Горизонтальный воздухонагреватель Советский патент 1979 года по МПК C21B9/06 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть применено во всех отраслях народного хозяйства, где требуется высокотемп ратурный нагрев дутья. Известен горизонтальный воздухонагреватель, состоящий из кожуха с внутренней огнеупорной футеровкой, который установлен на фундаменте посредством опор, насадки, штуцеров подвода и отвода 1. Известный воздухонагреватель не достаточно эффективен в работе и имеет низкую стойкость конструкций. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является горизонтальный воздухонагреватель, кожух которого установлен на фундаменте посредством определен го числа опор (одна из них закрепле а другие установлены на устройстве, допускающем свободное расширение вдоль устройства) и защищен от нагрева внутренней огнеупорной и изоли рующей футеровкой .Относительное расширение мэжду металлической оболочкой и футеровкой компенсируется несколькими температурными швами, предусмотренными в этой футеровке. Насадка свободноразмещена во внутреннем пространстве и полностью заполняет весь объем поперечных отделений, кроме двух свободных камер, из которых одна является камерой горения и сборником горячего дутья, а другая предназначена для сбора и выдачи продуктов горения и для подачи холодного дутья. На стороне камеры горения имеются устройства для сх игания топлива с отделительными клапанами, а также штуцер горячего дутья с отделительным клапаном.На противоположной стороне имеются штуцеры для отвода дыма и для подачи холодного дутья с клапанами. Известная конструкция 3 и 4 обладает следующими недостатками,существенно снижающими ее полезность и препятствующими ее внедрению для нагрева воздуха до высоких температур: 1. Насадка, как со стороны камеры горения, так и со стороны камеры холодного дутья имеет вертикальные образующие.При зтом,на горячей стороне нижние слои насадки,находятся под воздействием горячих газов и под давлением вышележащих слоев насадки (величины давлений при диаметре насадки 7-9 м могут достигать 2,54 кг/см), в то время как верхние слои насадки, подвергающиеся воздеПствию тех же температур практически не несут никакой нагрузки. Поэтому максимальная температура дутья ограничивается предельнодопус тимыми условиями работы нижележащих огнеупоров в высокотемпературной зоне воздухонагревателей. 2. Свободно лежащая насадка, образованная блоками, трубками или другими элементами, дает осадку. Поэтому в верхней цилиндрической части образуется полость, по которо могут протекать значительные количества греющего газа (или дутья), тепло которого практически не используется. Предлагаемая конструкция горизонтального воздухонагревателя, исключающая указанные выше недостатки показана на фиг. 1 и 2. Целью изобретения является повышение эффективности нагрева дутья и повьш ение стойкости конструкций. Для этого насадка со стороны камеры горения уложена уступом таким образом, чтобы образующая уступа составляла угол 40-60° с горизонтальной осью воздухонагревателя,при этом насадка выполнена в виде удлиненных по горизонтали блоков, уложе ных с вертикальным зазором, составляющим 0, от радиуса насадки. В полости, образованной сводово частью камеры насадки и самой насад кой, выполнены сегментообразные выс тупы, входящие в вертикальные зазоры насадки, а радиус кривизны высту пов составляет 0,9fl,l радиуса камеры насадки. На фиг. 1 показан горизонтальный воздухонагреватель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А фиг.1. Воздухонагреватель состоит из ко жуха 1, на внутренней поверхности которого уложена огнеупорная футеровка 2 с компенсационными кольцами 3; с одной стороны воздухонагревателя к камере 4.горения примыкает штуцер 5, соединенный с горелочным устройством б и штуцером горячего дутья с отдельным клапаном 7. Кожух 1 уложен на неподвижные опоры 8 и подвижные опоры 9. С другой стороны воздухонагревателя к камере ю продуктов горения и холодного дутья подсоединен штуце с компенсатором 11, в свою очередь, соединенным со штуцерами дымовых клапанов 12 и холодного дутья 13. Между камерами 4 и 10 расположена насадка 1-4 в виде удлиненных по горизонтали насадочных блоков с орие тировочной длиной 2,5-3,5 м, уложен ных с вертикальными зазорами 15, составляющими 0,5-lp % от радиуса насадки. Насадка 14 со стороны каме ры горения 4 выполнена уступом та44КИМ образом, чтобы образующая уступа составляла угол с горизонтальной осью воздухонагревателя, равный 40-60°. В свободной полости, образованной футеровкой 2 и насадкой 14, над вертикальными зазорами 15 установлены сегментообразные выступы 16, выполненные из того же огнеупорного материала, входящие в зазоры 15, при этом радиус кривизны выступов 16 0,9 г 1,1 радиуса камеры насадки, а высота выступов составляет 3 г 10,0% радиуса камеры насадки. Предложенный горизонтальный воздухонагреватель работает следующим образом. При закрытом отделительном клапане 7 и открытом дымовом клапане 12 посредством горелочного устройства 6 через штуцер 5 в камере горения 4 происходит горение топлива и нагрев продуктами горения насадки 14, выполненной в виде блоков с ориентировочной длиной 2,5- 3,5мис вертикальным зазором 15, составляющим 0,5 т 1,0% от радиуса насадки 14. При работе воздухонагревателя в ный клапан 7 и клапан 13 холодного дутья открьюаются, а дымовой клапан 12 закрывается и холодный воздух, проходящий через камеры 10 и насадку 14, нагревается. В предложе ной конструкции воздухонагревателя за счет того, что уступ насадки 14 образует угол с горизонтальной осью воздухонагревателя, равный 40-60°, нижние слои насадки 14, подвергающиеся воздействию высокой температуры, не нагружены, а н:1жние (более глубокие) слои насадки 14, находящиеся под нагрузкой от верхних слоев - подвергаются воздействию газа, температура которого понижена при прохождении через впереди лежащие ряды насадки 14. Насадка 14 укладывается в виде отдельных блоков с зазорами 15 по вертикали. Через эти зазоры возможен переток газа или воздуха в случае перекрытия каналов в каком-либо из блоков насадки. Для предотвращения перетока газа или воздуха в свободной полости, образуемой при вертикальном смещении насадки, на расстоянии 2,5 - 3,5 м по горизонтали устанавливаются сегментообразные выступы 16, направленные внутрь камеры насадки в зазоры 15, выполняемые из того же огнеупорного материала, что насадка и стены, радиусы кривизны которых 0,9 - 1,1 радиуса камеры насадки, а высота выступов составляет 3-10% от радиуса камеры насадки 14. Применение предложенного технического решения применительно к блоку воздухонагревателей (3 шт.) позволит повысить эффективность нагрева дутья и повысить стоПкость металлоконструкции с ориентировочным экономическим эффектом 320 тыс.руб.

Формула изобретения

Горизонтальный воздухонагреватель, содержащий кожух, футеровку, насадку, штуцеры подвода и отвода газа и воздуха и опоры, отличающийтем, что, с целью повьзшения

с я

эффективности нагрева, стойкости конструкции и исключения перетока

газа или воздуха, насадка со стороны камеры горения выложена уступом под углом 40-60 к его продольной оси

горизонтальными блоками, уложенными с вертикальными зазорами, составляющими 0,5 f 1,0% ее радиуса, в полости которых между футеровкой камеры насадки и самой насадкой,.выполнены сегментообразные выступы с радиусом кривизны, равным 0,9 f 1/1 и высотой - 3 г 10% радиуса камеры насадки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3175816, кл. 266-14, 1963.

2.Патент Франции 1.411178, С 21 В, 1965.

3.Патент ПНР 51117, кл. 18 а, 9/02, 1966.

4.Патент США № 3124337, кл. 263-19, 1964.

J 2f6

/ / П/

6041 0« У 0 ХуО а ООСОС ОС-00

f; / И /

/ /5 / /

г