Способ работы доменного воздухонагревателя — SU 1708858 (original) (raw)
708858 А 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 50 51)5 С 21 В 9/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЕ И БРЕВИДЕТЕЛ Ь СТВУ 30 ОПИС АВТОРСКО г 2 ОНаиболее близким к изобретению явля-. СОется способ нагрева дутья в доменном воздухонагревателе при постоянной ффтемпературе купола, не превышающей до- Офпустимой Т 1 по условиям стойкости огнеупоров футвровки купокв нв крип подвоздействием циклической нагрузки,Однако при заданных теплофизическихпараметрах огнеупоров, газа, воздуха горения температура нагревадутья ограниченазначением, допустимым по условиям стойкости на крип футеровки купола, подвер- .,женного циклическим тепловым нагрузкамТ 1, которое значительно ниже температуре относится преимущестотемпературному нагреву газообразных теплоноситеых в металлургйи и энергеИзобретен венно к высо дутья и других лей, используе тике. В металлургии известен способ нагрева утья в доменном воздухонагревателе при тсутствии ограничения температуры купоа в случае низкокалорийного топлива,Недостатком этого способа является изкий уровень температуры дутья из-за неысокой средней в течение периода темпеатуры нагрева купола и насадки.вкдвВ 1(21) 4740205/02 ревателя. Способ работы доменного возду- (22) 26.09.89хонагревателя включает подачу в период на- (46) 30.01.92. Бюл. ЬЬ 4 грева насадки топлива и воздуха в горелку и (71) Липецкий политехнический институт и регулирование ихсоотношенияцля поддерГосударственный союзный институт по про- жания заданной постоянной температуры ектированию металлургических заводов купола. Нагрев воэдухонагревателя после (72) С,Л.Соломенцев, В.Д. Коршиков, Б.ф, сушки перед началом циклической работы Чернобривец; Е.Л. Сургучева, И.Г. Бянкин и - проводят до температуры купола ТА.соот- А.В, Марченко ветствующей температурному пределу при- (53) 669,162,231.3 (088.8) менения огнеупоров купола при (56) Шкляр Ф.Р, и Малкин В.М. Выбор раци- всестороннем термическом воздействии, а онального газового режима доменного воз- в процессе циклической работы каждый педухонагревателя. Сб, трудов ВНИИМТ, В 8, риод нагрева разделяют на две стадии; при- М,: Металлургия, 1962. чем на первой стадии длительностью, 0,14-0,19 от длительности периода нагрева (54) СПОСОБ РАБОТЫ ДОМЕННОГО ВОЗ- температуру купола поддерживают равной ДУХОНАГРЕВАТЕЛЯ Т 2, а на второй стадии температуру купола ф (57) Изобретение относится к высокотемпе- снижают до значения Т 1, являющегося харатурному нагреву дутья и других газооб-рактеристикой данного огнеупора по услоразных теплоносителей, используемых в виям его стойкости на крип под металлургии и энергетике. Цель - снижение воздействием циклической тепловой на- .я энергозатрат при эксплуатации воздухонаг- грузки, 1708858ного предела применения огнеупороа при всестороннем термическом воздействии Тг. Это объясняется тем, что, несмотря на то, что возникающие при нагреве вплоть до уровня Тг термонапряжения не превышают предел-прочности для данного огнеупора, усиливающаяся при Тг деформация ползу- чести не позволяет эксплуатировать аппарат при этой температуре купола длительное время. Однако известно, что огнеупорный мертель, располагаемый между кирпичами кладки, имеет необратимую деформацию и, если в конце периода сушки и разогрева нагреть купол (и, соответственно, верхние зоны внутреннего оката камеры горения) до температуры Тг,.допустимой по 10 15 условиям предела применения огнеупоров под нагрузкой, а поток охладить до уровня Т 1, то вследствие необратимой деформации швов это приведет к снятию термонапряже 20 ний между соседними кирпичами на внутренней (наиболее нагретой) поверхности кладки. В этом случае при повторном нагре ве купола до температуры Тг, в течение части периода нагрева (и, имея при этом несколько больший крип по сравнению с крипом .при температуре Т 1), а другая часть периода получаем деформацию ползучести огнеупоров купола и верхних зон камеры горения не точно, что имеет место при нагреве купола до постоянной температуры Т 1 в течение всего периода нагрева.Цель способа - увеличение температуры нагрева дутья и снижение энергозатрат при эксплуатации воздухонагревателя,35 Поставленная цель достигается тем, что согласно. способу нагрева дутья в доменном 40воздухонагревателе, включающему подачу в течение периода нагрева насадки греющих газов и воздуха в горелку, а также регулирование их соотношения при вводе воздухонагревателя в эксплуатацию, температура. купола и внутренних окатов верхней части камеры горения в процессе сушки и разогрева увеличивается до значения, равного температурному пределу применения огнеупоров кладки при всестороннем термическом воздействии Тг, В дальнейшем,50. при эксплуатации воздухонагХевателя на рабочих режимах каждый период нагрева проводитсяв две стадии, Причем в первой стадии за счет изменения соотношения газ-,воздух температура купола повышается дозначения Тг, в течение Ъ, а тг-Т т =т еир -2- при температуре Т 1 при практически пол:ном отсутствии крипа йа внутренней. наиболее нагретой поверхности кладки, 30 где Гн - общая продолжительность периода нагрева, определяемая количеством аппаратов в блоке;О, В - эмпирические величины, характеризующие огнеупорный материал. Во второй стадии периода нагрева температура купола снижается до значения Т 1, причем длительность данной стадии равна тг =хн - т 1Предложенный способ отличается от известного тем, что, во.первых, в процессе сушки и разогрева аппарата температура купола увеличивается до значения Тг; вовторых, при последующей эксплуатации аппарата каждый цикл нагрева разбивается на две ступени: в течение времени г 1, нагрева насадки температура купола поддерживается на уровне Тг, равном температурному пределу применения данного огнеупора при всестороннем термическом воздействии, а в.течение времени тг и до конца нагрева насадки температура купола снижается до значения Т 1, определяемого для данного огнеупора по условиям его стойкости на крип под воздействием циклической тепловой нагрузки.Известно, что повышение температуры купола воздухонагревателя приводит к увеличению напряжений аг и ор (причем ар) Ог) и к увеличению деформации ползучести огнеупоров, которая определяется по зависимостие=Ацр 4 ехр( -- )аВТгде х - время эксплуатации;А, О, В - величины, характеризующие огнеупорный материал.Известен температурный предел (Тг) применения различных огнеупоров при всестороннем термическом воздействии и различных сжимающих нагрузках, Однако огнеупоры куполов воздухонагревателей эксплуатируются в течение всегО периоданагрева при температурах, не превышающих допустимой Т 1, по условиям стойкости футеровки купола под воздействием циклической нагрузки, которая много ниже Тг. Это связано с явлениями крипа при длительной эксплуатации футеровок, который растет при росте Т(и, следовательно, ар ), несмот-. ря на то, что эти напряжения значительно ниже допустимых.Поставлена цель приблизить температуру эксплуатации купола к значению Тг и одновременно сохранить уровень крипа, соответствующей эксплуатацию купола при температуре Т 1. Крип за кампанию работы аппарата не должен превышать 10,. Для этого перед вводом аппарата в эксплуатацию в процессе его сушки и разогрева температура купола со скоростью 5-6 С/ч и повышается до значения равного Т 2. Поскольку мертель, располагаемый между кирпичами, имеет необратимую деформацию, возврат к более низким температурам 5 приводит почти к полному снятию напряжений на внутренней наиболее прогретой поверхности купола (область максимального крипа в обычных условиях).Таким образом, если каждый период на греза разбит. на две стадии, причем в течение первой стадии поддерживать температуру купола равной Тг, а в течение . второй стадии поддерживать температуру купола равной Т 1. можно найти условие рав ного крипа для предложенного способа и условий эксплуатации купола при температуре Т 1 в течение всего периода (как было ранее), т.е.Ацр l% ехр(- - =Аср (Тг) Жехр (- )+А 1 фТ 1) ххх-е 1 ехр (- - ) :где Т 2 - напряжение после предварительного нагрева воздухонагревателя до 25 температуры Т 2.Расчеты. показывают, что ф(Т 2) =2 Оф(Т 1), Из сказанного следует, что Оф:(Т 1) - О. Тогда получим значение 30 продолжительности первой стадии нагрева (при температуре купола, равной Т 2):тн Г 0 Тй-Т 1 ът х ехргде юн - общая продолжительность перио да нагрева, определяемая количеством аппаратов в блоке.То же имеет для второй стадии нагрева,: ;При уменьшении времени т 1 снижается эффективность применения предложен ного способа вследствиеуменьшения общей температуры подогрева дутья. При увеличении времени т 1 температура. дутья несколько возрастает, но начинают усили- . ваться явления крипа, что приводит к сокра щению общего времени эксплуатации аппарата до момента достижения величины крипа 10.Расчеты, проведенные по описанной 50 выше методике для используемых на практике огнеупорных материалов, применяющихся для выкладцвания куполоввоздухонагревателей - динаса высокоплотного, МКВи ВГОи реальных значений работы аппаратов. дали следующие значения продолжительности 1-й стадии нагрева в долях от. Ь: т 1 -(0,14-0,19) ь Пример,. В течение сушки и разогрева доменный воздухонагреватель с глиноземистым куполбм после достижения последним температуры 1350 ОС продолжает нагреваться со скоростью 5-6 С до температуры Т 2.- -1400 С. Затем воздухонагреватель.вводится в эксплуатацию. Для типичного блока из четырех воздухонагревателей продолжительность нагрева каждого воздухойагревзтеля составляет. 2,15 ч (при величине продолжительности дутья 0,75 ч и: продол- жительности перекидки клапанов 0,1 ч); Период нагрева разбивается на две стадии. 8 первой стадии длительностью т 1 - 0,36 ч за счет изменения соотношения газ-воздух: . температура купола поддерживается равной Т 1400 ОС, во второй стадии длитель-. ностью ц . " 1,785 ч зз счет изменения соотношения гзз-воздух температура купола поддерживается равной Т 1 - 1350 С: В результате нагрева температура нагрева . дутья на каждом аппарате увеличится на 10 С:Использование предлагаемого:способа нагрева дутья за счет кратковременного. увеличения температуры купола в каждом цикле нагрева позволяет беэ дополепельных затрат на его осуществление увеличитьтемпературу дутья на 5-20 фС по сравнению с известными способами, что применительно к воздухонагревателям доменных печей объемом 2000 м дает экономический эф-,. фект до 100 тыс.руб. в год и может быть; реализован на любом доменном воздухо- . нагревателе.Формула изобретенияСпособ работы доменного воздухонагревателя, включающий сушку, циклическую . работу попеременно в режимах нагрева и дутья и регулирование в режиме нагрева "соотношения топлива и воздуха. подаваемых в горелку, для поддержания заданной температуры купола; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергозатрат и -: повышения температуры дутья, нагрев воэдухонзгревателя после суаки перед нача-лом циклической работы осуществляют до температуры купола Тг, соответствующейтемпературному пределу применения огне- упоров купола при всестороннем термиче.- ском воздействии, а в процессе циклической работы каждый период нагрева разделяют на две стадии, причем нз пер вой стадии длительностью 0,14-0,19 от длительности периода нагрева температуру купола поддерживают равной Т 2, а на второй стадии температуру купола снижают до1708858 Составитель С. СоломенцевТехред М.Моргентал . Корректор Т. Малец Редактор М, Келемеа Заказ фЖ Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и аткрцтиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 значения Т 1, являющегося характеристикой данного огнеупора по условиям его стойкости на крип под воздействием циклИческойтепловой нагрузки.