11.05.2018

Температурный режим плитовых холодильников на действующих доменных печах


Большой интерес представляют сведения о температурном режиме холодильников и его зависимости от вида охлаждения, характера циркуляции и особенностей технологической работы доменной печи. Эти сведения получены при помощи аппаратуры (расходомеров циркуляционною расхода и термопар в холодильниках), установленной на действующих доменных печах.

Ниже приведены характерные диаграммы записи температур холодильников и циркуляционных расходов в секциях одной из доменных печей.

Из анализа этих данных можно сделать следующие выводы.

1. Нa рис. 86 приведен пример записи на вторые сутки после задувки печи. Кладка заплечиков в этот период безусловно была целой. Температура холодильников является стабильной, близкой к температуре теплоносителя. Циркуляция в этот период носит ярко выраженный пульсационный характер с периодическими застоями. Характер циркуляции ни в какой мере не сказывается на температуре холодильников.

Из рис. 86 следует, что при пульсационном режиме обеспечивается хорошее охлаждение холодильников.
2. После разрушения кладки температура холодильников шахты и заплечиков повышается. При этом отмечаются такие характерные особенности:

а) в основном температура холодильников шахты к заплечиков поддерживается на постоянном уровне. Циркуляционный расход при этом, как правило, является стабильным (рис. 87);

б) бывают периоды нарушения стабильного циркуляционного режима. При уменьшении тепловой нагрузки на холодильники секции или усиленной подпитке системы холодной водой наступает застой циркуляции или резко выраженный пульсационный режим. При этом температура холодильников остается постоянной. Это доказывает надежность испарительного охлаждения при всех режимах циркуляции (рис. 88);
в) наблюдаются периодические повышения температуры холодильников заплечиков и шахты при стабильной, устойчивой циркуляции (рис. 89 и 90). При этом температура ребер достигает 400—600° С, а температура плиты холодильника 300° С. Обычно длительность повышении температуры холодильников заплечиков не превышает 8—10 ч, а холодильников шахты 15—20 ч. Иногда высокая температура холодильников шахты удерживается более длительное время.

Эти кратковременные повышения температуры холодильников связаны с периодическим оползанием гарниссажа в заплечиках и неравномерным распределением газового потока в шахте (периферийный или канальный ход печи). Ни в коем случае нельзя приписывать периодические повышения температуры холодильников нарушению охлаждения, так как при циркуляционном расходе порядка 30—40 м3/ч приведенная скорость воды в трубках холодильников составляет 0,4 м/сек при кратности циркуляции более 15 кг/кг. Максимальные локальные плотности тепловых потоков на поверхностях трубок составляют ~ 300 тыс.ккал/(м2*ч). Эта величина намного ниже критической плотности теплового потока [1,2 млн. ккал/(м2*ч)], при которой может наступить пленочное кипение.
3. При переводе системы испарительного охлаждения на водяное температура холодильников в районе ребра понижается на 60 град (рис. 91). Так как в приведенном примере температура охлаждающей среды 110°С, то понижение температуры холодильников при переводе на охлаждение технической водой равна примерно разности температур теплоносителей в обеих системах охлаждения.

4. При водяном охлаждении, так же как и при испарительном, наблюдаются периодические повышения температуры холодильников заплечиков (рис. 92) и шахты (рис. 93). Это лишний раз доказывает, что колебания температуры холодильников связаны исключительно с технологическими особенностями доменного процесса и не зависят от системы охлаждения.

Приведенные выше особенности испарительного и водяного охлаждения холодильников подтверждаются множеством данных, накопленных в процессе исследования и эксплуатации установок испарительного охлаждения.
Из-за содержания в технической воде солей временной жесткости на стенках охлаждаемых трубок отлагается слой накипи. Интенсивность накипеобразования зависит от качества охлаждающей воды, величины подогрева ее в холодильниках и от ее скорости в трубках холодильников. В отдельных случаях в трубках холодильников зафиксирован слой накипи толщиной до 6—10 мм (рис. 94). Обычно накипь в холодильниках доменных печей состоит из аморфного слоя солей карбоната кальция. Коэффициент теплопроводности такого слоя находится в пределах 0,2—1,0 ккал) (м*ч*град).

Слой накипи приводит к повышению температуры стенки трубки, а следовательно, и всего холодильника.

Средний перепад температур в слое накипи можно приближенно определить по формуле
где q — плотность теплового потока на плиту холодильника, ккал/(м2*ч);

l — расстояние между осями трубок, м;

Sи — толщина слоя накипи, м;

d — диаметр охлаждаемой трубки, м;

Лн — коэффициент теплопроводности накипи, ккал/ (м*ч*град).

Перепады температур в слое накипи, вычисленные по приведенной формуле при Л=0,6 ккал/(м*ч*град), приведены в табл. 44.
Из таблицы видно, что отложение накипи в трубках приводит к значительному перегреву холодильников. При испарительном охлаждении температура холодильников выше, чем при водяном, на разность температур теплоносителей. Если принять температуру охлаждающей технической воды равной 40°С, а температуру пароводяной смеси 170° С (соответствует давлению пара в системе испарительного охлаждения 8 ат), то температура холодильников при испарительном охлаждении будет на 130 град выше, чем при водяном.

Однако нужно отметить, что интенсивность испарительного охлаждения является стабильной величиной, в то время как при водяном охлаждении по мере нарастания накипи температура холодильников повышается. Когда толщина слоя накипи достигает 1 мм, интенсивность водяного охлаждения уравнивается с испарительным.

Из приведенных данных следует, что более стабильный и надежный отвод тепла от холодильников можно получить при испарительном охлаждении.





Яндекс.Метрика