Клапан горячего дутья

(9) . ( ОПИ К ПАТ е "Элекв, А.И,Тол ение "Элек ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство ССМ 178840, кл. С 21 8 9(12, 1963,1771487 АЗ(54) КЛАПАН ГОРЯЧЕГО ДУТЬЯ(57) Использование: в оборудовании воздухонагревателей .доменных печей;. Сущность изобретения; кЛапан горячего дутья содержит футерованный корпус 1 с крышкой 2 и охлаждаемый футерованный диск 3, нижняя часть которого снабжена закрепленным на его обечайке экраном 4 иа огнеупорного материала в виде сегмента с центральным углом, равным 110-150. Отношение расстояния 8 от оси клапана до верхней внутренней поверхности крышки 2 к наружному диаметру диска с экраном (С) равно 1,6-1,8. Отношение наружного радиуса экрана к радиусу обечайки составляет 1,02-1;64. 1 з.п,Ф-лы, 3 ил,Изобретение относится к черной металлургии и касается оборудования воздухонагревателей доменных печей; в частностиклапанов горячего дутья,Наиболее близким по техническойсущности является клапан горячего дутья,содержащий корпус с крышкой и охлаждаемый футерованный диск, нижняя часть которого снабжена закрепленным на егообечайке экраном из огнеупорного материала в виде сегмента ЯНедостатком известной. конструкцииклапана горячего дутья является то, что подвоздействием дутья, нагретого до высокойтемпературы, диск выходит из строя значительно раньше времени межремонтного периода вследствие значительных перепадовтемператур, возникающих в огнеупорномслое при Открытом клапане и вызывающихрастрескивание защитного слоя, выкрошивание его и выдувание газовым потоком,Перепад температур возникает из-за того,что газовый поток с температурами 10001200 С омывает нижнюю часть диска, в товремя как верхняя полость скрыта в корпусеи при этом диск постоянно охлаждается изнутри водой, которая подается в наименеенагретую его верхнюю часть; Кроме того,металлографические и механическйе исследования вышедших иэ строя дисков показали, что в его нижней части вследствиеохлаждения клапанов технической водойобразуется плотный термоизоляционныйиз отложений, ухудшающий условия охлаждения и приводящий к перегреву низадиска. Поэтому даже при наличии экрананевозможно исключить местное кипениеохлаждающей воды, вызывающее появление накипи и увеличивающее тепловые потери.Цель изобретения - снижение потерьтепла и увеличение срока службы клапаназа счет повышения эффективности тепловой защиты диска.Поставленная цель достигается тем, чтов клапане горячего дутья, содержащем футерованный корпус с крышкой и охлаждаемый футерованный диск, нижняя частькоторого снабжена закрепленным на егообечайке экраном иэ огнеупорного материала в аиде сегмента, отношение расстоянияот оси клапана до верхней внутренней поверхности крышки к наружному диаметрудиска с экраном равно 1,6-1,8, а отношениенаружного радиуса экрана к радиусу обечайки диска 1,02 - 1,04. При этом центральный угол сегмента равен 110 - 150.Такое конструктивное выполнение клапана горячего дутья обеспечит оптимальные условия тепловой работы футеровкинижней части диска и, следовательно, увеличит срок службы клапана. Исследования конвективного теплообмена показали, что коэффициент конвективной теплоотдачи от горячего дутья к нижней части диска зависит от высоты расположения диска в корпусе относительно уровня колец клапана, При этом также учитывался лучистый теплообмен обечайки диска с фу 10 теровкой воздухопровода.Установлено, что при отношении расстояния от оси клапана до верхней внутренней поверхности крышки. к наружному диаметру диска с экраном меньше 1,6 имеет место значительный рост температуры обечайки диска и, следовательно, увеличивается перепад температур, возникающих в огнеупорном слое и вызывающих его растрескивание 20 . Чем глубже задвигается диск внутрь корпуса, тем меньше плотность теплового потока, воздействующего на нижнюю часть диска. Однако отношение расстояния от оси клапана до верхней внутренней поверхности крышки к диаметру диска с экраном больше 1,8 экономически. нецелесообразно, т,к. при отношении 1,8 срок службы диска максимально приближен ко времени межремонтного периода, а более высокий подь ем потребует увеличения габаритов корпуса или крышки, что приведет к увеличению металлоемкости клапана. При отношении наружного радиуса экрана к радиусу обечайки диска меньшем 1,02 уменьшается толщина защитного экрана, заметно увеличивается (на 30% и более) рост плотности теплового потока, уменьшается эффективность тепловой защиты и увеличиваются теплопотери При отношении. большем чем 1,04 с одной стороны, уже нет существенного снижения плотности теплового потока, а, с другой стороны, требуется нанесение футеровки экрана в несколько слоев, что снижает ее долговечность. 40 45 Если центральный угол экрана будетменьше 1100, то снижается эффективность тепловой защиты и возрастают тепловые потери с охлаждающей водой, а выполнять 50 Экран с углом более 140 нецелесообразно,т.к. дополнительно защищенная поверхность диска удалена от излучающего потока и необходимости в экранировании нет,На фиг, 1 изображен клапан горячего 55 дутья, продольный разрез; на фиг, 2 - сечение по А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - графики.клапан горячего дутья содержит футерованный корпус 1 с крышкой 2 и охлаждаемый футерованный диск 3, нижняя часть которого снабжена закрепленным на егообечайкв экраном 4 из огнеупорного материала в виде сегмента с центральным углом а равным 110-150,Отношение расстояния В от оси клапана до верхней внутренней поверхности крышки 2 к наружному диаметру диска с экраном (С) равно 1,6-1,8 (В/С - 1.6-1,8). Отношение наружного радиуса йэ экрана к радиусу обечайки Йд составляет 1,02-1,04.Устройство работает следующим образом.В режиме дутья горячий воздух с температурой 1300 С, разогретый в воздухонагревателв, проходит через клапан горячего дутья, Диск 3 клапана в это время поднят и нижняя часть его подвергается воздействию горячего дутья. Экран 4 из огнеупорного материала защищает обечайку диска 3 от перегрева и, следовательно, уменьшает тепловые потери горячего дутья с водой, охлаждающей диск.Для подтверждения оптимальности выбранных пределов отношений была проведена серия экспериментов по определению зависимости температуры нижней части диска от высоты его подъема над уровнем колец, т,е. в зависимости от отношения В/С, (см. фиг, 2), а также перепада температур наружной и. внутренней стенки диска и количества теплосмен, выдерживаемых диском.Для выполнения экрана из огнеупорного материала на обечайке диска использовали жаростойкие бетоны марок МКВи ВГБ, имеющие одинаковый коэффициент теплопроводности А = 2,1 Вт (м.к.) при температуре эксплуатации 1300 С,В связи с тем, что нет отечественных клапанов горячего дутья, имеющих на диске экран из огнеупорного материала в виде сегмента для сравнения использовали результаты работы клапана горячего дутья на Череповецком металлургическом комбинате, разработанного фирмой ТЬ. 3 апзел 5 ОгпЬН. ВобгЬасЬ - Яааг (НебалбзсЫеЬегОЙ 1300/1500/2000 М 0.78.778.330), Ф РГ.В таблице приведены усредненные результаты экспериментов. Как следует из таблицы 1 оптимальное значение отноше ние расстояния от оси клапана до верхнейвнутренней поверхности крышки к наружному диаметру диска с экраном равно 1,6- 1,8, а отношение наружного радиуса экрана к радиусу обечайки 1,02-1,04, т,к. при этих 15 значениях соотношений имеет место минимальный перепад температур и максимальное количество теплосмен, выдерживаемых диском до замены.Таким образом, предложенный клапан 20 горячего дутья позволяет снизить потеритепла и увеличить срок службы клапана за счет повышения эффективности тепловой защиты диска,Формула изобретения 25 1, Клапан горячего дутья, содержащийфутерованный корпус с крышкой и охлаждаемый футерованный диск, нижняя часть которого снабжена закрепленным на его обечайке экраном из огнеупорного матери ала в виде сегмента, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения потерь тепла и увеличения срока службы клапана, отношение расстояния от оси клапана до верхней внутренней поверхности крышки к наруж ному диаметру диска с экраном равно 1,61,8, а отношение наружного радиуса экрана к радиусу обечайки диска 1,02-1,04.2. Клапан поп.1, отл ича ю щи й с ятем, что центральный угол сегмента равен 40 110-150 О.ГР/АМЯ;Щ;тЫщ арц оясщетц 3 ф 24 юЯсщ 5 ог Р 7 кюм лв 1 -Ю - ; фФ ГР.У Ф д юйуа 4 чаи чепцами СоставиРедактор Техред М ь Т.ДеменМоргентал Корректор А. Мотыль Заказ 3754 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж. Рвушская наб., 4/5