Насадка доменного повітронагрівача

1. Насадка доменного повітронагрівача, яка містить блоки з вертикальними та горизонтальними каналами, які укладені у вигляді поясів, мають фіксуючі виступи у нижній частині, що входять у заглиблення у верхній частині блоків наступного ряду насадки і включають перев'язку блоків, яка U 1 3 38746 - наявність чарунок у вигляді вертикальних та горизонтальних каналів; - виконання насадки з поясів блоків з фіксуючими виступами у нижній частині блоку, які входять в заглиблення в верхній частині відповідного блоку; - перев'язка блоків у суміжних рядах. Однак цей пристрій насадкового блоку не забезпечує стабільної роботи каналів насадки у зв'язку з тим, що підвищення висоти виступів блоку, установка порожнистих циліндричних вогнетривких прокладок або вставок між блоками призводить до їх р уйнування від крипу, і горизонтальні отвори не зможуть виконувати свої функції. Відомий також пристрій насадкового блоку з горизонтальними каналами на горизонтальних поверхнях блоків, які сполучають між собою лише ті вертикальні отвори, що розташовані в одному ряду і не сполучаються з каналами сусіднього ряду. Завдяки цьому не буде забезпечена стабільна робота тих вертикальних каналів, що знаходяться в частинах блоку, які знаходяться в інших ближніх рядах [див. Насадкові блоки на рис.58, стор.171 Б.И. Китаев, Б.Ф. Зобнин, В.Ф. Ратников и др. Теплотехнические расчеты металлургических печей, М., Металлургия, 1970, 528стр.], бо з ними немає з'єднання каналами. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення надійності, стабільної роботи каналів насадки, підвищення поверхні її нагріву та ефективності теплообміну (підвищення коефіцієнту конвективної тепловіддачі та коефіцієнту теплопередачі), зменшення нерівномірності температур у горизонтальному перерізі насадки, яка досягає до 420°С у період "нагріву" та до 600°С у період "дуття". Поставлена задача вирішується тим, що кожний насадковий блок оснащується горизонтальними каналами, розташованими на верхній та нижній горизонтальній поверхнях насадкового блоку, які з'єднують вертикальні канали блоку один з одним, при чому площа отвору горизонтального каналу становить 1/3÷1/6 від площі горизонтального перерізу одного вертикального отвору. Це відношення площин отворів пов'язано з тим, що, якщо вказане відношення буде менше 1/6 площі одного вертикального каналу, то з часом горизонтальні канали не будуть подавати у засмічені вертикальні канали достатню кількість газів для їх надійного функціонування. А якщо вказане відношення буде більше 1/3, то горизонтальні канали суттєво зменшать опорну поверхню насадкових блоків, що призведе до зростання навантаження на горизонтальні поверхні блоків і до руйнування блоків у окрузі горизонтальних каналів. Кожний горизонтальний канал складається з двох півканалів, розташованих на горизонтальних поверхнях двох суміжних блоків, розділених площиною роз'єму. Вертикальні канали блоку оснащуються двома-трьома горизонтальними каналами: вертикальні канали, що розташовані у замках, оснащаються двома горизонтальними каналами, які проходять по прямій до центрального каналу блоку так, що між вісями цих горизонтальних ка 4 налів утворюється кут 120°, а інші вертикальні канали оснащуються горизонтальними каналами, так що між їх вісями також кут дорівнює 120°. Загальна кількість горизонтальних каналів, які з'єднуються з одним вертикальним каналом, складає 0; 2 або 3. Нуль - для розташованих на периферії (у кута х блоку) вертикальних каналів насадкових блоків, які неможливо оснастити горизонтальними каналами завдяки особливостям проведення технологічного процесу виготовлення насадкових блоків; три горизонтальні канали - для центрального вертикального каналу блоку; два - для інших вертикальних каналів; чотирма та більшою кількістю горизонтальних каналів для одного вертикального каналу не має сенсу оснащати один вертикальний канал, бо це суттєво ослаблює стійкість блоку. Підводити лише один горизонтальний канал до одного вертикального каналу там, де є можливість підвести два горизонтальних канали, також не має сенсу. Один горизонтальний канал, якщо він має ті ж розміри, що й усі інші горизонтальні, не зможе у разі засорения вертикального каналу забезпечити постачання кількості газу для свого вертикального каналу, щоб той функціонував на 100%. Заглиблення ж згаданого горизонтального каналу призвело би до суттєвого зменшення стійкості блоку. Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками і технічним результатом, який досягається, полягає в наступному. Завдяки горизонтальним каналам, виконаним на верхній та нижній горизонтальних поверхнях кожного насадкового блоку, які з'єднують вертикальні отвори блоку один з одним, при чому площа отворів кожного горизонтального каналу складає 1/3÷1/6 від площі одного вертикального каналу, досягається підвищення стабільної (надійної) роботи каналів насадки, підвищення поверхні нагріву та коефіцієнтів тепловіддачі та теплопередачі вертикальних каналів. Останнє відбувається за рахунок виникнення в усті кожного горизонтального каналу вихору, який зціплюється з газовим потоком у вертикальному каналі і підвищує його турбулізацію. Крім того, за рахунок руху газів по горизонтальним каналам зменшується нерівномірність температурного поля у горизонтальному перерізі насадки, підвищується температура гарячого дуття. Пристрій насадки схематично представлено на Фіг.1, 2, 3, 4. На Фіг.5 - фрагмент двох суміжних рядів насадки у зборі. Горизонтальні канали, виконані на верхній та нижній поверхнях кожного блоку, з'єднують після складання рядів насадки вертикальні канали з ближніми до нього вертикальними каналами, при чому кожний горизонтальний канал при зборі насадки утворюється з двох півканалів, один з яких розташовано на верхній поверхні, а другий - на нижній поверхні двох сусідніх блоків з верхнього та нижнього суміжних горизонтів насадки. Навіть вертикальні канали, які розташовані в замках, оснащені горизонтальними каналами. Горизонтальними отворами оснащуються усі вертикальні канали, де розташування горизонтальних каналів на поверхні насадкових 5 38746 блоків не заважає надійному проведенню технологічного процесу їх виготовлення. Насадка, таким чином, складається (Фіг.1, 2, 3,4, 5) з насадкових блоків 1, які мають вертикальні канали 2, горизонтальні півканали 3. Для перев'язки та фіксації насадкових блоків одна частина насадкового блоку виконана з заглибленнями, а інша - з виступами. Стійкість насадки при будівництві забезпечується тим, що при укладці насадкових блоків виступи одного ряду насадки входять у заглиблення суміжного з ним по висоті ряду та тим, що блоки укладаються у перев'язку. Пристрій насадки працює наступним чином. Гарячі димові гази проходять через вертикальні канали 2 з гори до низу й горизонтальні канали 3 (Фіг.3, 4) блоків, нагрівають їх (у період охолодження - дуття - навпаки охолоджує насадкові блоки 1), а дуття, яке йде з низу в гору, нагрівається. Якщо один з вертикальних каналів 2 буде зашлаковано, то завдяки горизонтальним каналам 3 буде збережена його робота і вертикальний канал не буде загублено. При проходженні газу, на вертикальних каналах насадки, в устях кожного горизонтального каналу там, де горизонтальні канали зливаються з вертикальними, виникають вихорі, які зціплюються з потоками відповідних (своїх) вертикальних каналів, завдяки чому підвищується турбулізація вертикальних потоків та конвекційний коефіцієнт тепловіддачі у кожному вертикальному каналі. Експериментальні дослідження на фізичній повітряній моделі (масштаб 1:2) показали, що це зростання коефіцієнту тепловіддачі у вертикальному каналі складає 1,2÷1,3. Застосування запропонованої насадки дозволяє забезпечити надійну (стабільну) роботу кана 6 лів насадки, підвищити поверхню нагріву та підвищити коефіцієнт тепловіддачі в каналі насадки в 1,2÷1,3 рази проти насадкових блоків, у яких не має горизонтальних каналів. Крім того при наявності зазвичай нерівномірного температурного поля у насадці по її поперечному перерізу, який досягає для ПН з внутрішньою камерою спалення 220÷420°С на різних горизонтах насадки у період "нагріву", та 350÷600°С у період "дуття" при максимумі температур у центрі насадки [И.Г. Бянкин, В.Д. Коршиков, СВ. Скаков, А.Ю. Кривцов // Исследование влияния неравномерности распределения теплоносителей в насадке доменного воздухонагревателя на эффективность его работы. Тезисы докладов XV областной научнотехнической конференции "Повышение эффективности металлургического производства". Липецк: ЛГТУ 2006, с.29], [А.Ю. Кривцов. Исследование и разработка методов повышения эффективности режимов работы доменных воздухонагревателей с учётом их индивидуальных теплотехнических характеристик. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата техн. на ук. Липецк, 2007, стр.8]. Наявність горизонтальних проходів (каналів) у блоках насадки призводить до вирівнювання витрат рухомих теплоносіїв (диму - в період нагріву і дуття - в період дуття) по каналах в поперечному перерізі насадки, а внаслідок цього, і до вирівнювання температури насадки в горизонтальному перерізі. Останнє збільшує стійкість (довговічність) насадки і температур у нагріву дуття для доменної печі, так як підвищується рівномірність розподілення температур в горизонтальному перерізі насадки. 7 Комп’ютерна в ерстка О. Рябко 38746 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601