Повітронагрівач доменної печі

Реферат: Повітронагрівач доменної печі містить кожух, вогнетривку футерівку, камери спалення та насадки, купол з внутрішнім та зовнішнім шарами футерівки, термопарний люк, закладну трубу з фланцем, вогнетривку пробку купола з перепускним отвором та захисний екран. Останній оснащено сталевим кожухом, вісь якого співпадає з віссю термопарного люка, і захисний екран розташований на відстані Н=(0,5-0,6)d від торця термопарної пробки з діаметром основи d та товщиною захисного екрана h=(0,4-0,45)d. Діаметр захисного екрана складає D1=(3-3,5)d, а по колу з діаметром D2=(2,5-2,7)d дотично до кола розташовано вогнетривкі опорні цеглини так, що кут між ними складає 90°. UA 105987 U (12) UA 105987 U UA 105987 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до чорної металургії та може бути застосована в кольоровій металургії та енергетиці. Відомий повітронагрівач доменної печі (аналог), який має камери горіння та насадки, купол з нижнім та верхнім шарами кладки, люк та закладну трубу з фланцем, захисний екран та пробку з перепускними отворами, який відрізняється тим, що захисний екран виконано у вигляді двосхідчастої циліндричної втулки (авторське свідоцтво СРСР № 988873, кл. С21В9/00), з отворами, з'єднаними з перепускними отворами пробки, при цьому захисний екран встановлено нижньою частиною із зазором у заглибленні, яке виконано у пробці і розташованому співвісно у верхній її основі з діаметром та глибиною відповідно 0,70-0,85 та 0,25-0,35 діаметра пробки; крім того у втулці виконано отвори перпендикулярно вертикальній вісі повітронагрівача з діаметром та висотою від нижньої основи втулки відповідно 0,25÷0,35 та 1,55-1,65 діаметра пробки. Загальними рисами повітронагрівача, що заявляється, і аналога є наявність камери горіння та насадки, купола з нижнім та верхнім шарами кладки, люка та закладної труби з фланцем, захисного екрана та пробки. Недоліком вказаного пристрою є недостатня стійкість, бо в ньому захисний екран закріпляється на основі відносно малої висоти по відношенню до висоти екрана. Крім цього на несучій основі розташовано 4 отвори, які ослабляють її. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, є повітронагрівач з купольним керамічним захисним екраном (Л.П. Грес "Энергосбережение при нагреве доменного дутья. Днепропетровск: Пороги, 2004. - 212 с. - С. 163 - прототип. Загальними ознаками корисної моделі, що заявляється, та прототипу є наявність кожуху доменного повітронагрівача (ПН), вогнетривкої футерівки, камери горіння та насадки, купола з нижнім та верхнім шарами футерівки, люка, закладної труби з фланцем, вогнетривкої пробки з перепускним отвором, захисного вогнетривкого керамічного екрана, який армовано металевим листом і встановлено коаксіально люку і в якому в центральній частині виконані отвори співвісно з отворами у вогнетривкій пробці. Недоліками прототипу є: - відсутність рішень по опорним цеглинам захисного екрана: схеми розташування та відстані цеглин однієї від іншої та від осі ПН, власно по захисному екрану, по його товщині та формі (діаметру), відстані від зовнішнього шару купола до захисного екрана. В основу корисної моделі поставлена задача: - підвищити стійкість купола повітронагрівача та його міжремонтний період; - збільшити температуру гарячого дуття доменної печі; - зменшити температуру кожуху куполу, теплові втрати через кладку купола з атмосферу та її теплове забруднення завдяки також зниженню променевої теплоти з торця пробки на торкретшар кожуху куполу та термопарний люк; - одержати економію опалювального газу. Поставлена задача вирішується тим, що повітронагрівач доменної печі, який має кожух, вогнетривку футерівку, камери спалювання та насадки, купол з внутрішнім та зовнішнім шарами футерівки, термопарний люк, закладну трубу з фланцем, вогнетривку пробку купола з перепускним отвором та захисний екран, який відрізняється тим, що останній оснащено сталевим кожухом, вісь якого співпадає з віссю термопарного люка, і захисний екран розташований на відстані Н=(0,5-0,6)d від торця термопарної пробки з діаметром основи d та товщиною захисного екрана h=(0,4-0,45)d, причому діаметр захисного екрана складає D1=(33,5)d, а по колу з діаметром D2=(2,5-2,7)d дотично до кола розташовано вогнетривкі опорні цеглини так, що кут між ними складає 90°. Наведені дані одержані шляхом розрахунків та фізичного моделювання. На фіг. 1 представлено повітронагрівач доменної печі, оснащений захисним екраном. На фіг. 2 - вузол купола з захисним екраном і пробкою, купольним люком, обсадною трубою і купольним люком, на фіг. 3 (вид С) - захисний екран з опорними цеглинами. На фіг. 1, 2, 3: 1 - камера спалювання; 2 - підкупольний простір; 3 - камера насадки з вогнетривкою насадкою; 4 - простір між торкрет-шаром кожуха купола і зовнішнім теплоізоляційним шаром куполу; 5 - пробка купола; 6 - захисний екран; 7 - зовнішній теплоізоляційний шар футерівки купола; 8 - стальний кожух ПН; 9 - торкрет-шар кожуху купола; 10 - опорні цеглини захисного екрана 6 купола; 11 - внутрішній шар купола з щільних вогнетривів; 12 - каолінова вогнетривка теплоізоляційна вата; 13 - обсадна труба для термопари; 14 - купольний термопарний люк; 15 піднасадковий простір. 1 UA 105987 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Повітронагрівач працює наступним чином (фіг. 1, 2, 3). Продукти горіння надходять в камеру спалювання 1, далі - в підкупольний простір 2, камеру насадки 3 з вогнетривкою насадкою, піднасадковий простір 15, димовий лежак і димову трубу. В період дуття останнє подають у піднасадковий простір 15, далі в камеру насадки з вогнетривкою насадкою 3, де була акумульована теплота димових газів, далі у підкупольний простір 2 ПН, в камеру спалювання 1 і далі - через тракт гарячого дуття в доменну піч. В період наповнення повітронагрівача дуттям останнє заповнює вільний простір ПН, проходить через отвір у пробці 5, виходить у простір між верхньою основою пробки 5 і захисним екраном 6 та розтікається вздовж поверхні теплоізоляційного шару 7 купола. Тепло дуття поглинається футерівкою теплоізоляційного шару 7 купола, у зв'язку з чим до кожуха 8 купола, захищеного торкрет-шаром 9, доходить дуття з суттєво зниженою ентальпією, і температура кожуха 8 знижується. Захисний екран 6, крім того, як тепловий екран, вдвічі знижує променевий тепловий потік з торця пробки 5 на купольний термопарний люк 14 та торкрет-шар 9 кожуха купола. Це призведе до зниження температури теплових втрат в навколишнє середовище (теплового забруднення), підвищеним температури гарячого дуття, економії скіпового коксу в доменній печі. Таким чином, у повітронагрівачі доменної печі, який заявляється, знижується кількість променевої теплоти з боку торця пробки на торкрет-шар кожуха купола, а також знижується конвективний тепловий потік від дуття, що заповнює простір між термопарною пробкою та люком і кожухом купола. Це призводить до зменшення теплових втрат у навколишнє середовище та його теплового забруднення, до економії опалювального газу та підвищення температури гарячого дуття; останнє дозволяє мати економію скіпового коксу. Причинно-наслідковий зв'язок між основними співвідношеннями розмірів захисного екрана 6 повітронагрівача полягає в наступному: якщо у співвідношенні для відстані Н=(0,5-0,6)d Н>0,6d, то підвищиться матеріалоємність опорних цеглин 10 екрана 6 купола, що підвищить матеріальні витрати; крім того зменшиться відстань захисного екрана 6 купола від торкрет-шару 9 кожуху купола та купольного термопарного люка 14, і в зазор між захисним екраном 6 і купольним термопарним люком 14, а також частково торкрет-шаром кожуха 9 купола і зовнішнім теплоізоляційним шаром 7 футерівки купола буде укладено менший шар каолінової вогнетривкої теплоізоляційної вати 12, що підвищить температуру кожуха і теплові втрати; якщо ж Н3,5d, то зросте матеріалоємність захисного екрана 6 і опорних цеглин 10 захисного екрана 6; якщо D10,45d, то збільшиться його матеріалоємність. Якщо ж h