Устройство воздуховода доменныхпечей

Устройство воздуховода доменныхпечей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (и)ВИОВО

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.05.79 (21) 2767222/29-08 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

Г 16 L 59/00

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (53) УДК 621.643 (088.8) ао делам изобретений и OTKpblTHH (54) УСТРОЙСТВО ВОЗДУХОВОДА ДОМЕННЫХ

ПЕЧЕЙ

Изобретение относится к металлургической теплотехнике, а именно к теплосмену между высокотемпературным газовоздушным потоком и тепловоспринимающей поверхностью, в частности горячим воздухом, протекающим в воздухопроводе доменной печи, и охлаждаемыми клапанами воздухонагревателей.

Известно устройство футерованного цилиндрического воздухопровода для транспорта горячего воздуха, нагретого в воздухонагревателях, в доменную печь, состоящее из металлического воздухопровода, прокладочного материала, огнеупорной цилиндрической обмуровки (1).

Известно также устройство футерованного цилиндрического воздухопр овода с фланцевым соединением для размещения отсечного охлаждаемого клапана, например горячего дутья, включающего металлический воздухопровод, прокладочный материал, фланцы и огнеупорную футеровку в несколько (3 — 4) окатов (2).

Недостатком известного устройства является то, что при движении высокотемпературного газовоздушного потока по воздухопроводу и омывании поверхностей нагрева клапана, конвективная составляющая теплообмена значительна и ведет к значительному тепловосприятию клапаном и снижению температуры горячего воздуха на

12 — 14 С в режиме дутья воздухонагревателя.

Целью изобретения является снижение тепловой нагрузки на клапан путем снижения составляющей теплообмена.

Поставленная цель достигается тем,что

1о футеровка со стороны входа потока горячего воздуха в клапан выполнена в виде конффузора с малым основанием (сужением), переходящим в цилиндр с последующим резким расширением в сторону кла15 пана, причем проходное сечение сужения образует расширение потока таким образом, что создается зона отрыва потока от поверхности клапана по всей его длине, создаваемая центральным углом сужения, 20 равным 16 — 20, и отношением площадей проходных сечений сужения и клапана

0,6 — 0,7.

Отношение площадей проходных сечений сужения и клапана 0,6 — 0,7 выбрано из сле25 дующих соображений: при истечении струи газа из сопла с последующим резким расширением потока происходит постепенное расширение до тех пор, пока она не займет все поперечное сечение большого кана30 ла (воздуховода). При этом граничный ра811050

50 диус любого сечения струи вычисляется по соотношению

p= х+g„ где а — опытная константа расширения газового потока струи, равная 0,09;

Х вЂ” расстояние от среза сопла по ходу потока до любого поперечного сечения газовой струи;

Ro — радиус сужения (сопла).

Из приведенного следует, что для клапана с проходным диаметром, равным

1 100 мм> с расстоянием между фланцами крепления к воздуховоду 500 мм максимальный радиус сужения, при котором присоединение расширяющегося газового потока произойдет в зоне дальнего от среза сужения фланца, равен 500 мм, или отношение радиуса сужения к радиусу воздуховода ho/R = 0 0,9, Однако в этом случае не произойдет снижение конвективной составляющей теплообмена на дальнем участке клапана. Это свидетельствует о том, что указанное отношение радиусов целесообразно принять меньше 0,9, а именно 0,6—

0,7. В то же время уменьшение последнего отношения меньше 0,6 — 0,7 повлечет резкое возрастание гидравлического сопротивления участка.

Известно, что угол сужения диффузора должен исключить зоны застоя газового потока и создать минимальное гидравлическое сопротивление участка, Это обеспечивается центральным углом сужения, равным 16 — 20 .

Таким образом, создание зоны с отрывом потока от стенки (поверхности нагрева) при помощи сужения позволяет уменьшить коэффициент теплоотдачи конвективной составляющей за счет снижения скорости движения потока в зоне отрыва потока, На фиг. 1 показан общий вид предложенного воздуховода с установлением между фланцами охлаждаемого отсечного клапана, например, горячего дутья; на фиг. 2— узел 1 фиг. 1.

Воздухопровод имеет кожух 1, служащий для транспорта газовоздушного потока и восприятия внутреннего избыточного давления от воздуха и веса кладки 2, служащей для ограждения кожуха 1 от нагрева, отсечной охлаждаемый клапан 3 для отделения нагревателя от воздухопровода, плавный переход 4, предназначенный для изме5

ЗО нения большего диаметра воздухопровода на меньший, цилиндрическое сужение 5 для сжатия потока и отрыва его от стенок поверхностей нагрева клапана 3, резкое расширение 6, служащее для создания перепара давления при расширении потока и зоны отрыва потока от стенок.

Высокотемпературный газовоздушный поток под избыточным давлением омывает кладку 2, ограждающую кожух 1 от нагрева. При входе потока в переход 4 происходит увеличение скорости его движения и в цилиндрическом сужении 5 она достигает максимального значения. При входе потока в резкое расширение происходит отрыв потока от тепловоспринимающих поверхностей клапана 3 и создается зона, в которой коэффициент теплоотдачи конвекций снижается, тепловая нагрузка на клапан, а также термическое напряжение металла у мень ш а ется.

При дальнейшем движении структура потока восстанавливается до характеристик, имеющих место перед входом его в плавный переход.

Наличие сужения перед входом потока в зону расположения клапана позволяет снизить тепловую нагрузку за счет уменьшения конвективной составляющей теплообмена.

Формула изобретения

1. Устройство воздуховода доменных печей, включающее воздуховод, фланцы, охлаждаемый клапан, футеровку, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью снижения тепловой нагрузки па клапан путем уменьшения конвективной составляющей теплообмена, футеровка выполнена в виде конфузора, переходящего в цилиндр с последующим расширением в сторону клапана.

2. Устройство по п. 1, о тл ич а ю ще е с я тем, что конфузор выполнен с центральным углом 16 — 20" и соотношением проходных сечений сужения конфузора и клапана

0,6 — 0,7.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Инструкция по футеровке и сушке доменных печей и их вспомогательных устройств. НИ-30651. М., Гипромез, 1974, с. 64, рис. 43.

811050 Ъг. l ф г

Составитель И. Петоян

Техред О. Павлова

Редактор И. Гохфельд

Корректор О. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 366/15 Изд. № 205 Тираж 1007 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д, 4/5