Воздухонагреватель Советский патент 1981 года по МПК C21B9/02 

(54) ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к области воздушного дутья доменных печек и МГД (магнитогидродинамических) электростанций.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является воздухонагреватель, содержащий кожух, цилиндрический в нижней части и в. виде усеченной сферы в верхней, подкупольное пространство, насадочную камеру, поднасадочное пространство, газовый и воздушный коллекторы с патрубками подвода газа и воздуха, горелочные устройства, направленные вверх, кольцевую форкамеру и патрубки для отвода горячего дутья и продуктов горения и..подвода холодного дутья 1.

В современных высокотемпературных воздухонагревателях доменных печей требуемая температура дутья составляет 1400-1500°С при давлении до 5 ати, а в воздухонагревателях МГД-электростанций - 1750-2000°С при -давлении свыше 10 ати до 40 ати, что требует от конструкций воздухонагревателей повышенной раномерности температур по сечению насадки как в период нагрева, так и в дутьевой период, усиления механической прочности кожуха, применения новых более термостойких материалов для кладки и т. д., а так как воздухонагреватели относятся к аппаратам с большим межремонтным срокам службы (8-10 лет), то адним

5 из основных требований к ним является надежность работы, хорошая стойкость и долгий срок службы.

Однако при повышенном давлении дутья (в воздухонагревателях для МГД-электростанций более 10 ати) для сооружения известного воздухонагревателя требуется большой расход металла и затруднено исполнение мест сочленения цилиндрической части кожуха со сферической и плоским днищем, а также самой цилиндрической части и плоского днища; установка большого количества горелочных устройств снаружи воздухонагревателя уменьшает прочность кожуха и кладки нижней части купола, а также требует большого количества газонапорной и регулирующей арматуры, что усложняет реJO гулирование расходов газа и воздуха одновременно по всем горелкам; выполнение отвода продуктов горения и подвода холодного дутья через штуцера сбоку поднасадочного пространства, а также отвода горячего дутья сбоку кольцевой форкамеры явится причиной неравномерности температур по сечению насадки, что. приведет к ухудшению ее стойкости. Цель изобретения - увеличение стойкости и долговечности как отдельных элементов, так и всего воздухонагревателя в целом. Цель достигается тем, что кожух выполнен в форме шара, в центральной части которого расположена цилиндрическая насадочная камера, при этом по периферии насадочной камеры внутри кожуха установлены горелочные устройства, отдаленные друг от друга разделительными стенками, которые одновременно выполняют и роль упоров для стен насадочной камеры. Горелочные устройства соединены с кольцевыми коллекторами, расположенными внутри кожуха, а патрубки отвода продуктов горения и подвода холодного дутья в насадочную камеру соединены со щелью по периметру кольцевого коллектора, расположенного между кожухом и насадочной камерой ниже горелочных устройств. На фиг. 1 представлен предлагаемый воздухонагреватель, общий вид; на фиг. 2 - горелочное устройство, поперечный разрез (разрез А-А на фиг. 1). Воздухонагреватель имеет кожух 1, выполненный в форме шара. В центральной части кожуха на опорах 2 расположена насадочная камера 3, по периферии которой размещаются горелочные устройства 4, отделенные друг от друга разделительными стенками 5, выполненными без перевязки со стенами 6 насадочной камеры и служащими одновременно ее упорами. Газ и воздух подаются п0 двум самостоятельным штуцерам 7 и 8 в кольцевые газовый 9 и воздушный 10 коллекторы, расположенные внутри кожуха воздухонагревателя, а оттуда - в горелочные устройства, где газ зажигается и догорает в кольцевой форкамере 11, образованной стенами насадочной камеры и кладкой 12 подкупольного пространства 13. В нижней части под горелочными устройствами и коллекторами по периферии насадочной камеры расположен кольцевой коллектор 14 со щелью 15 по периметру, служащий для распределенного отвода продуктов горения и подвода холодного дутья в поднасадочное пространство 16 и насадоч«ую камеру. Отвод продуктов горения и подвод холодного дутья осуществляется через патрубки 17. Отвод горячего дутья производится через патрубок 18 в верхней части подкупольного пространства 13 воздухонагревателя. Предлагаемый воздухонагреватель работает следующим образом. В период нагрева газ и воздух подаются по штуцерам 7 и 8 в газовый 9 и воздушный 10 кольцевые коллекторы, а оттуда - в горелочные устройства 4, где газ смещивается с воздухом, зажигается и догорает в кольцевой форкамере 11 и подкупольном пространстве 13. Далее продукты горения, проходя через насадочную камеру 3, нагревают ее и движутся вниз в поднасадочное пространство 16, откуда через щель 15 по периметру кольцевого коллектора 14 проходят в коллектор и патрубки для отвода продуктов горения. В дутьевой период холодное дутье подается через патрубки 17 в кольцевой коллектор 14 и через кольцевую щель 15 по периметру коллектора - в поднасадочное пространство 16 и насадочную камеру 3, где оно нагревается и, выйдя в подкупольное пространство 13, равномерно отводится через патрубки 18 горячего дутья. Выполнение кожуха в форме щара обеспечивает работу воздухонагревателя при больших давлениях дутья, исключает сочленения отдельных элементов кожуха и повыщает его прочность. Расположенная в центральной части кожуха насадочная камера заполня-ется насыпными насадками, которые имеют удельную поверхность нагрева более 180 , что позволяет уменьшить объем насадочного материала в 8-13 раз по сравнению с лучщей в настоящее время отечественной насадкой БНИ-122. Применение такой насыпной насадки позволяет вписать насадочную камеру в кожух небольшого диаметра, что приводит к уменьшению габаритов воздухонагревателя и к существенному снижению затрат на его сооружение. Выполнение разделительных стенок между соседними горелками, расположенными по периферии насадочной камеры, без перевязки с последней дает возможность использовать их В качестве упоров для стен насадочной камеры, что увеличивает стойкость насадочной камеры. Размещение горелочных устройств, а также газового и воздушного кольцевых коллекторов внутри кожуха требует выполнения всего лищь двух отверстий в кожухе для подвода газа и воздуха к коллекторам, что увеличивает его стойкость, по сравнению с известным воздухонагревателем (где для каждой горелки необходимо специальное отверстие) . Кроме того в дутьевой период как снаружи, так и внутри кольцевых коллекторов давление одинаково и значительно уменьшается возможность их разрушения от большого давления. Выполнение рассредоточенного отвода продуктов горения и подвода холодного дутья в насадочную камеру через щель по периметру кольцевого коллектора, расположенного между кожухом и насадочной камерой ниже горелочных устройств, значительно выравнивает распределение те.м ператур по сечению насадочной камеры, вследствие чего увеличивается ее стойкость. Предлагаемый воздухонагреватель обеспечивает равномерное распределение температур по сечению насадки как в дутьевой период, так и в период нагрева, увеличивает механическую прочность кожуха, а также стойкость и долговечность всего воздухонагревателя в целом, что весьма важно для современных воздухонагревателей с высокими температурами (до 2000°С) и давлениями (свыше 10 ати) воздушного дутья. Формула изобретения 1. Воздухонагреватель, содержаший кожух, огнеупорные стенки, подкупольное пространство, насадку, поднасадочное пространство, газовый и воздушный кольцевые коллекторы с патрубками подвода газа и воздуха, горелки, кольцевую форкамеру, пат рубки отвода горячего дутья, дымовых газов, патрубок подвода холодного дутья, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости аппарата, кожух выполнен в виде шара, в центральной части которого размещена цилиндрическая камера насадки, а в кольцевом пространстве между огнеупорными стенками кожуха и стенками цилиндрической камеры насадки расположены горелки, разделенные друг от друга перегородками-упорами. 2. Воздухонагреватель по п. I, отличающийся тем, что горелки соединены с кольцевыми коллекторами, встроенными в огнеупорные стенки кожуха, а патрубки отвода дымовых газов и подвода холодного дутья встроены ниже горелок с кольцевым пространством между огнеупорными стенками кожуха и стенками цилиндрической камеры насадки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии № 48-4284, кл. С 21 В 9/00, опублик. 1973 (прототип).