Способ охлаждения фурмы

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик71) 3 нститут чернои мет ЛАЖДЕНИЯ ФУРМ(54) СПОС 1Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам охлаждения фурм при производстве стали в сталеплавильных агрегатах продувкой окислительным газом сверху.Известен способ охлаждения фурмы в процессе продувки сталеплавильной ванны окислительным газом путем подачи охладителя по подводящему тракту и отводом его через отводящий тракт на слив. Скорости течения охладителя в трактах фурмы, вследствие равенства плошадей проходных сечений трактов и незначительных потерь напора в них, практически равны между собой, Это позволяет повысить стойкость фурмы 11.Движение охладителя в трактах фурмы при обычно встречающихся на практике скоростях течения почти всегда характеризует ся турбулентным режимом, при котором наблюдается непрерывное интенсивное перемешивание частиц жидкости в результате их перемещения в направлении, перпендикулярном к основному направлению движения потока.Несмотря на этповерхностей трубн ичный слой, сост о в потоке, на границах фурмы, имеется пограояший из лам инарного подслоя, с режимом движения, близким к ламинарному, промежуточного слоя со смешанным режимом движения и пристенного слоя.Тепловое сопротивление указанных слоев охладителя различно; наибольшее - имеет тонкий пристенный ламинарный слой, где наблюдается молекулярный обмен, наименьшее - имеет ядро потока, где преобладает турбулентное смешение,Тепловое сопротивление пограничной области охладителя у поверхности теплообмена отводящего тракта фурмы, включающей пристенный слой, составляет около 70% общего теплового сопротивления, что снижает интенсивность и эффективность процесса теплообмена и стойкость фурмы.Вследствие применения в качестве охладителя холодной воды, не очищенной от солей жесткости, и высокой температуры пограничного слоя охладителя поверхность теплообмена отводящего тракта фурмы подвержена быстрому загрязнению различными отложениями (пригар, накипь), что резко увеличивает суммарное термическое сопротивление стенки и нарушает первоначальную тепловую производительность фур802374 мы и режим охлаждения. Это приводит к дополнительному снижению интенсивности и эффективности процесса теплообмена и стойкости фурмы.Восстановление первоначального режима охлаждения путем увеличения расхода охладителя и температурного напора экономически невыгодно, а часто практически невозможно.Ввиду большой протяженности, разветвленности и извилистости магистральных трубопроводов гидравлическое сопротивление их довольно высоко. Поэтому для подачи охладителя по ним от насосной станции до сталеплавильного участка требуется слож ное и дорогостоящее насосное оборудование большой мощности. При увеличении расхода охладителя всего только в два раза мощность насосов должна быть повышена в восемь раз. Поэтому экономически целесообразнее установить второй насос такой же производительности на станции и соединить его магистральным трубопроводом с потребителем. Однако это требует довольно больших капитальных затрат и времени. Надо также отметить, что применяемая на заводах вода для охлаждения оборудования, в частности фурм, является дефицитной. Отметим также, что охладитель подается в сталеплавильный, н-апример конверторный, цех не только для охлаждения фурм.Целью изобретения является повышение стойкости фурмы и стабильности ее работы,Поставленная цель достигается тем, что осуществляют рециркуляцию части отработанного охладителя, количество которой равно заданному количеству подаваемого в фурму холодного охладителя.Применение частичной рециркуляции основного потока охладителя позволяет не только интенсифицировать теплопередачу в фурме, но и повысить стабильность ее работы, благодаря уменьшению загрязнений поверхности теплообмена и толщины пограничного слоя вследствие повышения скорости движения охладителя и его турбулизации при прокачивании через межтрубные тракты фурмы.На чер"еже представлена схема охлаждения фурмы.Пример. Охлаждение фурмы 1 в процессе работы осуществляют прокачиванием охладителя по соответствующим ее трактам. Холодный охладитель поступает из магистрального напорного трубопровода 2 под давлением 1,0 1,2 Мн/м (10 12 ат.) в подводящий тракт фурмы в количестве, соответствующем расчетному. После прохождения по отводящему тракту фурмы охладитель подается в сливной магистральными трубопровод. 3.В процессе продувки подачу охладителя производят в количестве, превышающем расчетное, при этом избыточную часть расхода 5 29 3 Зо35 46 фф подают путем прямой рециркуляции части отработанного охладителя,При этом отбор отработанной части охладителя осуществляют в количестве, равном расчетному количеству подаваемого в фурму холодного охладителя,При входе холодного охладителя в подводящий тракт фурмы в этот же тракт подается часть уже нагретого охладителя из отводящего тракта, перекачиваемого с помощью насоса 4. Благодаря этому количество охладителя 61, проходящего через тракты фурмы, может быть значительно больше расчетного 6. При выходе из фурмы часть этого потока в количестве 6 б уходит при конечной температуре 1 в циркуляционный трубопровод 5, а часть его в количестве 6 при той же конечной температуренаправляется в сливной магистральный трубопровод 3.Таким образом, система работает с производительностью б. Охладителю сообщается в конечном счете тепло в количестве причем это равенство справедливо в предположении, что удельная теплоемкость охладителя при нагревании изменяется незна 1 а с,ИЗ=в,(.-Огде- расчетное количество подаваемого в фурму холодного охладителя;, - температура холодного охладителя (в напорном магистральномтрубопроводе);конечная температура охладителя(на выходе из фурмы);температура охладителя при поступлении его в подводящийтракт фурмы.Можно показать, что(;, тО,где т степень или коэффициент рециркуляции, а коэффициент теплопередачи 1величина переменная, зависящая от расхода6 или степени рециркуляции т,но где , - коэффициент теплоотдачи от высокотемпературной окружающей фурму среды (смесь металла, шла ка и газов) к ее наружной трубе;4( -термическое сопротивление теп лоотдаче от окружающей средык наружной трубе фурмы;толщина наружной трубы (илислоя осадка);- коэффициент теплопроводностинаружной трубы (или слоя осадка);Я ц - суммарное термическое.сопротивХ ление наружной трубы фурмы сучетом отложений на ней;- коэффициент теплоотдачи от наф ружной трубы фурмы к охладителю;термическое сопротивление теплоа отдаче от наружной трубы к охладителю.Отсюда видно, что коэффициент тепло- передачи зависит в основном от значения наибольшего из термических сопротивлений. Поэтому для фурмы увеличение К может быть достигнуто только путем увеличения ая и это увеличение имеет придел, так как при а.+ осзначение стремится к величине 1/С.Таким образом, увеличение интенсивности теплообмена может быть достигнуто при небольших значениях начальных параметров фурмы - коэффициента теплопередачи К науч и температурного симплекса А,ь- йгде- температура окружающей фурму среды (смесь металла, шлаКов и газов). Величина А характеризует температурные условия работы системы. Для принятого режима работы фурмы эта величина постоянная.При увеличении б увеличивается средняя скорость движения охладителя в трактах фурмы и уменьшается толщина пограничного слоя, в связи с чем возрастает коэффициент теплопередачи: этот фактор действует в направлении интенсификации тепло- передачи в фурме или возможности повышения ты ловой нагрузки на нее.Кроме того, уменьшение среднего температурного напора, сопутствующее рециркуляции, в сочетании с повышением скорости потока охладителя, как показал опыт, тормозит образование пригара или других отложений на теплопередающей поверхности фурмы, что способствует стабилизации работы последней.Формула изобретенияСпособ охлаждения фурмы, включающийпринудительную циркуляцию охладителя через тракты фурмы, отличающийся тем, что,с целью повышения стойкости фурмы и стабильности ее работы, осуществляют рециркуляцию части отработанного охладителя,величина которой равна заданному количеству подаваемого в фурму холодного охладител я.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР370242, кл, С 21 с 5/48, 1971Составитель Т,Техред А. БойкаТираж 629рственного комитетобретений и откр- 35, Раушская нг. Ужгород, ул. Редактор Е, Братчикова Заказ 10155/32 ВНИИПИ Госуда по делам из 113035, Москва, Ж Филиал ППП Патент