Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СТЕНОК МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ - Патент РФ 2020169
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СТЕНОК МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ
СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СТЕНОК МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ

СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СТЕНОК МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: системы охлаждения печей, преимущественно для плавки в жидкой ванне. Сущность: для охлаждения стенок металлургических печей в секции кессонов подают охлаждающую жидкость с рабочим расходом и напором из распределительного коллектора, при этом для увеличения кампании печи перекрывают основную подачу в кессон охлаждающей жидкости с рабочими параметрами и в каждый перегретый кессон от дополнительного источника увеличивают в 2 - 5 раз подачу охлаждающей жидкости с напором в 1,4 - 2,3 раза выше рабочего, а после восстановления температурного режима потоки охлаждающей жидкости переключают на первоначальный рабочий режим. 1 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2020169
Класс(ы) патента: C22B5/02
Номер заявки: 4808963/02
Дата подачи заявки: 13.04.1990
Дата публикации: 30.09.1994
Заявитель(и): Всесоюзный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт горного дела и металлургии цветных металлов
Автор(ы): Белявский М.А.; Коган В.С.; Равданис Б.И.; Серебренников В.Б.; Юшин В.Г.
Патентообладатель(и): Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт горного дела и металлургии цветных металлов
Описание изобретения: Изобретение относится к металлургическим плавильным печам, в частности к системам охлаждения печей, преимущественно для плавки в жидкой ванне.
Известен способ охлаждения металлургических печей путем подачи в секции кессонов охлаждающей жидкости с рабочим расходом и напором.
Затем нагревающуюся жидкость собирают и отводят в холодильник.
Недостатком известного способа является то, что при перегреве и запаривании каких-либо единичных кессонов или их секций увеличение подачи охлаждающей жидкости из распределительного источника не позволяет направленно распределять основной поток в аварийный кессон и восстановить температурный режим.
Целью изобретения является увеличение кампании печи, предотвращение локального перегрева и запаривания отдельных кессонов.
Поставленная цель достигается тем, что основную подачу в кессон охлаждающей жидкости с рабочими параметрами перекрывают и в каждый перегретый кессон от дополнительного источника увеличивают в 2-5 раз подачу жидкости с напором в 1,4 - 2,3 раза выше рабочего, а после восстановления температурного режима потоки охлаждающей жидкости переключают на первоначальный режим.
На чертеже приводится схема охлаждения стенок печей от рабочего распределительного коллектора при нормальных рабочих температурах; от дополнительного коллектора с увеличенным в 2-5 раз расходов охлаждающей жидкости при перегреве кессона.
В системе охлаждения металлургической печи 1, имеющей стенку, состоящую из кессонов 2, соединенных между собой трубопроводами 3, забор охлажденной жидкости осуществляется из холодильника 4.
При существующем способе охлаждения (фиг.1а) с рабочими параметрами из холодильника 4 насосом 5 подается жидкость в распределительный коллектор 6, из которого по трубопроводам 7 жидкость подается в нижний кессон 2 и, пройдя последовательно всю секцию кессонов, нагревается и по трубопроводам 8 поступает в сборный коллектор 9, из которого самотеком или в замкнутом контуре 10 подается для охлаждения в холодильник 4.
В случае небольшого локального перенагрева части секций кессонов возможна регулировка подачи в кессоны охлаждающей жидкости задвижками 11, но в небольших пределах.
Главное воздействие на тепловой режим в печи в случае перегрева осуществляется изменением подачи шихты и кислорода, что существенно влияет на стабильность процесса и производительность печи. Однако такой путь приводит к разрегулированию технологического процесса плавки.
Существенно влияет на предотвращение локального перегрева секций кессонов увеличение скорости охлаждающей жидкости внутри кессона в 2-5 раза, а следовательно, и расходы жидкости.
Выбор параметров обусловлен тем, что увеличение расхода примерно пропорционально корню квадратному из увеличенного напора жидкости.
Нижний предел параметров определяется из условия, что меньше 2-кратного увеличения скорости и подачи жидкости не окажет существенного быстрого влияния на внешний температурный режим стенок печи, в этом случае напор увеличивается 1,2 - 1,41 раза.
Верхний предел параметров связан с тем, что при 5-кратном увеличении расхода напор увеличивается примерно в 2,25-2,3 раза, что приближается к пределу запаса прочности стенок кессона 2,5 - 3 раза.
Если увеличивать подачу охлаждающей жидкости по всей системе в 2-5 раз, такая система будет энергоемкой, а с другой стороны, предотвращая перегрев одной части кессонов, более интенсивно будет охлаждаться другая часть, что приведет к излишним потерям тепла в агрегате.
Локальный перегрев происходит не более чем в 20% кессонов, поэтому для предотвращения перегрева, согласно изобретению, поступают следующим образом.
Нормальное охладжение осуществляют как указано.
Для отдельных перегретых кессонов перекрывают подачу охлаждающей жидкости с рабочими параметрами из распределительного коллектора 6 и подают в эти кессоны от дополнительного коллектора увеличенное в 2-5 раз количество охлаждающей жидкости с напором в 1,4 - 2,3 выше номинального рабочего (фиг. 1б).
Реализация указанного режима осуществляется путем подачи увеличенного расхода жидкости в перегретый кессон 2 от дополнительного насоса 12 через дополнительный коллектор 13, трубопровод 14 с переключателем 15 при открытии задвижки 16.
После восстановления температурного режима дополнительные источники отключают и переходят на рабочий режим.
Преимущества предложенного способа вытекают из следующих соображений.
Количество тепла, передаваемое от стенки кессона к протекающей по нему жидкости, определяется как
Q = α˙F˙ (tст - tf) (1) где Q - количество тепла;
α - коэффициент теплоотдачи;
F - поверхность стенке кессона;
tст - температура стенки кессона;
tf - температура жидкости.
При напорном движении жидкости и при неизменном направлении теплового потока (от стенки к жидкости, что имеет место в рассматриваемом случае, значение коэффициента теплоотдачи
α = , (2) где Nu - критерий Нуссельта;
λ - коэффициент теплопроводности;
d - приведенный диаметр отверстия кессона.
Таким образом, коэффициент теплопередачи α - практически прямопропорционален критерию
Nuf= 0,021R0f,8P (3) где Ruf - число Рейнольдса для протекающей жидкости;
Prt - критерий Прандтля при температуре жидкости;
P r ω - критерий Прандтля при температуре стенки.
В формуле (3) отношение учитывает изменение направления теплового потока в пограничном слое. Поскольку это направление постоянно (от кессона к жидкости), то величина критерия практически будет величиной постоянной.
С учетом изложенного из формулы (3) следует, что при турбулентном режиме теплоотдача в наибольшей степени зависит от скорости течения жидкости, т.к. критерий Рейнольдса при прочих равных условиях изменяется прямо пропорционально изменению скорости течения жидкости
Rc= (4) где ω - скорость течения жидкости
ν - коэф. кинемат. вязкости.
Отсюда вытекает (и полностью корреспондируется с (3)), что количество тепла, отводимое от стенки кессона, увеличивается в прямой пропорции с увеличением скорости течения жидкости в кессоне, т.е. в 208- 50,8 или 1,74-3,62 раза. Это приведет к снижению температуры стенке кессона, увеличению толщины гарниссажа и к уменьшению "теплоотъема от расплава к телу кессона, а следовательно, и снижению его температуры.
Таково физическое обоснование целесообразности увеличенной подачи охлаждающей жидкости при перегреве кессонов, что приводит к оптимизации температурного режима, к защите кессонов и увеличению компании печи.
Следует отметить, что фактические значения расхода и напора насосов могут отличаться от рекомендуемых значений увеличения расхода в 2-5 раз и напора в 1,4 - 2,3 раза на 10-15%, т.к. это связано с подбором насосов из типоряда со своими показателями, а также с тем, что у центробежных насосов криволинейная характеристика взаимозависимости расход-напор.
Для рекомендуемых граничных значений реализации способа расчетные данные параметров и подобранное оборудование представлено в таблице (на примере одного из действующих комбинатов).
Таким образом, очевидно значительное сокращение расхода охлаждающей жидкости и затрат электроэнергии.
Формула изобретения: СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ СТЕНОК МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ, включающий подачу в секции кессонов охлаждающей жидкости с рабочим расходом и напором, отличающийся тем, что, с целью увеличения кампании печи и предотвращения локального перегрева, при перегреве отдельных кессонов подачу в них охлаждающей жидкости с рабочими параметрами прекращают и в каждый перегретый кессон от дополнительного источника подают охлаждающую жидкость в количестве, в 2 - 5 раз превышающем количество охлаждающей жидкости, с рабочим расходом при напоре, в 1,14 - 2,3 раза превышающем рабочий напор, а после восстановления температурного режима охлаждающую жидкость подают с рабочими параметрами.