Повітронагрівач доменної печі

1. Повітронагрівач доменної печі, що містить кожух 1, футерівку 2, піднасадковий пристрій 3, пальник 4 з патрубками підводу газу 6 та повітря 5, повітропроводи та клапани гарячого та холодного дуття, димові та перепускні клапани, димовий лежак 13, димову трубу та насадку, яка складається з двох і більше ярусів з встановлених в перев'язку і забезпечених фіксуючими западинами і виступами насадкових елементів 7 з крізними вертикальними каналами 8, причому у верхньому ярусі насадки 11 встановлені насадкові елементи 7, діаметр вертикальних каналів 8 яких менший, ніж діаметр вертикальних каналів насадкових елементів, встановлених у нижньому ярусі 12, який відрі U 2 61274 1 3 від засмічення працездатну частину насадки, оскільки утворені при демонтажі насадки пил, бій і крихти вогнетривкого матеріалу затримуються в каналах цієї ділянки. Недоліком аналога є різке зростання гідравлічного опору і, як слідство, зменшення потужності повітронагрівача та температури гарячого дуття в ході його експлуатації. Крім того, застосування вказаної перехідної зони між старою насадкою, яка замінюється, і новою, яка замінює зношену частину, буде малоефективним, бо перехідна зона буде накопичувати пил та уламки насадки і зменшувати потужність повітронагрівача. Відомі також двох'ярусні насадки повітронагрівача фірми "Дідье-Верке" з насадками d=28/32 мм, причому у верхній частині насадки товщина простінка між отворами насадкового блока більше, ніж в нижній частині насадки повітронагрівача, оскільки у верхній частині насадки використовуються насадкові вироби з малими отворами і потовщеними простінками [див. збірку статей міжнародної конференції "Чорна металургія Росії і країн СНД в XXI столітті", Москва, червень 6-10, 1994р., стаття "Сучасна конструкція блоку повітронагрівачів доменних печей", Т. Кроне, Б. Патейські, стор.116124, М. "Металургія", 1994р.]. Суттєвими ознаками прототипу, співпадаючими з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є кожух, футерівка, піднасадковий пристрій, пальник з патрубками підводу газу та повітря, повітропроводи та клапани гарячого та холодного дуття, димові та перепускні клапани, димовий лежак, димова труба та насадка, яка складається з двох і більше ярусів з встановлених в перев'язку і забезпечених фіксуючими западинами і виступами насадкових елементів з крізними вертикальними каналами, причому у верхньому ярусі насадки встановлені насадкові елементи, діаметр вертикальних каналів яких менший, ніж діаметр вертикальних каналів насадкових елементів, встановлених у нижньому ярусі. Недоліками прототипу є відносно невеликий діаметр отвору насадкового блока у верхньому ярусі насадки, наслідком чого є відносно недостатня тепловіддача між насадковим блоком та димовими газами і дуттям відповідно у періоди "нагріву" та "дуття", відносно невелика питома поверхня нагріву, а також появлення з часом експлуатації у вертикальних каналах "пробки" від оплавлення пилом повітря та доменного газу, відколів вогнетривів та наявність зазвичай нерівномірного температурного поля у насадці по її поперечному перерізу, який досягає для повітронагрівачів з внутрішньою камерою спалення 220  420 °C на різних горизонтах насадки у період "нагріву", та 350  600 °C у період "дуття" при максимумі температур у центрі насадки внаслідок відсутності горизонтальних півканалів, що сполучають вертикальні канали насадкових блоків. [І. Г. Бянкин, В. Д. Коршиков, С. В. Скаков, А. Ю. Крівцов. "Дослідження впливу нерівномірності розподілу теплоносіїв в насадці доменного повітронагрівача на ефективність його роботи". Тези докладів ХУ обласної науково-технічної конференції "Підвищення 61274 4 ефективності металургійного виробництва". Липецьк, ЛГТУ 2006, стор.29]. Крім того, до недоліків слід віднести недостатню надійність служби насадки, що також обумовлена тим, що в ній немає горизонтальних каналів усередині окремих блоків насадкових елементів, які дозволили б при засміченні якого-небудь вертикального каналу на деякій ділянці "живити" його газом за допомогою горизонтальних каналів з сусідніх (суміжних) вертикальних каналів. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити повітронагрівач доменної печі шляхом підвищення ефективності теплообміну насадки за рахунок встановлення під час ремонту у новій частині насадки, (яку встановлюють замість старої спрацьованої частини насадки на проміжний піднасадковий пристрій) нових насадкових елементів, що містять вертикальні канали діаметром, що лежить у межах від 10 мм до 25 мм та які забезпечені горизонтальними півканалами. Часткова заміна спрацьованої верхньої частини насадки на більш ефективну з суттєво більшою питомою поверхнею нагріву (з меншим діаметром вертикальних каналів, що додатково забезпечені горизонтальними каналами) та з більшим коефіцієнтом тепловіддачі дозволяє збільшити потужність повітронагрівача та температуру гарячого дуття, а також знизити за рахунок меншої матеріалоємності верхньої частини насадки матеріалоємність насадки в цілому. Поставлена задача вирішується тим, що в повітронагрівачі доменної печі, що містить кожух 1, футерівку 2, піднасадковий пристрій 3, пальник 4 з патрубками підводу газу 6 та повітря 5, повітропроводи та клапани гарячого та холодного дуття, димові та перепускні клапани, димовий лежак 13, димову трубу та насадку, яка складається з двох і більше ярусів з встановлених в перев'язку і забезпечених фіксуючими западинами і виступами насадкових елементів 7 з крізними вертикальними каналами, причому у верхньому ярусі насадки 11 встановлені насадкові елементи 7, діаметр вертикальних каналів 8 яких менший, ніж діаметр вертикальних каналів насадкових елементів, встановлених у нижньому ярусі 12, згідно з корисною моделлю, верхній ярус насадки 11 містить насадкові елементи 7 з крізними вертикальними каналами 8 з діаметром, що лежить у межах від 10 мм до 25 мм, причому кожний вертикальний канал 8 додатково оснащений горизонтальними півканалами 9, що розміщені на верхній та нижній поверхнях насадкового елемента 7, а насадкові елементи 7 верхнього ярусу 11 встановлені на проміжний піднасадковий пристрій 10, що встановлений на верх нижнього ярусу насадки 12, причому проміжний піднасадковий пристрій 10 містить опорні блоки 13, виконані у вигляді плит з крізними вертикальними каналами 14, що розташовані співвісно з вертикальними каналами 8 насадкових елементів 7 верхнього ярусу насадки 11, при цьому відстань між вертикальними каналами 14 опорних блоків 13 і їх діаметр дорівнює відповідним відстаням і діаметрам насадкових елементів 7, розташованих на верхньому ярусі насадки 11, при цьому на верхній поверхні плити опорного блока 13 розташовані 5 фіксуючі западини, співвісні фіксуючим виступам насадкових елементів 7 верхнього ярусу насадки 11, а на нижній поверхні плити опорного блока 13 розташовані установні виступи 15, при цьому сума площин поверхонь плит опорних блоків дорівнює площі горизонтального перерізу насадки. Крім того, проміжний піднасадковий пристрій встановлено на відстані Н від верху насадки, що лежить у межах Н=1/3  1/2 загальної висоти насадки, а співвідношення діаметрів вертикальних каналів до діаметрів горизонтальних півканалів лежить у межах dв.к.: dг.к.=2,86  1,54. Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Як відомо, в процесі експлуатації верхня частина насадки виходить з ладу і повітронагрівач зупиняють на ремонт. Найпростіше було б замінити спрацьовану частину насадки точно такою ж, з таким же діаметром вертикальних каналів, але новою. Але це нераціонально. В умовах, коли більшість повітронагрівачів доменних печей має насадку з вертикальними каналами діаметром 40 мм і вже йде виробництво насадкових виробів з вертикальними каналами діаметром 26/35;30;20 мм, то немає сенсу в тому, щоб замінити при ремонті всю насадку зверху донизу на одну з вказаних нових. Оснащення повітронагрівача доменної печі насадкою, що містить насадкові блоки з малими розмірами діаметрів вертикальних каналів, а саме такою, діаметр вертикальних каналів якої знаходиться у межах dв.к.=10  25 мм, причому кожний вертикальний канал блока забезпечений горизонтальними півканалами, забезпечує насадку високою питомою поверхнею нагріву у межах від 78 до 56 м /м. Значення dв.к. має бути у межах 10  25 мм тому, що при менших за 10 мм значеннях dв.к. неприпустимо зростає опір проходженню газів у насадці та при будівництві повітронагрівача та його подальшій експлуатації важко уникнути впливу наслідків деформації каналів насадки від крипу (повзучості), а при більших за 25 мм значеннях цього діаметра відчутно збільшується матеріалоємність насадки і, загалом, повітронагрівача. Завдяки малим розмірам діаметрів вертикальних каналів верхнього ярусу насадки, його високій питомій поверхні нагріву і наявності у вертикальних каналах блоків горизонтальних півканалів скорочується об'єм (маса) насадки верхнього ярусу і матеріалоємність повітронагрівача в цілому. При цьому, якщо діаметр вертикального каналу dв.к.>2,86dг.к., то вихори газу, що утворюються у горизонтальному каналі, складеному з двох півканалів, недостатньо інтенсифікують конвективный теплообмін у вертикальному каналі, а якщо ж dв.к.