Трубчатый кессон испарительного охлаждения шлаковозгоночной печи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХРЕСПУБЛИК(57) Изобретение относится к металлургической теплотехнике. Кессон содержит охлаждаемые вертикальные трубы 1, входной коллектор 2 с подводами воды 3 и выходной коллектор 4 ". отводами пароводяной смеси 5, расположенные симметрично относительно вертикальной оси кессона, причем количество отводов пароводяной смеси превышает число подводов воды, а расстояние а по горизонтали между соседними подводами воды и отводами пароводяной смеси и расстояние Ь от торца коллектора до ближайшего подвода воды связаны соотношением а/Ь = 0,50-0,75, Данная схема расположения подводов воды и отводов пароводяной смеси обеспечивает снижение д в,ев,льл 3 м(73) Чимкентский свинцовый завод(56) Авторское свидетельство СССРЬ 1021236, кл, Р 27 О 9/00, 1982,(54) ТРУБЧАТЫЙ КЕССОН ИСПАРИТЕНОГО ОХЛА)БДЕНИЯ ШЛАКОВОЗ ОННОЙ ГРЕЧИ 1787251 А1787251 10 25 30 40 гидравлического сопротивления кессона по сравнению с известным решением, а также сводит к минимуму разброс (дисперсию) сопротивлений различных циркуляционных контуров по сравнению с их средним значением, что соответствует боИзобретение относйтся к металлургической теплотехнике, в частности к кессонам шлаковозгоночных печей цветной металлургии.Целью изобретения является увеличение надежности и срока службы кессона путем повышения степени выравнивания величин скоростей потоков охлаждающей жидкости в различных вертикальных трубах кессона при сохранении общего количества подводов воды и отводом пароводяной смеси.Цель достигается тем, что в устройстве для охлаждения деталей стенок шахтной печи, содержащем вертикальные охлаждае мые трубы, входной коллектор с подводами воды и выходной коллектор с отводами пароводяной смеси, расположенными наряду с подводамй воды симметрично относительно вертикальной оси кессона, число отводов пароводяной смеси на выходном коллекторе превышает число подводов воды на входном коллекторе, а расстояние а между вертикальными осями соседних подводов воды и отводов пароводяной смеси и расстояние Ь от торца входного коллектора до ближайшего подвода воды связаны соотношением а/Ь = 0,50-0,75,Заявляемый кессон отличается от известного тем,.что при сохранении общего количества подводов воды на выходном коллекторе и отводов пароводя ной смеси на выходном коллекторе число отводов пароводяной смеси превышает число подводов,расстояние а между вертикальными осями соседних подводов пароводяной смеси и расстояние Ь от торца входного коллекторадо ближайшего подвода. воды связаны соотношением а/Ь = 0,50 - 0,75. Техническая сущность предлагаемого решения заключается в том, что более высокая степень выравнивания величин скоростей потоков охлаждающей жидкости в вертикальных трубах кессона достигается путем увеличения средней длины пути прохождения потоков от точки подвода воды до входных отверстий вертикальных труб во входном коллекторе и уменьшении средней лее устойчивой циркуляции охлаждающей жидкости, выравниванию величин скоростей потоков жидкости в трубах, равномерному нагреву труб, снижению уровняпульсаций, Срок службы кессона не менее 7лет. 3 ил. длины пути потоков от выходных отверстий труб до точки отвода пароводяной смеси в выходном коллекторе.Поскольку сопротивление потоку пароводяной смеси в выходном коллекторе в несколько раз выше, чем сопротивление потоку пароводяной смеси в выходном коллекторе (из-за более высокой скорости потока и соответственно более высокого уровня его турбулентности в результате перехода части воды в пар), уменьшение длины пути прохождения потока в этом коллекторе значительно эффективнее, чем такое же по величине уменьшения длины пути во входном коллекторе,Таким образом, степень выравнивания скоростей потоков охлаждающей жидкости через различные вертикальные трубы кессона определяется степенью выравнивания сопротивлений горизонтальных участков соответствующих циркуляционных контуров. В качестве характеристики последней величины принимаем величину дисперсии этих сопротивлений относительно их среднего значения.Можно использовать также показатель среднего квадратического отклонения.При расположении отводов пароводяной смеси на расстоянии а0,50 Ь от вертикальной оси кессона сопротивление выходного коллектора для потока, проходящего через крайние трубы кессона, увеличится и скорость потока охлаждающей жидкости в этих трубах снизится по сравнению со скоростью потока в центральных (средних) трубах, т.е. степень выравнивания скоростей потоков снизится, При расположении же отводов пароводяной смеси на расстоянии а0,75 Ь от вертикальной оси кессона увеличится сопротивление выходного коллектора для потока, протекающего через центральные трубы, и скорость потока в них уменьшится по сравнению со скоростью потока через крайние трубы, т.е, степень выравнивания скоростей потоков снова снизится, Таким образом, заявляемое соотношение расстояний а/Ь = 0,50-0,75 является оптимальным.10 Положительный эффект заявляемогорешения выражается в более равномерномпо сравнению с прототипом нагрева труб,предотвращении прогаров, уМеньшении вероятности образования паровых мешков(пузырей) и возникновении пульсационногорежима.Более того, даже в случае образованияпарового мешка на каком-либо участке выходного коллектора, он достаточно быстровыводится через ближайший отвод по соответствующей подъемной трубе, не нарушаярежима течения пароводяной смеси в другой подъемной трубе,Помимо выравнивания величин сопротивлений горизонтальных участков кессоназаявляемое техническое решение обеспечивает также снижение среднего сопротивления этих участков.Среднее сопротивление горизонтальных участков кессона снижается в 1,33-1,55раза для рабочего давления охлаждающейжидкости 40 кгс/см в 1,31 - 1,52 раза длярабочего давления 50 кгс/см . Следовательно, соответственно снижается и среднее со, противление этих участков.Среднее сопротивление горизонтальных участков кессона снижается в 1,33 - 1,55раза для рабочего давления охлаждающейжидкости 40 кгс/см и в 1,31 - 1,52 раза длярабочего давлейия 50 кгс/см . Следовательно, соответственно снижается и гидравлическое сопротивление всего кессона, т,е.заявляемое решение обладает более низкими потерями напора при движении охлаждающей жидкости, чем прототип, Данноеобстоятельство создает дополнительныйположительный эффект, выражающийся.вулучшении циркуляции охлаждающей жидкости, более свободному прохождению еечерез кессон и более устойчивой работе всего кессона,На фиг. 1 представлена схема предлагаемого кессона; на фиг, 2 -двойной кессон;на фиг. 3 - кессон с двумя подводами итремя отводами пароводяной смеси.Кессон содержит вертикальные охлаждаемые трубы 1, соединенные с входнымколлектором 2, имеющим центральный подвод воды 3, и выходным коллектором 4, имеющим два отвода пароводяной смеси 5.Кессон работает следующим образом.Охлаждающая жидкость (вода) по опускнойтрубе из барабана-сепаратора (не показан) поступает во входной коллектор 2через центральный подвод Э.Рабочее давление охлаждающей жидкости составляет 40 - 50 кгс/см, Из входногоколлектора поток воды поступает в вертикальные охлаждаемые трубы 1, на рабочую 15 20 25 30 35 40 45 50 55 поверхность которых действует высокотемпературный тепловой поток со стороны рабочего пространства печи. Под действием этого потока поступающая в трубы 1 вода нагревается до кипения и постепенно переходит в пароводяную смесь, доля пара в которой увеличивается по мере подъема смеси по трубам. Из труб пароводяная смесь поступает в выходной коллектор 4 и через отводы 5 выводится из кессона подьемными трубами в барабан-сепаратор.Надежность и срок службы кессона отравномерности нагрева прежде всего ох-.лаждаемых вертикальных труб 1, Для этогоскорость движения пароводяной смеси втрубах не должна сильно отличаться дляразных труб, например, средних и крайних,Предлагаемая схема расположения подвода воды и отводов пароводяной смеси решает указанную задачу и позволяет обеспечитьустойчивую работу кессона.Кессон нэ фиг. 1 (одинарный), а такжелюбая его половина по ту или иную сторонуот вертикальной оси симметрии могут рассматриваться как элементы, составляющиечасти других более сложных кессонов, Комбинируя указанные элементы между собойразличными способами и в различном количестве, можно получить кессоны болеесложной конструкции, эквивалентные исходному одинарному кессону,Тэк, например, соединив торцами дваодинарных кессона, получим так называемый двойной кессон (на фиг. 2), имеющийдва подвода воды и четыре отвода пароводяной смеси и эквивалентный исходному,Данный кессон характеризуется таким жепо величине средним сопротивлением циркуляционных контуров и таким же разбросом (дисперсией, средним квадратичнымотклонением) сопротивлений относительноих средней величины, что и одинарный кессон с одинаковым значением отношенияа/Ь, а следовательно, и ту же степень выравнивания скоростей потоков,Иначе говоря, вместо отдельных, одинарных кессонов имеем один цельный двойной кессон вдвое большего размера (подлине) и с такими же характеристиками, Вряде случаев это может оказаться выгодным: снижается расход материалов и другиезатраты на изготовление кессона и его монтаж, уменьшается металлоемкость кессонана единицу его длины, Недостатки; в случаезамены кессона из-за прогара труб в двараза возрастают затраты на ремонт, что,впрочем, при длительном сроке службы кессона может оказаться несущественным,Если же к одинарному кессону (фиг. 1)присоединить, например, справа его же1787251 8 Составитель А. Устимов Редактор Техред М.Моргентал Корректор М. КерецмЗаказ 272 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент жгород, ул. Гагарина, 1 правую половину (или слева левую половину), удлинив, чтобы сохранить симметрию, участок Ь-а до размера а, получим кессон с двумя подводами воды и тремя отводами пароводяной смеСи (фиг. 3). Этот же кессон можно получить, совместив два центральных отвода пароводяной смеси двойного кессона (фиг. 2) в один путем сдвига обеих половин кессона к центральной оси на расстояние Ь-а с той и другой стороны,Будучи эквивалентен исходному, новый кессон имеет те же технологические и экономические преимущества (и недостатки), что и двойной кессон перед одинарным, однако его конструкция несколько проще, так общее количество воды и отводов пара пол-. училось на единицу меньше.Формула изобретения Трубчатый кессон испарйтельного охлаждения шлаковозгоночной печи, содержащий вертикальные охлаждаемые трубы, входной коллектор с подводами воды и выходной коллектор с отводами пароводяной смеси, расположенными наряду с подвода ми воды симметрично относительно вертикальной оси кессона, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения надежности и срока службы кессона путем повышения степени выравнивания величин скоростей 10 потоков охлаждающей жидкости в разныхвертикальных трубах кессона при сохранении общего количества подвода воды и отводов пароводяной смеси, число отводов пароводяной смеси превышает число под водов воды, а расстояние а между вертикальными осями соседних подводов и отводов пароводяной смеси и расстояние Ь от торца входного коллектора до ближайшего подвода воды связаны соотношением 20 а/Ь = 0,50-0,75,