Повітронагрівник доменної печі

1 Повітронагрівник доменної печі, що містить кожух, купол, камеру насадки та систему опалення, яка містить виносну камеру горіння та патру бок, що з'єднує камеру горіння та камеру насадки, який відрізняється тим, що з'єднувальний патрубок сполучений з циліндричною частиною камери насадки так, що його горизонтальна вісь розташована від верху насадки на відстані Н-і=/0,61,0/Двнгн, де Двнпі - внутрішній діаметр з'єднува Винахід стосується чорної металурги, зокрема конструкцій повітронагрівників доменної печі та може використовуватися в усіх галузях, які потребують високотемпературного нагрівання газів Відомий повітронагрівних доменної печі, який містить кожух, купол, камеру насадки та систему опалення, до складу якої входить виносна камера горіння та з'єднувальний патрубок (див "Доменні повітронагрівники" Шкляр Ф Р , Малкін В М та ін , М "Металургія", 1982 р , с 9, мал 3) При цьому, незалежні купола над камерою горіння та камерою насадки з'єднані патрубком, виконаним у вигляді циліндричної труби Ознаками аналогу, що збігаються з ознаками винаходу, який заявляється, є кожух, купол, камера насадки та система опалення, що містить виносну камеру горіння та з'єднувальний патрубок Недоліком зазначеної конструкції є те, що при з'єднанні виносної камери горіння з повітронагрівником у його купольній частині, не створювалися умови для організації оптимального спалення палива, не досягалося необхідне підвищення температури гарячого дуття, а також не знижувалася КІЛЬКІСТЬ СО та NOx у ВІДХІДНИХ продуктах згорян льного патрубка у МІСЦІ ЙОГО сполучення з каме рою насадки, а від центру сферичної частини купола зазначена вісь розташована на відстані Н2=/0,7-0,8/Двнпі, при цьому внутрішній діаметр основи з'єднувального патрубка, що примикає до циліндричної частини камери насадки складає Двнпі=/0,9-1,1/Двкг, де Двкг - внутрішній діаметр камери горіння, а внутрішній діаметр основи патрубка, що примикає до камери горіння складає Двнп2=/0,85-1,05/Двкг 2 Повітронагрівник доменної печі за п 1, який відрізняється тим, що висота насадки L складає І_=/3,8-6,5/Двкн, де Двкн - внутрішній діаметр камери насадки ня Крім того, виконання з'єднувального патрубка у вигляді циліндричної вставки не є оптимальним для з'єднання камер горіння та насадки за критерієм мінімуму газодинамічних втрат тиску димових газів Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, який досягається, до винаходу, який заявляється, є повітронагрівник доменної печі за а с СРСР № 775132, МКл3 С 21В 9/10, 1980 р з виносною камерою горіння з індивідуальними куполами повітронагрівника та камери горіння, з'єднаних горизонтальною циліндричною вставкой, яка з'єднує циліндричні частини сферичних куполів, при цьому, висота циліндричних частин сферичних куполів дорівнює 1,05-1,25 діаметра горизонтальної циліндричної вставки, діаметр горизонтальної циліндричної вставки дорівнює 0,8-1,0 діаметра циліндричної і кожуха камери горіння, центри великої та малої сфер куполів розташовані на відстані 1,05-1,15 радіуса горизонтальної циліндричної вставки 00 00 о ю 54088 Ознаками прототипу, які збігаються з ознаками технічного рішення, що заявляється, є кожух, купол, камера насадки та система опалення, яка місти 11 виносну камеру горіння та з'єднувальний патрубок, що з'єднує камеру горіння та камеру насадки Технічне рішення за прототипом має наступні суттєві недоліки Виконання з'єднувального патрубка у вигляді вставки циліндричної форми не є оптимальним для з'єднання камер горіння та насадки за критерієм мінімуму газодинамічних втрат тиску димових газів (у період "нагрівання") та дуття (у період "охолодження") при тому, що переріз камери горіння менший за переріз камери насадки у 7-9 разів Крім того, відстань від центра купола камери насадки до ВІСІ циліндричної вставки, яка дорівнює (1,05-1,15) радіуса циліндричної вставки не є раціональною для створення рециркуляційних зон у потоці продуктів горіння, які сприяють суттєвому зменшенню КІЛЬКОСТІ NOx у ВІДХІДНИХ з повітрона грівника продуктів горіння, а також не забезпечує підвищення температури дуття В основу винаходу поставлено задачу удосконалити повітронагрівник доменної печі шляхом створення умов для рециркуляції продуктів горіння під куполом, що забезпечує поліпшення змішування газу та повітря, дозволяє підвищити якість спалення газу, підвищити рівномірність роздавання теплоносіїв (продуктів горіння у період "нагрівання" та дуття у період "охолодження") по перерізу насадки, знизити газодинамічний опір НІШІ (підкупольного простору), забезпечити рівномірний розподіл газоподібних теплоносіїв по перерізу насадки, що сприяє підвищенню температури гарячого дуття, зниженню КІЛЬКОСТІ CO та NOx у ВІДХІДНИХ продуктах горіння Поставлена задача вирішується тим, що, у повітронагрівнику доменної печі, що містить кожух, купол, камеру насадки та систему опалення, яка містить виносну камеру горіння та патрубок, що з'єднує камеру горіння і камеру насадки, ВІДПОВІДНО до винаходу, з'єднувальний патрубок сполучений циліндричною частиною камери насадки так, що його горизонтальна ВІСІ віддалена від верху насадки на відстань Н-і=(0,6-1,0) Двнгн, де Двнпі внутрішній діаметр з'єднувального патрубка у МІСЦІ його сполучення камерою насадки, а від центра сферичної частини купола зазначена ВІСІ розташована на відстані Н2'(0,7-0,8) Двнпі причому внутрішній діаметр основи з'єднувального патрубка, примикаючого до циліндричної частини камери насадки Двнпі складає, Двнп-і=(0,9-1,1) Двкг, де Двкг - внутрішній діаметр камери горіння, а внутрішній діаметр основи патрубка, примикаючого до камери горіння Двнпг, складає, Двнп2=(0,85-1,05) Двкг Крім того, у повітронагрівнику доменної печі, висота насадці L складає І_=(3,8 - 6,5)Двкн, де ь Двкн - внутрішній діаметр камери насадки, і камера горіння містить керамічний пальник Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками винаходу, що заявляється та технічним результатом, який має бути досягнутий, полягає у наступному З'єднувальний патрубок сполучений з циліндричною частиною камери насадки так, що його горизонтальна вісь знаходиться від верху насадки на відстані Ні=(0,6 -ь 1,0)Двкн де Двнпі - внутрішній діаметр патрубка у МІСЦІ ЙОГО сполучення з камерою насадки При відстані Ні меншої за 0,6 Двнгн, погіршується рівномірність розподілу продуктів горіння по перерізу насадки При відстані Ні більшої за 1,0 Двнгн, стає можливим попадання частин футеровки патрубка до сферичної частини купола і сполучення патрубка з прилягаючою футеровкой суттєво ускладниться Крім того, погіршаться умови створення рециркуляційних зон у потоці продуктів горіння Центр сферичної частини купола віддалений від горизонтальної ВІСІ з'єднувального патрубка на відстань ЬІ2 = (0,7 -ь 0,8) Двнп-| Якщо зазначена відстань ЬЬ менша 0,7 Двнгн, то до кореня факела, ні входить до камери насадки крізь з'єднувальний патрубок, підсмоктується недостатня КІЛЬКІСТЬ рециркулята, що створює над вхідним струменем димових газів (факелом) зворотний рух до кореня факела тому, що вільного простор над прямим струменем, залишеного для цієї мети, недостатньо При відстані ЬІ2 більшої за 0,8 Двнпі погіршується аеродинаміка і утворяться перевитрати вогнетривів Виконання основи з'єднувального патрубка, примикаючого до циліндричної частини камери насадки з внутрішнім діаметром Двнгн, який дорівнює Двнпі=(0,9 - 1,1) Двкг, де Двкг - внутрішній ь діаметр камери горіння та виконання основи з'єднувального патрубка, примикаючого до камері горіння з внутрішнім діаметром Двнпг, який дорівнює Двнп2=(0,85 -ь 1,05) Двкг забезпечує форму патрубка, який з'єднує камеру горіння з камерою насадки, у вигляді конічного дифузора з внутрішнім профилем перемінного перерізу зі ходом димових газов з камери горіння до камери насадки Така форма є оптимально формою для з'єднання виносної камери горіння та камери насадки за критерієм мінімуму газоаеродинамічних втрат тиску димових газів (у період "нагрівання") та дуття (у період "охолодження") Величина внутрішнього діаметра Двнпі більшої основи дифузора у МІСЦІ ЙОГО сполучення з камерою насадки складає, Двнпі=(0,9 - 1,1) Двкг, ь де Двкг - внутрішній діаметр камери горіння Якщо Двнпі менший за 0,9 Двкг, то швидкість газів на виході з дифузора до камери насадки буде завищеною і не зможе помітно знизити газодинамічний опір НІШІ (підкупольного простору), а також забезпечити рівномірний розподіл газів по перерізу насадки Якщо Двнпі більший за 1,1 Двкг, то це суттєво ослабить вузол сполучення більшої основи з'єднувального патрубка з камерою насадки та збільшить трудомісткість виконання зазначеного сполучення Таким чином величина Двнгн=1,1 Двкг є верхньою межею значення Двнпі з точки зору задовольняння двом вимогам - будівельній МІЦНОСТІ та зниженню газодинамічного опору при русі газів Збільшення Двнпі більш за 1,1 Двкг не вдовольняє 54088 вимогам підвищення будівельної МІЦНОСТІ вузла сполучення патрубка Якщо внутрішній діаметр основи з'єднувального патрубка Двнпг у МІСЦІ ЙОГО сполучення з камерою горіння менший за 0,85 Двкг, то помітно зростуть газодинамічні втрати теплоносіїв Якщо Двнп2 більший за 1,05 Двкг, то будуть мати місце значне ослаблення місця сполучення з'єднувального патрубка з камерою горіння та перевитрати клинової цегли у МІСЦІ сполуки Обладнання повітронагрівника доменної печі керамічним пальником дозволяє створити короткий факел, що сприяє поліпшенню перемішування газу та повітря, підвищенню якості згоряння, мінімізації складу СО та NOx у ВІДХІДНИХ газах При висоті L насадки, меншої за 3,8 внутрішніх діаметрів камери насадки Двкн буде мати місце нерівномірний розподіл продуктів горіння та дуття за перерізом насадки, що знижує ефективність нагрівання дуття, а при зазначеній висоті, більшій за 6,5 внутрішніх діаметрів камери насадки Двкн, суттєво зростає будівельна висота насадки, що підвищує крипта ІНШІ ВИДИ руйнування вогнетривів та знижує СТІЙКІСТЬ повітронагрівників Таким чином, сукупність суттєвих ознак забезпечує поліпшення технологічних характеристик повітронагрівника, а саме, підвищення температури гарячого дуття, скорочення витрат палива та КІЛЬКОСТІ CO та NOx у ВІДХІДНИХ продуктах згорян ня Повітронагрівник доменної печі наведений на фіг 1, на фіг 2 - його горизонтальний розріз, на фіг 3, 4 із горизонтальним розташуванням пальника Повітронагрівник доменної печі містить кожух 1 з вогнетривкою футеровкою, купол 2, насадку З, систему опалення, яка містить винесену камеру горіння 4, з розташованим у ній керамічним пальником 5 та з'єднувальний патрубок 6, який з'єднує через наскрізний отвір 7 керамічний пальник 5 з камерою насадки 8 З'єднувальний патрубок 6 сполучений з циліндричною частиною 9 камери насадки 8 своєю більшою основою 10 /діаметр Двнпт/, а з камерою горіння 4 - меншою основою 11, /діаметр Двнпг/ Горизонтальна вісь з'єднувального патрубка 6 віддалена від верху камери насадки 8 на відстань Ні=(0,6 -ь 1,0)Двнпі - внутрішнього діаметра з'єднувального патрубка 6 у МІСЦІ його сполучення з камерою насадки, а від центру сферичної частини купола 2 зазначена вісь віддалена на відстань ЬІ2=(0,7-0,8) Двнпі Висота L насадки 3 складає І_=(3,8-6,5) Двкн, де Двкн - внутрішній диаметр камери насадки 8 Діаметр наскрізного отвору 7 Дотв у циліндричній частині 9 повітронагрівника, яка безпосередньо примикає до купола 2, перевищує ЗОВНІШНІЙ діаметр з'єднувального патрубка (Дзп) Повітронагрівник працює наступним чином У режимі "нагрівання" здійснюють подання газу та повітря до керамічного пальника 5 Димові гази, створені у результаті роботи керамічного пальника 5, через з'єднувальний патрубок 6 поступають до піднасадкового простору камери насадки 8, створюючи при цьому безпосередньо під куполом рециркуляційні зони у потоці продуктів згорання та рівномірно розподіляючись по перерізу насадки Використання винаходу дозволяє збільшити температуру під куполом, та як наслідок, температуру гарячого дуття, скорочує витрати коксу у доменній печі та отеплювального газу, зменшує КІЛЬКІСТЬ СО та NOx у ВІДХІДНИХ продуктах горіння Фіг. 2 54088 10 Повітронагрівний доменної тчі 5 Фіг. З с-с г/ Фіг. 4 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71