Устройство системы испарительного охлаждения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНРЕСОУБЛИН А Е 27 В 13/О 7 В 9 СОРЫТИЙ НИЯ ИДЕТЕПЬСТВ окас- еменГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ(46123.03. 84. Вил. 1) 11721 Л Д Грицук, В.Е.Гринберг, А.З.Жученко, Д.Б.Куцыкович, Л.А.Ша бельникова, Н.Г.Щекин и Ю.Й.Целуйк (711 .Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по очистке технологических газовУ сточных вод и использованию вторич ных энергоресурсов предприятий чер ной металлургии "ВНИПИЧерметэнергоочистка"(,561 1. Андоньев С.М, Испарительное охлаждение металлургических печей. М., "Металлургия", 1970, с. 240, рис. 135.(54 (571 1 . УстРОйство системц исп РИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ, содержащее барабан-сепаратор, опускные коллекторы, подъемные коллекторы, объединяющие группы охлаждаемых элементов с одинаковыми тепловыми нагрузками, и общий собирающий коллектор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения ср би а службы охлаждаемых элементирающий коллектор выполнен пер ного сечения с отношением последующего сечения, по ходу охлаждающей среды, к предыдущему 1,05 - 1,5:1 и длины участков постоянного сечения соответственно 1 5 - 2 0:1 при этом подъемные коллекторы минимально теплонагруженных элементов соединены с собирающим коллектором на участке минимального проходного сечения его, а подъемные коллекторы максимально теплонагруженных элеменов - на участке максимального про- Смежду этими участ. ходного сечения а межд ками подсоединены остальные подъемные коллекторы.828799 2, Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что подъемИзобретение относится к областиметаллургической теплотехники, аболее конкретно - к устройству системы испарительного охлаждения,имеющего ряд охлаждаемых деталей,воспринимающих отличающиеся по величине тепловые нагрузки, причемэти детали объединены общими подьемными и опускными коллекторами.Изобретение может быть применено, в частности, для нагревательныхпечей, имеющих разнотеплонагруженные продольные и поперечные охлаждаемые трубы.Известно устройство системы испарительного охлаждения нагревательной печи с разнотеплонагруженнымиохлаждаемыми элементами с одним общим для всех охлаждаемых элементовопускным коллектором и тремя горизонтальными подъемными коллекторами, включенными в общий для всейпечи собирающий коллектор, изкоторого пароводяная смесь по тремподъемным, коллекторам отводится вбарабан-сепаратор Я .Указанное устройство имеет следующие недостатки, особенно пришахматном посаде нагреваемого металла.Разнотеплонагруженные крайние исредние продольные трубы подсоединены к своему общему подъемномугоризонтальному коллектору.Наиболее теплонагруженные поперечные трубы сварочной и томнльнойзон объединены в свой горизонтальный коллектор, а наиболее слаботеплонагруженные поперечные трубы методической зоны, количество которыхк тому же в два-три раза меньше,чем в томильной и сварочной зонах, ф также объединены в свой горизонтальный коллектор.Три горизонтальных коллектораобъединены в общий собирающий коллектор, причем взаимное расположениеэтих трех коллекторов произвольное,Характерной особенностью нагревательных печей является неравномерный тепловой режим как в горизонтальном, так и в поперечном сечениипечи.В продольном наПравлении тепловаянагрузка возрастает от методическойк сварочной зоне, а в поперечном -особенно при шахматном посаде нагреные коллекторы установлены под углом15-90 к горизонтальной плоскости. ваемого металла, крайние продольныетрубы имеют большую тепловую нагрузку, чем средние.Конструктивно, как правило, объе диняются в один коллектор все продольные трубы. Поперечные трубы объединяются обычно в два колллектора,причем в зависимости от конструктивных особенностей печи большейчастью эти коллекторы имеют отличающиеся и тепловую и гидравлическуюхарактеристики, так как поперечныетрубы по зонам печи распределяютсянеравномерно - в методической зонеони располагаются с большими расстояниями и воспринимают меньшуютепловую нагрузку, а в остальныхзонах - с меньшим расстоянием ивоспринимают большую тепловую нагрузку.При эксплуатации таких устройствсистемы испарительного охлаждениянагревательных печей через мало теплонагруженные охлаждаемые элементыс меньшим гидравлическим сопротив- .лением проходит значительно большийциркуляционный расход, чем через, элементы, воспринимающие большиетепловые нагрузки. В результатеэтого, наиболее теплонагруженные эле менты охлаждаются менее интенсивно,что приводит к увеличению температуры стенки охлаждаемого элемента,потере его механической прочностии выходу из строя.35 Для замены вышедшего из строя охлаждаемого элемента необходимо остановить печь, что связано с потерейпроизводства и дополнительными материальными затратами.40 Цель изобретения - увеличениесрока службы охлаждаемых элементови уменьшение внеплановых ремонтовагрегатов.4 Это достигается тем, что собирающий коллектор выполнен переменного сечения с отношением последующего сечения, по ходу охлаждающей среды, к предыдущему 1,05 - 1,5:1,0и длины участков постоянного сечения соответственно 1,5 - 2,0;1,0,при этом подъемные коллекторы минимально теплонагруженных элементовсоединены с собирающим коллекторомна участке минимального проходного 55 сечения его, а подъемные коллекторыЗаказ 2368/2 Тираж 578 Подписное ВНИИПИ Госудаственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 максимально теплонагруженных элементов - на участке максимального проходного сечения, а между этими участками подсоединены остальные подъемные коллекторы, а также тем, что подъемные коллекторы установлены под углом 15-90 ф к горизонтальной плоскости.На чертеже приведено устройство системы испарительного охлаждения нагревательной печи, состоящее из крайних продольных труб 1, средних продольных труб 2, поперечных труб 3 методической зоны, поперечных труб 4 остальных эон печи, барабана-сепаратора 5, соединенного общим 15 опускным коллектором 6 с раздающими коллекторами 7 и 8, по которым в продольные трубы 1 и 2 и поперечные 3 и 4 подается охлаждающая среда.К подъемному коллектору 9 подсое О динены продольные крайние трубы 1, а к подъемному коллектору 10 - средние продольные трубы 2. Коллекторы 9 и 10 подключены к общему собирающему коллектору 11, разделенному на участки 12 и 13. Причем коллектор 10 подключен к участку 12, а коллектор 9 - к участку 13.Сечение общего собирающего коллектора 11 выполнено переменным по мере подключения групп охлаждаемых деталей с отношением последующего сечения к предыдущему соответственно 1,05 - 1,5:1, а длины участков постоянного сечения соответственно с отношением 1,5 - 2,0:1.Поперечные трубы 3 и 4 своими подъемными трубами 14 и 15 подсоединены соответственно в подъемные коллекторы 16 и 17, которые включены в коллектор 18, соединенный кол лектором 19 с общим собирающим коллектором 11, входящим в барабан- сепаратор 5.Подключение подъемных коллекторов 9,10 и 19 к общему собирающему 45 коллектору 11 выполнено таким образом, что коллекторы 19 и 9 экстремально теплонагруженных групп охлаждаемых деталей подключены первыми и последними к коллектору 11, а между 50 этими подключениями подключен коллектор 10 остальных групп охлаждаемых деталей. В приведенном примере выполнения устройства системы испарительного охлаждения нагревательной печи группы охлаждаемых деталей подключены в общий собирающий коллектор в таком порядке: первыми по ходу дви жения охлаждающей среды подключаются наиболее теплонагруженные детали, затем охлаждаемые детали, имеющие среднюю тепловую нагрузку и последними - деталиимеющими наименьшую тепловую нагрузку.По мере подключения разнотеплонагруженных групп охлаждаемых деталей к общему собирающему коллектору его сечение изменяется в следующих соотношениях: если площадь сечения коллектора 17 принять за 13, то площадь сечения коллектора 19 составляет 1,53 , начало коллектора 11 - 1,5, участка 12 - 1,63 и участка 13 - 1,83.Длины участков постоянного сечения общего собирающего коллектора 11 выполнены с отношением последующего участка к предыдущему 1,5 - 2,0:1.Указанные соотнсшения выбраны из условия гидродинамической стабилизации потока охлаждающей среды, а для снижения гидравлических потерь в коллекторах и создания дополнительного движущего Напора углы наклона их выбраны в пределах 15-90 к горизонтальной плоскости.Охлаждающая среда нз охлаждаеьюх труб 1 - 4 нагревательной печи по подъемным коллекторам 9,10 и 16 19 поступает в общий собирающий коллектор 11, в котором генерируется основной движущий напор, а распределение циркуляционных расходов по отдельным контурам будет происходить пропорционально сечениям участков общего собирающего коллектора 11.Данное устройство поэволяет раС- пределить охлаждающую среду между циркуляционными контурами пропорционально величинам воспринимаемых тепловых нагрузок, генерировать достаточный движущий напор, что все вместе способствует значительному улучшению качества охлаждения и увеличению срока службы охлаждаемых деталей в 2-3 раза.