10.05.2018

Выбор рациональной конструкции холодильников


К конструкции холодильников предъявляют ряд требований:

1) обеспечение надежности охлаждения при современном интенсивном ведении процесса (т.е. высокие температуры и давление дутья, применение офлюсованного агломерата, обогащение дутья кислородом и др.);

2) отсутствие отрицательного действия холодильников на доменный процесс, т.е. на производительность печей, удельный расход кокса и состав чугуна;

3) удобство монтажа на печи, обусловливаемое размерами холодильников;

4) эластичное, прочное и газоплотное крепления к кожуху печи;

5) минимальное ослабление кожуха прорезами для вывода трубок из холодильников;

6) обслуживание системы охлаждения с площадок печи;

7) минимальная масса.

Эти требования взаимосвязаны, однако для удобства изложения рассмотрим их отдельно.

Во-первых, температура нагрева всех участков холодильника (плита и ребра) в условиях работы доменной печи не должна превышать допустимую для чугуна данной марки. Ранее обоснован оптимальный состав чугуна для холодильников с содержанием хрома до 0,6%. Допустимая температура длительного нагрева для этого сорта чугуна 550—600° С.

Ранее проведен тепловой расчет холодильников, т. е. дана зависимость между тепловым режимом печи, размерами холодильников и распределением температур в плите и ребрах. В табл. 22 приведены данные, полученные из сводного графика (см. рис. 22).
Из табл. 22 следует, что при наиболее теплонапряженных режимах [q=60 тыс. ккал/(м2*ч)] и температуре теплоносителя 40° С (водяное охлаждение) надежная работа холодильников обеспечивается при расстоянии между трубками 250 мм и высоте ребра 75—115 мм.

При испарительном охлаждении (температура теплоносителя 160° С соответствует давлению пара 6 ат) желательно высоту ребра сократить до 75 мм, так как при ребре высотой 115 мм оно будет перегреваться и разрушаться до 75 мм.

Если одна трубка холодильника выйдет из строя, расстояние между соседними охлаждающими трубками увеличится до 500 мм. Даже в этом случае, как видно из табл. 22, основная плита холодильника не нагреется выше допустимой нормы (600° С) и холодильник будет надежно работать как при водяном, так и при испарительном охлаждении. Ребра холодильника в районе отключенной трубки разрушаются в результате перегрева.

Уменьшать расстояние между залитыми трубками (менее 250 мм) нецелесообразно, так как это существенно не улучшает охлаждение и приводит к увеличению числа отверстий в кожухе. Увеличивать это расстояние нельзя, так как тогда при отключении одной из трубок плита холодильника перегревается и разрушается.

Проведенный анализ действителен для реального режима испарительного охлаждения и идеализированной (безнакипной) схемы водяного охлаждения. На практике вследствие выпадения накипи при водяном охлаждении температура холодильников будет выше, чем при испарительном.

Во-вторых, холодильники следует отливать по правильной технологии с защитой от науглероживания охлаждающих трубок.

В-третьих, холодильники должны защищать кожух сплошными поясами, т. е. их следует выполнять в виде плит, устанавливаемых вплогную к кожуху печи с зазором 30 мм. В связи с интенсификацией доменного процесса в настоящее время доменщики единодушно высказываются за целесообразность применения плитовых холодильников во всех зонах, включая шахту.

Холодильники не должны отрицательно влиять на доменный процесс. Сейчас мнения доменщиков о том, каким образом приспособить конструкцию плитовых холодильников для поддерживания кладки шахты, расходятся. Некоторые полагают, что кладка в шахте вообще не нужна. Придавая этому вопросу большое значение, авторы сочли целесообразным посвятить ему специальную главу, где приводятся результаты исследований, выполненные с их участием. По результатам этих исследований можно судить, что технико-экономические показатели работы доменных печей практически не зависят от конструкции холодильников шахты, а определяются чисто технологическими условиями (сырьем, температурой и давлением дутья и профилем печи).

Таким образом, авторы рекомендуют применять самый простой и дешевый вариант — плитовые холодильники во всех зонах печи. Опорных выступов в холодильниках шахты для удержания кладки не делать. Предусматривать их лишь для верхнего ряда холодильников шахты (для опирания кладки, расположенной над холодильниками).

Удобство монтажа обусловливают размеры холодильников, его основные габариты — ширина, длина и толщина.

Ширина холодильников. В фурменной зоне число фурменных холодильников по конструкции равно удвоенному числу воздушных фурм.

При испарительном охлаждении (для упрощения разводки труб) целесообразно такое же число холодильников принимать во всех рядах других зон от лещади до шахты; отсюда из чисто геометрических соотношений для каждого профиля печи можно получить ширину холодильников.

При водяном охлаждении число холодильников в ряду различных зон не обязательно должно совпадать с числом холодильников фурменной зоны. Поэтому там ширина холодильников задана конструктивно. Авторы рекомендуют для водяного охлаждения отливать холодильники той же ширины, что и при испарительном охлаждении.

Толщина холодильников. Толщина ребристого холодильника слагается из толщины основной плиты и толщины (вернее высоты) ребра. Рациональная высота ребра авторами уже установлена: она равна 75—115 мм. Толщину плиты выбирают исходя из требований, что между защитными трубками и поверхностью плиты должен быть слой чугуна толщиной не менее 50 мм. При водяном охлаждении диаметры трубок, залитых в холодильники различных зон, одинаковы, поэтому толщина всех холодильников также одинакова и составляет 120—140 мм.

При испарительном охлаждении диаметры залитых в холодильники трубок увеличивают по высоте печи от 45 до 70 мм. Поэтому толщина плит верхних холодильников шахты доходит до 170—180 мм.

Независимо от системы охлаждения в лещади и горне следует устанавливать гладкие плитовые холодильники утолщенного типа (до 160 мм). Это связано с исключительно ответственным назначением холодильников этих зон: при подходе жидкого чугуна большая масса холодильников будет лучше отводить тепло и способствовать замораживанию подошедшего чугуна.

Длина холодильников. В выборе длины холодильников не так много ограничений.

Применение коротких холодильников невыгодно из-за большого числа отверстий в кожухе и повышенной трудности при литье. Чрезмерно длинные холодильники также применять нецелесообразно. Увеличиваются трудности монтажа, повышается брак по литью, возрастают абсолютные величины тепловых деформаций и, следовательно, напряжений и в случае выхода из строя отдельных холодильников большая поверхность остается без охлаждения.

В настоящее время нельзя предложить оптимального решения этой задачи из-за сложности количественной оценки различных факторов.

На основании опыта работы авторы предлагают устанавливать следующее число рядов холодильников для типовых доменных печей объемом 1033, 1719 и 2000 м3:
Целесообразно также устанавливать в заплечиках два ряда холодильников; причем верхние холодильники отливать заодно с мараторными. Такая конструкция особенно благоприятна для испарительного охлаждения, так как значительно упрощает прокладку коммуникаций в районе маратора.

В доменной печи объемом 2700 м3 из-за большой высоты заплечиков необходимо устанавливать два ряда холодильников.

Зная размеры профиля печи и число рядов холодильников в данной зоне, можно легко определить их высоту.

Подводя итоги, можно принять следующие основные решения:

1) во всех зонах доменной печи, включая шахту, устанавливать плитовые холодильники;

2) применять холодильники следующих размеров:

а) в лещади и горне — гладкие плитовые толщиной 160 мм;

б) в фурменной зоне — гладкие плистовые толщиной 140 мм;

в) в заплечиках — ребристые без залитого кирпича с высотой ребер 75 мм и расстоянием между ребрами 75 мм.

Можно также объединять холодильники заплечиков и маратора в один холодильник;

г) в шахте — ребристые без залитого кирпича (как в заплечиках); при настоянии заказчика (завода) допустим вариант установки ребристых строчечных холодильников с залитым кирпичом и толщиной чугунных ребер 70—80 мм;

д) в верхнем ряду холодильников шахты предусматривать опорный выступ для кладки верхней части шахты;

е) расстояние между залитыми трубками принимать равным примерно 250 мм;

ж) толщину холодильников определить с учетом размеров залитых труб;

3) отливать холодильники из чугуна, легированного хромом (до 0,6), обязательно защищая трубки от науглероживания; температура чугуна перед заливкой не должна превышать 1220° С;

4) узел вывода трубок из холодильников уплотнять специальной пиролюзитовой пастой или сплавом типа латуни;

5) компенсаторы для компенсации тепловых расширений холодильников устанавливать только с одной стороны холодильников. Можно и не устанавливать специальные компенсаторы, при этом выводить охлаждающие трубки по типу «труба в трубе» (см. рис. 40).

В заключение отметим, что все приведенные рекомендации прошли всестороннюю промышленную проверку на действующих доменных печах.





Яндекс.Метрика