Устройство для охлаждения горна и нижней части доменной печи

 

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к охлаждению кожуха печи в районе горна и лещади. Предложено нижнюю часть кожуха печи изготавливать из отдельных панелей. Охлаждение панелей выполнять экраном из вертикальных труб в виде стальных скоб, проходящих через кожух и приваренных к нему плотным швом. Нижние и верхние концы труб объединены подающим и отводящим воздушными коллекторами. Расстояние между осями охлаждающих труб 1,6 - 3,0 наружного диаметра. Охлаждающая среда - воздух, нагнетаемый вентилятором. 2 ил.

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к конструкции охлаждения кожуха доменной печи в районе горна и лещади.

Известна традиционная конструкция охлаждения горна и периферии лещади в типовых доменных печах.

В традиционной конструкции вдоль кожуха горна и лещади установлены чугунные плитовые холодильники с водным охлаждением. Между кожухом печи и холодильниками предусмотрен слой термоизоляции толщиной примерно 30 мм. Между холодильником и углеродистыми блоками горна и периферии лещади имеется слой компенсационной углеродистой массы толщиной примерно 150 мм.

Данное типовое решение не обеспечивает надежной службы кожуха. На углеродистые блоки горна и периферии лещади периодически попадает вода при прогарах холодильников заплечиков, распара, шахты и охлаждаемых элементов воздушных фурменных приборов. Эта вода попадая на нагретую углеродистую футеровку горна и лещади испаряется и ее пары окисляют углерод углеродистых блоков. Этот процесс начинается при температуре блоков 600^oC и протекает весьма активно при температуре выше 1000^oC. При выгорании углерода углеродистых блоках образуются пустоты. Со временем эти пустоты заполняются чугуном. Таким образом чугун подходит к периферийным чугунным холодильникам горна и лещади. При большой массе подошедшего чугуна в охлаждаемых водой трубах холодильниках возникает "кризис теплообмена". Между охлаждающей водой и стенками труб образуется стойкая пленка пара, благодаря чему охлаждение чугунной плиты холодильника резко ухудшается. В результате холодильник перегревается, проплавляется, жидкий чугун достигает кожуха печи, последний разрушается и жидкий чугун устремляется в образовавшееся, отверстие (прорыв горна).

Это относительно редкая авария, но ее возможность держит все время обслуживающий персонал доменной печи в состоянии готовности к ней. Несмотря на это аварии наступают, как правило, внезапно при нормальном технологическом режиме печи.

Анализ условий прорывов горна показывает, что углеродистая футеровка горна и периферии лещади при чугунных плитовых холодильниках с водяным или испарительным охлаждением не может обеспечить безаварийную работу печи.

Известны попытки увеличить надежность охлаждения кожуха печи посредством его наружного полива водой, однако в этом случае из-за наружной поверхности кожуха накипью и ржавчиной затрудняется контроль за сохранностью кожуха и не устраняется опасность бокового прорыва горна, так как условия выгорания углеродистых блоков остались прежними.

Известны попытки увеличить надежность службы кожуха путем устройства вокруг кожуха оболочки (рубашки) с подачей воды в щелевую зону между оболочкой и кожухом. Данное мероприятие также исключает какой бы то ни было контроль за состоянием кожуха печи (кожу печи скрыт оболочкой) и не изменяет условий выгорания углеродистых блоков.

Далее известно изобретение, в котором в качестве охлаждающей среды применен приточный воздух. В указанной конструкции вдоль кожуха в районе горна и лещади устанавливается обечайка, разделенная на ряд отсеков. Охлаждающий воздух подает в короб выполненный в форме полукольца, примыкающего к кожуху печи. Из этого короба воздух распределяется по стокам и направляется из них в воздушное охлаждение дна лещади.

В этом предложении не исключено окисление углеродистых периферийных блоков парами воды, поступающей из прогаревших холодильников распара, заплечиков и охлаждаемых элементов воздушных фурменных приборов. Следовательно, при разрушении (окислении) углеродистых блоков жидкий чугун подойдет к кожуху печи. Между кожухом печи углеродистыми блоками в этом изобретении не предусмотрено какой-либо защитной стенки и огнеупорного кирпича или огнеупорного бетона. Следовательно, при подходе к кожуху жидкого чугуна кожух будет разрушен, т.е. прорыв горна.

Для исключения недостатков, присущих указанным системам охлаждения, предусматривается применить конструкцию, представленную на фиг. 1.

На фиг. 1 изображена конструкция горна с углеродистым стаканом, воздушным охлаждением, как рекомендуется в типовом проекте доменных печей с добавлением воздушного охлаждения горна и периферии лещади.

На фиг. показан кожух печи 1, слой горизонтальных периферийных углеродистых блоков 2, нижний слой вертикально установленных графитированных блоков 3, нескольких слоев алюмосиликатного огнеупорного кирпича 4, подлежащего воздушного охлаждения 5, состоящего из чугунных плитовых холодильников с залитыми в них воздухоохлаждаемыми трубами, слой углеродистой набойки 6.

Вид спереди на возхдухоохлаждаемую панель представлен на фиг. 2. Горн и боковая поверхность лещади составляются из отдельных царг. Высота царг равна сумме высот горна и лещади. Количество царг от 6 до 8 в зависимости от конструкции печи.

Каждая царга включает кожух печи 1, слой огнеупорного бетона 7, в котором размещены стальные трубы 8. Трубы изогнуты в виде скоб и выведены через кожух печи наружу. К кожуху печи трубы привариваются плотным швом. Снаружи трубы объединены нижним раздающим коллектором 9 и верхним собирающим коллектором.

В коллектор 9 нагнетается вентилятором воздух, из коллектора 10 он выбрасывается в атмосферу. Возможен также вариант подачи воздуха из коллектора 10 в систему подлежащего охлаждения 5.

Данная система (воздушного охлаждения горна и периферии лещади) работает следующим образом.

Из вентилятора воздух подается в раздающий коллектор 9, распределяется между вертикальными трубами 8, заделанными в бетон 7, выходит через эти трубы в собирающий коллектор 10 и отводится в атмосферу (или подается в систему подлежащего воздушного охлаждения).

При сохранной углеродистой кладке горна и лещади тепловые нагрузки на систему воздушного охлаждения горна не велики (около 3 кВт/м²). При полностью разрушенных углеродистых блоках, когда жидкий чугун подходит к слою огнеупорного бетона теплового потока увеличивается до 10 15 кВт/м2.

Температура бетона со стороны жидкого чугуна достигает 1400^oC, а со стороны воздухоохлаждаемых труб 400 500^oC.

После разрушения углеродистых блоков жидкий чугун будет остановлен стенкой панели, выполненной из огнеупорного бетона.

Действительно водяные пары, даже нагретой до высокой температуры не окисляют огнеупорный бетон и последний может надежно работать в окислительной атмосфере.

Жидкий чугун также не разрушает огнеупорный бетон, который длительное время будет защищать кожух от нагрева. Таким образом, при подходе жидкого чугуна к бетонированной панели мгновенного прорыва горна не произойдет и персонал, обслуживающий доменную печь получит возможность в нормальных производственных условиях без спешки приступить к ликвидации аварийной ситуации (отключение ряда воздушных фурм, перевод на другой сорт чугуна, добавки Ti соединений в горн печи и пр.) с последующей подготовкой к ремонту.

Сигнал о подходе жидкого чугуна к бетонированной панели получают от датчиков температура воздуха, выходящего из воздухоохлаждаемых труб. При подходе жидкого чугуна к бетонированной панели температуры выходящего воздуха из скоб увеличивается примерно на 40^oC.

Для хорошего охлаждения скоб воздухом расстояние между осями труб 8 должно находиться в пределах 1,5 3 наружного диаметра труб.

Скорость воздуха в трубах подбирается исходя из допустимой температуры для применяемой марки стали. Например для нелегированной стали 400 - 450^oC. (температура нагрева труб при подходе жидкого чугуна к бетонированным панелям).

Формула изобретения

Устройство для охлаждения горна и нижней части доменной печи, включающее смонтированные между кожухом печи и внутренней ее футеровкой блоки с охлаждаемыми элементами, образующими вертикальный ряд, отличающееся тем, что блоки выполнены из огнеупорных панелей, а охлаждаемые элементы в виде стальных трубчатых скоб, охлаждаемых вентиляторным воздухом, концы скоб выведены через кожух и соединены с воздушным раздающим и собирающим коллекторами, при этом расстояние между осями трубчатых скоб составляет 1,5 - 3,0 наружного диаметра скобы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2