Спосіб охолодження доменної печі

Реферат: У способі охолодження доменної печі шляхом циркуляції охолоджувача по контурах охолодження через теплонавантажені елементи - охолодження теплонавантажених елементів верхнього контуру охолодження здійснюють шляхом природної циркуляції охолоджувача з використанням схованої теплоти пароутворення охолоджувача в процесі циркуляції охолоджувача верхнім контуром охолодження через теплонавантажені елементи, а охолодження теплонавантажених елементів нижнього контуру охолодження здійснюють шляхом примусової циркуляції охолоджувача з використанням засобів примусового збудження циркуляції, які встановлюють у підвідній частині нижнього контуру охолодження. UA 67773 U (12) UA 67773 U UA 67773 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Об'єкт, що заявляється, належить до способів охолодження металургійних агрегатів та може бути використаний у металургії під час випарного і водяного охолодження доменних печей та в інших галузях промисловості для охолодження теплонавантажених елементів технологічних агрегатів. Найбільш близьким до об'єкта, що заявляється, за технічною суттю та результатом, який може бути одержаний при його використанні, є вибраний як прототип спосіб охолодження 3 доменної печі (А.с. СРСР № 1014897, МПК С 21 В 7/10, 1983), який включає охолодження доменної печі шляхом циркуляції охолоджувача по контурах охолодження через теплонавантажені елементи. У способі, що заявляється, і прототипі співпадають такі суттєві ознаки. Обидва способи включають охолодження доменної печі шляхом циркуляції охолоджувача контурами охолодження через її теплонавантажені елементи. Аналіз технічних властивостей прототипу, обумовлених його ознаками, показує, що одержанню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають такі причини. Використання способу за прототипом характеризується недостатньою ефективністю охолодження теплонавантажених елементів по контурах охолодження та високими капітальними та експлуатаційними витратами на здійснення способу. В основу об'єкта, що заявляється, поставлена технічна задача створити такий спосіб охолодження доменної печі, який за рахунок удосконалень шляхом введення нової сукупності дій та послідовності їхнього виконання дозволить забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності охолодження теплонавантажених елементів по контурах охолодження при скороченні капітальних та експлуатаційних витрат. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі охолодження металургійного агрегату, який включає циркуляцію охолоджувача по контурах охолодження через теплонавантажені елементи, згідно з технічним рішенням, що заявляється, охолодження теплонавантажених елементів верхнього контуру охолодження здійснюють шляхом природної циркуляції охолоджувача з використанням схованої теплоти пароутворення охолоджувача в процесі циркуляції охолоджувача верхнім контуром охолодження через теплонавантажені елементи, а охолодження теплонавантажених елементів нижнього контуру охолодження здійснюють шляхом примусової циркуляції охолоджувача з використанням засобів примусового збудження циркуляції, які встановлюють у підвідній частині нижнього контуру охолодження, при цьому як теплонавантажені елементи верхнього контуру охолодження використовують великоблочні панелі, а як теплонавантажені елементи нижнього контуру охолодження використовують холодильні плити. В окремих випадках реалізації спосіб охолодження, що заявляється, може характеризуватися тим, що: охолоджувач від теплонавантажених елементів верхнього і нижнього контуру охолодження подають у спільний барабан-сепаратор; в процесі циркуляції охолоджувача здійснюють регулювання та контроль величини його витрати по контурах охолодження. Використання способу, що заявляється, забезпечує досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності охолодження доменної печі по контурах охолодження при скороченні капітальних та експлуатаційних витрат. Між суттєвими ознаками об'єкта, що заявляється, та технічним результатом, який досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. Використання для верхнього контуру охолодження природної циркуляції охолоджувача і великоблочних панелей та використання для нижнього контуру охолодження примусової циркуляції охолоджувача і холодильних плит дозволяє забезпечити досягнення технічного результату, який полягає в організації та підтриманні на заданому рівні в теплонавантажених елементах і, відповідно, верхньому та нижньому контурах охолодження належно спрямованого руху охолоджувача з найбільш оптимальними показниками швидкості циркуляції, напору та тиску у відповідності зі сталим тепловим навантаженням по контурах при підвищенні надійності та ефективності охолодження доменної печі, підвищенні безпеки експлуатації теплонавантажених елементів і контурів охолодження, а також у скороченні капітальних та експлуатаційних витрат. Використання природної циркуляції охолоджувача і великоблочних панелей дозволяє у верхній менш теплонавантаженій частині доменної печі найбільш оптимально з мінімальними капітальними і експлуатаційними витратами та з високою ефективністю організувати випарне охолодження без використання додаткових енергоємних пристроїв збудження циркуляції. Крім того, використання способу, що заявляється, дозволяє у верхньому контурі охолодження 1 UA 67773 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 природно збудити циркуляцію охолоджувача шляхом генерування рушійного напору охолоджувача у верхньому контурі охолодження за рахунок його нагрівання та зміни його термодинамічних властивостей під час якнайкращого відбирання охолоджувачем частини тепла від великоблочних панелей, які сприймають теплоту простору печі і технологічного процесу, та регулювання величини витрати охолоджувача при його циркуляції залежно від величини рушійного напору охолоджувача, теплових навантажень і гідравлічного опору в контурі, а також дозволяє підвищити надійність роботи та безпеки експлуатації великоблочних панелей і контурів охолодження в цілому. Використання для нижнього контуру охолодження примусової циркуляції охолоджувача і холодильних плит дозволяє у нижній найбільш теплонавантаженій частині доменної печі найбільш оптимально з мінімальними капітальними і експлуатаційними витратами та з високою ефективністю організувати процес охолодження. Крім того, використання способу, що заявляється, дозволяє у нижньому контурі охолодження примусово збудити циркуляцію охолоджувача за допомогою, наприклад, циркуляційного або струминного насоса, який встановлюють у підвідній частині нижнього контуру охолодження, а також дозволяє забезпечити в холодильних плитах і в контурі охолодження в цілому додаткове підвищення корисного рушійного напору охолоджувача в необхідному спрямуванні при організації оптимальних показників швидкості циркуляції та тиску охолоджувача як в холодильних плитах, так і в підвідній і відвідній частинах нижнього контуру охолодження, що, в свою чергу, забезпечує підвищення ефективності випарного чи водяного охолодження, підвищення надійності роботи та безпеки експлуатації холодильних плит і контуру охолодження в цілому, а також сприяє забезпеченню безнакипного режиму охолодження. Крім того, використання насосів сприяє підвищенню інтенсивності руху охолоджувача по контуру охолодження через холодильні плити, додатково забезпечуючи при цьому сталість витрат охолоджувача у нижньому контурі. Спрямування охолоджувача від теплонавантажених елементів верхнього і нижнього контуру охолодження у спільний барабан-сепаратор дозволяє використовувати лише один пристрій для початкового наповнення великоблочних панелей верхнього контуру і холодильних плит нижнього контуру, а також для спільного здійснення технологічних процесів з нагрітим охолоджувачем, який надходить з великоблочних панелей верхнього контуру і холодильних плит нижнього контуру, для його вторинного використання в контурах охолодження, що, в свою чергу, забезпечує підвищення ефективності охолодження теплонавантажених елементів по контурах охолодження при скороченні капітальних та експлуатаційних витрат. Здійснення в процесі циркуляції охолоджувача регулювання та контролю величини його витрати по контурах охолодження дозволяє забезпечити оптимальний розподіл потоків охолоджувача в теплонавантажених елементах і по контурах охолодження, а також дозволяє контролювати їхню величину, виходячи з виконання умови підвищення ефективності охолодження теплонавантажених елементів металургійного агрегату при скороченні експлуатаційних витрат. У конкретному прикладі спосіб, що заявляється, реалізовували в системі випарного охолодження доменної печі, яка складалася з відомого для такого типу систем апаратного устаткування, шляхом забезпечення циркуляції охолоджувача по контурах охолодження через теплонавантажені елементи доменної печі, а як охолоджувач використовували хімічно очищену вода. Система охолодження доменної печі містить, наприклад, дві окремі вертикальні секції охолодження, які спільно охоплюють доменну піч по висоті з двох протилежних боків (на кресленні зображена одна секція). Кожна вертикальна секція системи охолодження містить нижній контур охолодження 1 та верхній контур охолодження 2, які поєднані одним барабаномсепаратором 3. Нижній контур охолодження 1 обладнаний двома горизонтальним рядами холодильних плит 4 і 5 заплечиків та двома горизонтальними рядами холодильних плит 6 і 7 низу шахти (для охолодження більш теплонавантаженої частини доменної печі), при цьому холодильні плити 4, 5, 6 і 7 виконані, наприклад, із залитими у двох площинах охолоджуваними трубками у вигляді змійовиків та вилиті з високоміцного чавуну марки ВЧ 45 (ГОСТ 7293-85 (ДСТУ 3825-99)). Нижній контур 1 для забезпечення примусової циркуляції обладнаний, наприклад, двома циркуляційними насосами 8 (один - робочий, один - резервний), які трубопроводом 9 з'єднані з барабаном-сепаратором 3. Крім того, нижній контур 1 обладнаний, наприклад, двома колекторами 10 для підведення охолоджувача від барабана-сепаратора 3 до холодильних плит 4 та, наприклад, двома колекторами 11 для відведення охолоджувача від холодильних плит 7 до барабана-сепаратора 3. 2 UA 67773 U 5 10 15 20 Верхній контур охолодження 2 обладнаний, великоблочними панелями 12, розташованими вище холодильних плит 7 по шахті до неохолоджуваної зони (для охолодження верхньої менш теплонавантаженої частини доменної печі), при цьому великоблочні панелі 12 виконані, наприклад, із встановленими на кожух доменної печі п'ятьма рядами охолоджуваних товстостінних труб у вигляді скоб, а міжтрубний простір заповнений, наприклад, жароміцним бетоном на основі карбіду кремнію. Верхній контур 2 для забезпечення природної циркуляції обладнаний, наприклад, чотирма колекторами 13 для підведення охолоджувача від барабана-сепаратора 3 до великоблочних панелей 12 та чотирма колекторами 14 для відведення охолоджувача від великоблочних панелей 12 до барабана-сепаратора 3. В конкретному прикладі спосіб, що заявляється, після початкового заповнення системи здійснювали так. Під час доменної плавки циркуляцію охолоджувача по верхньому контуру охолодження 2 здійснювали через великоблочні панелі 12 природним шляхом за рахунок генерування рушійного напору охолоджувача, який створювали за рахунок нагрівання охолоджувача та зміни його термодинамічних властивостей під час відбирання охолоджувачем частини тепла від великоблочних панелей 12, які під час доменної плавки сприймали теплоту простору печі та технологічного процесу. А циркуляцію охолоджувача по нижньому контуру охолодження 1 здійснювали через холодильні плити 4, 5, 6 і 7 примусовим шляхом з використанням циркуляційних насосів 8. Крім того, під час циркуляції величину витрати охолоджувача по контурах охолодження 1 і 2 встановлювали залежно від величини рушійного напору охолоджувача, теплових навантажень і гідравлічного опору контурів охолодження. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 1. Спосіб охолодження доменної печі шляхом циркуляції охолоджувача по контурах охолодження через теплонавантажені елементи, який відрізняється тим, що охолодження теплонавантажених елементів верхнього контуру охолодження здійснюють шляхом природної циркуляції охолоджувача з використанням схованої теплоти пароутворення охолоджувача в процесі циркуляції охолоджувача верхнім контуром охолодження через теплонавантажені елементи, а охолодження теплонавантажених елементів нижнього контуру охолодження здійснюють шляхом примусової циркуляції охолоджувача з використанням засобів примусового збудження циркуляції, які встановлюють у підвідній частині нижнього контуру охолодження, при цьому як теплонавантажені елементи верхнього контуру охолодження використовують великоблочні панелі, а як теплонавантажені елементи нижнього контуру охолодження використовують холодильні плити. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що охолоджувач від теплонавантажених елементів верхнього і нижнього контуру охолодження подають у спільний барабан-сепаратор. 3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що в процесі циркуляції охолоджувача здійснюють регулювання та контроль величини його витрати по контурах охолодження. 3 UA 67773 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4