Доменный воздухонагреватель

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски к Соааиапнстнческик Республик(22) Заявлено 04 Л 576 (21) 2359417/22-0 с присоеаиттеттием заяв Гекрдарктввлкык кеюктвтВалата Мклкатрак 66 СРкк делаю кзваратаккак открытка4) ДОМЕ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЪ ниюпеченой воэм цево дит ные ност сти смес Изобретение относится кдля нагрева дутья дляй и может быть использ рметаллургии.Для нагрева доменных печей применяют воэдухонагреватели с вертикальной шахтой горения - внутренней или наружной. Однако внутренняя шахта горения занимает до 30 объема воздухонагревателя, а наружная значительно ус- О ложняет конструкцию и увеличивает стоимость. В связи с этим стреМятся нзбаэиться от шахты горения и сжигать газ непосредственно в подкупольном .пространстве или в расположенных вблн- ть зи него специальных топочных камерах.Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является бесшахтный доменный воэдухонагрева" ЯО тель, содержащий насадочную камеру, купол, газовый и воздушный кольцевые коллектоан, размещенные под куполом, патрубки подвода газа и воздуха)к коллекторам, горелочные устройства и ка налы, .соединяющие коллекторы с горелками ).11Доменные воздухонагреватели относятся к аппаратам с большим межрейбнтйвй сроком службы (8-10 лет) и 3) поэтому одним из основных требований к ним является надежность работы н долгий срок службы. В известном воэдухонагревателе вследствие расположения горелок непосредственно в нижней части подкупольного пространства кладка самих горелок и нижней части купола испытывает значительные температурные колебания прн газовом н дутьевом периодах. Сгорание холодной смеси при выходе иэ горелки будет про" исходить не сразу и поэтомув газовый период сама горелка и низ купола ин- тенсивно охлаждат 0 тся. После отключения горелки в дутьевой период эти ча" сти интенсивно нагреваются излучением и горячйм дутьем, что способствует быстрому термическому разрушению горелки и виза купола. Кроме того, возможно забивание выходных каналов,горелки при обрушении сколовшейся части купола. На малых нагрузках 1 например при розжиге или .отключении горелки)ожен проскок пламени в общий кольй смеситель, что неизбежнО привок взрыву. Коллекторы, расположенв кладке, имеют плохую герметичь и возможны утечки газа в полокладки с образованием взрывчатойи. Кроме того, при коллекторах вномерное сжигание газа и равномерноераспределение температур по всему и- риметру купола.у Выполнение горелок н виде череду 5 ющихся насадок для газа и воздуха ирасположенных между ними многочисленных и изолированных друг от друга полостей - смесителей позволяет избежать возможности взрыва н смесителях(они свободно открыты) при проскокахпламени н них на малых нагрузках иобеспечить хорошее перемешивание газаи воздуха и быстрое выгорание газа вфоркамере. Наличие двух патрубков подвода газа и воздуха к кольцевой балке,которая является элементом кожуха,позволяет минимально ослабить кожухвоздухонагревателя и увеличить срокего службы.На фиг. 1 показан предлагае(ый воэдухонагреватель; на фиг. 2 - горелка,разрез по периметру; на Фиг, 3 - горелка, разрез по радиусу; на фиг. 4воздухонагреватель, разрез по сечению(вид по стрелке А на фиг.1); на фиг.5- 25 вариант выполнения горелки.Воэдухонагреватель имеет патрубки1 подвода газа и 2 подвода воздуха,которые расположены на боковой стороне герметичной коробчатой балки 3 по 30 разные стороны от герметичной перегородки 4. Для компенсации возможныхтемпературных расширений служит сильфонный компенсатор 5, делящий балкуна дна кольцевых коллектора: б длягаза и 7 для воздуха, В верхней частиколлекторов размещены чередующиесян шахматном порядке многочисленныеканалы 8 и 9, на входной стороне которых для выравнивания расходов газа 40 и воздуха установлены калибрующие шайбы. Каналы 8 и 9 соединяются с насадками 10 для газа и 11 для воздуха,которые чередуются между собой и имеют на обеих боковых стенках отнерстия:12 для газа и 13 для воздуха и верхние перекрытия 14 и 15. Отверстия 12и 13 выходят "в расположенные между насадками 10 и 11 камеры - смесители 16,причем с одной стороны смесителя имеются отверстия для выхода газа, с дру 50 гой - для выхода воздуха, Перемешивание газа и воздуха во нстречных струях происходит весьма интенсинночтопозволяет получать короткий факел. Отверстия 12 и 13 расположены на верти 55 кальных стенках и не будут забиватьсяпри обрушении кусков кладки сверху;нижние глухие части смесителя служаткопильником для упавших кусков. кладке трудно выдержать такую их конфигурацию, которая обеспечивает равномерное распределение газа и воздуха и их равномерное сгорание по периметр купола. Для улучшения распределения подачу газа и воздуха н коллекторы можно производить по многим патрубкам, однако это вызывает ослабление кожуха. При близком расположении горелки к насадке возможен недожог газа при входе в насадку, ее перегрев и опланление.Целью изобретения является обеспечение полного и равномерного по периметру ныгорания газа при выходе в под купольное пространство, а также надежности, нэрывсбеэопасности и увеличения срока службы купола, горелки, насадки и кожуха воздухонагренателя, Это достигается тем, что н доменном ноздухонагренателе, содержащем насадочную камеру, купол газовый и воздушный кольцевые коллекторы, патрубки подвода газа и воздуха к коллекторам и горелочные устройства, между стенами насадочной камеры и купола выполнена кольцевая расширяющаяся кверху форкамера, а горелочные устройства расположены н ее нижней части, причем купол опирается на герметичную полую кольцевую балку, разделеннуювертикальной перегородкой с сильфонным ком пенсатором на два кольценых коллектора, один из которых соединен с газовым, а другой - с воздушным поднодящими патрубками, при этом коллекторы выполнны с отверстиямив Форкамеру оасположенными в шахматном порядке, над которыми установлены керамические насадки с каналами, закрытые сверху и имеющие отверстия в боковых стенках, а между на)садками находятся смесительные камерй горелок.Кольцевая форкамера позволяет обес печить полное сжигание газа до выхода н подкупольное пространство, что исключает догорание газа при входе в насадку, ее перегрев и оплавление, Форкамера дает нозможность удалять горелки от эоны высоких температур в кладке горелок и низа купола при нереходах с газового периода на дутьевой и обратно и увеличивать срок их службы.Выполнение кольцевых коллекторов в виде герметичной кольцевой балки для опоры купола с герметичной перегородкой позволяет устранить утечки газа и воздуха из коллекторов через неплот ности с образованием взрывчатой смеси в полостях кладки и равномерно распределять газ и воздух по всем горелкам (например установкой калибрующих шайб на входе каналов для подачи газа и воздуха к горелкам или установкой металлического коллектора с изменяющейся площадью), что обеспечинает рав 60 При другом варианте горелка выполняется в виде параллельных стенок см. Фиг.5), которые образуют открытые сверху камеры для раздачи газа и воздуха параллельными, чередующимися 65 потоками, причем для наилучшего сме 602555шенин отношение скоростей выхода потоков должно составлять 1:3.Образующаяся в смесителе газовоздушная смесь загорается при выходе в форкамеру. Перекрытия 14 и 15, над 5 которыми появляются зоны циркуляции, служат стабилизаторами воспламенения Проскок пламени в смеситель на малых нагрузках не опасен, так как смесители свсбодно открыты сверху. 0Выше горелок расположена форкамера 17, которая выходит под купол 18 воэдухонагревателя, расширяясь, что позволяет уменьшить скорость выхода продуктов горения и улучшить их распределение по насадке, а также сохранить сечение форкамеры при воэможнсм радиальном расширении кладки. В куполе имеется штуцер 19,горячего дутья,. расположенный выше насадочной камеры 20.При работе нагревателя в период нагрева гаэ и воздух через патрубки 1 и 2 подаются в газовый и воздушный кольцевые коллекторы 6 и 7 и через отверстия в их верхней части равномерно распределяются в соответствующие камеры 10 для газа и 11 длявоздуха. Боковые стенки насадкбв имеют ряд отверстий 12 и 13, через которые происходит раздача газа и воздуха30 струями навстречу друг другу," образуется горючая смесь в смесителях 16, которая воспламеняется при выходе в кольцевую форкамеру 17. Высота форкамеры выполняется такой, чтобы обеспе чить полное сжигание смеси до выхода в подкупольное пространство, откуда продукты сгорания направляют"я в насадочную камеру 20 .воздухояагревателя. В течение периода. дуТья хоподный воздух, подаваемый через насадку снизу, проходя,ее, нагревается и отводится через штуцер 19 горячего дутья.Описываемая конструкция.воэдухонагревателя позвОляет обеспечить взры" вобезопасность работы горелки, полное и равномерное попериметрукуйола выгорание газа с равномерным нагревом купола и насадки, устранить резкие колебания теьщератур в горелке и куполе и увеличить тем самым надежность и срок службы аппарата.Испытание горячей модели горелки с элементом форкамеры в масштабе 1:2 показывает, что, например, для полного выгоранкя газа для воэдухонагревателей крупнейшей в мире доменной печи объемом 5000 м Криворожского металлургического завода достаточно форкамеры шириной 300-400 мм и высотой 1200 мм при хорошей стабилизации факела горелки и отсутствии взрывных явлений при снижении нагрузки до затягивания горения в смеситель. Это по зволяет уменьшить топсчный объем в 20 рз и устранить таким образом громоздкую выносную камеру горения, а также значительно упростить и удешевить конструкцию воздухонагревателя при большей надежности его работы.Формула изобретения1. Доменный воэдухонагреватель, содержащий купол, насадочную камеру, газовый и воздушный кольцевые коллекторы, размещенные под куполом, патрубкн подвода газа и воздуха к коллекторам и горелочные устройства, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы воэдухонагревателя, между куполом и насадочной камерой выполнена кольцевая расширяющаяся кверху форкамера, а горелочные устройства расположены в ее нижней части, причем купол опирается на герметичную полую кольцевую балку, разделенную вертикальной перегородкой с сильфонным компенсатором на два кольцевых коллектора, один из которых соединен с газовым, а другой - с воздушными подводящими патрубками, причем коллекторы выполнены с отверстиями в форкамеру, расположенными в шахматном порядке, над которыми установлены керамические насадки с каналами, закрытые сверху и имеющие отверстия в боковых стенках,а между насадками расположейы смесительные камеры горелок.2. Воздухонагреватель по п.1, о тл и ч а ю .щ и й с я тем, что отвер" стия вбалке отделены друг от друга перегородками, образующими открытые сверху каналы - щели.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Патент США М 3473793,кл, С 21 В 9/02, 1969.