Регенеративний нагрівальний колодязь

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к нагревательным колодцам для нагрева слитков перед прокаткой на обжимных станах. Наиболее близким по технической сущности является регенеративный нагревательный колодец, содержащий рабочую камеру с приемной камерой в верхней ее части, крышку с полостями по периметру опорного обода с воздухоподводящими и воздухоотводящими патрубками, один из которых воздухоотводящий - расположен в приемной камере, которая соединена с дымоотводящим боровом посредством трубопровода, а другой соединен с атмосферой [1]. Недостатком известного нагревательного колодца является неравномерность нагрева, повышенные угар металла и расход топлива при нагреве, связанные с неудовлетворительной организацией топлива. Кроме того, в процессе эксплуатации колодца разгар продольных стен рабочей камеры происходит неравномерно, вследствие чего поверхность обода крышки, соприкасающиеся с высокотемпературными газами рабочей камеры, нагревается также неравномерно. При отсутствии возможности изменения количества воздуха, протекающего по продольным сторонам крышки, ее стойкость снижается. Также недостатком известного колодца является снижение тепловой мощности колодца по ходу кампании, повышенные затраты на обслуживание и обеспечение надежности его работы, связанные с конструктивной сложностью выполнения и недостаточной стойкостью крышки. Отвод охлаждающего обод крышки воздуха в дымоотводящий боров увеличивает количество газов, движущихся по борову, что приводит к возрастанию гидравлического сопротивления дымового тракта, вследствии чего тепловую мощность колодца приходится снижать, соответственно, снижается и его производительность. Для соединения приемной камеры с боровом, в стесненных габаритах колодцев, прокладывается трубопровод значительной протяженности, что:; усложняет конструкцию колодца и увеличивает затраты на обеспечение надежности ' колодца и его обслуживание. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать конструкцию нагревательного колодца, в котором благодаря наличию регулирующих дроссельных элементов, выполнения воздухоотводящего патрубка определенной длины, а также выполнения сквозного канала в колодце обеспечивается предотвращение разгара обода крышки/обеспечивается равномерность нагрева, уменьшение окалинообразования, улучшение организации сжигания топлива и, вследствие этого, уменьшение угара металла, снижение брака при нагреве и расхода топлива. Поставленная задача решается тем, что регенеративный нагревательный колодец, содержащий рабочую камеру с приемной камерой в верхней ее части, крышку с полостями по периметру опорного обода с воздухоподводящими и воздухоотводящими патрубками, один из которых расположен в приемной камере, согласно изобретению, он снабжен размещенными в полостями, прилегающими к воздухоподводящему патрубку, регулирующими дроссельными элементами, воздухоотводящий патрубок имеет длину (0,6-1,0) стрелы прогиба крышки, а в продольной стене колодца по всей ее высоте выполнен сквозной канал, соединяющий приемную камеру с подподовым пространством колодца. Наличие регулирующих дроссельных элементов, размещенных в полостях, прилегающих к воздухопро водя щему патрубку, выполнение воздухоотводящего патрубка высотой, составляющей (0,6-1,0) стрелы прогиба крышки, а также выполнение сквозного канала в продольной стене колодца по всей ее высоте, который соединяет приемную камеру с подподовым пространством колодца, обеспечивает надежность работы системы охлаждения обода крышки и возможность использования для подачи охлаждающего воздуха геометрического напора. Выполнение канала в продольной стене колодца по всей ее высоте для соединения приемной камеры с атмосферой позволяет использовать геометрический напор для подачи воздуха на охлаждение обода крышки вместо использования для этой цели тяги дымовой трубы в прототипе. При этом отпадает необходимость в сооружении, в стесненных габаритах колодцев, достаточно протяженного трубопровода от приемной камеры к борову, что упрощает конструкцию и сокращает затраты на обслуживание и обеспечение надежности колодцев. Кроме того, в предлагаемом техническом решении воздух на охлаждение обода крышки забирается из атмосферы и выбрасывается в атмосферу, а не в боров, как в прототипе. Вследствие этого, количество газов, проходящих через боров, не возрастает, соответственно, не увеличивается и гидравлическое сопротивление дымоотводящего тракта, а следовательно, отпадает необходимость в снижении тепловой мощности колодца при нагреве металла. Наличие регулирующих дроссельных элементов позволяет обеспечить одинаковое гидравлическое сопротивление полостей в Ободе крыши, а, следовательно, и одинаковый расход воздуха через полости, т.е. позволяет сгладить неидентичность геометрических параметров полостей, которая всегда имеет место при изготовлении крышки и, следовательно, обеспечить идентичность охлаждения опорного обода по периметру крышки. Кроме этого, наличие регулирующих элементов позволяет обеспечить надежность и идентичность охлаждения обода крышки при неодинаковом разгаре опорного пояса колодцев, имеющем место при эксплуатации колодцев. Высота воздухоотводящего патрубка, составляющая (0,6-1,0) стрелы прогиба крышки, принята из условий обеспечения надежной работы всей системы охлаждения обода крышки. Если высота воздухоотводящего патрубка будет меньше 0,6 стрелы прогиба крышки, то в систему охлаждения будет попадать песок, которым подсыпаются борта крышки, и система охлаждения будет выходить из строя. Выполнение патрубка высотой более 1,0 стрелы прогиба крышки нетехнологично. На фиг.1 изображена крышка регенеративного нагревательного колодца; на фиг.2 - поперечный разрез колодца; на фиг.3 -воздухоотводящий патрубок, (узел I на фиг.2); на фиг.4 - приемная камера (узел II на фиг.2). Регенеративный нагревательный колодец включает рабочую камеру 1, в верхней кладки стен которой расположена приемная камера 2: Рабочая камера 1 закрыта крышкой 3, имеющей по периметру опорного обода 4 полость 5 с воздухоподводящим' 6 и воздухоотводящим 7 патрубками. В полостях 5, прилегающих к воздухоотводящему патрубку 7 размещены регулирующие элементы 8 (дроссели). 8 приемной камере 2 выполнены отверстия 9 и 10. Отверстия 10 предназначены для соединения со сквозным каналом 11, расположенным в одной из продольных стен 12 рабочей камеры 1 по всей ее высоте. Регенеративный нагревательный колодец работает следующим образом. После посада металла рабочая камера 1 закрывается крышкой 3, при этом воздухоподводящий патрубок 6 входит в отверстие 9 приемной камеры 2, в результате чего полость 5 оказывается подключенной к сквозному каналу 11, Вследствие геометрического напора атмосферный воздух засасывается в сквозной канал 11, проходит приемную камеру 2 и через входной патрубок 6 поступает в полость 5. Воздух, проходя полость 5, охлаждает опорный обод 4 крышки 3 и удаляется в атмосферу через воздухоотводящий патрубок 7, Благодаря охлаждению опорного обода крышки температурные перепады по массе чугуна и разрушающие температурные напряжения в - ободе не превышают допустимых величин и этим обеспечивается увеличение срока службы колодца. Равенство температурных перепадов по периметру обода при необходимости регулируется изменением количества воздуха, просасываемого через полость 5 с помощью регулирующих дросселей 8. Этим устраняются температурные перекосы по периметру обода крышки при эксплуатации колодца. Так как охлаждающий воздух выбрасывается в атмосферу, а не в боров (как в прототипе), то не происходит увеличения гидравлического сопротивления дымового тракта колодца, что позволяет обеспечить надежность его работы без снижения тепловой мощности колодца. На регенеративных нагревательных колодцах Алчевского металлургического комбината выполнено сопоставление предлагаемого технического решения и прототипа. Колодец имеет рабочую камеру размерами 5600x3230x2270 мм, в верхней части которой выполнена приемная камеры размерами 150x150x370 мм. Рабочая камера закрывается крышкой, по периметру обода которой выполнена полость диаметром 80мм с воздухоподводящим и воздухоотводя-щим патрубками, диаметром 80мм каждый. В прототипе приемная камера трубопроводом диаметром 110мм соединена с дымоотводящим боровом. Воздухоотводящий патрубок при закрывании рабочей камеры крышкой размещается в приемной камере, воздухоподводящий патрубок соединен с атмосферой. В предлагаемом техническом решении приемная камера сквозным каналом диаметром 100 мм, выполненным в продольной стене камеры колодца по всей ее высоте? соединена с атмосферой (с подподовым пространством). В приемной камере при закрывании колодца крышкой размещатся воздухоподводящий патрубок, воздухоотводящий патрубок соединен с атмосферой. При сопоставлении за критерий эффективности была принята величина тепловой мощности колодца, При определении эффективности в колодцах садку из 8 слитков стали 5 пс с температурой посада800°С нагревали до температуры 1260°С, при этом номинальтная тепловая мощность колодца в обоих случаях сопоставляла 19,84x10 кДж/ч. В известном техническом решении тепловую мощность колодца пришлось снизить до 18,6x10 кДж/ч из-за наличия выбиваний газов из под крышки, что свидетельствует о снижении пропускной способности дымового тракта. В предлагаемом техническом решении нагрев производился при номинальной тепловой мощности, явлений выбиваний газов из-под крышки не наблюдалось, В результате производительность колодца при использовании известного технического решения снизилась на 0,35.т/ч, т.е. на 0,8% по сравнению с предлагаемым техническим решением. Проверялась и целесообразность выбранной высоты воздухоотводящего патрубка. Исследования были проведены при значениях высоты воздухоотводящего патрубка равными 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 стрелы прогиба крышки. При каждой из высот патрубка определялась длительность работоспособности системы охлаждения крышки, т.е. учитывался период времени, при котором система охлаждения крышки выйдет из строя при подсыпании ее бортов песком. Для приведенных выше размеров высоты воздухоотводящего патрубка эта длительность составила соответственно, месяцев; 6, 11, 12, 12, крышку невозможно было эксплуатировать. Предлагаемое техническое решение позволяет упростить конструкцию колодца без снижения его тепловой мощности, снизить затраты на обеспечение надежности колодца и его обслуживание, увеличить стойкость крышки.