Регенеративная насадка для мартеновских и других плавильных, а также нагревательных печей Советский патент 1937 года по МПК F27D17/00 F27B3/20 

Стойкость, а следовательно и производительность плавильных печей, работающих с нагревом воздуха и газа по принципу регенерации тепла вышедших из печи продуктов горения, а прежде всего мартеновских печей, обусловливается в основном стойкостью регенеративных насадок.

Остановка мартеновской печи на длительный холодный ремонт, связанный со значительной потерей ее производительности, вызывается большей частью неудовлетворительным состоянием регенеративных насадок. Ремонт верха печи обычно менее продолжителен, будучи в большинстве случаев горячим, а потому он менее снижает производительность печи.

Исходя из достоинств и недостатков известных и применяемых в настоящее время конструкций насадок (решеток), изобретателем разработана конструкция насадки для применения в плавильных, главным образом, мартеновских, и нагревательных печах, а также в воздухонагревателях доменных печей (кауперах).

Эта насадка представляет собою две группы стен, пересекающихся

под прямым углом, причем стены каждой группы параллельны друг другу, а при пересечении стен они перевязываются таким образом, что каждый кирпич опирается на три нижележащих кирпича . с образованием вертикальных каналов (колодиев). Каналы сообщаются между собою боковыми прозорами, высота и ширина которых могут быть сделаны переменными, даже при употреблении кирпича только прямого и только одних определенных размеров. Прозоры чередуются в определенном заранее выбранном порядке по высоте, ширине и длине камеры при любых размерах ячейки (шанца). Размеры могут изменяться таким образом, что в одной и той же регенеративной камере можно получить несколько насадок (несколько кустов насадки), связанных между собою, но имеюших разные размеры ячейки.. Ячейки могут иметь квадратное или же прямоугольное сечение.

Предлагаемая конструкция насадки имеет преимущества насадки Сименса в отношении сообщения каналов (колодцев) между собою помощью боковых ходов и преимущества насадки

Каупера в отношении ее строительной прочности и устойчивости при работе печи и в отношении поверхности нагрева.

Представленные на чертежах два варианта кладки новой насадки дают полное представление об особенностях ее конструкции.

Однако число возможных вариантов не ограничивается двумя, из дальнейшего изложения видно, что для разных случаев практики могут быть предложены и другие варианты на основании ояного только первого, причем каждый из них, как и второй вариант, является частным случаем первого .варианта.

На чертеже фиг. 1 представляет вид сверху насадки, согласно первому варианту изобретения; фиг. 2 и 3-разрезы по фиг. 1 соответственно по плоскостям CD и АВ. Фиг. 4 чертежа представляет вид сверху кладки по второму варианту изобретения; фиг. 5 и 6-соответствуюш,ие разрезы по плоскостям CD и АВ.

Первый вариант. Первый вариант новой насадки (фиг. 1-3) имеет следующие особенности.

1.Насадка выкладывается из прямого кирпича принятых общесоюзным стандартом размеров (длина 300 мм, 250 мм или 230 мм} или из прямого кирпича любых размеров, в том числе и бруска.

2.Ни одна ячейка не выкладывается совершенно глухой; из четырех стенок ее две имеют по одному прозору (в остальных вариантах больше).

3.Каждый прозор в стенке ячейки одного ряда, соединяющий две ячейки, перекрывается кирпичом следующего ряда; в следующем ряду располагаются такие же прозоры, но они смещены относительно прозоров предыдущего ряда на одну ячейку; таким образом, прозоры в каждом ряду по высоте и ширине чередуются местами.

4.В первом ряду, считая от поднасадочных колосников, каждый кирпич опирается на колосник полной своей поверхностью, т. е. если кирпич имеет размеры:

а - длина кирпича в мм b - толщина „ в мм с - высота „ в мм.

то на поднасадочные (иначе называемые колосниками, козелками и на чертеже не показанные) кирпич опирается площадью (аХ) мм-.

Можно начинать кладку новой насадки не только непосредственно на колосниках, но и на разбежке (один или два ряда).

5.Расположение кирпича для образования ячейки при заданном размере ячейки, равном (Х) мм, и размере прозора, равном d мм, видно из чертежа фиг. 1 (для первого основного варианта),

Каждая ячейка образуется четырьмя кир11ичами, которые на чертеже обозначены цифрами /, 2, 3, 4. Кирпичи примыкают друг к другу под прямым углом, причем кирпичи 7 и 2 образуют глухие стенки ячейки, а кирпичи В 4 образуют стенки с прозорами.

Кирпич 5 не доходит до кирпича 4 на величину rf и кирпич 4 не доходит до кирпича 2 также на величину rf, где d-ширина прозора.

Примем, что линия //-/// параллельна цлинной стороне регенеративной камеры, а линия III IV параллельна короткой стороне ее; тогда прозоры, расположенные по длинной стороне, обозначим через /, а по короткой через g.

6.Следующий ряд выкладывается таким же порядком, но при этом непременно сдвигается относительно предыдущего ряда на расстояние, равное размеру .ячейки, причем это смещение может быть произведено параллельно любой стороне камеры, а также вверх или вниз (по плоскости чертежа). Делается это для того, чтобы не получить сплошного прозора по всей высоте камеры, а чередовать прозоры через ряд, что дает возможность перевязывать между собою горизонтальные ряды.

7.Чередуя прозоры не через один ряд, как указано на чертеже, а через несколько, можем получить прозоры различной высоты.

8.Вместо смещения рядов можно применять поворачивание их (верхних относительно нижних), причем можно получить различные комбинации расположения прозоров, а также различные варианты новой насадки.

9. Конструкция насадки характеризуется перевязкой рядов между собой, причем получается тройная перевязка. Это достигается смещением или поворачиванием рядов относительно друг друга.

Найдя на разрезе по АВ (фиг. 1) ту же ячейку, которая рассматривалась в виде сверху и образующие которую кирпичи занумерованы, видим, что каждый вышележащий кирпич 7 перекрывает три нижележащих кирпича, а на разрезе по CD видно, что каждый вышележащий кирпич 2 также перекрывает три нижележащих кирпича.

Таким образом, насадка представляет две группы параллельных стен, причем стены пересекаются между собой и связаны тройной перевязкой; каждая стена имеет прозоры, чередующиеся определенным образом по высоте и ширине любой из этих стен (в зависимости от принятого варианта).

10. На чертеже (вид сверху) видно, что прозоры, располагаясь в каждом ряду в определенном порядке, образуют зигзаги, направленные от угла I чертежа к углу /// как в верхних, так и в нижних рядах. Прозоры нижнего ряда обозначены пунктиром.

Поворачивая один ряд относительно другого, можно направить прозоры в следующих рядах в противоположную сторону. Эти прозоры облегчают движение газов в указанном направлении, что помогает распределить газы по горизонтальному сечению насадки желательным образом.

Для сохранения зигзагов и направления их в другую сторону можно повернуть произвольно первый ряд (считая от колосников), следующие же ряды не поворачивать, а смещать один относительно другого, как указано выше, для получения перевязки и чередования прозоров в определенном порядке по высоте и ширине камеры.

Ясно также, что прозорные зигзаги можно расположить симметрично относительно какой-нибудь оси (например, относительно середины насадки), создав две группы их и больше. В других вариантах прозоры группируются иначе.

П. Как видно из чертежей, размеры ячейки могут изменяться за счет увеличения и уменьшения щирины прозора при одном и том же размере кирпича. Например, применяя кирпич 300X150X65 мм для образования ячейки мм, получаем прозор 65 мм с площадью сечения прозора 150X65 мм, а для ячейки 135Х Х135 мм получаем прозор шириною 35 мм с площадью сечения 150Х Х135лш

Кроме того, оба размера ячейки по длине и ширине камеры могут быть сделаны не одинаковыми, что также ясно видно из чертежей.

12.В каждой регенеративной камере можно выложить, применяя новую насадку несколько насадок (несколько кустов насадки) с различным сечением ячейки, причем все кусты связаны между собою в горизонтальной плоскости (тройная перевязка) и сообщаются указанными прозорами.

13.Опорные поверхности кирпича имеют следующие размеры в первом ряду (считая от колосников):

нижняя (аХЬ) мм

боковая (йХс) мм, в каждом вышележащем ряду:

нижняя () мм- минус ( Xd) ММ-, где

d-ширина прозора, т. к. под каждым кирпичом проходит один прозор (фиг. 1-вид сверху),

боковая (ЬУ(с) мм.

Отсюда следует, что в новой насадхе каждый кирпич имеет очень большую (сравнительно с насадкой Сименса) опорную поверхность. Это дает всей конструкции большую устойчивость. При кладке такой насадки по ней можно свободно ходить (что замечалось на практике).

Второй вариант. Второй вариант насадки, изображенный на фиг. 4-6 чертежа, представляет, как и другие варианты, частный случай первого.

Отличие второго варианта состоит:

1.В ином порядке расположения кирпича для образования ячеек но с сохранением характера насадки.

2.В ином порядке расположения I прозоров ячеек.

В первом варианте кирпич каждого горизонтального ряда укладывается зигзагообразными рядами, вследствие чего и прозоры располагаются также загзагообразно, причем каждая ячейка имеет два прозора.

Во втором варианте не каждая ячейка имеет по два прозора; часть ячеек имеют по одному, а часть по три прозора, причем один из этих трех общий с соседней ячейкой, имеющей один только прозор. Поэтому в каждом горизонтальном ряду насадки получаются ряды прозоров, расположенные параллельно одной из стен регенеративной камеры.

В этом случае .ряды прозоров помогут лучше заполнять насадку продуктами горения (или нагреваемым воздухом или газом) по щирине насадки, если линию /-//считать параллельной щирине камеры.

По высоте насадки прозоры в обоих вариантах чередуются одинаково.

Остальные варианты являются, как и второй, частным случаем первого; например, третий вариант является комбинацией первого и второго, причем часть ячеек имеет один прозор, а часть-два и три прозора; часть кирпичей имеет боковую поверхность опоры (ЬХ.с) мм , а часть кирпичей (2х6Хс) мл{, т. е. кирпич (каждый) этой части прижимается двумя соседними.

Преимущества новой насадки по указанию изобретателя таковы:

1.Достаточная строительная прочность новой насадки, объясняющаяся перевязкой кирпичей и больщой опорной поверхностью (нижней и боковой) каждого из них.

2.Больщая устойчивость во время работы, так как кирпичи даже верхних рядов опрокинуться не могут, как это имеет место в насадке Сименса; они могут только наклониться и лищь на величину, равную щирине прозора, и встретят соседние кирпичи, которые помещают дальнейщему движению. Практика эксплоатации такой насадки на заводе „Коминтерн (Днепропетровск) в мартеновской печи, работающей на нефти (садка 67 тонн), показала, что даже наклонения кирпичей в самом верхнем ряду не происходит. Кирпич сгорает до толщины 15 мм и не падает. В этом основное преимущество новой насадки перед насадкой Сименса.

3.Новая насадка лищена главного недостатка насадки типа Каупера, а именно канал, засорившийся в одном месте, продолжает работать за счет боковых прозоров. Ломка этой насадки после опыта ее установки на указанной печи (во время следующего ремонта) показала, что боковые прозоры не были залиты щлаком. Это дает основание утверждать, что новая насадка сохраняет основное достоинство насадки Сименса - сообщение каналов между собою.

4.Новая насадка дает возможность иметь переменное сечение ячейки, т. е. при одном и том же сорте кирпича, в отнощении его размеров, можно выложить в одной и той же камере несколько кустов насадки, из которых каждый будет иметь свое сечение ячейки, но каждый куст будет связан с соседним как в строительном отношении (перевязка кирпича), так и в отношении движения газов (через боковые прозоры).

Известно, что только насадка, построенная таким образом, будет правильно питаться продуктами горения, а также равномерно охлаждаться нагреваемым воздухом или газом.

Поверхность нагрева новой насадки можно считать равной (при одном и том же размере ячейки) поверхности нагрева насадки Каупера и, следовательно, больще поверхности нагрева насадки Сименса.

Например, для ячейки 150X150 мм при кирпиче 300X150X65 мм насадка Каупера дает поверхность нагрева 13,4 , а насадка Сименса12,12

Новая насадка при ячейке 150Х Х150 мм имеет прозоры щириной 65 мм; при этом для того, чтобы получить поверхность нагрева насадки Каупера, в каждой ячейке не хватает площадки 150X65 мм, но каждый прозор открывает две таких площадки-одну на боковой поверхности кирпича, а другую-на торцовой поверхности кирпича для каждых двух смежных ячеек, т. е. получается поверхность нагрева такая же, как у насадки Каупера.

6. Допуская кладку ячейки переменного сечения, новая насадка легко комбинируется с насадкой Сименса, если нижние ряды сложить по Сименсу, а верхние по типу новой насадки для устойчивости. При этом новая насадка будет иметь такой же размер ячейки, как и насадка Сименса, и поэтому каждый вертикальный канал по всей высоте будет отвесным без всяких смещений, чего не удается добиться при комбинировании насадки Каупера с насадкой Сименса.

Из приведенного видно, что новая насадка с успехом может быть приманена в тех плавильных и нагревательных печах, где продукты горения, поступая в регенеративную камеру при высокой температуре, несут с собой большое количество пыли (шлака) жидкой или размягченной.

Кроме того она пригодна и для менее тяжелых условий службы, когда от насадки требуется только равномерность работы по ее сечению.

В мартеновских печах она особенно пригодна для случая широких и приземистых насадок. Здесь равномерное движение газов может быть создано только насадкой, допускающей кладку ячейки переменного сечения.

По этой же причине новая насадка пригодна и для двухъоборотных насадок, где первая камера может иметь большее сечение ячейки для устранения перегрева верхних рядов.

Она же пригодна и для кладки насадок воздухонагревателей доменных печей (кауперов), причем ее применение дает следующие преимущества:

1. Устраняется недостаток насадки Каупера-выход из строя целого ряда полностью из-за местного сопротивления в одном месте его.

2. Сокращается количество фасонного кирпича в том случае, когда кладка насадки воздухонагревателей производится поясами, причем каждый пояс имеет свое сечение ячейки. При кладке насадки по Кауперу каждый пояс обычно выкладывается из одного сорта кирпича, годного только для этого пояса. Новая насадка, допуская переменное сечение ячейки, сократит количество сортов кирпича, необходимых для кладки одного каупера, главным образом, в тех случаях, где толщина кирпича по высоте каупера изменяется не очень сильно.

Предмет изобретения.

1.Регенеративная насадка для мартеновских и других плавильных, а также нагревательных печей с прямоугольными каналами и с боковыми прозорами в ячейках, отличающаяся тем, что из четырех кирпичей или брусков, образующих ячейку, только один, два или три кирпича примыкают вплотную своим торцом к соседнему кирпичу, расположенному к нему под углом ЭО, остальные же кирпичи ячейки не доходят до соседнего кирпича с целью образования трех, двух или одного бокового прозора в ячейке;

2.Форма выполнения насадки по п. 1, отличающаяся тем, что каждый кирпич верхнего ряда сдвинут на расстояние, равное ширине ячейки, по отношению к лежащему под ним кирпичу нижнего ряда, с целью чередования прозоров через один ряд по высоте насадки.

3.Видоизменение насадки по п. 1, отличающееся тем, что прозоры чередуются не через один ряд кирпича насадки, а через несколько рядов, с целью получения прозоров различной высоты.

«л