Блок повітронагрівників доменних печей

Реферат: Блок доменних повітронагрівників оснащені кожухом, футерівкою, насадкою, що викладена з насадкових блоків, піднасадковим пристроєм, пальником, повітропроводами гарячого та холодного дуття, димовим клапаном, шибером гарячого дуття, димовим лежаком, димарем, та забезпечений системою утилізації теплоти димових газів повітронагрівників у складі теплообмінників і відповідно нагріву опалювального газу і повітря горіння. Насадка повітронагрівників виконана з блоків з діаметром вертикальних каналів 10-30 мм та питомою 2 3 поверхнею нагріву насадки 78-48 м /м . UA 81604 U (12) UA 81604 U UA 81604 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії, зокрема утилізації теплоти відхідних димових газів доменних повітронагрівників, та може бути застосована в кольоровій металургії та енергетиці. Відомий блок доменних повітронагрівників (див. патент України № u 38018, МПК (2006)С21В 9/00, Бюл. № 24, опубл. 25.12.2008), повітронагрівники якого містять насадки, викладені з насадкових блоків, діаметр вертикальних каналів яких складає 30-41 мм, та оснащений системою утилізації відхідних димових газів доменних повітронагрівників, яка містить теплообмінники для підігріву газової паливної суміші та повітря спалення, які установлено на димопроводах відхідних димових газів повітронагрівників, димопроводи відпрацьованих відхідних димових газів після теплообмінників, які з'єднані з димовою трубою, трубопроводи підводу холодних палива та повітря відповідно до газового та повітряного теплообмінників повітронагрівників. Недоліком цього блока доменних повітронагрівників є відсутність на виході з теплообмінників достатнього запасу температур (20-30 °С) проти точки роси промислових кислот, які містяться у відхідних газах повітронагрівників, так щоб їх температура на виході теплообмінників складала 140-150 °С. Недоліками цього блока є також те, що в ньому для підвищення температури відхідних димових газів від блока повітронагрівників застосовується спеціальна підтопка зі змішувачем. Підтопка працює зі спаленням в ній додаткової кількості доменного газу. Це разом із змішувачем ускладнює експлуатацію системи підігріву компонентів спалення перед повітронагрівником та зменшує її економічність. Найбільш близьким до запропонованого рішення, що заявляється, по технічній сутності та технічному результату, що досягається, є блок повітронагрівників доменної печі, насадки яких викладені з насадкових блоків, діаметр вертикальних каналів яких складає 30-41 мм, що обладнаний пристроєм для утилізації теплоти відхідних димових газів повітронагрівників доменних печей (див. патент України № 3054U, МПК С21В 9/10, опубл. 15.10.2004 р. у бюл. № 10), який містить димопроводи від повітронагрівників з встановленими за ними теплообмінниками для підігріву палива та повітря, димопроводи відпрацьованих відхідних димових газів після теплообмінників, з'єднаних з димовою трубою, трубопроводи підводу палива та повітря до теплообмінників, трубопроводи підводу підігрітих палива та повітря до пальників повітронагрівників, димопровід, що обминає теплообмінники та з'єднаний з димовою трубою (байпас), і має регулюючий дросель, з'єднаний електричними зв'язками з датчиком температури відхідних газів після зливання усіх димових потоків перед димовою трубою. Суттєвими ознаками прототипу, що збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є: блок доменних повітронагрівників, що оснащені кожухом, футеровкою, насадкою, що викладена з насадкових блоків, піднасадковим пристроєм, пальником, повітропроводами гарячого та холодного дуття, димовим клапаном 12, шибером гарячого дуття, димовим лежаком та димарем, що забезпечений системою утилізації теплоти димових газів повітронагрівників у складі теплообмінників відповідно нагріву опалювального газу і повітря горіння, встановлених на димопроводах підведення гарячих димових газів повітронагрівників від димового лежаку до теплообмінників, забезпечених сполученими з димарем димопроводами відведення охолоджених димових газів теплообмінників, а також газопроводи опалювального газу підводу холодного та відводу нагрітого газу від газового теплообмінника, повітропроводи повітряного теплообмінника підводу холодного та відводу нагрітого повітря від повітряного теплообмінника. Недоліками прототипу є відносно недостатня тепловіддача між насадковим блоком та димовими газами і дуттям відповідно у періоди "нагріву" та "дуття", а також відносно невелика питома поверхня нагріву насадки тому, що конструкція насадкового блока не є найкращою для отримання оптимальних параметрів теплообміну насадки, що складається з блоків, діаметр вертикальних каналів яких складає 30-41 мм. Ці недоліки призводять до того, що температура відхідних димових газів повітронагрівників на виході з теплообмінників нижча за 140-150 °С, що обумовлює відсутність на виході з теплообмінників достатнього запасу температур 20-30 °С у відхідних димових газів проти точки роси промислових кислот, які містяться у відхідних газах повітронагрівників, що дозволило б надійно зберегти їх трубчатку від корозії промисловими кислотами. Наслідками цих недоліків є короткий міжремонтний період теплообмінників, в яких підігрівають доменний газ та повітря спалення та короткий строк служби насадки та піднасадкового пристрою. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити температуру на виході з теплообмінників для досягнення достатнього запасу температур (20-30 °С) проти точки роси 1 UA 81604 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 промислових кислот, які містяться у відхідних димових газах повітронагрівників, так, щоб їх температура на виході теплообмінників складала 140-150 °С, шляхом оснащення повітронагрівників компактною насадкою, насадковий блок якої містить вертикальні канали діаметром 10-30 мм з горизонтальними проходами, а піднасадковий пристрій виконаний з жаростійкого чавуну. Це забезпечить збільшення міжремонтного періоду теплообмінників, в яких нагрівають доменний газ та повітря, підвищення строку служби насадки та піднасадкового пристрою повітронагрівників. Поставлена задача вирішується тим, що у блоці доменних повітронагрівників, що оснащені кожухом, футеровкою, насадкою, що викладена з насадкових блоків, піднасадковим пристроєм, пальником, повітропроводами гарячого та холодного дуття, димовим клапаном 12, шибером гарячого дуття 14, димовим лежаком 2, димарем 5, та забезпеченому системою утилізації теплоти димових газів повітронагрівників у складі теплообмінників 3 і 4 відповідно нагріву опалювального газу і повітря горіння, встановлених на димопроводах підведення 16 і 17 гарячих димових газів повітронагрівників від димового лежаку до теплообмінників та забезпечених сполученими з димарем димопроводами відведення 18 і 19 охолоджених димових газів від теплообмінників, а також газопроводами опалювального газу 20 підводу холодного та відводу 6 нагрітого газу від газового теплообмінника 3, повітропроводами повітряного теплообмінника підводу 21 холодного та відводу 7 нагрітого повітря від повітряного теплообмінника 4, згідно з корисною моделлю, насадки повітронагрівників виконано з блоків з 2 3 діаметром вертикальних каналів 10-30 мм та питомою поверхнею нагріву насадки 78-48 м /м , причому насадкові блоки оснащені горизонтальними проходами, що з'єднують вертикальні канали, а піднасадковий пристрій 11 виконано зі жаростійкого чавуну. Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, та технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Як відомо, зазвичай середня температура димових газів у загальному димовому лежаку повітронагрівників складає 270-290 °С. Але цієї температури буває недостатньо, щоб на виході з теплообмінників мати температуру відхідних димових газів 140-150 °С, що забезпечило б роботу їх стальної трубчатки з котельної сталі в умовах, коли димові гази мають у своєму складі оксиди SO2, SO3, NOx, а також водяну пару Н2О, що призводить до виникнення суміші промислових кислот Н2SO3, Н2SO4, HNO3, Н2S з точкою роси 120-130 °С. Щоб підняти середню температуру у загальному борові до 300-325 °С, треба підвищити максимальну температуру у піднасадковому пристрої до 500-550 °C у кінці періоду нагріву, що підтверджується проведеними теплотехнічними розрахунками, побудованими на тепловому балансі та експериментальними даними. Для досягнення цієї мети згідно корисної моделі у повітронагрівниках викладають насадки з насадкових блоків з діаметром вертикальних каналів 10-30 мм з горизонтальними проходами, що з'єднують вертикальні канали. Оснащення повітронагрівників блока компактними насадками з діаметром отворів 10-30 мм, та горизонтальними проходам збільшує питому поверхню нагріву 2 3 до 78-48 м /м . Це дозволяє підвищити температури у під насадковому пристрої до максимальних значень температур диму 500-550 °С, середню температуру диму перед теплообмінниками до 300-325 °C, а на виході з теплообмінників - до 140-150 °С, що дозволить надійно захищати їх трубчатку від корозії промисловими кислотами, а також підвищити стійкість піднасадкового пристрою та насадки. Горизонтальні проходи насадки підвищують її строк служби, підвищуючи надійність функціонування вертикальних каналів. При цьому завдяки високій питомій та загальній поверхні насадки висота насадки зменшується до 1,5 разів проти повітронагрівників з насадками, що мають діаметр вертикальних каналів 41 мм, що зменшує навантаження на піднасадковий пристрій від ваги насадки і облегшує її службу. Суттєве зменшення навантаження на решітку та колони піднасадкового пристрою дозволить експлуатувати його при вказаних підвищених температурах. Крім того, піднасадковий пристрій виконується з жаростійкого чавуну, що дозволяє надійно працювати при максимальних температурах димових відхідних газів перед теплообмінниками 550 °С, а на виході з теплообмінників мати температуру диму 140-150 °С, тобто захистити трубчатку теплообмінників з запасом 20-30 °С проти корозії від промислових кислот, точка роси яких складає 120-130 °С. Для роботи повітронагрівника з максимальною температурою диму 500-550 °C наприкінці періоду нагріву і середньою температурою 300-325 °C за період необхідно виконати піднасадковий пристрій зі жаростійкого чавуну, наприклад, з хромистого низьколегованого чавуну ЖЧХ-0,8 (з максимальною температурою експлуатації 550 °С). Значення діаметра вертикальних каналів має бути у межах 1030 мм тому, що при менших за 10 мм значеннях неприпустимо зростає опір проходженню газів у насадці, і при будівництві 2 UA 81604 U 5 10 15 20 25 30 35 повітронагрівника та його подальшій експлуатації важко уникнути впливу наслідків деформації каналів насадки від крипу (повзучості), а при більших за 30 мм значеннях цього діаметра відчутно збільшується матеріалоємність насадки і, взагалі, повітронагрівника. Наявність горизонтальних проходів на верхній та нижній поверхнях насадкових блоків дозволяє також при засміченні якого-небудь вертикального каналу на деякій ділянці "живити" його димовими газами (або дуттьовим повітрям) за допомогою горизонтальних проходів з сусідніх (суміжних) вертикальних каналів. Забезпечення насадкового блока горизонтальними проходами, виконаними на верхній та нижній горизонтальних поверхнях кожного насадкового блока, що утворюють горизонтальні канали, які з'єднують вертикальні канали блока один з одним, дозволяє отримати підвищення поверхні нагріву. Крім того, за рахунок руху газів по горизонтальним каналам зменшується нерівномірність температурного поля у горизонтальному перерізі насадки, підвищується ефективність теплообміну і температура гарячого дуття. На кресленні представлено один із повітронагрівників блока доменних повітронагрівників, який складається з 3-х повітронагрівачів 1. Повітронагрівник 1 оснащений кожухом, футеровкою, насадкою 10, що викладена з насадкових блоків, піднасадковим пристроєм 11, пальником 8, повітропроводами гарячого 15 та холодного дуття, димовим шибером 12 та шибером гарячого дуття 14, димовим лежаком 2 та димарем 5. Блок доменних повітронагрівників забезпечений системою утилізації теплоти димових газів повітронагрівників у складі теплообмінників 3 і 4 відповідно нагріву опалювального газу і повітря горіння, встановлених на димопроводах підведення 17 і 16 гарячих димових газів повітронагрівників від димового лежаку 2 до теплообмінників 3 та 4, забезпечених сполученими з димарем 5 димопроводами відведення 19 і 18 охолоджених димових газів теплообмінників. Газовий теплообмінник 3 містить також газопроводи опалювального газу: підводу 20 холодного та відводу 6 нагрітого газу від нього, повітропроводи повітряного теплообмінника 4: підводу 21 холодного та відводу 7 нагрітого повітря від повітряного теплообмінника 4. Насадку 10 повітронагрівників виконано з блоків з діаметром вертикальних каналів 10-30 2 3 мм, що забезпечує їм питому поверхню нагріву насадки 78-48 м /м , причому насадкові блоки оснащені горизонтальними проходами, що з'єднують вертикальні канали, а піднасадковий пристрій 11 виконано зі жаростійкого чавуну. Блок доменних повітронагрівачів працює наступним чином. Відхідні димові гази повітронагрівачів 1 потрапляють до лежака 2 і далі у газовий теплообмінник 3 та повітряний теплообмінник 4 і далі у димову трубу 5. Підігрітий газ з газового теплообмінника 3 потрапляє у газопровід 6 підігрітого газу, а підігріте повітря по повітропроводу 7 - до пальника 8. Димові гази попадають під купол 9 повітронагрівника 1, проходять насадку 10 і піднасадковий пристрій 11 (шибер 12 відкрито). У період дуття холодне дуття проходить піднасадковий пристрій 11, насадку 10 і далі крізь штуцер гарячого дуття 13 крізь відкритий шибер гарячого дуття 14 у прямий трубопровід гарячого дуття 15 у доменну піч. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 Блок доменних повітронагрівників, що оснащені кожухом, футерівкою, насадкою 10, що викладена з насадкових блоків, піднасадковим пристроєм 11, пальником 8, повітропроводами гарячого 15 та холодного дуття, димовим клапаном 12, шибером гарячого дуття 14, димовим лежаком 2, димарем 5, та забезпечений системою утилізації теплоти димових газів повітронагрівників у складі теплообмінників 3 і 4 відповідно нагріву опалювального газу і повітря горіння, встановлених на димопроводах підведення 16 і 17 гарячих димових газів повітронагрівників від димового лежаку 2 до теплообмінників 3 та 4, забезпечених сполученими з димарем 5 димопроводами відведення 18 і 19 охолоджених димових газів від теплообмінників, а також газопроводами опалювального газу підводу 20 холодного та відводу 6 нагрітого газу від газового теплообмінника 3, повітропроводами повітряного теплообмінника підводу 21 холодного та відводу 7 нагрітого повітря від повітряного теплообмінника 4, який відрізняється тим, що насадка 10 повітронагрівників виконана з блоків з діаметром вертикальних каналів 10-30 мм та 2 3 питомою поверхнею нагріву насадки 78-48 м /м , причому насадкові блоки оснащені горизонтальними проходами, що з'єднують вертикальні канали, а піднасадковий пристрій 11 виконано зі жаростійкого чавуну. 3 UA 81604 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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