ХОЛОДИЛЬНИК ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Полезная модель относится к области черной металлургии, в частности, к системе охлаждения доменной печи.
Известен холодильник доменной печи, включающий металлическую плиту в форме параллелепипеда с ребристой передней гранью и продольными параллельными металлическими трубами для охлаждающего реагента, причем металлические трубы выполнены с эллипсовидным сечением и плотно уложены в выполненные на задней грани металлической плиты углубления, повторяющие форму трубы, и неподвижно прикрепленные к ней поперечными бандажами, при этом металлическая плита выполнена стальной или медной, а открытые поверхности между трубами и поверхности труб покрыты слоем огнеупорного теплоизоляционного материала. Причем металлические трубы выполнены стальными, а поперечные бандажи прикреплены к металлической плите посредством резьбовых соединений и элементов сварки (патент РФ №2249049, МПК 7 С 21 В 7/10, 2005 г.).
Недостатками данного холодильника является его конструктивная сложность, в том числе наличие труб, их крепление бандажами, и высокая трудоемкость изготовления. Монтаж труб с эллипсовидным сечением в углубления, повторяющих форму трубы, без зазора практически невозможен, при этом образующаяся воздушная прослойка между плитой и трубами снижает эффективность охлаждения.
Известен также холодильник доменной печи, включающий корпус в виде плиты, в которой выполнены охлаждающие каналы, разделенные друг от друга и от торцевых стенок плиты продольными и поперечными стенками, патрубки подвода и отвода охлаждающего реагента; крышку, выполненную из металла с высокой теплопроводностью и установленную на плите с возможностью разъема, причем плита выполнена стальной с отверстиями для подвода и отвода охлаждающего реагента, соединенными с охлаждающими
каналами, патрубки подвода и отвода охлаждающего реагента выполнены коаксиальными, жестко установлены в отверстия для подвода и отвода охлаждающего реагента, при этом суммарная площадь охлаждающих каналов, которые выполнены с прямоугольным сечением, равна 0,3-0,7 площади плиты, а плита и крышка на поверхности контакта выполнены с продольными выступами и впадинами, образующими устойчивое соединение, для герметизации которого во впадины крышки по всему периметру каналов установлены прокладки; кроме того, в плите и крышке по всему периметру, выполнены совмещенные отверстия с установленными в них винтами и гайками, при этом в отверстия на внешней поверхности крышки винты установлены с потайной головкой, а крышка выполнена из меди, с внешней стороны имеет пазы, образующие ребристую рабочую поверхность; к винтам, установленным на крышке, прикреплена металлическая сетка для нанесения торкретпокрытия (патент РФ №2215791, МПК 7 С 21 В 7/10, 2003 г.).
Недостатками известного холодильника является сложность конструкции и его монтажа. В местах соединения винтами плиты и крышки холодильника происходит утечка охлаждающего реагента и нарушается герметичность, причем нет герметичности охлаждающих каналов друг от друга под общей крышкой, поэтому реагент, переливаясь из одного канала в другой и нагреваясь, снижает эффективность охлаждения.
Задачей полезной модели является повышение надежности, упрощение конструкции и повышение эффективности теплопередачи.
Поставленная задача достигается тем, что, в известном холодильнике доменной печи, содержащем корпус в виде плиты, в которой на задней грани выполнены охлаждающие каналы, разделенные друг от друга и от торцевых стенок плиты продольными и поперечными стенками, установленную на плите крышку, патрубки подвода и отвода охлаждающего реагента, при этом суммарная площадь охлаждающих каналов равна 0,3-0,7 площади плиты, согласно полезной модели, плита выполнена из металла с высокой
теплопроводностью, с охлаждающими каналами в виде вертикальных углублений, имеющих сечение в виде полукруга, а крышка представляет собой отдельные, жестко прикрепленные к плите над каждым каналом стальные пластины, в отверстия которых жестко вмонтированы горизонтальные патрубки подвода и отвода охлаждающего реагента.
Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели заключается в создании простой, надежной конструкции с высокой эффективностью теплопередачи за счет выполнения плиты из металла с максимальной теплопроводностью (меди, медных сплавов), с охлаждающими каналами в виде вертикальных углублений, имеющих сечение в виде полукруга, на ее задней грани, а также за счет уменьшения толщины как самой плиты, так и крышки, которая выполнена в виде отдельных жестко и герметично прикрепленных (посредством сварки) к плите над каждым каналом стальных пластин, в отверстия которых жестко (посредством сварки) вмонтированы горизонтальные патрубки подвода и отвода охлаждающего реагента. Надежность конструкции достигается за счет того, что охлаждающие каналы герметично закрыты посредством приваренных пластин и утечка охлаждающего реагента исключается.
Изготовление плиты из меди, имеющей высокий коэффициент теплопроводности, выполнение охлаждающих каналов в ней, и увеличение площади поверхности охлаждающих каналов, обращенных к печи, повышает эффективность теплопередачи холодильника.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид холодильника, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1.
Холодильник доменной печи содержит медную плиту 1, на задней грани которой выполнены охлаждающие каналы 2, в виде вертикальных углублений, имеющих сечение в виде полукруга, суммарная площадь которых равна (0,3-0,7) площади плиты. Охлаждающие каналы 2 с торцов закрыты заглушками 3, служащими поперечными стенками. Каждый
охлаждающий канал 2 закрыт стальной пластиной 4, жестко (посредством сварки) прикрепленной к плите 1. В отверстия пластин 4 жестко (посредством сварки) установлены горизонтальные патрубки 5 подвода и отвода охлаждающего реагента. Наружная поверхность плиты 1 выполнена ребристой с пазами 6 для крепления металлической сетки с элементами торкретпокрытия.
Холодильник доменной печи работает следующим образом. В изготовленной из меди (сплава меди с высокой теплопроводностью) в форме параллелепипеда плите 1, на задней грани выполнены охлаждающие каналы 2. Последние закрываются стальными пластинами 4, которые привариваются к плите 1, а с торцов плиты 1 привариваются заглушки 3. Предварительно в пластинах 4 выполняются отверстия, куда жестко (посредством сварки) устанавливаются патрубки 5 подвода и отвода охлаждающего реагента, а на наружную поверхность плиты 1 с пазами 6 крепится металлическая сетка с элементами торкретпокрытия. После испытания на теплопроводность, прочность и герметичность, холодильник устанавливается в расчетную часть доменной печи и подключается к общей системе охлаждения.
Пример. Геометрические размеры испытанного холодильника приняты следующие: высота плиты - 2500 мм, ширина плиты - 1000 мм, толщина плиты - 80 мм, радиус углубления - 37,5 мм; толщина плиты в месте углубления - 30 мм.
Количество тепла, протекающее через плиту
2
где λ - коэффициент теплопроводности, для меди λ = 330 ккал/мчас°С;
S - площадь поверхности охлаждающих каналов медной плиты;
S=π*R*h*n
где R - радиус углубления, R=0,0375 м.;
h - высота охлаждающего канала, h=2,5 м.
n - количество охлаждающих каналов, n=4;
1 - толщина плиты в месте углублений, 1=0,03 м;
1
2
U-U - разница температур охлаждающей и охлаждаемой поверхностей;
1
2
t - время прохождения тепла от одной поверхности к другой. Количество тепла, проходящее в 1 час при U-U=1°
ккал.
В известном холодильнике к печи обращена медная крышка, а охлаждающие каналы выполнены в стальной плите. При тех же размерах S=b*h*n
где b - ширина охлаждающего канала
2
S=0,075*2,5*4=0,75 м
2
Так как, обращенная к печи крышка медная, то λ=330 ккал/мчас°С,
ккал.,
следовательно, количество тепла, протекающее в 1 час в предлагаемом холодильнике в 1,57 раза больше, чем в известном, что подтверждает его эффективность теплопередачи.
Использование предлагаемого холодильника на доменных печах позволяет значительно повысить эффективность охлаждения, обеспечить надежность и упростить конструкцию.
Заявляемое устройство промышленно применимо в системе водяного и испарительного охлаждения кожуха, заплечиков шахты и огнеупорной футеровки доменных печей предприятий черной металлургии.