ХОЛОДИЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ОГНЕУПОРНОЙ ФУТЕРОВКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕЧИ (НА ПОСТОЯННОМ, ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ)
REFRIGERATING ELEMENT FOR COOLING (AC, DC) METALLURGICAL FURNACE REFRACTORY LINING

Изобретение относится к холодильному элементу для охлаждения огнеупорной футеровки металлургической печи.
Из EP 887428 A1 и DE 102004035968 A1 известны холодильные элементы, состоящие из плиты, выполненной из меди или медного сплава, обращенной к огнеупорной футеровке металлургической печи, например шахтной печи, и снабженной внутри каналами для подвода хладагента.
Недостатком подобных холодильных элементов является то, что обращенные к внутреннему пространству печи детали омываются хладагентом, как правило, водой, и в случае повреждений или нарушения герметичности вода может проникать внутрь печи. А это сопряжено с большими опасностями.
В основу изобретения положена задача создания холодильного элемента, который при обеспечении сравнительно хорошего холодильного эффекта не является потенциальным источником опасности.
Указанная задача решена согласно изобретению посредством обращенной к огнеупорной футеровке охлаждающей плиты, расположенного по отношению к ней под углом и жестко соединенного с ней конвектора, выступающего наружу из стенки печи, при этом охлаждающая плита и конвектор состоят из сплошного материала, и жестко связанного с конвектором канала для хладагента, сообщенного с входом и выходом для хладагента.
Охлаждающая плита, конвектор и канал для хладагента выполнены из высокотеплопроводного материала, например меди или ее сплава, при этом канал для хладагента проходит предпочтительно вдоль узкой стороны конвектора.
Вследствие высокой теплопроводной способности холодильного элемента от участка, расположенного между огнеупорной футеровкой и стальным листом корпуса печи, отводится такое количество тепла, что более не требуется наружное охлаждение корпуса печи распылением воды или охлаждением с помощью каналов (сухой корпус печи). Холодильный элемент может быть выполнен из катаных, кованых или литых медных плит с тонкозернистой структурой для обеспечения хорошей теплопроводности. Две таких полностью сплошных медных плиты могут быть, как предложено в изобретении, сварены вместе в виде Т-образного (также и L-образного) профиля (соединены для обеспечения теплопроводности) или изогнуты. Конец приваренной медной плиты приваривается также к медной трубе, служащей каналом для хладагента. Эта медная труба охлаждается охлаждающей водой и обеспечивает достаточное охлаждение расположенной в зоне встроенных элементов футеровки корпуса печи.
Размеры, количество на единицу площади, кругооборот и расстояние между выступающими наружу из корпуса печи конвекторами рассчитываются и задаются в соответствии с необходимым теплоотводом. Для контроля за температурой/протеканием теплоотвода холодильные элементы оборудуются соответствующими измерительными приборами.
Холодильные элементы могут быть встроены в любом месте корпуса печи (на потолке, боковой стенке, днище как горизонтально, так и вертикально). Предпочтительно такие холодильники располагаются на нижнем/среднем участке боковой стенки корпуса (участок расположения жидкости «металл/шлак» и подпятовый участок, а в печах на постоянном токе также газовый участок) между огнеупорной футеровкой и стальным листом корпуса печи. Расположение холодильных элементов на подпятовом участке футеровки не снижает степени жесткости корпуса печи на этом месте. Холодильные элементы могут быть соединены с корпусом печи болтами или подобными средствами. Между холодильными элементами и футеровкой набивается теплопроводная контактная масса.
Холодильные элементы заполняются охлаждающей водой через приваренные снаружи медные трубы. Водоохлаждаемые части холодильных элементов располагаются вне корпуса печи. Поэтому в случае утечки воды исключается ее попадание внутрь печи и не создается опасность для ее эксплуатации. Холодильные элементы, расположенные по несколько штук в ряд, образуют охлаждающий контур. Однако отдельное позиционирование выбрано таким образом, что при выходе из строя охлаждающего контура расположенные рядом участки остаются косвенно охлаждаемыми. Предпочтительно холодильные элементы должны быть подключены к замкнутым охлаждающим контурам. Если же при реконструкции полузамкнутая или открытая охлаждающая система должна сохраниться, то холодильные элементы могут быть подключены также и к этой системе, если качество охлаждающей воды и содержание взвешенных веществ соответствуют заданным допускам (качеству).
Преимущества, достигаемые посредством холодильных элементов согласно изобретению, могут быть сведены к следующему: усовершенствование в результате обеспечения совершенно сухого состояния корпуса печи; улучшенный теплоотвод по сравнению с распылительным и оросительным видами охлаждения; возможность применения также на участках, на которых требуется соблюдение статических требований, предъявляемых к корпусу печи. По сравнению с другими системами требуется наличие лишь небольших отверстий в корпусе печи, что положительно сказывается на устойчивости и монолитности нижней и верхней частей корпуса. Отводимое по холодильным элементам количество тепла достаточно как для защиты встроенных деталей от разрушения, так и для охлаждения обращенной к процессу внутренней стороны печи настолько, что образуется автоматическая защита затвердевшим, охладившимся и слабо реактивным продуктом.
Преимущества достигаются также и в том случае, когда необходимо обеспечить сухим снаружи корпус печи, специально в том случае, когда в огромном количестве образовалось загрязнение (сера/пыль) и коррозия оболочки корпуса печи, а также выход из строя системы охлаждающей воды из-за блокировки насосов делает проблематичным эксплуатацию печи. Холодильные элементы не находятся в прямом контакте с процессом и с продуктом (шлак/металл) и могут комбинироваться без проблем с другими охлаждающими системами из меди, не находящимися на статически важных участках корпуса печи. Такие холодильные элементы особенно пригодны для применения в трудно доступных местах корпуса печи, специально в напольном эркере прямоугольного корпуса, в котором до настоящего времени по необходимости приходилось пользоваться открытой системой распыления. Они могут применяться в восстановительных печах (постоянного и переменного тока) с прямоугольным и круглым корпусами печи. В последнем случае предпочтительно по той причине, что вследствие типа, формы и монтажного положения не ухудшается статика/устойчивость корпуса печи.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - вид в перспективе холодильного элемента;
фиг.2 - расположение холодильного элемента в стене печи;
фиг.3 - расположение в корпусе круглой печи;
фиг.4 - расположение в корпусе прямоугольной печи в комбинации с другими системами.
Холодильный элемент состоит из охлаждающей плиты 1, конвектора 2 и связанного с ним канала 3 для хладагента. Он содержит вход 4 для хладагента и выход 5 для хладагента. В целях обеспечения по возможности максимальной теплопроводности все эти детали изготовлены из меди или соответствующего медного сплава.
На фиг.2 показано, что медная плита 1 находится непосредственно между наружной облицовкой корпуса 6 металлургической печи и обращенной к внутреннему пространству печи огнеупорной футеровкой 7. Предпочтительно, чтобы она была утоплена в теплопроводящую контактную массу 8, образуемую набивкой.
На фиг.3 показано расположение охлаждающих плит 1 и конвекторов 2, а также канала 3 для хладагента с помощью примера монтажа в корпусе круглой печи, а на фиг.4 - в корпусе прямоугольной печи, при этом также показаны другие системы холодильных элементов.
На фигурах показано, что каналы для хладагента располагаются вне корпуса печи, вследствие чего здесь можно говорить о сухом корпусе печи.