Доменный воздухонагреватель Советский патент 1982 года по МПК C21B9/02 

(З) ДОМЕННЫЙ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкциям воздухонагревателей доменных печей и может быть использовано в других областях техники, где требуется высокотемпературный нагрев газов.

Известны доменные воздухонагреватели, содержащие кожух, огнеупорную кладку стенок и днище камеры горения, камеру насадки, горелку, штуцера холодного и горячего дутья 1 J.

Недостаток известных воздухонагревателей состоит в низкой стойкости кладки камер горения.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому экономическому эффекту является дЬменный воздухонагреватель, содержащий кожух, огнеупорную кладку радиальной и основной разделительных стенок, горелку, штуцера горячего и холодного дутья, камеру горения и ее кладку днища, в которой выполнен кольцевой паз, соединенный. вертикальными каналами с расположенным внутри кладки днища кол- , лектором, подключенным к двум наружным штуцерам подвода охладителя 2.

Недостатком известного воздухонагревателя является недостаточная эф- , фективность аэродинамической защиты кладки разделительной стенки. В известном воздухонагревателе в днище ка10меры горения устанавливаются сопла, через которые подают охладитель (например, хохюдное дутье), который, омывая стены камеры горения защищает их от теплового воздействия продуктов го15рения. Газовоздушная смесь, выходящая из штуцера горелки, подается перпендикулярно к разделительной стенке, омываемой охладителем. В связи с этим, в 2Q этой области энергия струй охладителя будет интенсивно уменьшаться, газовые потоки перемещаются и эффективность защиты кладки камеры горения в области разделительной стенки уменьшится. Цель изобретения - повышение эффективности и надежности аэродинамичес-. кой защиты кладки камеры горения. Поставленная цель достигается тем, что 8 доменном воздухонагревателе, содержащем кожух, огнеупорную кладку радиальной и разделительной стен, горелку, штуцеры горячего и холодного дутья, камеру горения и футеровку ее днища, в которой выполнен кольцевой паз, соединенный вертикальными каналами с расположенным внутри футеровки днища коллектором, подключенным к двум наружным штуцерам подвода охладителя, воздухонагреватель снабжен дополнительнои разделительной стенкой на расстоянии 0,01-0,03 и высотой 0,5-1,0 от длины дуги основной разделительнойIстенки , при этом вдоль дополнительной стенки размещены контрфорсы с расстоянием между ними, равным 0,12-0,20 длины дуги разделительной стенки. Под средней длиной разделительной стенки понимают длину дуги по оси стенки.

На фиг. 1 изображен доменный воздухонагреватель, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Доменный воздухонагреватель состоит из кожуха 1, на внутренней поверхности которого расположена огнеупорная футеровка 2, камеры насадки 3 и камеры горения k, объединенных куполом 5- В днище 6 камеры М горения выполнен кольцевой паз 7, открытый внутрь камеры 4 горения. Нижняя часть кольцевого паза 7 соединена вертикальными патрубками 8 с внутренним коллектором 9 подвода охладителя (холодное дутье). С внешней стороны кожуха 1 камеры k горения установлен коллектор 10, соединенный патрубками 11 с внутренним коллектором 9 подвода охладителя. Внешний коллектор 10 снабжен отсечным шибером 12.

Камера горения Ц отделена от камеры насадки 3 разделительной стенкой 13. На днище камеры горения U по всему периметру разделительной стенки 13 нз расстоянии от нее 0,01-0,03 длины разделительной стенки 13 установлена дополнительная стена Т из высокоо неупорного материала (например из МКВ-72), образуя щель 15- Высота щели 15 составляет 0,5-1,0 средней длины разделительной стенки 13. Дополнительная стена И со стороны рабочего пространства камеры горения А удерживается контрфорсами (упорные стенки) 16, которые расположены друг от друга

дает защитную оболочку, предохраняющую огнеупорную кладку 2 и кожух 1 от агрессивного воздействия газов с высокими температурами в факеле горения. Охладитель из паза 7, примыкающего к разделительной стенке 13 сначала попадает в щель 15 а уже на выходе из нее создает защитную оболочку.

Предлагаемые конструктивные параметры щели 15 и контрфорсов 16 объясняются следующим образом.

Ширина щели 15 должна составлять 0,012-0,03 средней длины разделительной стенки. При уменьшении минимального значения ширины полости возможно смыкание кладки разделительной и дополнительной стенок при разогреве воздухонагревателя.

При. увеличении максимального значения ширины щели уменьшается рабочий объем камеры горения или камеры насадки, что приведет к возникновению пульсационного горения или уменьшению по-, аерхности нагрева насадки.

Высота щели 15 должна составлять 0,,0 средней длины разделительной стенки. Минимальное значение высоты щели выбирается из условия, чтобы ее верхнее положение располагалось выше оси штуцера горелки. Если это значение меньше, то газовоздушный поток из горелки турбулизирует и разрушает защитную оболочку из охладителя, выходящего из паза, примыкающего к разделительной стенке. Это приводит к уменьшению эффективности аэродинамической защиты. Максимальное значение высоты щели выбип к тся из условий

V

ЭКОНОМИИ огнеупорных материалов и эта величина не должна превышать длину факела, так как в периоды нагрева насадки холодно дутье исполь.з.уется для на расстоянии 0,12-0,20 средней длины разделительной стенки 13Доменный воздухонагреватель работает следующим образом. Во все периоды работы воздухонагревателя охладитель, например холодное дутье, подают из внешнего коллектора 10 при открытом шибере 12 через патрубки 11 во внутренний коллектор 9 и далее через вертикальные патрубки 8 в нижнюю часть кольцевого паза 7.Холодное дутье, нагнетаемое из вертик льных патрубков В (сопел), при выходе из кольцевого паза 7, примыкающего к кладке радиальной стены 2, созгорения топлива в верхней части камеры горения.

Необходимость установки контрфорсов (упорных стенок) следующая.

Дополнительная стена не является 5 несущей, но она закреплена только по краям в кладке радиальной стены. В связи с различными температурными условиями в рабочем пространстве камеры горения в периоды нагрева и дутья Ю в дополнительной стенке могут образовываться термические напряжения, приводящие к ее деформации и разрушению. Поэтому для ее усиления предложено устанавливать контрфорсы на расстоя-- 15 НИИ друг от 0,12-0,20 средней длины разделительной стенки. Минимальное значение этих величин выбирается из условий экономии огнеупорных материалов и при даль.нейшем увеличении ко-20 личества контрфорсов уменьшается полезный объем нижней части камеры горения , что увеличивает ее газодинамическое сопротивление. При увеличении , расстояния между контрфорсами (умень-25 шении их количества) снизится стойкость дополнительной cfeнки.

Технико-экономическое сопоставление известного и предлагаемого воздухонагревателей показало, что внедре- 30 ние последнего на доменной печи с годовой производительностью 1 млн. т . чугуна позволит увеличить стойкостькладки камер горения на .

Формула изобретения

Доменный воздухонагреватель, содержащий кожух, огнеупорную .кладку радиальной и разделительной стен, горелку, штуцеры горячего и холодного дутья, камеру горения и футеровку ее днища, 8 которой выполнен кольцевой паз, соединенный вертикальными каналами с расположенным внутри футеровки днища коллектором, подключенным к двум наружным штуцерам подвода охладителя, ртличаюцийся тем, что,, с целью повышения эффективности и надежности аэродинамической защиты кладки камеры горенмя, воздухонагреватель снабжен дополнительной разделительной стенкой камеры горения, расположенной на расстоянии 0,01-0,03 и высотой 0,,0 длины дуги от основной разделительной стенки, при этом вдоль дополнительной стенки размещены контрфорсы с расстоянием между ними, равным 0,12-0,20 длины дуги основной оазделительной стенки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

fO

ff

q)uf.t