Холодильник металлургических агре-гАТОВ Советский патент 1981 года по МПК C21B7/10 

Изобретение относится к теплообменным устройствам металлургических агрегатов. Известен двухслойный холодильник ме таллургических агрегатов с залитыми в металлические плиты трубами, по которы шфкулирует охлаждающая жидкость. Трубы могут быть подключены к контуру тех нической воды или охлаждаться по прин ципу испарительного охлаждения . Недостатками холодильников являются: а)опасность попадания больших количеств воды в печь при разрушении труб; б)сложность .поиска вышедщих из строя холодильников; в)необходимость применения компенсаторов термического расш1фенкя и газовых уплотнений; г)сложность и надежность технологии изготовления. Известен также холодильник с закрытыми по торцам трубами, заполненными жидкостью и помещенными одним концом В металлическую плиту. Другой конец таких труб охлаждается водой вторичного контура I2j . Однако в известных холодильниках появляется возможность выброса воды во вторичную зону охлаждения и запирания ее там паром. Предлагаемая конструкция холодильника тфедусматривает организацию направленной естественной циркуляции охлаждающей жидкости в закрытых по торцам трубах, используя одностсфоннвй нагрев этих труб тепловым потоком, идущим со стороны рабочего пространства металлургического агрегата. 11ель изобретения - повышение стойкости холодильника. Цель достигается тем, что плита, в которой трубы, вьшолнена двухслойной - металлической со стороны рабочетчэ пространства (теплового потока) и огнеупорной со стороны кожуха печи. Плоскость раздела этих слоев проходит через диаметральную плоскость трубы. 84 Металлический слой Ш1игы выполнен, например из чугуна или другого материала, имеющего достаточно высокую тешюпровод ность и нсаростойкость. Огнеупорный слой пл ты вьгаолнен из низкотеплопроводного (мен 5 ккал/м ч ) огнеупорного материала, например огнеупорного бетона. Внутренний объем труб разделен плоской перегородкой на две части: тепловоспринимающую и циркуляционную. Эти части сообщаются между собой у концов тру и -заполнены охлаждающей жидкостью до уровня, дозволяющего иметь достаточный . конденсационный участок, который вводит ся в холодильник вторичного контура охлаждения. С целью выравнивания гидродинамичес кого сопротивления тепловоспринимающей и циркуляционной полостей труб, соотношение площадей их сечений равно единице или больще за с.чет расположения перего родки относительно диаметральной шюско -сти трубы. В зависимости от плотности теплового потока плоская перегородка в полости трубы смещена по отношению ее диаметральной плоскости на 0,1-0,3 .внутреннего ди аметра в сторону поверхности, не воспринимающей тепловую нагрузку. Свободные концы закрытых по торцам труб холодильника выходят за пределы кожуха печи и введены в холодильнигси вторичного контура охлажде1шя. На фиг. I показан холодильник, про дольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез. Холодильник представляет собой плиту которая состоит из теплопроводной металлической плиты I и нетеплопроводной огнеупорной плиты 2. Между плитами I и 2 расположены закрытые по торцам трубы 3. Граница контакта между металлическим слоем I и огнеупорным слоем проходит по диаметральной плоскости труб 3. Внутренний объем труб 3, разделен .плоской перегородкой 4 на тепловоопринимающую полость 5 и циркуляцион.ную полость 6 . Над уровнем жидкости в полостях 5 и 6 имеется свободная полость 7 для KO денсации пара. Свободные концы труб 3 помешены в холодильники 8, объединенные коллекторами 9, с патрубками tO для подвода и отвода охлаждающей жидкости вторичного контура охлаждения. Работает предлагаемый холодильник следующим образом.. Тепловой поток со стороны рабочего пространства поступает через металлическую теплопроводную плиту I к контактирующей с ним поверхности труб 3 . Охлаждающая жидкость в тепловоспринимающей полости 5 нагревается,испаряется, а пароводяная смесь поднимается вдоль прилегающей к металлической плите I стенки трубы 3 . Прдъгал пароводяной смеси в полости 5 вызывеет движение вниз жидкости в полости 6 . Пароводяная смесь из полости 5 поступает в полость 7, где происходит сепарация, конденсация пара, и охлаждение жидкости. Охлажденная жидкость поступает в полость 6. Таким образом, в закрытых по торцам трубах 3 холодильника создается направленная естественная циркуляция охлаждающей жидкости. Конденсацию пара и охлаждение жидкости в полости 7 осуществляют жидкостью, циркулирующей через патрубки Ю, коллектор 9 и холодильники 8. Вторичный контур может быть подключен к системе водяного или испарительного охлаждения. Низкотеплопроводная огнеупорная плита 2 служит надежным теплоизолятором, ограничивающим тепловой поток из металлической плиты 1, и обеспечивает поступление тепла только к тепловоспринимающей поверхности труб 3. Поверхность труб 3, контактирующая с огнеупорной плитой, практически не воспринимает теплового потока. Поэтому на внутренней поверхности трубы 3 в циркуляционной полости 6 охлаждающая жидкость не кипит. Каждая труба 3 холодильника имеет автономный контур охлаждения. Увеличение теплового потока на любую из труб 3 приводит к автоматическому ускорению циркуляции охлаждающей жидкости по замкнутому внутреннему контуру и усилению теплообмена. В случае повреждения одной из труб 3 холодильника несколько снижается интенсивность охлаждения металлического слоя I, однако холодильник из строя не выходит. Охлаждающая жидкость из поврежденной трубы 3 выходит в виде пара и не представляет опасности для агрегата. Таким образом, холодильник предлагаемой конструкции исключает возможность попадания воды в рабочее пространство агрегата, автоматически реагирует на изменение тепловых нагрузок на каждую в отдельности трубу, автономен и не 584 влияет на работу других холодильшпсов, обеспечивает газоплотность в месгаХ вых да труб из кожуха печи и полную безопас ность эксплуатации, технологичен в изготовлешш и при установке на агретате. Применение холодильников предлагаемой конструкции позволяет з1 ачительно увеличить межремонтные сроки службы металлургического агрегата. Предлагаемый холодшшник может Ьыть применен на металлургических агрегатах, например доменных печах, где необходимо рациональное охлаждение огне упорной кладки, или в качестве рабочей поверхности, обращенной непосредственно в рабочее пространство печи. Формула изобретения I. Холодильник металлургических агре гатов, состоящий из двухслойной плиты и тепловых труб с закрытыми торцами и -внутренней перегородкой, один конец Ko3торых помещен в плиту, а другой в охлаждаемый кожух, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости колодильника, двухслойная плита вьшолнена из высоко теплопроводного материала со стороны рабочего пространства и ниэкотеплопроводногчэ со стороны кожуха металлургического агрегата, а граница слоев проходит по диаметральной плоскости охлаждающих труб, параллельной плоскости плиты. 2. Холодильник по п. I, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что внутренняя перегородка в охлаждающей трубе смешена от диаметральной плоскости труб в сторону низкотеплопроводного слоя плиты на величину ОД-О,3 внутреннего диаметра трубы. Источники ии} ормации, принятые во внимание при экспфтизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2043651/02, кл. с 21 В 7/10, 15.O6.1974. 2.Авторское свидетельство СССР N9 388025, кл. С 21 В 7/1О, 15.07.71..

/

91 6

Фиг.1