Конструкции охладительных приборов

Конструкции охладительных приборов зависят от вертикальной или горизонтальной системы охлаждения и его способа (водяного или испарительного). Разница в первом случае связана с толщиной кладки печи, во втором - с устройством гидравлических трактов и размерами холодильников.

В современной практике при вертикальной системе охлаждения применяют плитовые холодильники, конструктивно различающиеся между собой в зависимости от размещения по зонам печи (рис. 5.4). По периферии лещади и горна (в том числе фурменной зоны) устанавливают плиты только с гладкой поверхностью для лучшего отбора тепла от кладки и уменьшения нагрева тела самого холодильника.

В заплечиках для лучшего образования гарнисажа используют ребристые холодильники с залитым кирпичом. Значительно реже в заплечиках применяют гладкие холодильники, которые, хотя и более рациональны с теплотехнической точки зрения, но могут быстрее выходить из строя вследствие сильного абразивного действия газового потока и трения коксом, особенно при неустойчивом гарнисаже.

Область маратора защищают сапожковыми холодильниками с выступами для защиты опорного кольца, имеющими часто самостоятельное охлаждение. Сапожковые холодильники выполняют преимущественно ребристыми с залитым кирпичом, без него и иногда гладкими. В распаре и шахте применяют плитовые холодильники с залитым кирпичом и с ребрами без залитого кирпича.

а - гладкий плитовый; б- ребристый с залитым кирпичом;

в - ребристый без залитого кирпича

Рис. 5.4 - Вертикальные плитовые холодильники

 

Холодильники верхнего ряда шахты имеют уступы величиной до 300 мм для опоры кладки неохлаждаемой части шахты. Установка гладких холодильников не дает устойчивых положительных результатов их эксплуатации по указанной уже выше причине. Большие абразивные воздействия на холодильники шахты должны компенсироваться оптимальным защитным слоем кирпича даже при условии некоторого ухудшения их теплопроводности и повышения теплового напряжения на холодильник.

Устройство выступов в средней части холодильников шириной до 650 мм с расположением их по всей охлаждаемой высоте шахты дает заметно лучшие результаты их эксплуатации, но не исключает прогаров и неравномерного поля охлаждения, что вызывает термические напряжения в кладке и нарушения ее прочности.

Исходя из опыта работы с указанными типами холодильников и их конструктивных особенностей на доменных печах объемом 5000-5500 м³ установлены в области лещади, металлоприемника, фурменной зоны и распара гладкие холодильники. Для охлаждения заплечиков использованы холодильники с залитым кирпичом, причем верхний их пояс имеет утолщение для создания кольцевой опоры под кладку распара. В шахте установлены ребристые холодильники без кирпича также с опорными выступами в шахматном порядке, имеющими самостоятельное охлаждение. Верхний ряд холодильников имеет сплошной выступ по кольцу для опоры кладки шахты в ее неохлаждаемой зоне.

Габариты плитовых холодильников различны и зависят от объема печи, места установки и конструкции. Примерные их размеры, мм: толщина плиты 120-160 для гладких холодильников и 200-350 для ребристых; длина колеблется в пределах 1200-3000, ширина в области лещади и металлоприемника 1075-1200, в фурменной зоне 700-1110, в шахте от 420 для ребристых до 1100 для гладких.

Материалом для тела холодильников служит чугун марок СЧ-15-32, СЧ-12-28, СЧ-28, ЧЛ-3. Холодильники изготавливают по специально разработанной технологии, предусматривающей условия теплообмена рабочего пространства печи и холодильников, требования для предупреждения науглероживания трубок холодильников и смягчения линейных напряжений.

Важным является также способ крепления холодильников к кожуху печи. Крепление не должно быть жестким во избежание образования больших термических напряжений, приводящих к поломке плит. При толстостенной кладке в заплечиках устанавливали сменяемые горизонтальные коробчатые холодильники, а в шахте - горизонтальные коробчатые, сварные или чугунные плитовые. Первые холодильники - сменяемые при условии установки их в амбразуры, вторые - несменяемые. Кроме плитовых, использовали также кронштейновые холодильники, которые, как и плитовые, отливают из чугуна марки СЧ-32, СЧ-36иСЧ-15-32.

Институтом «Черметэнергоочистка» предложены новые конструкции холодильников, проходящих в настоящее время промышленные испытания в шахтах ряда доменных печей.

Примером таких холодильников является холодильная плита с S-образной формой металлической части (рис. 5.5). Она имеет сквозные, на всю ширину горизонтальные проемы, не доходящие до конца одной из боковых граней. Проемы расширяются по направлению к кожуху и футеруются клиновым кирпичом или огнеупорной массой. В плиту заложены два ряда змеевиков, которые должны обеспечивать равномерное интенсивное охлаждение (рис. 5.6). Холодильники могут быть с опорой и без нее. Опора охлаждается самостоятельно. Существует холодильник - четырехтрубная плита унифицированных размеров. Устанавливают ее на печах 1033-5037 м³, что позволяет уменьшить количество типов холодильников. Разработан холодильник для системы интенсификации охлаждения холодной химически очищенной водой с расположением охлаждающих трубок в двух плоскостях по толщине плиты. Трубки могут быть в виде змеевиков (рис. 5.7).

Рис. 5.5 - Холодильник плитовый с S-образной формой

металлической части с опорным выступом

 

По сравнению с обычными чугунными холодильниками описанные плиты из стальных толстостенных труб имеют преимущества: исключается науглероживание труб при отливке холодильников; предупреждаются разрушение от термических напряжений и рост чугуна; масса холодильников примерно в 2 раза меньше чугунных литых.

Рис. 5.6 - Холодильная плита со змеевиками охлаждающих трубок,

расположенными в двух плоскостях

Рис. 5.7 - Холодильник для системы интенсификации охлаждения водой

с расположением трубок в двух плоскостях по толщине плиты

 

Охлаждение лещади

Способы охлаждения лещади различны. От боковой поверхности ее массива тепло отводят водяным или испарительным охлаждением с помощью периферийных плитовых холодильников или наружным поливом (преимущественно в ФРГ). Охлаждение низа лещади, так называемое подлещадное охлаждение, производится твердым охладителем - материалом с высокой теплопроводностью (графитом, графитированными плитами, высокотеплопроводными набойками), интенсивно передающим отобранное тепло от центра лещади к водоохлаждаемой периферии (используется на печах малого объема в зарубежной практике), а также воздухом или водой. Последнее применяют чаще всего в ФРГ, Японии, где этот способ считают более эффективным. В Швеции на печах с малым диаметром горна (до 4, 5 м) и толщиной лещади до 2, 0 м охладителем является масло (завод «Дом-нарвет»), которое охлаждают путем теплообмена с водой.

В России применяют воздушное охлаждение лещади. Конструкция его имеет несколько вариантов. Впервые в отечественной практике воздушное охлаждение осуществили на Кузнецком металлургическом комбинате в 1956 г. на печи 1310 м³ в виде четырех пучков цельнотянутых труб (рис. 5.8), уложенных с переменным шагом, меньшим в середине и большим на периферии для улучшения отбора тепла в центре лещади. Диаметр труб 168 и 114 мм.

Рис. 5.8 - Воздушное охлаждение лещади конструкции КМК

 

Подачу воздуха в трубы осуществляют двумя вентиляторами ЦВ-55 № 10 среднего давления производительностью по 2200 м³/ч. Каждый вентилятор охлаждает половину лещади. Температура охлаждающего воздуха повышается на 5 °С, количество отводимого от лещади тепла составляет 287 МДж/ч.

По данным электромоделирования, сравнительные температуры верха фундамента доменной печи (по ее оси) без охлаждения низа лещади (I) и с его охлаждением (II) при одной и той же степени разгара составили, °С:

 

Конструкция лещади	I	II
Состояние кладки:
целая		70-80
износ 6 рядов		70-80

 

Конструкция отличается простотой изготовления, обеспечивает предохранение бетона фундамента от перегрева при практически одинаковом распределении температур по его сечению.

В зарубежной практике в качестве типового решения применяют холодильники шириной 2030 мм с расстоянием между осями каналов 455 мм. Расход воздуха на охлаждение составляет 280 м³/мин, потеря давления в каналах 245 Па. Температуру труб поддерживают ниже 200 °С. Применяют также конструкцию в виде ряда параллельных брусьев, образующих прямоугольные каналы. Опора лещади на брусья делается через стальной лист. Воздух распределяется по каналам коллекторами с клапанами, регулирующими расход. Такого же типа устройством является конструкция института «Гипросталь», в которой воздух подают вентилятором в основной канал с последующим распределением по каналам, образованным слябами (рис. 5.9).

Другая конструкция холодильников лещади института «Гипросталь» приведена на рис. 5.10. Воздух подводится по каналу в фундаменте к центру основания лещади. Слябы уложены радиально, воздух движется от центра к периферии с расчетом наибольшего охлаждения среднего массива лещади в результате уменьшения скорости его движения.

По предложению Гипромеза применяют схему охлаждения лещади, состоящую из чугунных плит толщиной 180 мм с залитыми в них трубками диаметром 114x7 мм и расстоянием между ними 165 мм. Подвод воздуха к холодильникам и отвод его осуществляют через специальные коллекторы.

Указанные системы более сложны в исполнении по сравнению с конструкцией КМК, а в конструкции Гипромеза отсутствует дифференцированная подача воздуха по сечению лещади. Общим для всех систем является недостаточная герметичность. Однако, как показал опыт, это не имеет практического значения.

1 - лещадь; 2 - металлическое днище; 3 - фундамент; 4 - центральный распределительный канал; 5- металлические бруски (250x100 мм)

 

Рис. 5.9 - Схема воздушного охлаждения лещади с параллельными каналами

 

1 - лещадь; 2- металлические бруски (250x200 мм); 3 - фундамент

 

Рис. 5.10 - Схема воздушного охлаждения лещади

с центральной подачей воздуха

 

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: