорную конструкцию; этот факт мог бы выглядеть недостатком. Оказалось, однако, что достаточно нанолнить скользящие

соединения огнеупорными веществами, например, такнми, как керамическая шерсть или войлок и т. п., чтобы устранить проникновение горячих газов в соединения. Таким образом, части кирпичной конструкции могут двигаться вдоль друг друга без взаимных нарушений, так что эта конструкция остается совершенно неповрежденной.

Поскольку в кирпичной конструкции сосуда может быть несколько слоев, которые способны двигаться один относительно другого при нагревании, нервоначально (в холодном состоянии) гладкая внутренняя поверхность кирпичной кладки, окружающей соединительный газопровод, после нагревания может иметь взаимно смещенные цилиндрические ряды кирпичей. В результате этого могло бы возникнуть ускоренное изнашивание выступающих краев, вызванное эрозией, и выступающие края значительно увеличили бы сопротивление потоку внутри соединительного газопровода. Этот недостаток может быть устранен, если одно или каждое кольцо кирпичей при холодном состоянии стены будет смещено перпендикулярно газопроводу из желаемого положения, когда оно находится в линии с газопроводом, на такую величину, при которой при нагревании до рабочей температуры тепловое расширение слоя, частью которого является кольцо, приводит кольцо в желаемое положение в линию. Величина сдвига может соответствовать свободному смещению кольца или колец при нагревании стены до рабочей температуры или быть вычисляемым свободным тепловым расщирением внутренних слоев кирничной кладки вдоль скользящих соединений. В том случае, когда указанная стена является стеной воздухонагревательной нечи с так называемой керамической горелкой, вмонтированной в стену в нижнем конце пакета горелок, вычисления должны учитывать ту рабочую температуру, которая должна установиться в нескольких слОях кирпичной кладки, причем расширение слоев при нагревании до этой температуры вычисляется от верхней грани керамической горелки до выхода для иагретого воздуха (горячее дутье). Такое вычисление возможно для частных случаев и не вызывает затруднений у специалиста.

Важно, чтобы кольцо или кольца огнеунорных крипичей имели достаточную устойчивость и были правильно закреплены в окружающей кирпичной кладке. Это требование особенно важно, если в результате расширения кирпичной кладки, окружающей газопровод, от соединения газопровода в направлении объема для горячего газа кольцо или кольца подвергаются напряжениям сжимающими силами, стремящимися вытолкнуть его или их в объем. Предпочтительно, чтобы кирпичи в кольце или в каждом из них имели блокировочные выступы и впадииы на их взаимно прилегающих поверхпостях, а также чтобы каждая примыкающая пара кирпичей имела две

пары блокировочных выступов и впадин, одна пара расположена продольно под углом к другой паре. Этим достигается больщая стабильность и становится невозможным скольжение кирпичей относительно друг друга.

Если стена имеет в области соединения газопровода искривленную внутреннюю поверхность, желательно, чтобы кирпичи одного или каждого из колец имели против их граней, обращенных внутри газопровода, грани, лежащие в плоскостях, в основном перпендикулярных указанным внутренним граням. Вследствие кривизны внутренней стены кольцо кирпичей тем самым как бы заклинивается и закрепляется в окружающей кирпичной кладке. Изобретение также дает конструкцию регенераторной печи для предварительного нагрева воздуха для доменной печи.

На фиг. 1 изображена часть стены воздухонагревателя для доменной печи в горизонтальном сечении; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид по стрелке В на фиг. 3.

Воздухонагреватель для горячего дутья, который предварительно нагревает воздух для снабжения доменной печи, имеет выходное соединение для горячего воздуха (фиг. 1).

Воздухонагреватель имеет внешний кожух 1, который соединен с внешней стеной 2 трубопровода 3 с фланцем 4 для горячего воздуха. С фланцем 4 могут быть соедииены золотник для горячего воздуха, клапан горячего дутья или компенсатор теплового расширения. Внутри стенки 2 трубопровода 3 нагретого дутья имеется кирпичная кладка. Стена из огнеупорных кирпичей внутри кожуха 1 подогревателя имеет внутреннюю поверхность 5, которая образует границу вертикального цилиндрического нространства, содержащего горячий воздух.

Трубопровод 3 для горячего воздуха проходит через огнеупорную стену впутри кожуха 1, выходя в пространство внутри стены. Огнеупорная стена внутри кожуха 1 состоит из внутреннего слоя 6, слоя 7, окружающего слой 6, причем оба слоя выполнены из огнеупорных кирничей, снаружи слой 7 окружен изолирующим слоем 8. Слои б, 7 и 8 взаимно отделены скользящими соединениями 9, 10. Части слоев 6, 7, непосредственно окружающие трубопровод 3, соответственно образованы кольцами 11, 12. Эти кольца отделены друг от друга, а кольцо 12 отделено также от слоя 8 частями скользящих соединений 9, 10. Слой 6, содержа.щий кольцо 11, и слой 7, содержащий кольцо 12 (фиг. 1, 2), способны двигаться в вертикальном направлении по отношению друг к другу и к слою 8, и, следовательно, различия теплового расширения слоев могут быть легко сглажены смещениями слоев относительно друг друга преимущественно в вертикальном направлении.

В холодном состоянии конструкция имеет две радиальных ступеньки 13, 14 в футеровке

трубопровода 3. после нагревания до рабочей температуры ступеньки 13, 14 исчезают, стена трубопровода 3 представляет собой гладкую и непрерывную поверхность вращения. Скользящие соединения 9 и 10 при строительстве сооружения уплотняются огнеупорным войлоком, который допускает некоторое движение слоев относительно друг друга и, тем не менее, дает достаточное уплотнение для того, чтобы устранить проникновение газов в соединения. Непрерывный изолирующий слой 8 соприкасается с кожухом 1 и со стеной 2 трубопровода и обычно состоит нз пористых кирпичей шамота. Для получения наиболее однородного распределения температур по кожугу 1 и по стене 2 с целью исключения нежелательных тепловых напряжений желательно, чтобы часть изолирующего слоя 8 внутри кожуха 1 имела приблизительно постоянную толщину, то же самое относится и к части слоя 8 внутри стенки 2 трубопровода. Поскольку степень изоляции повсюду не одинакова, желательно использовать материал с переменным коэффициентом изоляции, вместо изменения толщины слоя.

Слой 15 кирпичной кладки, образованный высококачественными огнеупорными кирпичами, является облицовкой изолирующего слоя 8 внутри степы 2 выходной части трубопровода 3 и образует стену трубопровода 3. Слой 15 оканчивается одним краем, ближайщим к пространству внутри печи, на скользящем соединении 10 и другим краем в области фланца 4, однако слой 15 не распрострапяется так далеко, как внещняя грань фланца 4, таким образом, слой 15 может расширяться, не сжимая скользящие соединения 9, 10 и не подвергая кольца 11, 12 осево.му давлению.

Прилегающие кирпичи слоя G (фиг. 3) имеют на взаимно примыкающих поверхностях зацепляющиеся выступы 16 и впадины 17, чем достигается хорощая блокировка в слое 6. Выступы и впадины 16, 17 (фиг. 4) имеются не только в кирпичах слоя 6, но и в кирпичах слоя 7. Выступы и впадины 16, 17 на любом кирпиче расположены под углом друг к другу, чем достигается очень жесткая блокировка кирпичей против относительных движений.

Все грани кирпичей, которые противоположны граням, образующим часть граничной поверхности трубопровода, и которые прилегают

к другим кирпича слоев 6, 7, лежат в плоскостях, преимущественно перпендикулярных искривленной внутренней поверхности 5 стены (фиг. 1), это эффективно заклинивает слои 6, 7, и они удерживаются от движення в пространство с горячим газом.

Предмет изобретения

1.Устройство соедииения огнеупорной футеровки стенки и трубопровода для нагретых

газов, содержащее кожух, футерованный несколькими слоями кирпичей, отличающееся тем, что, с целью компенсации термических деформаций кирпичей, огнеупорная футеровка в Л1есте соедннения стенки и трубопровода выполиена из отдельных кольцевых слоев кирпичей, разделенных термическими щвами с керамическими заполнителями, причем огнеупорные кольца выступают внутрь трубопровода на величину их термического расщирения

при нагреве.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кирпичи кольцевых слоев закреплены между собой по типу щппового соединеия.

Г

ттт&штт

7 //

Г2