Повітронагрівач доменної печі

1. Повітронагрівач доменної печі, що містить кожух 5 з футерівкою 9, насадку 12, купол 10, штуцер гарячого дуття 19, розташований над насадкою 12, форкамеру 7, що розташована у верхній частині купола 10 співвісно з ним і має кожух 8 з футерівкою 13, виконаною незалежно від футерівки 9 купола 10 з самостійною опорою на кожух 11 купола 10, внутрішні газовий і повітряний колектори, розташовані між футерівкою кожуха 8 і вертикальною бічною стінкою 6 футерівки форкамери 7, що мають вихідні крізні канали 22 і 23, виконані у вертикальній бічній стінці 6 футерівки форкамери 7 рядами з можливістю подачі газу і повітря безпосередньо у форкамеру 7, який відрізняється тим, U 2 (19) 1 3 площини на кут до 30°. Але форкамери повітронагрівачів крупних доменних печей мають великі поперечні розміри і для проходу до осі форкамери повітряні струмені повинні подолати закручений потік газу значної товщини, що їх зносить від заданої траєкторії. Для цього треба значно збільшити їх швидкості і встановити більш могутні нагнітачі повітря, що збільшить енергетичні витрати. До того ж може відбутися той випадок, коли неповне згоряння газу в центральній частині форкамери приведе до погіршення екологічних та економічних показників повітронагрівачів. Тобто, у форкамері по прототипу для каналів різних рядів, що виходять з одного колектора, потрібен різний тиск в цьому колекторі, що забезпечити неможливо. Оскільки для забезпечення тиску повітря в колекторі встановлюють нагнітачі із звичайними тисками, то швидкість струменів з каналів верхнього ряду виявляється недостатньою, і до центру форкамери не поступає тієї кількості повітря, яка необхідна для повного спалювання газу, внаслідок чого частина газу не згоряє і викидається в атмосферу. Недоліками цього повітронагрівника також є: - можливість змішування газу та повітря ще до входу у форкамеру внаслідок негерметичності керамічної горизонтальної перегородки між колекторами газу та повітря, що зменшує стійкість перегородки; - можливість незапрограмованої фільтрації повітря та газу через вертикальну кладку форкамери, обминаючи передбачені для проходу у форкамеру канали, що знижує стійкість футерівки вертикальної стінки форкамери. Найбільш близьким за сукупністю суттєвих ознак та технічним результатом, який досягається, до корисної моделі, що заявляється, є відомий повітронагрівач доменної печі (див. патент RU № 2316600 С2, МПК 6 С21В 9/00, F24H 3/00, опуб. 10.02.2008 р.), що містить кожух з куполом, забезпечені футерівкою, насадку, штуцер гарячого дуття, форкамеру, розташовану у верхній частині купола співвісно з ним, забезпечену кожухом з футерівкою, виконаною незалежно від футерівки куполу, забезпечену внутрішніми колекторами газу і повітря, розташованими між кожухом та боковою стінкою футерівки форкамери один над одним з горизонтальною перегородкою між ними, що сполучаються з підвідним газопроводом і повітропроводом і з наскрізними каналами підведення газу і повітря, розміщеними у вертикальній бічній стінці футерівки форкамери рядами, причому канали виконані з можливістю подачі газу і повітря безпосередньо у форкамеру. Канали нижнього колектора розташовані у верхній його частині і спрямовані уверх від горизонтальної площини на кут 15-÷30°. Канали верхнього колектора розташовані в нижній його частині і спрямовані униз від горизонтальної площини на кут 15-÷30°. Проекції осей усіх каналів на горизонтальну площину утворюють кут 15÷45° к проекціям на горизонтальну площину радіусів форкамери, що проходять крізь центри вихідних перетинів каналів. Недоліком такої конструкції повітронагрівача є розміщення двох кільцевих колекторів прямокутно 60416 4 го перетину для газу і повітря один над одним усередині пальника (у кладці форкамери), при цьому стійкість горизонтальної перегородки між ними низька. Це, а також негерметичність кладки форкамери обумовлюють негерметичність колекторів газу і повітря горіння, що зростає з часом експлуатації. Негерметичність перемички між газовим і повітряним колекторами, а також між елементами цегляної щільної кладки пальника з нещільними стиками, заповненими вогнетривким мертелем призводить до того, що ще до входу в сопла пальника, а потім і після фільтрації через негазощільну кладку пальника газ частково перемішуватиметься з повітрям горіння, не тільки згідно із законом, заданим формою і розташуванням каналів для проходу компонентів горіння (тангенціально, радіально або з напрямом вгору форкамери), а і по випадковому закону, хаотично, що знижує ефект закручування газових потоків, що виходять через сопла пальника, оскільки частина газових середовищ потрапляє у форкамеру пальника неорганізовано через щілини в кладці форкамери. Це призводить до зниження інтенсивності перемішування компонентів горіння, і відповідно, до зниження якості спалювання палива. Недоліком вищезгаданого повітронагрівача є також те, що канали верхнього ряду по всьому колу форкамери сполучаються тільки з газовим колектором, а канали нижнього ряду по всьому колу сполучаються тільки з повітряним колектором, що утворює два потоки, що рухаються пошарово, тобто утворює по висоті форкамери повітряну та газову зони. Це погіршує умови перемішування газу з повітрям. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити повітронагрівач доменної печі шляхом ліквідації несанкціонованого змішування газу та повітря ще до входу у форкамеру внаслідок негерметичності керамічної горизонтальної перегородки між колекторами газу та повітря, що зменшує стійкість перегородки, та шляхом перерозподілу потоків газу та повітря за рахунок подачі газу і повітря у форкамеру зустрічними струменями, що покращує перемішування газу з повітрям, забезпечує повноту спалювання газу, підвищує стійкість пальника і надійність повітронагрівача в цілому, а також знижує кількість шкідливих викидів в атмосферу. У корисній моделі горизонтальна перегородка завше відсутня. Поставлена задача вирішується тим, що у повітронагрівачі доменної печі, що містить кожух 5 з футерівкою 9, насадку 12, купол 10, штуцер гарячого дуття 19, розташований над насадкою 12, форкамеру 7, що розташована у верхній частині купола 10 співісно з ним і має кожух 8 з футерівкою 13, виконаною незалежно від футерівки 9 купола 10 з самостійною опорою на кожух 11 купола 10, внутрішні газовий і повітряний колектори, розташовані між футерівкою кожуха і вертикальною бічною стінкою 6 футерівки форкамери 7, що мають вихідні крізні канали, виконані у вертикальній бічній стінці 6 футерівки форкамери 7 рядами з можливістю подачі газу і повітря безпосередньо у форкамеру 7, згідно корисної моделі, кожний коле 5 ктор виконаний у вигляді розташованих діаметрально один проти одного порожнистих газового 2 та повітряного 4 напівколекторів, що мають спільні вертикальні розділові перегородки 20, та сполучені один з газовим патрубком 1, а другий з повітряним патрубком 3, при цьому кожний напівколектор містить встановлений по зовнішньому периметру вертикальної стіни форкамери, включаючи розділові перегородки 20, газонепроникний кесон 21 з отворами, співпадаючими з отворами вихідних крізних каналів 22 і 23 у вертикальній стіні 6 форкамери. Крім того, у повітронагрівачі доменної печі подовжні осі крізних каналів 22 підведення газу і повітря, що розміщені в нижніх рядах отворів форкамери, направлені під кутом до радіусів форкамери, що проходять через центри отворів цих каналів на вході у форкамеру, причому частина цих каналів сполучена з газовим напівколектором 2, а частина - з повітряним напівколектором 4, а подовжні осі крізних каналів 23 підведення газу і повітря, що розміщені у верхніх рядах отворів та розташовані радіально один проти одного, співпадають з радіусами форкамери, причому частина цих каналів також сполучена з газовим напівколектором 2, а частина - з повітряним напівколектором 4. Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Виконання газового і повітряного колекторів у вигляді порожнистих напівколекторів, з'єднаних з підвідними газовим та повітряним патрубками та обладнаних по колу зовнішньої футерівки форкамери газонепроникним кесоном та розташованих проміж кожухом і боковою стінкою форкамери, утворюючих два напівколектори, один з яких сполучено з підвідним газопроводом, а другий напівколектор, розташований діаметрально протилежно першому, сполучено з підвідним повітропроводом, що забезпечує організацію зустрічної подачі струменів газу і повітря. Розміщення у футерівці форкамери у верхньому ряду радіально попарно розташованих один проти одного наскрізних каналів для газу і повітря, що проходять через стіну форкамери, забезпечує зустрічний рух газу і повітря, тобто забезпечує інтенсивне їх перемішування у верхній частині форкамери. Розміщення у футерівці форкамери в нижньому ряду наскрізних каналів підведення газу і повітря, подовжні осі яких спрямовані під кутом до радіусів форкамери, що проходять через центри отворів цих каналів на вході у форкамеру, забезпечує їх закручування, що призводить до підйому закрученої газоповітряної димової суміші вгору, до куполу форкамери, подовжуючи її згоряння до входу в насадку. На верхньому ярусі радіальні зустрічні струмені впроваджуються в повітряно-димовий потік, що одночасно підіймається та обертається. Така взаємодія потоків газу, повітря і димових газів призводить до їх інтенсивного перемішування і згоряння до входу в насадку. 60416 6 Встановлення по периметру кожного з полуколекторів - газових та повітряних з боку зовнішньої футерівки, включаючи розділові вертикальні перегородки газонепроникних кесонів з отворами, співпадаючими з отворами на вертикальній зовнішній стіні форкамери, запобігає фільтрації повітря та газу через вертикальну кладку форкамери, обминаючи передбачені для проходу у форкамеру канали, що підвищує стійкість футерівки вертикальної стінки форкамери. На фіг. 1 представлено повітронагрівач доменної печі, що містить кожух 5 з футерівкою 9, насадку 12, купол 10, штуцер гарячого дуття 19, розташований над насадкою 12, форкамеру 7, розташовану у верхній частині купола 10 співвісно з ним, піднасадковий устрій 14, димовий канал 15, боров 16, колектор 17 холодного дуття, клапан холодного дуття 18. Форкамера 7 має кожух 8 з футерівкою 13, виконаною незалежно від футерівки 9 купола 10 з самостійною опорою на кожух 11 купола 10. Внутрішні газовий 2 і повітряний 4 напівколектори розташовані між футерівкою кожуха 8 і вертикальною бічною стінкою 6 футерівки 13 форкамери 7 діаметрально один проти одного та мають вихідні крізні канали 22 і 23, виконані у вертикальній бічній стінці 6 футерівки 13 форкамери 7 з можливістю подачі газу і повітря безпосередньо у форкамеру 7. Порожнисті газовий 2 та повітряний 4 напівколектори мають спільні вертикальні розділові перегородки 20 та сполучені один з газовим патрубком 1, а другий з повітряним патрубком 3, при цьому кожний напівколектор містить встановлений по його внутрішньому периметру, включаючи розділові перегородки 20, газонепроникний кесон 21 з отворами, співпадаючими з отворами вихідних крізних каналів 22 і 23 у вертикальній стіні 6 форкамери 7. Подовжні осі крізних каналів 22 підведення газу і повітря, що розміщені в нижніх рядах форкамери 7, направлені під кутом до радіусів форкамери, що проходять через центри отворів цих каналів на вході у форкамеру, (далі - тангенціальні канали), причому частина цих каналів сполучена з газовим 2 напівколектором, а частина - з повітряним 4 напівколектором. Подовжні осі крізних каналів 23 підведення газу і повітря, що розміщені у верхніх рядах, розташовані радіально один проти одного (при цьому їх подовжні осі співпадають з радіусами форкамери, далі - радіальні канали), причому частина цих каналів також сполучена з газовим 2 напівколектором, а частина - з повітряним 4 напівколектором. Повітронагрівач працює наступним чином: газ через газовий патрубок 1 подається у газовий напівколектор 2, а повітря - через повітряний патрубок З у повітряний напівколектор 4. З газового напівколектора 2 газ через крізні тангенціальні канали 22 і крізні радіальні канали 23, які з'єднані з останнім і розташовані у вертикальній стіні 6, попадає у форкамеру 7. Повітря поступає у форкамеру 7 через крізні тангенціальні канали 22 і крізні радіальні канали 23, що сполучені з повітряним полуколектором 4, що розташований навкруги вертикальної стіни 6 форкамери 7, де зустрічається з 7 60416 газом. Відбувається загоряння газу. Продукти спалення, закручені крізними тангенціальними каналами 22, з'єднаними з газовим полуколектором 2 та повітряним полу колектором 4, всмоктують продукти спалення, які виникли з газу колектора 2 та повітря колектора 4, з'єднаних з крізними радіальними каналами 23. Потоки перемішуються, підіймаючись до куполу форкамери 7, після чого опускаються в бік куполу 10 повітронагрівника, закручуючись, завдяки чому, а також діфузорній форми цього купола 10, забезпечується рівномірний розподіл продуктів спалення по горизонтальному перерізу насадки 12. Для уникнення фільтрації повітря і газу через вертикальні стіни 6 форкамери 7 (не зайняті каналами 22 і 23) колектори 2 та 4 оснащені газонепроникними кесонами 21, що мають отвори, які співпадають з отворами Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 8 вихідних крізних каналів 22 і 23 у вертикальній стіні 6 форкамери 7. Віддавши тепло насадці 12, продукти спалення після проходу піднасадкового простору 14 через димовий канал 15 попадають у боров 16. У період дуття повітря подається з колектору 17 через відкритий клапан 18 у піднасадковий простір 14, проходитьнасадку 12, нагрівається і через штуцер гарячого дуття 19 йде у тракт гарячого дуття і далі в доменну піч. Таким чином, використання повітронагрівача доменної печі, що збудований відповідно до цього технічного рішення, покращує перемішування газу з повітрям, забезпечує повноту спалювання газу, підвищує стійкість пальника і надійність повітронагрівача в цілому, а також знижує кількість шкідливих викидів в атмосферу. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601