ОХЛАДИТЕЛЬ КОНВЕРТЕРНЫХ ГАЗОВ
COOLER OF CONVERTER GASES

Изобретение относится к металлургии железа и может быть использовано в системах для охлаждения конвертерных газов.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому объекту является выбранный в качестве прототипа котел-охладитель конверторных газов ОКГ-250-М2БД, предназначенный для охлаждения газов, выделяющихся из сталеплавильного конвертера при продувке металла кислородом сверху при работе по схеме «без дожигания конвертерных газов». Котел-охладитель конверторных газов содержит юбку, кессон и охлаждаемый газоход, ограждающие конструкции которых выполнены из газоплотных панелей из охлаждаемых труб, образующих в сечении многоугольник. Кессон и стационарный газоход состоят из 15 панелей, которые образуют 15-гранник. На горизонтальной части газохода имеется люк, через который газоход осматривают.Соединение кессона и газохода осуществляется с помощью линзового компенсатора. (НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ. Котлы утилизаторы и котлы энерготехнологические. Отраслевой каталог. - М., 1985. - С.59, 63; 66, 67, рис.32).
У заявляемого охладителя конверторных газов и прототипа совпадают следующие существенные признаки. Оба охладителя конвертерных газов содержат юбку, кессон и охлаждаемый газоход, ограждающие конструкции которых выполнены из газоплотных панелей из охлаждаемых труб, образующих в сечении многоугольник.
Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют следующие причины. Стационарный газоход не дренируется, затруднен доступ к поверхностям нагрева для ремонта, отсутствуют противовзрывные клапаны, недостаточная надежность компенсатора соединения кессона и газохода.
В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такой охладитель конвертерных газов, в котором усовершенствования путем введения новых элементов позволят при использовании заявляемого объекта обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационной надежности и ремонтопригодности охладителя конвертерных газов, а также в снижении взрывоопасности.
Заявляемый охладитель конвертерных газов содержит юбку, кессон и охлаждаемый газоход, ограждающие конструкции которых выполнены из газоплотных панелей из охлаждаемых труб, образующих в сечении многоугольник. Отличительной особенностью заявляемого охладителя конвертерных газов является следующее. Охлаждаемый газоход выполнен с П-образной компоновкой, содержащей подъемный, переходной и опускной газоходы. Переходной газоход в нижней части экранирован блоком совмещаемых газоплотных панелей подъемного газохода и опускного газохода, соединенных в месте перегиба, расположенном в средней части переходного газохода. Потолок и стенки средней части переходного газохода выполнены из П-образной газоплотной охлаждаемой панели. В проемах между стенками П-образной газоплотной охлаждаемой панели и газоплотными охлаждаемыми панелями подъемного и опускного газоходов закреплены боковые газоплотные охлаждаемые панели. На потолке переходного газохода по обе стороны П-образной газоплотной охлаждаемой панели над подъемным и опускным газоходами установлены съемные крышки, которые выполнены из газоплотных охлаждаемых панелей в виде противовзрывных клапанов. При этом на фланцах съемных крышек установлены пружинные блоки, через которые съемные крышки крепятся к фланцам песочных затворов, установленных на переходном газоходе.
Ширина блока совмещаемых газоплотных панелей подъемного газохода и опускного газохода, соединенных в месте перегиба, расположенном в средней части переходного газохода, при четном количестве панелей в поперечном сечении равна диаметру вписанной окружности, а при нечетном количестве панелей равна диаметру описанной окружности.
Ограждающие конструкции кессона и охлаждаемого газохода с П-образной компоновкой могут быть выполнены, например, из плоских газоплотных мембранных панелей, образующих в сечении многоугольник с 8-18 сторонами.
В частных случаях изготовления заявляемый объект характеризуется тем, что стык кессона и подъемного газохода уплотнен компенсатором из гибкого огнеупорного газоплотного материала, например тефлона. При этом между компенсатором и зазором между кессоном и подъемным газоходом установлен охлаждаемый защитный экран.
При использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационной надежности и ремонтопригодности охладителя конвертерных газов, а также в снижении взрывоопасности.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует такая причинно-следственная связь.
Выполнение охлаждаемого газохода с П-образной компоновкой, содержащей подъемный, переходной и опускной газоходы, экранирование переходного газохода в нижней части блоком совмещаемых газоплотных панелей подъемного и опускного газоходов, соединенных в месте перегиба, расположенном в средней части переходного газохода, выполнение потолка и стенки средней части переходного газохода из П-образной газоплотной охлаждаемой панели, закрепление боковых газоплотных охлаждаемых панелей в проемах между стенками П-образной газоплотной охлаждаемой панели и газоплотными охлаждаемыми панелями подъемного и опускного газоходов, установка на потолке переходного газохода по обе стороны П-образной газоплотной охлаждаемой панели над подъемным и опускным газоходами съемных крышек из газоплотных охлаждаемых панелей в виде противовзрывных клапанов обеспечивает повышение эксплуатационной надежности и ремонтопригодности охладителя конвертерных газов за счет облегчения ремонтных и монтажно-демонтажных работ с панелями, предотвращения образования застойных зон в газовом потоке в практически круглых подъемном, переходном и опускном газоходах, обеспечения целостности газоходов при возможных взрывах в конвертере, обеспечения свободного доступа ко всем панелям газоходов для профилактического осмотра и ремонтов.
Выполнение съемных крышек в виде противовзрывных клапанов, для чего на фланцах съемных крышек установлены пружинные блоки, через которые съемные крышки крепятся к фланцам песочных затворов, установленных на переходном газоходе, обеспечивает снижение взрывоопасности для охладителя конвертерных газов за счет поднятия съемных крышек взрывной волной при взрывах в конвертере. При этом через резко возросшие до расчетной величины зазоры между съемной крышкой и подъемным газоходом и съемной крышкой и опускным газоходом эффективно осуществляется сброс давления в охладителе конвертерных газов без превышения допустимой расчетной величины.
Уплотнение стыка кессона и подъемного газохода компенсатором из гибкого огнеупорного газоплотного материала, например тефлона, и установка между компенсатором и зазором между кессоном и подъемным газоходом охлаждаемого защитного экрана обеспечивает дальнейшее повышение эксплуатационной надежности охладителя конвертерных газов за счет обеспечения газоплотности стыка и надежной компенсации тепловых расширений подъемного газохода и кессона при высоких температурах потока конвертерных газов.
Сущность заявляемого объекта поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг.1 - общий вид охладителя конвертерных газов;
- на фиг.2 - вид сбоку по стрелке А на фиг.1 со стороны подъемного газохода;
- на фиг.3 - поперечное сечение В-В на фиг.1 подъемного газохода (увеличено);
- на фиг.4 - поперечное сечение Г-Г на фиг.1 опускного газохода (увеличено);
- на фиг.5 - поперечное сечение Д-Д на фиг.1 переходного газохода (увеличено);
- на фиг.6 - продольное сечение Е-Е на фиг.5 переходного газохода (без съемных крышек);
- на фиг.7 - вид Б на фиг.1 на стык кессона и подъемного газохода (увеличено).
На схеме проставлены следующие обозначения:
1 - юбка;
2 - кессон;
3 - подъемный газоход;
4 - переходной газоход;
5 - опускной газоход;
6 - блок газоплотных панелей подъемного газохода;
7 - блок газоплотных панелей опускного газохода;
8 - П-образная газоплотная охлаждаемая панель;
9 - боковая газоплотная охлаждаемая панель;
10 - съемная крышка;
11 - съемная крышка;
12 - компенсатор;
13 - фланец;
14 - фланец;
15 - крепежный элемент;
16 - крепежный элемент;
17 - защитный экран;
18 - защитный элемент;
19 - набивка;
20 - пружинный блок;
21 - пружинный блок;
D - диаметр вписанной окружности.
В конкретном примере осуществления заявляемый охладитель конвертерных газов содержит (фиг.1 и фиг.2) юбку 1, кессон 2 и охлаждаемый газоход, ограждающие конструкции которых выполнены из газоплотных панелей из охлаждаемых труб, образующих в сечении многоугольник. При этом охлаждаемый газоход выполнен с П-образной компоновкой, содержащей подъемный газоход 3, переходной газоход 4 и опускной газоход 5. Ограждающие конструкции кессона 2, подъемного газохода 3 и опускного газохода 5 выполнены из газоплотных панелей из охлаждаемых труб, образующих в сечении, например, десятиугольник (фиг.3 и фиг.4).
Переходной газоход 4 в нижней части (фиг.5 и фиг.6) экранирован блоком совмещаемых газоплотных панелей 6 подъемного газохода 3 и блоком газоплотных панелей 7 опускного газохода 5, соединенных в месте перегиба, расположенном в средней части переходного газохода 4. При этом ширина этого блока при четном количестве панелей в поперечном сечении (например, четыре панели) равна диаметру D вписанной окружности (фиг.5). Потолок и стенки средней части переходного газохода 4 выполнены из П-образной газоплотной охлаждаемой панели 8. В проемах между стенками П-образной газоплотной охлаждаемой панели 8 и газоплотными охлаждаемыми панелями подъемного газохода 3 и опускного газохода 5 закреплены боковые газоплотные охлаждаемые панели 9. На потолке переходного газохода 4 по обе стороны П-образной газоплотной охлаждаемой панели 8 над подъемным газоходом 3 и над опускным газоходом 5 установлены съемные крышки 10 и 11, которые выполнены из газоплотных охлаждаемых панелей в виде противовзрывных клапанов. При этом на фланцах съемных крышек 10 и 11 установлены пружинные блоки 20 и 21, через которые съемные крышки крепятся к фланцам песочных затворов (на чертежах не показано), установленных на переходном газоходе 4.
Стык кессона 2 и подъемного газохода 3 (фиг.7) уплотнен компенсатором 12 из гибкого огнеупорного газоплотного материала, например тефлона, закрепленного во фланцах 13 и 14 с разъемными креплениями, которые крепятся через крепежные элементы 15 и 16 к нижним коллекторам подъемного газохода 3 и к верхним коллекторам кессона 2. При этом между компенсатором 12 и зазором между кессоном 2 и подъемным газоходом 3 установлен охлаждаемый защитный экран 17. На этот экран, при необходимости, может устанавливаться дополнительный защитный элемент 18 из огнеупорного бетона и набивка 19 из теплоизоляционного материала, например, муллитокремнеземистого войлока.
В конкретном примере изготовления заявляемый охладитель конвертерных газов работает следующим образом. При продувке конвертера конвертерные газы с температурой 1600-1800°С для ограничения выбросов газов в цех поступают в водоохлаждаемый охладитель конвертерных газов через кессон 2 при опущенной юбке 1. Стык кессона 2 и подъемного газохода 3 надежно уплотнен компенсатором 12 из гибкого огнеупорного газоплотного материала, например тефлона, и защищен от воздействия горячих конверторных газов охлаждаемым защитным экраном 17. При П-образной компоновке водоохлаждаемого охладителя конвертерные газы после кессона 2 вначале поднимаются по десятигранному подъемному газоходу 3 и перемещаются под съемной крышкой 10, установленной над подъемным газоходом 3 и выполненной в виде противовзрывного клапана. Из подъемного газохода 3 через переходной газоход 4 конвертерные газы плавно перемещаются в десятигранный опускной газоход 5 через блок газоплотных панелей 6 подъемного газохода 3 и блок газоплотных панелей 7 опускного газохода 5, соединенных в месте перегиба, расположенном в средней части переходного газохода 4. При этом конвертерные газы перемещаются под съемной крышкой 11, установленной над опускным газоходом 5 и выполненной в виде противовзрывного клапана. В процессе движения конвертерные газы отдают свое тепло газоплотным панелям из охлаждаемых труб, из которых выполнены ограждающие конструкции охладителя конвертерных газов. После опускного газохода 5 конвертерные газы с температурой 800-850°С поступают на последующую очистку в аппараты газоочистки.
При проведении ремонтных работ и профилактических осмотров подъемного газохода 3, переходного газохода 4 и опускного газохода 5 съемные крышки 10 и 11 отсоединяют от фланцев песочных затворов (на чертежах не показано), установленных на переходном газоходе 4, и снимают их, открывая свободный доступ вовнутрь охладителя конвертерных газов.
При взрыве в конвертере взрывная волна, поднимаясь по подъемному газоходу 3, вначале воздействует на съемную крышку 10, которая установлена над подъемным газоходом 3 и выполнена в виде противовзрывного клапана, а затем взрывная волна воздействует на съемную крышку 11, которая установлена над опускным газоходом 5 и также выполнена в виде противовзрывного клапана. При этом пружинные блоки 20 и 21 сжимаются и через резко возросшие до расчетной величины зазоры между крышкой 10 и подъемным газоходом 3 и крышкой 11 и опускным газоходом 5 эффективно осуществляется сброс давления в охладителе конвертерных газов без превышения допустимой расчетной величины, что повышает взрывобезопасность охладителя конвертерных газов. Далее под действием пружинных блоков 20 и 21 съемные крышки 10 и 11 опускаются на свои места в песочные затворы, что обеспечивает безопасность персонала и многоразовое использование данной конструкции.