Плитовый холодильник доменной печи

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам для охлаждения доменных печей. Плитовый холодильник содержит охлаждаемую плиту с выполненными в ней продольными сквозными и соединенными с ними поперечными несквозными каналами для циркуляции охлаждающей среды, которые образуют контуры охлаждения, и отверстия с выводами для подвода и отвода охлаждающей среды. Охлаждаемая плита оборудована дополнительными продольными несквозными каналами, которые выполнены на одной оси и соединены поперечными несквозными каналами с продольными сквозными каналами. Отверстия для подвода и отвода охлаждающей среды выполнены в конечных частях дополнительных продольных несквозных каналов с их расположением в центральной части охлаждаемой плиты. Использование изобретения обеспечивает повышение надежности, стойкости, долговечности работы и снижение стоимости изготовления плитового холодильника доменной печи. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для охлаждения доменных печей и может быть использовано в металлургии в системах охлаждения при строительстве новых, ремонтах и реконструкциях действующих доменных печей.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому объекту является выбранный в качестве прототипа плитовый холодильник, содержащий охлаждаемую плиту с выполненными в ней продольными сквозными и соединенными с ними поперечными несквозными каналами для циркуляции охлаждающей среды, которые с помощью заглушек образуют контуры охлаждения, и отверстия с выводами для подвода и отвода охлаждающей среды. При этом отверстия для подвода и отвода охлаждающей среды с выводами расположены в нижней и в верхней частях охлаждаемой плиты (EP №1466989, фиг.3, 4, 5, МПК C21B 7/10, опубл. 13.10.04).

У заявляемого объекта и прототипа совпадают такие существенные признаки. Оба плитовых холодильника содержат охлаждаемую плиту с выполненными в ней продольными сквозными и соединенными с ними поперечными несквозными каналами для циркуляции охлаждающей среды, которые с помощью заглушек образуют контуры охлаждения, и отверстия с выводами для подвода и отвода охлаждающей среды.

Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют такие причины. Расположение выводов для подвода охлаждающей среды в нижней части плиты, а выводов для отвода охлаждающей среды - в верхней части плиты не позволяет обеспечить уменьшение термических напряжений, возникающих в местах расположения выводов при линейном расширении охлаждаемой плиты при ее нагревании. Термические напряжения в местах расположения выводов пропорциональны расстоянию между выводами для подвода и отвода охлаждающей среды, в частности, при расположении выводов в ее верхней и нижней частях термические напряжения со временем приведут к образованию щелей в теле плиты в местах расположения выводов и к последующему разрушению плитового холодильника в целом. При этом использование компенсаторов линейного расширения плиты для снижения термических напряжений характеризуется увеличением стоимости плитового холодильника, а также сложностью его изготовления и установки в доменной печи. Кроме того, использование прототипа требует выполнения в кожухе доменной печи, по меньшей мере, двух отверстий: одно под выводы для подвода охлаждающей среды и второе под выводы для отвода охлаждающей среды, что, в свою очередь, приводит к снижению жесткости и газоплотности кожуха доменной печи.

В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такой плитовый холодильник доменной печи, в котором усовершенствования путем введения новых элементов и нового расположения элементов позволят при использовании заявляемого объекта обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности, стойкости, долговечности работы и в снижении стоимости изготовления плитового холодильника доменной печи.

Поставленная задача решается за счет того, что в плитовом холодильнике, содержащем охлаждаемую плиту с выполненными в ней продольными сквозными и соединенными с ними поперечными несквозными каналами для циркуляции охлаждающей среды, которые с помощью заглушек образуют контуры охлаждения, и отверстия с выводами для подвода и отвода охлаждающей среды, согласно заявляемому техническому решению, охлаждаемая плита оборудована дополнительными продольными несквозными каналами, которые выполнены на одной оси и соединены поперечными несквозными каналами с продольными сквозными каналами, а отверстия для подвода и отвода охлаждающей среды выполнены в конечных частях дополнительных продольных несквозных каналов с их расположением в центральной части охлаждаемой плиты.

В отдельных случаях исполнения заявляемый объект может характеризоваться тем, что:

- продольные сквозные, дополнительные продольные несквозные и поперечные несквозные каналы для циркуляции охлаждающей среды в поперечном сечении выполнены овальной формы;

- рабочая поверхность охлаждаемой плиты выполнена ребристой;

- рабочая поверхность охлаждаемой плиты оборудована огнеупорным материалом;

- охлаждаемая плита выполнена из стали;

- охлаждаемая плита выполнена из меди или ее сплавов.

При использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности, стойкости, долговечности работы и в снижении стоимости изготовления плитового холодильника доменной печи. Кроме того, при использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение дополнительного технического результата, заключающегося в снижении уровня термических напряжений в местах расположения выводов для подвода и отвода охлаждающей среды при уменьшении количества отверстий в кожухе доменной печи и в повышении его жесткости и газоплотности, а также в повышении эффективности охлаждения доменной печи.

Оборудование охлаждаемой плиты дополнительными продольными несквозными каналами таким образом, чтобы они были выполнены с противоположных сторон плиты на одной оси, были выполнены параллельно продольным сквозным каналам и размещены с внутренней стороны от них, были соединены с продольными сквозными каналами с помощью поперечных несквозных каналов вблизи верхней меньшей и нижней меньшей стороны плиты, а также чтобы их конечные глухие части были расположены в центральной части охлаждаемой плиты с заданным по вертикали расстоянием между собой и оборудованы отверстиями для подвода и отвода охлаждающей среды с выводами, позволяет сосредоточить выводы в центральной части плиты, обеспечить уменьшение расстояния по вертикали между выводами по меньшей мере до 0,15-0,3 м, что, в свою очередь, позволяет уменьшить термические напряжения в местах расположения выводов при расширении плиты в результате ее нагревания в процессе охлаждения доменной печи. Такое оборудование позволяет охлаждаемой плите свободно расширяться во всех направлениях, обеспечивая минимальные напряжения в области выводов, что позволяет предотвратить образование щелей в области выводов и разрушение охлаждаемой плиты в целом, а также не использовать для заявляемого объекта компенсаторы линейного расширения и снизить стоимость его изготовления. Все это обеспечивает повышение надежности, стойкости и долговечности работы плитового холодильника доменной печи. Также использование заявляемого объекта позволяет уменьшить до одного количество отверстий в кожухе доменной печи для четырех выводов для подвода и отвода охлаждающей среды и обеспечить повышение эффективности охлаждения доменной печи в целом.

Выполнение продольных сквозных, дополнительных продольных несквозных и поперечных несквозных каналов для циркуляции охлаждающей среды в поперечном сечении овальной формы обеспечивает повышение эффективности и равномерности охлаждения плиты за счет увеличения соотношения объема циркулирующей охлаждающей среды к объему металла охлаждаемой плиты, а также повышает интенсивность теплообмена на границе "поверхность канала - охлаждающая среда", что в целом позволяет снизить напряжения в области расположения выводов и повысить надежность, стойкость и долговечность работы плитового холодильника доменной печи в целом.

Выполнение рабочей поверхности охлаждаемой плиты ребристой позволяет увеличить тепловоспринимающую площадь рабочей поверхности (по сравнению с гладкой поверхностью, например в полтора раза) с одновременным осуществлением эффективного и равномерного отвода охлаждающей средой тепла по выполненным в плите каналам. Кроме того, за счет повышения эффективности охлаждения обеспечивается более надежное удержание гарнисажа на ребристой рабочей поверхности, что уменьшает разрушающее воздействие тепловых нагрузок на плиту в целом, способствуя повышению надежности, стойкости и долговечности работы плитового холодильника доменной печи. Ребристая поверхность способствует надежному закреплению огнеупорных материалов на охлаждаемой плите.

Оборудование рабочей поверхности охлаждаемой плиты огнеупорным материалом позволяет предотвратить разрушающее воздействие тепловых нагрузок и абразивное воздействие продуктов технологического процесса в доменной печи на рабочую поверхность плиты. Огнеупорный материал обеспечивает снижение тепловых нагрузок на охлаждаемую плиту. Все это способствует повышению надежности, стойкости и долговечности работы плитового холодильника доменной печи, а также повышению эффективности охлаждения доменной печи в целом.

Изготовление охлаждаемой плиты из стали, или меди, или из сплавов меди позволяет упростить процесс выполнения в ней каналов, например путем сверления.

Использование охлаждаемой плиты из стали является наиболее целесообразным для плитовых холодильников, которые устанавливают в зоне заплечиков, распара и в верхней части шахты доменной печи, так как в этих зонах имеют место переменные тепловые нагрузки 10-50 кВт/м, при восприятии которых в плитовом холодильнике из стали наблюдаются наименьшие термические напряжения.

Выполнение охлаждаемой плиты из меди или ее сплавов обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик плиты, а также эффективное и равномерное охлаждение в наиболее сложных температурных, технологических и эксплуатационных зонах доменной печи. Охлаждаемые плиты, выполненные из меди или ее сплавов, наиболее целесообразно устанавливать в средней и нижней частях шахты доменной печи, где имеют место наибольшие циклические тепловые нагрузки до 350 кВт/м2. Это обуславливается тем, что охлаждаемые плиты, выполненные из меди или ее сплавов, имеют высокую теплопроводность 350-390 Вт/м·К, способны работать в циклически переменных температурных условиях и отводить тепловые нагрузки до 350 кВт/м2. Кроме того, выполнение охлаждаемой плиты из меди или ее сплавов за счет обеспечения лучших условий для охлаждения способствует формированию толстого слоя гарнисажа, а также его надежному удержанию на рабочей поверхности плиты.

Суть заявляемого объекта поясняется чертежами, на которых изображено:

- на фиг.1 - схема заявляемого плитового холодильника доменной печи;

- на фиг.2 - сечение по A-A на фиг.1.

На чертежах проставлены следующие обозначения:

1 - охлаждаемая плита;

2 - продольный сквозной канал;

3 - продольный сквозной канал;

4 - дополнительный продольный несквозной канал;

5 - дополнительный продольный несквозной канал;

6 - дополнительный продольный несквозной канал;

7 - дополнительный продольный несквозной канал;

8 - поперечный несквозной канал;

9 - поперечный несквозной канал;

10 - поперечный несквозной канал;

11 - поперечный несквозной канал;

12 - отверстия для подвода охлаждающей среды;

13 - выводы для подвода охлаждающей среды;

14 - отверстия для отвода охлаждающей среды;

15 - выводы для отвода охлаждающей среды;

16 - заглушки;

17 - рабочая поверхность охлаждаемой плиты.

В конкретном примере выполнения заявляемый плитовый холодильник доменной печи содержит охлаждаемую плиту 1, в которой выполнены, например путем сверления, продольные сквозные каналы 2 и 3, дополнительные продольные несквозные каналы 4, 5, 6 и 7, поперечные несквозные каналы 8, 9, 10 и 11, отверстия 12 с оборудованными в них выводами 13 для подвода охлаждающей среды и отверстия 14 с оборудованными в них выводами 15 для отвода охлаждающей среды. Кроме того, плита 1 оборудована заглушками 16 для каналов. Все каналы 2-11 выполнены в одной плоскости в теле плиты 1, при этом канал 2, каналы 4 и 5, каналы 6 и 7 и канал 3 выполнены параллельными и расположены на заданном расстоянии между собой.

Продольные сквозные каналы 2 и 3 выполнены вблизи противоположных больших сторон плиты 1. Дополнительные продольные несквозные каналы 4 и 5 выполнены с противоположных меньших сторон плиты 1 на одной оси и расположены с внутренней стороны от канала 2. Дополнительные продольные несквозные каналы 6 и 7 выполнены с противоположных меньших сторон плиты 1 на одной оси и расположены с внутренней стороны от канала 3. При этом конечные глухие части каналов 4 и 5, а также каналов 6 и 7 расположены в центральной части плиты 1 с заданным расстоянием по вертикали между собой. Кроме того, в плите 1 выполнены два отверстия 12 для подвода охлаждающей среды, которые соединены с конечными глухими частями каналов 5 и 7 и каждое из которых оборудовано выводом 13 для подвода охлаждающей среды, и два отверстия 14 для отвода охлаждающей среды, которые соединены с конечными глухими частями каналов 4 и 6 и каждое из которых оборудовано выводом 15 для отвода охлаждающей среды.

Поперечные несквозные каналы 8 и 9 выполнены с противоположных больших сторон плиты 1 на одной оси и расположены вблизи одной меньшей (верхней) стороны плиты 1. Поперечные несквозные каналы 10 и 11 выполнены с противоположных больших сторон плиты 1 на одной оси и расположены вблизи другой меньшей (нижней) стороны плиты 1. При этом канал 8 соединяет каналы 2 и 4, канал 9 - каналы 3 и 6, канал 10 - каналы 2 и 5, а канал 11 - каналы 3 и 7.

Заглушки 16 установлены таким образом, чтобы сквозной 2, дополнительные продольные несквозные 4 и 5 и поперечные несквозные 8 и 10 каналы образовывали один контур охлаждения, а сквозной 3, дополнительные продольные несквозные 6 и 7 и поперечные несквозные 9 и 11 каналы образовывали другой контур охлаждения. Рабочая поверхность 17 плиты 1 направлена во внутреннее пространство доменной печи (на чертежах не показано).

В конкретном примере выполнения плитовый холодильник доменной печи работает следующим образом.

Охлаждающая среда поступает через два центральных вывода 13 для подвода охлаждающей среды через два отверстия 12 в охлаждаемую плиту 1. В качестве охлаждающей среды для плитового холодильника доменной печи может быть использована техническая или химочищенная вода. Двигаясь по двум контурам охлаждения, один из которых образован каналами для циркуляции 5, 10, 2, 8 и 4, а другой - каналами 7, 11, 3, 9 и 6, охлаждающая среда отбирает теплоту от тела плиты 1, нагревается и отводится через два центральных вывода 15. Центральное расположение отверстий 12 и 14 с выводами 13 и 15 соответственно обеспечивает при нагревании плиты 1 ее свободное расширение, обеспечивая уменьшение уровня термонапряжений в местах расположения выводов 13 и 15, что, в свою очередь, способствует повышению надежности, стойкости и долговечности работы плитового холодильника доменной печи. Благодаря этому обеспечивается возможность использования плитового холодильника для доменной печи без применения компенсаторов линейного расширения, а также снижается стоимость плитового холодильника. Кроме того, группирование двух пар выводов 13 и 15 в одной центральной части плитового холодильника позволяет уменьшить до одного количество отверстий в кожухе доменной печи, обеспечивая повышение его жесткости и газоплотности.

1. Плитовый холодильник доменной печи, содержащий охлаждаемую плиту с выполненными в ней продольными сквозными и соединенными с ними поперечными несквозными каналами для циркуляции охлаждающей среды, которые с помощью заглушек образуют контуры охлаждения, и отверстия с выводами для подвода и отвода охлаждающей среды, отличающийся тем, что охлаждаемая плита оборудована дополнительными продольными несквозными каналами, которые выполнены на одной оси и соединены поперечными несквозными каналами с продольными сквозными каналами, а отверстия для подвода и отвода охлаждающей среды выполнены в конечных частях дополнительных продольных несквозных каналов и расположены в центральной части охлаждаемой плиты.

2. Плитовый холодильник по п.1, отличающийся тем, что каналы для циркуляции охлаждающей среды в поперечном сечении выполнены овальной формы.

3. Плитовый холодильник по п.1, отличающийся тем, что рабочая поверхность охлаждаемой плиты выполнена ребристой.

4. Плитовый холодильник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что рабочая поверхность охлаждаемой плиты оборудована огнеупорным материалом.

5. Плитовый холодильник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что охлаждаемая плита выполнена из стали.

6. Плитовый холодильник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что охлаждаемая плита выполнена из меди или ее сплавов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к охлаждению металлургической печи. Способ охлаждения металлургической печи осуществляют посредством по меньшей мере одного охлаждающего элемента замкнутой системы охлаждения, через который пропускают охлаждающую среду, содержащую по меньшей мере одну ионную жидкость, предпочтительно, состоящую из ионной жидкости.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к системе охлаждения фурмы доменной печи. Система содержит литой или подвергнутый обработке фрезерованием металлический корпус, в котором выполнен змеевидный проход для циркуляции охлаждающей жидкости и ряд перегородок, размещенных внутри змеевидного прохода с возможностью образования ряда змеевидных петель, обеспечивающих поворот циркулирующей охлаждающей жидкости в каждом из рядов змеевидных петель.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к холодильной плите для металлургической печи. Холодильная плита содержит корпус с передней стороной, противоположной задней стороной, четырьмя боковыми гранями и по меньшей мере одним внутренним охлаждающим каналом.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для охлаждения узлов металлургической печи. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к охлаждающему элементу металлургической печи. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к холодильной плите для металлургической печи. .

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для охлаждения доменных печей. .

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для охлаждения доменных печей. .

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для охлаждения доменных печей. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к оборудованию для охлаждения металлургической печи. .

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для испарительного охлаждения доменных печей и клапанов горячего дутья воздухонагревателей доменных печей. Система испарительного охлаждения содержит охлаждаемые элементы и барабан-сепаратор с соединяющими их коммуникациями и трубопроводной арматурой. Кроме того, система оборудована средством механической компрессии пара, выполненным в виде по меньшей мере двух последовательно подключенных с помощью соединительных паропроводов парокомпрессоров и соединенным паропроводом насыщенного пара с барабаном-сепаратором. Использование изобретения обеспечивает повышение эффективности работы системы испарительного охлаждения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх