Доменный воздухонагреватель Советский патент 1978 года по МПК C21B9/02 

кладке трудно вьщержать такую их конфигурацию, которая обеспечивает равномерное распределение газа и воздуха и нх равномерное сгорание по периметр купола. Для улучшения распределения подачу газа и воздуха в коллекторы можно производить по многим патрубкам, однако это вызывает ослабление кожуха. При близком расположении горелки к насадке возможен недожог газа при входе в насадку, ее перегрев и. оплавление. Целью изобретения является обеспечение полного и равномерного по периметру выгорания газа при выходе в под купольное пространство, а также надежности, взрывобезопасности и увеличения срока службы купола, горелки насадки и кожуха воздухонагревателя. Это достигается тем, что в доменном воздухонагревателе, содержащем насадочную камеру, купол, газовый и воздушный кольцевые коллекторы, патрубки подвода газа и воздуха к коллекторам и горелочные устройства, между стенами насадочной камеры и купола выполнена кольцевая расширяющаяся кверху форкамера, а горелочные устройства расположены в ее нижней части,причём купол опирается на герметичную полую кольцевую балку, разделеннуювертикальной перегородкой с сильфонным ком пенсатором на два кольцевых коллектора, один из которых соединен с газовым, а другой - с воздушным подводящими патрубками, при этом коллекторы выполн€:ны С отверстиямиВ форкамеру, расположенными в шахматном порядке, над которыми установлены керамические насадки с каналаг и, закрытые сверху и имеющие отверстия в боковых стенках, а между н сащками находятся смесительные камера горелок. Кольцевая форкамера позволяет обес печить полное сжигание газа до выход в подкупольное пространство, что исключает догорание га.за при входе в насадку, ее перегрев и оплавление. Форкамера дает возможность удалять горелки от зоны высоких температур в кладке горелок и низа купола при переходах с газового периода на дутьевой и обратно и увеличивать срок их службы. Выполнение кольцевых коллекторов виде герметичной кольцевой балки для опоры купола с герметичной перегород кой позволяет устранить утечки газа и воздуха из коллекторов через непло ности с образованием взрывчатой смес в полостях кладки и равномерно распр делять газ и воздух по всем горелка (например установкой калибрующих шай на входе каналов для подачи газа и воздуха к горелкам или установкой ме таллического коллектора с изменяющей ся площадью), что обеспечивает равномерное сжигание газа и равномерное распределение температур по всему пе:риметру купола. Выполнение горелок в виде чередующихся насадок для газа и воздуха и расположенных между ними многочисленных и изолированных друг от друга полостей - смесителей позволяет -избежать возможности взрыва в смесителях (они свободно открыты) при проскоках пламени в них на малых нагрузках и обеспечить хорошее перемешивание газа и воздуха и быстрое выгорание газа в форкамере. Наличие двух патрубков подвода газа и воздуха к кольцевой балке, которая является элементом кожуха, позволяет минимально ослабить кожух воздухонагревателя и увеличить срок его службы. На фиг. 1 показан предлагаеь«лй воздухонагреватель; на фиг. 2 - горелка, разрез по периметру; на фиг. 3 - горелка, разрез по радиусу; на фиг. 4 воздухонагреватель, разрез по сечению (вид по стрелке А на фиг.1); на Фиг.5вариант выполнения горелки. Воздухонагреватель имеет патрубки 1 подвода газа и 2 подвода воздуха, которые расположены на боковой стороне герметичной коробчатой балки 3 по разные стороны от герметичной перегородки 4. Для компенсации возможных температурных расширений служит сильфонный компенсатор 5, делящий балку на два кольцевых коллектора: б для газа и 7 для воздуха. В верхней части коллекторов размещены чередующиеся в шахматном порядке многочисленные каналы 8 и 9, на входной стороне которых для выравнивания расходов газа и воздуха установлены калибрующие шайбы. Каналы 8 и 9 соединяются с насадками 10 для газа и 11 для воздуха, которое чередуются между собой и имеют на обеих боковых стенках отверстия: 12 для газа и 13 для воздуха и верхние перекрытия 14 и 15. Отверстия 12 и 13 выходят в расположенные между насадками 10 и 11 камеры - смесители 16, причем с одной стороны смесителя имеются отверстия для. выхода газа, с другой - для выхода воздуха. Перемешивание газа и воздуха во встречных струях происходит весьма интенсивно, ,что позволяет получать короткий факел. Отверстия 12 и 13 расположены на вертикальных стенках и не будут забиваться при обрушении кусков кладки сверху; нижние глухие части смесителя служат копильником для упавших кусков. При другом варианте горелка выполняется в виде параллельных стенок (см. фиг.5), которые образуют открытые сверху камеры для раздачи газа и воздуха параллельными, чередующимися потоками, причем для наилучшего смешения отношение скоростей выхода по токов должно составлять 1:3. Образующаяся в смесителе газовоздушная смесь загорается при выходе в форкамеру. Перекрытия 14 и 15, над которыми появляются зоны циркуляции, служат стабилизаторами воспламенения Проскок пламени в смеситель на малых нагрузках не опасен, так как смесите ли свободно открыты сверху. Выше горелок расположена форкамера 17, которая выходит под купол 18 воздухонагревателя, расширяясь, что позволяет уменьшить скорость выхода продуктов горения и улучшить их распределение по насадке а также сохранить сечение форкамеры при возмож нсм радиальном расширении кладки. В куполе имеется штуцер 19 .горячего дутья, расположенный выше насадочной камеры 20. При работе нагревателя в период нагрева газ и воздух через патрубки и 2 подаются в газовый и воздушный кольцевые коллекторы 6 и 7 и через отверстия в их верхней чайти р авномерно распределяются в соответствующие камеры 10 для газа и 11 для воздуха . Боковые стенки насадкОв имеют ряд отверстий 12 и 13, через которые происходит раздача газа и воздуха струями навстречу друг другу; образуется горючая смесь в смесителях 16 которая воспламеняется при выходе в кольцевую форкамеру 17. Высота фррка меры выполняется такой, чтобы обеспе чить полное сжигание смеси до выхода в подкупольное пространство, откуда продукты сгорания направляются в нас дочную камеру 20 воздухонагревателя. В течение периода дутья холодный воз дух, подаваемый через насадку снизу, проходя ,ее,-нагревается и отводится через штуцер 19 горячего дутья. Описываемая конструкция ;воздухонагревателя позволяет обеспечить взры вобезопасность рйОоты горелки-, полное и равномерное по периметру купола выгорание газа с раЬнрмерным наг.ревом купола и н еадки, устранить рез-кие колебания-те№ерэтур в и куполе и увеличить -тем. самым надежность и срок службы аппарата. Испытание горячей модели горелки с элементом форкамеры в масштабе 1:2 показывает, что, например, для полного выгорания 1аза для воздухонагревателей крупнейшей в мире доменной печи объемом 5000 м Криворожского металлургического завода достаточно форкамеры шириной JOO-400 мм и высотой 1200 мм при хорошей стабилизации факела горелки и отсутствии взрывных явлений при снижении нагрузки до затягивания горения в смеситель. Это по -1воляет уменьшить топсчный объем в 20 pct3 и устранить таким образом громоздкую выносную камеру горения, л также значительно упростить и удешевить конструкцию воздухонагревателя при большей надежности его работы. Формула изобретения 1.Доменный воздухонагреватель, содержащий купол, насадочную камеру, газовый и воздушный кольцевые коллекторы, размещенные под куполом, патрубки подвода газа и воздуха к коллекторам и горелочные устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы воздухонагревателя, между куполом и насадочной камерой выполнена кольцевая расширяющаяся кверху форкамера, а горелочные устройства расположены в ее нижней части, причем купол опирается на герметичную полую кольцевую балку, разделенную вертикальной перегородкой с сильфонным компенсатором на два кольцевых коллектора, один из которых соединен с газовым, а другой - с воздушными подводящими патрубками, причем коллекторы выполнены с отверстиями в форкамеру, расположенными в шахматном порядке, над котос4Ф1и установлены керамические насадки с каналами, закрытые сверху и имеющие отверстия в боковых стенках,а между насадками расположены смесительные камеры горелок. 2.Воздухонагреватель по п.1, о т л и ч а ю щ и и.с я тем, что отверстия вбалке отделены друг от друга перегородками, образующими открытые сверху каналы - щели. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Патент США 3473793, кл. С 21 В 9/02, 1969.