Спосіб реконструкції повітронагрівника доменної печі

1 Спосіб реконструкції повітронагрівника доменної печі, що включає зупинку повітронагрівника, його охолодження, демонтаж системи опалення та и заміну на систему опалення, обладнану виносною камерою горіння, з'єднаною з повітронагрівником з'єднувальним патрубком, який відрізняється тим, що до зупинки повітронагрівника споруджують виносну камеру горіння, а після зупинки повітронагрівника у його циліндричній частині, яка безпосередньо примикає до купола, виконують наскрізний отвір, потім з'єднувальним патрубком, сполученим з циліндричною частиною камери насадки, зєднують виносну камеру горіння з камерою насадки так, що горизонтальна вісь зазначеного патрубка віддалена від верху насадки на відстань Ні = (0,6 - 1,0)Двнпі, де Двнпі - внутрішній діаметр основи з'єднувального патрубка в МІСЦІ його сполучення з камерою насадки, а від центру сферичної частини купола зазначена вісь віддалена на відстань Нг = (0,7 - 0,8)Двнпі, при цьому внутрішній діаметр основи з'єднувального патрубка, який примикає до циліндричної частини камери насадки складає Двнпі = (0,9 - 1,1)Двкг, а внутрішній діаметр основи з'єднувального патрубка, який примикає до виносної камери горіння складає Двнпг = (0,85 - 1,05)Двкг, де Двкг - внутрішній діаметр камери горіння 2 Спосіб реконструкції повітронагрівника доменної печі за п 1, який відрізняється тим, що додатково введена насадка висотою L, що складає L = (3,8 6,5) Двкн, де Двкн - внутрішній діаметр камери насадки 3 Спосіб реконструкції повітронагрівника доменної печі за п 1, який відрізняється тим, що наскрізний отвір у циліндричній частині повітронагрівника, яка безпосередньо примикає до купола, виконують діаметром Дотв, який перевищує ЗОВНІШНІЙ діаметр патрубка на (0,055 - 0,22)Дзп, де Дзп - ЗОВНІ Винахід стосується чорної металургії та може використовуватися при реконструкції або капітальному ремонті повітрянагрівників доменних печей Відомий спосіб реконструкції повітрянагрівника доменної печі фірми Бейлі (див інформаційний огляд "Високотемпературне нагрівання дуття за кордоном", В А Вавилонський, серія 4, інформація З, "Черметінформація, М , 1973, стор 5) Спосіб передбачає в ході реконструкції або капітального ремонту повітрянагрівника, обладнаного внутрішньою камерою горіння, його переведення на роботу з виносом камери горіння, що потребує демонтажу стін, куполу та насадки, вріз ки винесеної камери горіння із зєднувальним патрубком до сферичної (купольної) частини камери насадки безпосередньо над насадкою Ознаками аналогу які збігаються з ознаками способу, який заявляється є, зупинка повітрянагрівника, його охолодження, заміна системи опалення Недоліком способу є те, що реконструкція повітрянагрівника з метою його переведення на роботу з винесеною камерою передбачає врізання винесеної камери горіння із з'єднувальним патрубком до купольної (сферичної) частини повітрянагрівника, що, порівняно з врізанням до циліндричної частини камери насадки, безпосередньо над ШНІЙ діаметр з'єднувального патрубка у МІСЦІ ЙОГО сполучення з камерою насадки О о> о ю 54090 насадкою, є більш трудомісткою операцією Крім того, не створювалися умови для організації оптимального спалення палива, не ставилася задача суттєвого зменшення висоти камери горіння з метою підвищення її СТІЙКОСТІ та СТІЙКОСТІ ПО вітрянагрівника, а також не передбачалися заходи по підвищенню рівномірності розподілу гозоподібних теплоносіїв по перерізу насадки, зниженню газодинамічного опору потоку при його русі у з'єднувальній вставці між камерами насадки та горіння Таким чином, реконструкція, повітрянагрівників доменних печей за відомим способом не дозволяє досягнути якісного поліпшення технологічних характеристик роботи повітрянагрівників, а саме не може бути досягнене підвищення температури гарячого дуття, скорочення витрат у доменній печі отеплювального газу, мінімізація висоти камери горіння для підвищення її СТІЙКОСТІ, скорочення шкідливих викидів СО та NOX до атмосфери Найбільш близьким за технічною суттю та технічним результатом, який досягається є спосіб реконструкції повітрянагрівника доменної печі фірми Коперс, що передбачає у ході реконструкції або капітального ремонту будування повітрянагрівника з винесеною камерою горіння та індивідуальними куполами повітрянагрівника та камери горіння, з'єднаними у своїх сферичних частинах патрубком (див інформаційний огляд "Високотемпературне нагрівання дуття, за кордоном", В А Завидонський, серія 4, інформація 3, "Черметінформація, М , 1971, стор 2, мал 1,2") Ознаками прототипа, які збігаються з ознаками способу, який заявляється, є зупинка повітрянагрівника, його охолодження, демонтаж системи опалення та и заміна на систему опалення, яка містить виносну камеру горіння, з'єднану з повітрянагрівником з допомогою з'єднувального патрубка Недоліком сполучення камер горіння та насадки повітрянагрівника за способом фірми Коперс є те, що вісь вставки між зазначеними камерами співпадає з віссю півсфери камери горіння, що призводить до виконання дуже трудомістких операцій при сполученні циліндричної вставки та двох півсфер куполів (насадки та камері горіння), тривалої підготовки сполучаємих поверхонь, що уповільнює спорудження зазначеного вузла Цеглини у місцях сполучення потребують старанного підтісування та підгонки Це ослабляє футеровку та призводить до и швидкого руйнування, та необхідності ремонтів Крім того, необхідна велика КІЛЬКІСТЬ типорозмірів вогнетривів Введення з'єднувального патрубка поміж камерами горіння та насадки до сферичної частини куполів не забезпечує створення рециркуляційних зон у потоці продуктів горіння, що призводить до значної КІЛЬКОСТІ СО та NOX у ВІДХІДНИХ З повітря нагрівника продуктах горіння, а також не забезпечує необхідного підвищення температури гарячого дуття Крім того, виконання з'єднувального патрубка у вигляді циліндричної вставки не є оптимальною формою для з'єднання камер горіння та насадки за критерієм мінімуму газодинамічних втрат тиску димових газів В основу винаходу поставлена задача, удосконалити спосіб реконструкції повітрянагрівника доменної печі шляхом введення змін до технології и здійснення, що значно скорочує час простою повятрянагрівника на ремонті та запобігає значним матеріальним втратам, пов'язаним з цим Реконструкція забезпечує технічну можливість підвищення температури гарячого дуття, скорочення витрат коксу у доменній плавці та опалювального газу у повітрянагрівнику, підвищити міжремонтні періоди повітрянагрівника, знизити витрати вогнетривів при ремонтах Поставлена задача вирішується тим, що, у способі реконструкції повітрянагрівника доменної печі, що містить зупинку повітрянагрівника, його охолодження, демонтаж системи опалення та її заміну на систему опалення, обладнану виносною камерою горіння, з'єднаною з повітрянагрівником з'єднувальним патрубком, ВІДПОВІДНО ДО винаходу до зупинки повітрянагрівника споруджують виносну камеру горіння, а після зупинки повітрянагрівника у його циліндричній частині, яка безпосередньо примикає до купола, виконують наскрізний отвір, потім з'єднувальним патрубком, сполученим з циліндричною частиною камери насадки, з'єднують виносну камеру горіння з камерою насадки так, що горизонтальна вісь зазначеного патрубка віддалена від верху насадки на відстань Ні = (0,6 1,0)Двнпі, де Двнпі внутрішній діаметр основи з'єднувального патрубка в МІСЦІ ЙОГО сполучення з камерою насадки, а від центра сферичної частини купола зазначена вісь віддалена на відстань Нг = (0,7 - 0,8)Двнпі, при цьому внутрішній діаметр основи з'єднувального патрубка, який примикає до циліндричної частини камери насадки Двнпі складає Двнпі = (0,9 - 1,1)Двкг, а внутрішній діаметр основи з'єднувального патрубка, який примикає до виносної камери горіння Двнпг складає, Двнпг = (0,85 - 1,05)Двкг, де Двкг - внутрішній діаметр камери горіння Крім того, у спосібі реконструкції повітрянагрівника доменної печи споруджують нову насадку висотою, що складає L = (3,8 6,5)Двкн, де Двкн - внутрішній діаметр камери насадки, а наскрізний отвір у циліндричній частині повітрянагрівника, яка безпосередньо примикає до купола, виконують діаметром Дотв, який перевищує Дзп на (0,055 - 0,22)Дзп, де Дзп - ЗОВНІШНІЙ діаметр з'єднувального патрубка у МІСЦІ ЙОГО сполученні з камерою насадки Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками способу, який заявляється та технічним результатом, який має бути досягнутий, полягає у наступному Будування керамічного пальника з прилягаючими вузлами до зупинки повітрянагрівника на ремонт значно скорочує час його простою Введення з'єднувального патрубка до циліндричної частини наднасадкового простору дозволяє знизити трудомісткість виконання врізання, організувати рециркуляцію продуктів згоряння безпосередньо під куполом, над факелом, що зменшує КІЛЬКІСТЬ CO та NOX у викидах до атмосфери З'єднувальний патрубок вводять до циліндричної частини камери насадки так, що його горизонтальна вісь знаходиться на відстані Ні = (0,6 -ь 1,0 54090 )Двнгн, де Двнпі внутрішній діаметр основи зазначеного патрубка у МІСЦІ ЙОГО сполучення з камерой насадки, що обумовлено наступним При відстані Н-і, меншої О.бДвнп, погіршується рівномірність розподілу продуктів горіння по перерізу насадки, при відстані Н-і, більшої за 1,0, стає можливим попадання частин футеровки патрубка у сферичну частину купола, і сполучення патрубка з прилягаючою футеровкой суттєво ускладниться Крім того, погіршаться умови створення рециркуляційних зон у потоці продуктів горіння ВІДПОВІДНО ДО винаходу центр сферичної частини купола віддалений від горизонтальної ВІСІ з'єднувального патрубка на відстань ЬЬ = (0,7 + 0,8)Двнпі Якщо зазначена відстань ЬЬ менша за 0,7Двнп, то до кореня факела, що входить до камери насадки крізь з'єднувальний патрубок, підсмоктується недостатня КІЛЬКІСТЬ рециркуляту, що створює над струменем димових газів (факела) що входить, зворотний рух до кореня факела Це пояснюється тим, що вільного простору над прямим струменем, залишеного для цієї мети, недостатньо При ЬІ2 більшої за 0,8Двнпі погіршиться аерогазодинаміка та буде перевитрата вогнетривів на ДІЛЬНИЦІ під куполом Виконання основи з'єднувального патрубка, який примикає до циліндричної частини камери насадки з внутрішнім діаметром Двнгн, який складає, Двнпі = (0,9 -ь 1,1)Двкгта виконання основи з'єднувального патрубка, який примикає до камери горіння з внутрішнім діаметром Двнпг, який складає, Двнп2 = (0,85 -ь 1,05)Двкг, забезпечує форму патрубка, який з'єднує камеру насадки з камерою горіння у вигляді конічного діфузора з внутрішнім профілем перемінного перерізу за ходом димових газів з камери горіння до камери насадки Тому що площа перерізу камери насадки перевищує площу перерізу камери горіння у 7 - 9 разів, то у стільки ж разів швидкість теплоносіїв у камері насадки менша за швидкість у МІСЦІ сполучення з'єднувального патрубка з камерою насадки Збільшення Двнпі призводить до зменшення швидкості газів на виході з патрубка до підкупольного простору та зменшення газодинамічного опору НІШІ, утвореної патрубком та під купольним простором, підвищує рівномірність розподілу газів за перерізом насадки Така форма з'єднувального патрубка є оптимальною формою для з'єднання виносної камери горіння та камери насадки за критерієм мінімуму газоаеродинамічних втрат тиску димових газів Якщо внутрішній діаметр основи з'єднувального патрубка у МІСЦІ сполучення з камерою горіння Двнп2 менший за 0,85 внутрішнього діаметра камери горіння Двкг, то помітно зростуть газодинамічні втрати теплоносіїв Якщо внутрішній діаметр основи з'єднувального патрубка у МІСЦІ сполучення з камерою горіння Двнп2 більший за 1,05 внутрішнього діаметру камери горіння Двкг, то буде мати місце значне ослаблення місця сполучення патрубка до камери горіння та перевитрати клинової цегли у МІСЦІ врізання Діапазон значень Двнпі = (0,9 - 1,1)Двкг обу мовлений наступним Якщо Двнпі менший за 0,9Двкг, то швидкість на виході з патрубка 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 патрубка з камерою насадки та збільшить трудомісткість виконання зазначеного сполучення При висоті знов споруджуваємої насадки L, меншої за 3,8 внутрішніх діаметрів нової камери насадки, 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, суттєво зростає будівельна висота насадки, що підвищує крип та ІНШІ ВИДИ руйнування вогнетривів та знижує СТІЙКІСТЬ повітрянагрівника Діаметр наскрізного отвору Дотв у циліндричній частині повітрянагрівника, безпосередньо примикаючої до купола, перевищує ЗОВНІШНІЙ діаметр з'єднувального патрубка Дзп на (0,055 - 0,22)Дзп Якщо Дотв - Дзп більший за 0,22Дзп, зазор між отвором та патрубком перевищить два окати клинової цеглини, що призведе до його перевитрати та підвищить трудомісткість сполучення патрубка з камерою засадки Якщо Дотв - Дзп менший за 0,055Дзп, зазор між отвором та патрубком буде меншим за один окат і сполучення патрубка з камерою насадки буде ненадійним Обладнання повітрянагрівника керамічним пальником дозволяє створити короткий факел, що також сприяє покращенню перемішування газу та повітря, підвищенню якості спалювання, мінімізації вмісту СО та NOX у ВІДХІДНИХ газах продуктів спалення Таким чином, сукупність суттєвих ознак способу, забезпечує технічний результат, який має бути досягнутий, а саме, скорочення простою повітрянагрівника, підвищення температури гарячого дуття, скорочення витрат палива та шкідливих викидів до атмосфери Спосіб реконструкції повітрянагрівника доменної печі реалізується у повітрянагрівнику, наведеному на кресленнях (фіг 1, 2, 3, 4) На фіг 1 зображений повітрянагрівник доменної печі з вертикальним розташуванням винесеного керамічного пальника, на фіг 2 - розріз Б-Б фіг 1, на фіг 3 - повітрянагрівник з горизонтальним розташуванням винесеного керамічного пальника (опора пальника умовно не наведена), на фіг 4 розріз С-С на фіг З Повітрянагрівник доменної печі містить кожух 1 з вогнетривкою футеровкою, купол 2, насадку З, систему опалення, яка містить винесену камеру горіння 4, керамічний пальник 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 Горизонтальна вісь з'єднувального патрубка 6 віддалена від верха насадки 3 на відстань Ні = (0,6 -ь 1,0), Двнгн, де Двнпі - внутрішній діаметр 54090 основи з'єднувального патрубка у МІСЦІ ЙОГО сполучення з камерою насадки, а від центра сферичної частини купола 2 зазначена вісь віддалена на відстань ЬІ2 = (0,7 -ь 0,8)Двнпі З'єднувальний патрубок 6 споруджують у вигляді конічного дифузора з внутрішнім профілем перемінного перерізу за ходом димових газів з камери горіння 4 до камери насадки 8 Внутрішній діаметр основи 10 патрубка 6 у МІСЦІ ЙОГО сполучення з циліндричною частиною 9 камери насадки 8 складає Двнпі = (0,9 -ь 1,1)Двкг, а внутрішній діаметр основи 11 патрубка 6 у МІСЦІ ЙОГО сполучення з виносною камерою горіння 4 складає Двнпг = (0,85-И,05)Двкг Висота насадки L = (3,8 - 6,5)Двкн, де Двкн ь внутрішній діаметр камери насадки Діаметр наскрізного отвору 7 (Дотв) у циліндричній частині 9 повітрянагрівника, що безпосередньо примикає до купола 2, перевищує ЗОВНІШНІЙ діаметр з'єднувального патрубка Дзп на (0,55 + 0,22)Дзп Спосіб здійснюється наступним чином До зупинки повітрянагрівника, який реконструюють, споруджують виносну камеру горіння 4 з встановленим в ній керамічним пальником 5, а після зупинки повітрянагрівника у його циліндричній частині 9, безпосередньо примикаючій до купола 2, виконують наскрізний отвір 7, потім з'єднувальним патрубком 6 з'єднують циліндричну частину 9 камери насадки 8, з винесеною камерою горіння 4 таким чином, щоб горизонтальна вісь патрубка 6 була розташована від верху насадки З на відстані Ні = (0,6 -ь 1,0) Двнгн, де Двнпі - внутрішній діаметр основи 10 з'єднувального патрубка 6 у МІСЦІ його сполучення з камерою насадки 8, а від центра сферичної частини куполу 2 зазначена 8 вісь розташована на відстані ЬЬ = (0,7 -ь 0,8)Двнпі, при цьому внутрішній діаметр основи 10 патрубка 6 у МІСЦІ його сполучення з циліндричною частиною 9 камери насадки Двнпі складає Двнпі = (0,9 -ь 1,1)Двкг, а внутрішній діаметр Двнпг основи 11 з'єднувального патрубка 6 у МІСЦІ ЙОГО сполучення з виносною камерою горіння 4 складає Двнп2 = (0,85 -ь 1,05)Двкг, де Двкг - внутрішній діаметр камери горіння 4 Наскрізний отвір 7 виконують розміром, що перевищує ЗОВНІШНІ габарити з'єднувального патрубка 6 між циліндричною частиною 9 камери насадки 8 повітрянагрівника та винесеною камерою горіння 4 на (0,055 - 0,22)Дзп, де Дзп - ЗОВНІШНІЙ ь діаметр з'єднувального патрубка 6 Нову насадку З споруджують висотою L = (3,8 - 6,5)Двкн, де Двкн - внутрішній діаметр камери насадки 8 У виносній камері горіння 4 встановлюють керамічний пальник 5 Реконструйований повітрянагрівник доменної печі працює наступний чином В режимі "нагрівання насадки" до керамічного пальника 5, встановленого у виносній камері горіння 4, подають газ та повітря Димові гази, утворені у результаті роботи керамічного пальника 5 з'єднувальним патрубком 6 надходять до наднасадкового простору камери 8 насадки, утворюючи при цьому безпосередньо під куполом 1 рециркуЛЯЦІЙНІ зони в потоці продуктів згоряння та рівномірно розподіляючись по перерізу насадки З Використання способу дозволить підвищити температуру гарячого дуття, скоротити витрати коксу та опалювального газу у доменній печі, зменшити КІЛЬКІСТЬ CO та NOX у ВІДХІДНИХ газах Б-Б Фіг.1 Фіг.2 54090 Фіг.З 10 Фіг.4 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24