Способ факельного торкретирования футеровки тепловых агрегатов

, 14 16 С 21 С 5/4 я 02 РметалЦе ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯРИ П(НТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Новолипецкий металлургическийкомбинат им. Ю.В.Андропова и Липецкий политехнический институт(54) СПОСОБ ФАКЕЛЬНОГО ТОРКРЕТИРОВАНИЯ ФУТЕРОВКИ ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ(57) Изобретение предназначено дляпроведения горячих ремонтов огнеупор 1 Изобретение относится нреимущесве к факельному торкретированию огнеупорной футеровки тепловых устройств и агрегатов, применяемых влургии и энергетике.ль изобретения - снижение энергозатрат и расхода топлива, повыше-. ,ние прочности торкрет-покрытия и скорости торкретирования.На чертеже изображена головная часть горелки (фурмы), при помощи которой осуществляется способ.Огнеупорный порошок вместе с газом-носителем предварительно, до подачи в факел нагревают до температуоры 400-900 С, при которой обеспечиваются устойчивое воспламенение в факеле применяемых обычно видов ганои кладки тепловых агрегатов в металлургии и энергетике методом факельного торкретирования, Целью изобретения является снижение энергозатрат и расхода топлива, повышение проности торкрет-покрытия и скороститоркретирования, Для реализацииизобретения н конструкции горелки(фурмы) для факельного торкретирования предусматривают элементы, обеспечивающие возможность подогрева огнеупорного порошка и газа-носителядо их подачи в факел за счет сжиганидополнительного топлива или за счеттеплового излучения разогретой кладки торкретируемого агрегата, Способпредусматривает предварительный подогрев огнеупорного порошка до 400900 С до его подачи в факел. 2 з.п.ф-лы,1 ил., 1 табл,эообраэного топлива (ацетилена, пропана, природного газа) и образование внутренней области горения факеСочетание внутреннего воспламенения топливной смеси с обычным наружным воспламенением обеспечивает высокую интенсивность тепловыделения и,соответственно, быстрый нагрев частиц до пиропластичного состояния, Врезультате повышаются скорость торкретирования и тепловая экономичностьпроцесса,Предварительный нагрев огнеупорного порошка до указанных температур можно осуществить путем обычногоэлектронагрева или сжигания дополнительного топлива в самой горелке, 1476286а также эа счет теплоизлучения нагретой футеровки торкретируемого агрегата.Выбор диапазона температур предварительного нагреваогнеупорного по 5рошка 400-900 С обусловлен различиемтемпературы воспламенения горючихгазов, использование которых практически возможно при Факельном торкретировании. Так, температура воспламенения гомогенной неподвижнойсмеси ацетилена с воздухом составляет 400-440 С, а с кислородом 335400 С, 15Метан имеет наиболее высокую темопературу воспламенения - 630-750 Св смеси с воздухом и 590-700 С всмеси с кислородом. Устойчивое воспламенение движущегося потока гомогенных горючих смесей происходит притемпературах, превышающих температуру воспламенения неподвижных смесей не менее чем на 100-150 С в зависимости от скорости потока, Конкретный выбор температуры подогреваогнеупорного порошка и газа-носителяв указанном диапазоне температуропределяется видом используемогогорючего газа. Нагрев же ниже температуры воспламенения не обеспечивает зажигания внутренних объемов факела и интенсификацию тепловыделения,а нагрев со значительным превьппением температуры воспламенения вызывает неоправданные увеличения расходадополнительной энергии, усложнениесистемы подогрева порошка, ускорениеизноса подающих трубопроводов,Предлагаемый способ факельного 40торкретирования реализуется при использовании торкрет-горелки (фурмы),содержащей элементы, обеспечивающиеподогрев до подачи в факел огнеупорного порошка вместе с газом-носите 45,пем за счет сжигания дополнительного топлива или применения других источников тепловой энергии, например,за счет теплового излучения разогретой футеровки торкретируемого агрегата.50Горелка содержит головку 1 с каналами 2 и 3 для горючей смеси и огнеупорного порошка и полостью 4 дляпрохода охлаждающей среды, подводящие трубопроводы 5 и 6 для горючего;газа и окислителя соответственно,охлаждаемую несущую трубу 7 и трубо"3провод 8 для подачи огнеупорного по1476286 45 Наблюдения эа состоянием торкретпокрытия показывают повышенную егостойкость только на участках, соответствующих глубине погружения горелки более 3 м, что указывает на качественные изменения в факеле при достижении предварительно нагреваемым порошком уровня температуры воспламенения горючей смеси, Одновременно отмечено существенное снижение пыпения факела (выброса непроплавившихся частиц порошка), что подтверждает увеличение скорости торкретирования,ный порошок с газом-носителем за счет теплоизлучения нагретой футеровки торкретируемой печи.Характеристика горелки: расход пропана - до 1,2 м/ч, кислорода - до 7 м /ч, огнеупорного порошка - до 20 кг/ч, общая длина горелки 5 м, длина обогреваемого участка трубопровода для подачи огнеупорного порошка 4,5 м.Для подачи огнеупорного порошка используют камерный пневмонасос производительность до 50 кг/ч и расходом газа-носителя (технического кислоро 15 да) до 1 м /ч.В опытах температуру предварительного нагрева порошка изменяют, устанавливая.торкрет-горелку на разной глубине погружения в печь (1,5 4,5 м). Торкретирование наносят на образцы из шамотных кирпичей, специально устанавливаемых на поду камеры коксования на заданных расстояних от дверного проема. На образцы наносят торкрет-покрытие толщиной до 20-25 мм.Измерения расходов пропана, кислорода на горение и на подачу порошка проводят с использованием рота- метров, Расход огнеупорного порошка определяют контрольным взвешиванием пневмонасоса до и после опыта. Потери огнеупорного порошка определяют сопоставлением массы торкрет-покрытия на образцах и массы использу 35 емого торкрет-порошка за период торкретирования.Прочность торкрет-покрытия оценивают подвергая сжатию на лабораторном прессе образцы, полученные путем отделения от шамотных кирпичей слоя торкрет-покрытия (с продольным распиливанием) . Температуру нагрева огнеупорного порошка определяют с помощью.хромель-алюмелевой термопары, спай которой помещают в сопло для выхода порошка из горелки. При проведении этих измерений для исключения преждевременного сгорания спая50 термопары горючую смесь для образования факела подают только после разогрева порошка до стабилизации его температуры. Температуру зоны торкретирования (факела) измеряют оптическим пирометром.55В качестве торкрет-массы используют смесь иэ кварце-глинистой массы с добавками плавикового шпата и датолитового.концентрата, которая образует торкрет-,покрытие с температурой размягчения (каплеобразоваония) 1390-1410 С. Крупность фракций смеси находится в пределах 0-0,3 мм.Результаты проведенных испытаний представлены в таблице, Анализ результатов показывает наличие положительного эффекта при нагреве огнеупорного порошка до температуры поорядка 700 С (опыт 6), существенное снижение пыления факела (уменьшение потерь порошка с 11,1 до 6,5 Е), увеличение прочности торкрет-покрытия (прочность на сжатие увеличивается с 480 до 650 кгс(см). При этом увеличивается жидкотекучесть плавящейся торкрет-массы, в связи с чем повышают подачу торкрет-порошка (с 10,3 до 13,6 кг/ч), Соответственно существенно сокращается удельный расход топлива,При дальнейшем увеличении температуры предварительного нагрева порошка (опыты 7 и 8) существенных изменений в качестве торкрет-покрытия не обнаружено, а потери торкрет-порошка остаются на прежнем уровне.Таким образом, установлено значительное снижение удельного расхода топлива на торкретирование с О, 120 до 0,93 мз /кг и повышение скорости торкретирования за счет снижения потерь порошка с 11,1 до 6,57 при изменении температуры предварительногоо подогрева порошка с 535 до 705 С.Температура нагрева огнеупорного порошка для данной конструкции горелки и способа подогрева зависит от глубины погружения горелки в камеру печи: при глубине погружения 1,5 мо температура достигает 220 С, при 4 м составляет 815 С.Эффективность предлагаемого способа факельного торкретирования заключается в сокращении длительности торкретирования элементов кладки,5 что может обеспечить значительный экономический эффект. Так, например, при торкретировании коксовых печей предварительный "тодогрев огнеупорного порошка до 400 С сокращает длительность его последующего нагрева до 1400 С (температура размягчения применяемого огнеупорного порошка) в факеле 400 х 100/ 1400 = 28, 57. Соответственно этому повышается скорость торкретирования и сокращаетсядлительность процесса торкретирования при прочих равных условиях, В данное время длительность торкретирования крайних швов кладки камер коксования коксовых батарей достигает 30 мин. Увеличение скорости торкретирования предлагаемым способом позволяет сократить простои коксовых печей в периоды торкретирования на 25 28,5 Х, что увеличивает их производительность,и расход тепла на коксование.Кроме того, за счет предварительного нагрева огнеупорного порошка с газом-носителем повышается общий температурный уровень факела и сок" ращается длительность нагрева порошка в факеле до пиропластического состояния. Это дает возможность применять более тугоплавкие порошки с минимальными затратами на их нагрев, используя в качестве источника нагрева, например, тепловое излучение футеровки торкретируемого нагрева илиизлучение самого торкрет-факела вместо дорогостоящего плазмотрона, чтоприводит к значительному сокращениюэнергозатрат при повышении прочноститоркрет-покрытия и уменьшении расходатоплива,Формула изобретения1. Способ факельного торкретирования футеровки тепловых агрегатов,включающий подачу через торкрет-горелку потоков газообразного топлива,окислителя и огнеупорного порошкас газом-носителем, подачу их в факеле на рабочую поверхность футеровки, предварительный подогрев огнеупорного порошка и газа-носителяв горелке до ввода их в факел иокончательный нагрев огнеупорногопорошка до пиропластичного состояния в факеле, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения энергозатрат и расхода топлива, повышения прочности торкрет-покрытия искорости торкретирования, огнеупорный порошок и газ-носитель до подачив факел нагревают до 400-900 С.2, Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что предварительныйподогрев огнеупорного порошка и газаносителя производят внешним источником тепла.3, Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в качествевнешнего источника тепла используюттепловое излучение футеровки торкретируемого агрегата или излучениеторкрет-факела.10 476286 Ревулвтаты опытов по факельному торхретированию хладки камер коксования с подогревом огнеупорного поронка ивлучением раэогретоЯ кладкиГлуомна погруве ння горелки в иная Прочностьторкретпокрытина скатке,кгс/смэ У Расход Расход опытов пропана, кислому/ч рода на рн рев омк ана хг ретытия,ение фаСЩараповаык Корректор Н.Король оставител ехред Л.Ол Касарда Редак акаэ.214940 Тира 7 к 533 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета ло .изобретением и открьггиям113035, Москва, 3-35, Раущакая наб., д. 4/5 ГКНТ СССРт аПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Укгор л. Гагарина,1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 Расходогнеупорногопороане,кг/ч 0,2 0,2 12,6 12,6 2,6