Способ факельного торкретирования футеровки тепловых агрегатов

 

Изобретение предназначено для проведения горячих ремонтов огнеупорной кладки тепловых агрегатов в металлургии и энергетике методом факельного торкретирования. Целью изобретения является снижение энергозатрат и расхода топлива, повышение прочности торкрет-покрытия и скорости торкретирования. Для реализации изобретения в конструкции горелки (фурмы) для факельного торкретирования предусматривают элементы, обеспечивающие возможность подогрева огнеупорного порошка и газа-носителя до их подачи в факел за счет сжигания дополнительного топлива или за счет теплового излучения разогретой кладки торкретируемого агрегата. Способ предусматривает предварительный подогрев огнеупорного порошка до температуры 400-900°С до его подачи в факел. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Ь0„„1476286 А1 (51)4 F 27 D 1/16 С 21 С 5/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCH0tNY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4105537/31-02 (22) 22.05.86 (46) 30.04.89. Бюл. В 16 (71) Новолипецкий металлургический комбинат им. Ю.В.Андропова и Липецкий политехнический институт (72) А.M.Ïoæèâàíoâ, Г.Ф.Куличков, В.Я.Костылев, А.И.Андрющенко, С.В.Радилов и В.А.Наумкин (53) 669.184.125(088.8) (56) Штепа А.Е., Ярмаль А.Я. и др.

Факельное торкретирование футеровки кислородных конвертеров. Киев. Техника, 1984, с. 43, Авторское свидетельство СССР

Ф 294064, кл. F 27 В 3/14, 1969. (54) СПОСОБ ФАКЕЛЬНОГО ТОРКРЕТИРОВАНИЯ ФУТЕРОВКИ ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ (57) Изобретение предназначено для проведения горячих ремонтов огнеупорГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

Изобретение относится нреимущественно к факельному торкретированию огнеупорной футеровки тепловых устройств и агрегатов, применяемых в

Р металлургии и энергетике.

Цель изобретения — снижение энергозатрат и расхода топлива, повыше-. ,ние прочности торкрет-покрытия и скорости торкретирования.

На чертеже изображена головная часть горелки (фурмы), при помощи которой осуществляется способ.

Огнеупорный порошок вместе с газом-носителем предварительно, до подачи в факел нагревают до температуо ры 400-900 С, при которой обеспечиваются устойчивое воспламенение в факеле применяемых обычно видов ганой кладки тепловых агрегатов в металлургии и энергетике методом факельного торкретирования. Целью изобретения является снижение энергозатрат и расхода топлива, повышение прочности торкрет-покрытия и скорости торкретирования, Для реализации изобретения н конструкции горелки (фурмы) для факельного торкретирования предусматривают элементы, обеспечивающие возможность подогрева огнеупорного порошка и газа-носителя до их подачи в факел за счет сжигания дополнительного топлива или за счет теплового излучения разогретой кладки торкретируемого агрегата. Способ Q предусматривает предварительный подогрев огнеупорного порошка до 400900 С до его подачи в факел. 2 з.п. ф-лы,1 ил., 1 табл.

2 эообраэного топлива (ацетилена, пропана, природного газа) и образование внутренней области горения факе- ла.

Сочетание внутреннего воспламенения топливной смеси с обычным наружным воспламенением обеспечивает высокую интенсивность тепловыделения и, соответственно, быстрый нагрев частиц до пиропластичного состояния. В результате повышаются скорость торкретирования и тепловая экономичность процесса.

Предварительный нагрев огнеупорного порошка до указанных температур можно осуществить путем обычного электронагрева или сжигания дополнительного топлива в самой горелке, 1476286 а также за счет теплоизлучения нагретой футеровки торкретируемого агрегата.

Выбор диапазона температур предварительного нагреваогнеупорного по5 рошка 400-900 С обусловлен различием температуры воспламенения горючих газов, использование которых практически возможно при факельном торкретировании. Так, температура воспламенения гомогенной неподвижной смеси ацетилена с воздухом составляет 400-440 С, а с кислородом 335

400 С. 15

Метан имеет наиболее высокую темо пературу воспламенения — 630-750 С в смеси с воздухом и 590-700 С в смеси с кислородом. Устойчивое воспламенение движущегося потока гомо- 20 генных горючих смесей происходит при температурах, превышающих температуру воспламенения неподвижных смесей не менее чем на 100-150 С в зависимости от скорости потока. Конк- 25 ретный выбор температуры подогрева огнеупорного порошка и газа-носителя в указанном диапазоне температур определяется видом используемого горючего газа. Нагрев же ниже темпе- 30 ратуры воспламенения не обеспечивает зажигания внутренних объемов факела и интенсификацию тепловыделения, а нагрев со значительным превьппением температуры воспламенения вызывает неоправданные увеличения расхода дополнительной энергии, усложнение системы подогрева порошка, ускорение износа подающих трубопроводов.

Предлагаемый способ факельного 40 торкретирования реализуется при использовании торкрет-горелки (фурмы), содержащей элементы, обеспечивающие подогрев до подачи в факел огнеупорного порошка вместе с газом-носите45 ,пем за счет сжигания дополнительного топлива или применения других источников тепловой энергии, например, за счет теплового излучения разогретой футеровки торкретируемого агрегата.

Горелка содержит головку 1 с каналами 2 и 3 для горючей смеси и огнеупорного порошка и полостью 4 для прохода охлаждающей среды, подводя.щие трубопроводы 5 и 6 для горючего

;газа и окислителя соответственно, охлаждаемую несущую трубу 7 и трубо"

Э провод 8 для подачи огнеупорного порошка с газ ом-носителем, размещенньп снаружи несущей трубы и обогреваемый тем или иным источником тепла. Форму и длину обогреваемого участка трубопровода 8 принимают соответственно имеющемуся источнику тепла и требуемой температуры нагрева порошка. В частности, этот участок может быть выполнен в виде теплообменника, нагреваемого тепловым излучением разогретой футеровки торкретируемого агрегата.

Способ осуществляется следующим образом.

В процессе работы торкрет-горелки (фурмы) подаваемая горючая смесь выходит через кольцевой канал 2 и образует факел, который воспламеняется с наружной поверхности за счет.контакта с горючими газами, находящимися в ремонтируемом тепловом агрегате, или от запальника (при зажигании горелки до ввода в тепловой агрегат).

Одновременно осуществляют тем или иным источником тепла нагрев трубопровода 8, При поступлении через этот трубопровод огнеупорного порошка с газом-насителем происходит их подогрев до температуры воспламенения используемого топлива.

Затем нагретый огнеупорный порошок с газом-носителем выходят через канал 3 и, попадая в центральную (внутреннюю) область факела, воспламеняют ее. В результате одновременного воспламенения потока горючей смеси как снаружи, так и изнутри ее сгорание происходит при меньшей длине факела, соответственно повышается температурный уровень продуктово сгорания и интенсифицируется нагрев огнеупорного порошка по сравнению с обычным наружным воспламенением факела.

Кроме того, предварительно нагретые до температуры воспламенения частицы при попадании в область свежей, невоспламенившейся смеси становятся центрами воспламенения и тепловыделение происходит на их поверхности, что значительно ускоряет нх нагрев до пиропластического состояния.

Пример. Способ осуществляют при факельном торкретировании футеровки камер коксования коксовых печей. Конструкция используемой горелки позволяет нагревать огнеупор1476286

45 ный порошок с газом-носителем за счет теплоизлучения нагретой футеровки торкретируемой печи.

Характеристика горелки: расход пропана — до 1,2 м /ч, кислорода— до 7 м /ч, огнеупорного порошка— до 20 кг/ч, общая длина горелки 5 м, длина обогреваемого участка трубопровода для подачи огнеупорного порошка 4,5 м.

Для подачи огнеупорного порошка используют камерный пневмонасос производительность до 50 кг/ч и расходом газа-носителя (технического кислоро15 да) до 1 м /ч.

В опытах температуру предварительного нагрева порошка изменяют, устанавливая.торкрет-горелку на разной глубине погружения в печь (1,5

4,5 м). Торкретирование наносят на образцы из шамотных кирпичей, специально устанавливаемых на поду камеры коксования на заданных расстояних от дверного проема. На образцы наносят торкрет-покрытие толщиной до

20-25 мм.

Измерения расходов пропана, кислорода на горение и на подачу порошка проводят с использованием ротаметров. Расход огнеупорного порошка определяют контрольным взвешиванием пневмонасоса до и после опыта. Потери огнеупорного порошка определяют сопоставлением массы торкрет-покрытия на образцах и массы использу35 емого торкрет-порошка за период торкретирования.

Прочность торкрет-покрытия оценивают подвергая сжатию на лабораторном прессе образцы, полученные путем отделения от шамотных кирпичей слоя торкрет-покрытия (с продольным распиливанием) . Температуру нагрева огнеупорного порошка определяют с помощью.хромель-алюмелевой термопары, спай которой помещают в сопло для выхода порошка из горелки. При проведении этих измерений для исключения преждевременного сгорания спая

50 термопары горючую смесь для образования факела подают только после разогрева порошка до стабилизации

его температуры. Температуру зоны торкретирования (факела) измеряют оптическим пирометром.

В качестве торкрет-массы используют смесь иэ кварце-глинистой массы с добавками плавикового шпата и датолитового.концентрата, которая образует торкрет-.покрытие с температурой размягчения (каплеобразовао ния) 1390-14 10 С. Крупность фракций смеси находится в пределах 0-0,3 мм.

Результаты проведенных испытаний представлены в таблице. Анализ результатов показывает наличие положительного эффекта при нагреве огнеупорного порошка до температуры поо рядка 700 С (опыт 6), существенное снижение пыления факела (уменьшение потерь порошка с 11,1 до 6,5X), увеличение прочности торкрет-покрытия (прочность на сжатие увеличивается с 480 до 650 кгс)см ). При этом увеличивается жидкотекучесть плавящейся торкрет-массы, в связи с чем повышают подачу торкрет-порошка (с

10,3 до 13,6 кг/ч), Соответственно существенно сокращается удельный расход топлива.

При дальнейшем увеличении температуры предварительного нагрева порошка (опыты 7 и 8) существенных изменений в качестве торкрет-покрытия не обнаружено, а потери торкрет-порошка остаются на прежнем уровне.

Таким образом, установлено значительное снижение удельного расхода топлива на торкретирование с О, 120 до 0,93 мз /кг и повышение скорости торкретирования за счет снижения потерь порошка с 11,1 до 6,57 при изменении температуры предварительного о подогрева порошка с 535 до 705 С.

Температура нагрева огнеупорного порошка для данной конструкции горелки и способа подогрева зависит от глубины погружения горелки в камеру печи: при глубине погружения 1,5 м о температура достигает 220 С, при

4 м составляет 815 С.

Наблюдения эа состоянием торкретпокрытия показывают повышенную его стойкость только на участках, соответствующих глубине погружения горелки более 3 м, что указывает на качественные изменения в факеле при достижении предварительно нагреваемым порошком уровня температуры воспламенения горючей смеси. Одновременно отмечено существенное снижение пыпения факела (выброса непроплавившихся частиц порошка), что подтверждает увеличение скорости торкретирования.

1476286

Эффективность предлагаемого способа факельного торкретирования заключается в сокращении длительности торкретирования элементов кладки, 5 что может обеспечить значительный экономический эффект. Так, например, при торкретировании коксовых печей предварительный " тодогрев огнеупорного порошка до 400 С сокращает длительность его последующего нагрева до 1400 С (температура размягчения применяемого огнеупорного порошка) в факеле 400х 100/ 1400 = 28, 5 . Соответственно этому повышается скорость торкретирования и сокращается длительность процесса торкретирования при прочих равных условиях. В данное время длительность торкретирования крайних швов кладки камер коксования коксовых батарей достигает

30 мин. Увеличение скорости торкретирования предлагаемым способом позволяет сократить простои коксовых печей в периоды торкретирования на 25

28,5, что увеличивает их производительность,и расход тепла на коксование.

Кроме того, за счет предварительного нагрева огнеупорного порошка с газом-носителем повышается общий температурный уровень факела и сок" ращается длительность нагрева порошка в факеле до пиропластического состояния. Это дает возможность применять более тугоплавкие порошки с минимальными затратами на их нагрев, используя в качестве источника нагрева, например, тепловое излучение футеровки торкретируемого нагрева или излучение самого торкрет-факела вместо дорогостоящего плазмотрона, что приводит к значительному сокращению энергозатрат при повышении прочности торкрет-покрытия и уменьшении расхода топлива.

Формула и з о б р е т ения

1. Способ факельного торкретирования футеровки тепловых агрегатов, включающий подачу через торкрет-горелку потоков газообразного топлива, окислителя и огнеупорного порошка с газом-носителем, подачу их в факеле на рабочую поверхность футеровки, предварительный подогрев огнеупорного порошка и газа-носителя в горелке до ввода их в факел и окончательный нагрев огнеупорного порошка до пиропластичного состояния в факеле, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения энергозатрат и расхода топлива, повышения прочности торкрет-покрытия и скорости торкретирования, огнеупорный порошок и газ-носитель до подачи в факел нагревают до 400-900 С.

2. Способ по п.. 1, о т л и ч аю шийся тем, что предварительный подогрев огнеупорного порошка и газаносителя производят внешним источником тепла.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве внешнего источника тепла используют тепловое излучение футеровки торкретируемого агрегата или излучение торкрет-факела.

10! 476286

Ревулътаты опытов по факельному торхретированию хладки хамер коксования с подогревом огнеупорного поронка нвлучением раэогретой кладки

Расход пропана, н /ч

У опытов мпер а рев овна ри

° хар

Составитель Л. шарапова

Техред Л.Олийнык Корректор Н.Король

Редактор И.Касарда

Заказ.2149/40 Тир!ш 533 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретенивм и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раужакая наб., д. 4/5

Ф

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. У!кгород, ул. Гагарина,101

2

4

5.

7 в

1,!

1,t

1,1

1,1

1, I

1,1

1е I

1Ф! асход нслоода на оренне, /ч о,в

О,в

О,в

0,8

О,в

I

Расход огнеупорного норовив, кг/ч

10;2

10,2

10,2

10,2

10,2

12,6

12,6

t2,6

Глуомна погруаення го» репки в печь, и

t,0

1,5 г,о

2,5

3,Î

3 5

4,0

4,5

442

905 ъная еаература в не фаа> С

t870

2020 гого

Прочность торкретпокрыти на скатке, кгс/см

4!О

4ВО

680

20,0 1S 5

14,2 !

3,0

11,1

6 ° 5

5,9

5, елвнхв! ход пана

1 хг крег" хрытия, О, f36

О, 128

О,!26

О, 122

0, t20

0,093

0,092

О,О90