Регенератор нагрівального колодязя

Реферат: Регенератор нагрівального колодязя містить насадку типу Сименса із прямої вогнетривкої цегли. Цегла виконана з наскрізним каналом у центрі її бічної поверхні і має діаметр 0,174-0,348 висоти цеглини. При цьому цеглини в суміжних горизонтальних рядах насадки з'єднані вогнетривкими стрижнями, які розташовані в каналах цеглин. UA 83031 U (12) UA 83031 U UA 83031 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі чорної металургії та може бути використана для нагрівання газу й повітря перед спалюванням у нагрівальних пристроях, наприклад, нагрівальних колодязях, призначених для теплової обробки злитків перед прокаткою на блюмінгах і слябінгах. Відомі газові й повітряні регенератори з насадками типу Сименса й Каупера (А. с. СРСР 1420043. МПК С21D 9/00, 1988). Причиною, перешкоджаючою досягненню необхідного технічного результату, є недостатня турбулізація потоків продуктів згоряння газу й повітря при русі вздовж насадки, наслідком чого є недостатньо висока температура підігріву газу й повітря. Відомий регенератор, вибраний авторами за прототип, який містить насадку типу Сименса з укладкою вогнетривкої цегли у клітку просту (Лемлех И.М., Гордин В.А. Високотемпературный нагрев воздуха в черной металлургии. М: Металлургиздат, 1963, с. 74, рис. III-4, II) (прототип). Причиною, перешкоджаючою можливості одержання необхідного технічного результату прототипом, є недостатня температура підігріву газу, внаслідок невисокої турбулізації потоків продуктів згоряння й газу при русі вздовж насадки. В основу корисної моделі поставлена задача - розробити регенератор нагрівального колодязя з насадкою із прямої цегли, яка забезпечує високу турбулізацію потоків продуктів згоряння й газу при русі їх вздовж насадки. Це дозволить інтенсифікувати теплообмін між продуктами згоряння та цеглою насадки, а також цеглою насадки та газом (повітрям) і за рахунок цього, в умовах нагрівальних колодязів, істотно збільшити температуру підігріву газу (повітря) і, відповідно, знизити питомі витрати палива на нагрівання металу. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому регенераторі нагрівального колодязя, що містить насадку типу Сименса із прямої вогнетривкої цегли, відповідно до корисної моделі, цегла виконана з наскрізним каналом, що розташований у центрі її бічної поверхні і має діаметр 0,174-0,348 висоти цеглини, при цьому цеглини в суміжних горизонтальних рядах насадки з'єднані вогнетривкими стрижнями, введеними в канали цеглин. Якщо діаметр каналу в прямій цеглі буде більший 0,348 висоти цегли, то значно зросте гідравлічний опір насадки. Якщо діаметр отвору в прямій цеглі буде менший 0,174 висоти цегли, то не забезпечується висока турбулізація потоків продуктів згоряння газу й повітря, внаслідок чого, знижується температура підігріву газу й повітря, і витрати на виготовлення цегли не покриваються ефектом від збільшення температури підігріву газу (повітря). Таким чином, у наявності причинно-наслідкові зв'язки між сукупністю істотних ознак запропонованої конструкції регенератора нагрівального колодязя й результатом, який можна одержати при використанні корисної моделі в чорній металургії при нагріванні злитків перед прокаткою, наприклад, у регенеративних нагрівальних колодязях. На фіг. 1 показаний повздовжній розріз регенератора нагрівального колодязя. На фіг. 2 його розріз по А-А; на фіг. 3 - пряма цегла. Регенератор нагрівального колодязя містить наднасадковий простір 1, насадку 2, піднасадковий простір 3. Горизонтальні ряди, що утворюють канали насадки 4 (фіг. 2) регенератора виконані із прямої цегли 5. Прямі цеглини 5 з'єднані між собою вогнетривкими стрижнями 6, введеними в канал 7 (фіг. 3) цеглин. Виконання прямої цегли 5 з наскрізним каналом 7 у бічній поверхні забезпечує можливість з'єднання цеглин між собою в суміжних рядах насадки за допомогою вогнетривких стрижнів 6 і завдяки цьому одержувати високу турбулізацію потоків продуктів згоряння й газу (повітря), що проходять через насадку й, завдяки цьому, забезпечити збільшення температури підігріву газу й повітря, наслідком чого є зниження питомих витрат палива на нагрівання металу. Регенератор нагрівального колодязя працює наступним чином. Продукти згоряння з робочого простору нагрівального колодязя (на кресленні не показаний) надходять у наднасадковий простір 1 регенератора, а з нього в насадку 2, утворену рядами прямих цеглин 5, з'єднаних між собою вогнетривкими стрижнями 6, вставленими в канал 7 на бічній поверхні цеглин. Діаметр каналу становить 0,174-0,348 висоти цеглин Н. У період нагрівання, проходячи через насадку 2, продукти згоряння обмивають не тільки цеглини, але й з'єднуючі їх вогнетривкі стрижні. Завдяки наявності вогнетривких стрижнів збільшується турбулізація потоку, відповідно збільшується коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від продуктів згоряння до цегли і цегла більше прогрівається. Охолоджені продукти згоряння віддаляються через піднасадковий простір 3 регенератора й систему боровів. По закінченні періоду нагрівання насадки через неї пропускають газ (повітря). Газ надходить у піднасадковий простір 3, проходить насадку 2, 1 UA 83031 U 5 10 15 20 25 30 забирає тепло від нагрітих цеглин 5 і стрижнів 6, нагрівається та з наднасадкового простору 1 надходить у пальниковий пристрій колодязя. Нагрівання й охолодження насадки періодично повторюється через певні проміжки часу у відповідності з перекиданням клапанів. Завдяки тому, що насадка 2 регенератора виконана із прямих цеглин, з'єднаних між собою вогнетривкими стрижнями, у насадці збільшується турбулізація потоків, отже температура підігріву газу (повітря) збільшується, а температура продуктів згоряння зменшується. У результаті цього питома витрата палива на нагрівання металу знижується. В ідентичних умовах на регенеративних нагрівальних колодязях ВАТ "Запоріжсталь" виконаний порівняльний аналіз ефективності запропонованого технічного рішення із прототипом. Регенеративні колодязі мають робочу камеру розмірами 6900×2732×1690 мм. Колодязь має з кожної сторони робочої камери газовий і повітряний регенератор. Регенератори мають габарити 4633×2732×1690 мм. У прототипі насадки регенераторів виконувалися по системі Сименса з осередками 82,5×82,5 мм із прямої цегли 230×115×65 мм. В запропонованому технічному рішенні насадки регенераторів так само виконувалися по системі Сименса з осередками 82,5×82,5 мм із прямої цегли. Пряма цегла розмірами 230×115×65 мм мала наскрізний канал у центрі бічної поверхні цегли. Цеглини в горизонтальних рядах насадки з'єднуються вогнетривкими стрижнями, введеними в канали цеглин. Канали в цеглинах виконувалися діаметром 10, 20, 40, 50 мм, тобто в запропонованому технічному рішенні канал в цеглинах виконувався в межах 0,087-0,435 висоти цегли. У колодязях нагрівалися по 6 злитків зі ст. 5, масою 11,9 т. кожний. Теплова потужність 6 колодязів становила 14,8·10 кДж/г. Температура злитків 900 °C. За критерій ефективності була прийнята питома витрата палива на нагрівання. Отримані дані наведені в таблиці. Дані таблиці підтверджують ефективність запропонованого технічного рішення в порівнянні із прототипом і оптимальність заявленого інтервалу відношення діаметра каналу в цеглі до висоти цегли. Таким чином, запропоноване технічне рішення регенератора нагрівального колодязя забезпечує зниження питомої витрати палива на нагрівання злитків і може бути використано у чорної металургії. Таблиця Результати дослідження впливу наявності каналів у цеглинах на ефективність роботи регенератора Діаметр каналу в цеглі 230×115×65 мм 10 20 30 40 50 Відношення діаметра каналу до висоти цегли Питома витрата палива, кг. п.п/т 0,087 0,174 0,261 0,348 27,4 26,9 25,5 24,8 24,6 0,435 28,9 Примітка Прототип Через збільшений гідравлічний опір знизили теплову потужність колодязя. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Регенератор нагрівального колодязя, що містить насадку типу Сименса із прямої вогнетривкої цегли, який відрізняється тим, що цегла виконана з наскрізним каналом у центрі її бічної поверхні і має діаметр 0,174-0,348 висоти цеглини, при цьому цеглини в суміжних горизонтальних рядах насадки з'єднані вогнетривкими стрижнями, які розташовані в каналах цеглин. 2 UA 83031 U 3 UA 83031 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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