Устройство воздухопровода горячего дутья доменных печей

 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообмену между высокотемпературным газовым потоком и тепловоспринимающими поверхностями тракта горячего дутья , в частности, доменных воздухонагревателей. Цель изобретения - повышение долговечности клапана горячего дутья и уменьшение тепловых потерь. Конфузорный участок футеровки 2 выполнен после клапана 4 горячего дутья и сопряжен с его проходным отверстием, а кольцевой уступ 7 образован цилиндрической футеровкой 2, при этом соотношение его высоты к установочной ширине клапана 4 составляет 0,08-0,1. Применение изобретения повысит эффективность тепловой защиты. 1 ил., 1 табл.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

В ЕСОЮЛИАЯ г i. ййИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4302281/23-02 (22) 28. 08.87 (46) 30. 08. 89. Бюл. У 32 (71) Научно-производственное объединение по защите атмосферных водоемов, использованию вторичных ресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на предприятиях черной металлургии и Производственное объединение "Электростальтяжмаш" (72) А.M. Брагинский, Л.Б. Иванов, Г.И. Мельников, В.А. Алферов, Е,Б. Кулик, А.И. Толпин и В.И. Шед (53) 669. 162.222.24(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1047961, кл. С 2 1 В 9/12, 1982.

„„SU„„ I 564258 А 1 (51)4 С 21 В 9/10

2 (54) УСТРОЙСТВО ВОЗДУХОПРОВОДА ГОРЯЧЕГО ДУТБЯ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ (57) Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообмену между высокотемпературным газовым потоком и тепловоспринимающими поверхностями тракта горячего дутья, в частности, доменных воздухонагревателей.

Цель изобретения — повышение долговечности клапана горячего дутья и уменьшение тепловых потерь. Конфузорный участок футеровки 2 выполнен после клапана 4 горячего дутья и сопряжен с его проходным отверстием, а кольцевой уступ 7 образован а

Ф цилиндрической футеровкой 2, при этом отношение его высоты к установочной ширине клапана 4 составляет

1504258 4

О, 08-0. 1. Применение изобретения повысит эффективность тепловой защиты.

1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообмену между высокотемпературным газовым потоком и тепловоспринимающими поверхностями тракта горячего дутья, в частности, доменных воздухонагревателей.

Цель изобретения — повышение дол- 15 говечности клапана горячего дутья и уменьшение тепловых потерь.

На чертеже показан воздухопровод с клапаном горячего дутьй, поперечный разрез. 20

Устройство состоит из несущего трубопровода 1 с расположенной в нем в несколько скатов огнеупорной футеровкой 2, в котором между присоеди— нительными фланцами 3 установлен кла-25 пан 4 горячего дутья с нанесенной на его кольцевые упоры 5 огнеупорной футеровкой 6. Проходной диаметр клапана 4 горячего дутья D< с учетом футеровки 6 больше проходного диа- 30 метра воздухопровода D, прн этом футеровка 2 воздухопровода перед клапаном 4 горячего дутья образует кольцевой уступ 7, а после клапана 4 горячего дутья (по ходу потока возду35 ха) выполнена в виде конфузора 8 с восстановлением до первоначального диаметра. При этом отношение высоты кольцевого уступа (В 1-До) к устано2

40 вочной ширине клапана 4 (Й) составляет О, 08-0, 1, а толщина слоя футеровки 6 на кольцах клапана 4 составляет 40-70 см.

Устройство работает следующим об- 45 разом.

Высокотемпературный поток газа движется на воздухонагревателе по тракту горячего дутья, заключенному в несущий трубопровод 1, омывая фу50 теровку 2. При входе потока в резкое расширение (кольцевой уступ 7) перед клапаном 4 горячего дутья происходит отрыв потока от стенок канала и тепловоспринимающих поверхностей клапа55 на 4 горячего дутья, защищенных огнеупороной футеровкой 6. На участке клапана 4 горячего дутья создается зона вторичного течения с небольшими скоростями и пониженными коэффициентами конвективной теплоотдачи. На участке клапана 4 горячего дутья происходит расширение струи горячего воздуха, так что в конце расширения диаметр струи становится практически равным диаметру клапана 4 горячего дутья. Далее поток плавно сжимается в конфузоре 8 после клапана 4 и его структура восстанавливается до характеристик, соответствующих движению до участка расширения.

Выполнение клапана 4 горячего дутья таким, чтобы с учетом футеровки 6 его диаметр был больше проходного диаметра воздухопровода, позволяет исключи1 ь омывание элементов клапана 4 потоком горячего воздуха за счет его отрыва от стенок канала в месте резкого расширения и достичь не только дополнительного уменьшения теплопотерь, снизить амплитуду колебаний температуры футерозки 6 клапана 4 между режимами дутья и нагрева, но и предотвратить ее разрушение за счет абразивного износа,повысив,тем самым, срок ее службы.

Одновременно такое решение позволяет выполнить воздухопровод до клапана 4 и цилиндрическим постоянного диаметра, что способствует снижению динамического воздействия потока на футеровку 2 воздухопровода перед клапаном 4, увеличивает срок ее службы, сохраняя, тем самым, условия для отI рыва потока и способствуя повЫшению долговечности футеровки 6 клапана 4.

Выбор величины отношения высоты кольцевого уступа 7 на участке клапана 4 горячего дутья к его установочной ширине в диапазоне 0,08-0, 1 определяется следующим. При истечении струи воздуха или газа из сопла с последующим резким расширением канала происходит постепенное расширение истекающей струи вплоть до полного заполнения ею сечения большего канала (воздухопровода за клапаном 4 горячего дутья). В этом <лучае граничный радиус любого сечения струи вычисляется по соотношению

15042

Расчетный

Коэффициент теплоотдачи к дальнему кольцевому упору, Вт/м

Коэффициент гидравлического содиаметр струи в конце участка с клапаном, мм противления

0,06

308

0,01

300

225

210

0,02

0,07

300

305, 4

Rc где Ко — радиус канала перед резким расширением;

1 — расстояние от кольцевого уступа 7 по ходу потока.

Результаты экспериментального исследования влияния высоты кольцевого уступа 7 перед клапаном 4 на теплоотдачу к его элементам и на гидравлическое сопротивление участка приведены в таблице.

Как следует из приведенных данных, для эффективной тепловой защиты элементов клапана 4 горячего дутья от конвективной теплоотдачи относительная высота кольцевого уступа 7 перед ним должна находиться в диапазоне

0,08-0, 1, поскольку при относитель- 20 ных высотах уступа 7 меньше 0,08 происходит грисоединение основного потока к поверхности футеровки 6 кольцевых упоров 5 клапана 4, что приводит к ее неравномерному обогре- 25 ву и абразивному износу в режиме дутья. При относительных высотах уступа 7 больших 0,1 снижения интенсивности и теплоотдачи уже не происходит, но значительно возрастает местное сопротивление участка клапана 4. Увеличение гидравлического сопротивления приводит к значительной турбулизации потока за уступом

7 и за счет роста интенсивности пульсаций давления и скорости потока способствует ускоренному износу уступа

7 и, как следствие, ускоренному износу футеровки 6 на кольцевых упорах 5 клапана 4 горячего дутья.

Таким образом, доказано, что отношение высоты кольцевого уступа 7 к установочной ширине клапана 4 горячего дутья должно находиться в диапазоне 0,08-0,1.

Выполнение участка воэдухопровода после клапана 4 горячего дутья

58 о (по ходу потока воздуха) в виде конфузора 8 позволяет предотвратить уда расширившейся струи горячего воздуха в его футеровку 2 и поворот части ее к элементам клапана 4. Тем самым предотвращается износ футеровки как в самом воздухопроводе, так и на кольцевых упорах 5 клапана 4 горячего дутья °

При этом для исключения уступа в воздухопроводе, которые турбулиэуют поток, способствуют образованию вторичных течений, омывающих элементы клацана 4, повышающих коэффициенты конвективной теплоотдачи за счет пульсаций давления и скорости потока и их абразивный износ, больший диаметр конфузора 8 должен быть равным проходному диаметру клапана 4 горячего дутья, а меньший — диаметру основного канала (воздухопровода).

Применение изобретения позволяет продлить срок службы тепловой защиты клапана горячего дутья, повысить ее эффективность.

Формула и з обретения

Устройство воздухопровода горячего дутья доменных печей, содержащее трубопровод, цилиндрическую футеровку с конфузорным участком, кольцевой уступ перед клапаном горячего дутья, отличающееся тем, что, с целью повышения долговечности клапана горячего дутья и уменьшения тепловых потерь, конфузорный участок футеровки выполнен после клапана горячего дутья и сопряжен с его проходным отверстием, а кольцевой уступ образован цилиндрической футеровкой,при этом отношение его высоты к установочной ширине клапана горячего дутья составляет 0,08-0, 10.

1504258

Продолжение таблицы

0,08

О, 025

195

302, 4

300

190

300

0,09

186

300

0,1

183

300

0,11

О, 12

180

300

Составитель Г. Шепелев

Редактор Н. Кип тулинец Техред М.Дидык Корректор Т. Палий

Заказ 5215/29 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10!

300, 0

297,3

294,5

291,8

0,03

О, 035

О, 045

0,06