Выбор конструкции подлещадного охлаждения

Для охлаждения лещади применяют воду, воздух и масло.

Охлаждение лещади сбоку всегда выполняется водой, либо наружным поливом, либо периферийными холодильниками.

Впервые идея о необходимости применения охлаждения низа лещади как средства надежной защиты фундамента и ограничения зоны действия жидкого чугуна была выдвинута И.Г. Половченко и И.Д. Семикиным, которые еще в 1947 г. предложили водяное охлаждение днища.

Это предложение послужило началом дискуссии и большого числа теоретических и экспериментальных работ по вопросу охлаждения лещади.

Водяное охлаждение лещади снизу применяют на некоторых печах за рубежом.

В России водяным охлаждением лещади снизу оборудована лишь одна печь объемом 600 м3.

Охлаждение лещади снизу маслом применено на заводе Домнарвет в Швеции на доменных печах, имеющих горн диаметром 4,5 и лещадь толщиной 1,8 м. Масло охлаждается в водяном теплообменнике.

Из соображений безопасности в России применяют воздушное охлаждение, которое впервые было использовано в 1956 г. на доменной печи объемом 1310 м3. Печь имеет двухслойную лещадь. Верхний слой лещади выложен в центре из шамотного кирпича, пропитанного каменноугольным пеком, периферия и низ — из углеродистых блоков.

Под лещадью уложены с переменным шагом цельнотянутые трубы диаметром 168 и 114 мм, собранные в четыре пучка (рис. 147). Охлаждение лещади осуществляется подачей воздуха в трубы двумя вентиляторами ЦВ-55 № 10 среднего давления производительностью по 22000 м3/ч. Каждый вентилятор охлаждает половину лещади. Для контроля температуры лещади и фундамента над трубами охлаждения и под ними установлены термопары. Степень нагрева воздуха контролируют термопарами, расположенными за вентилятором перед подачей воздуха в трубы охлаждения и на выходе в каждом пучке труб подогретого воздуха па лещади. Замеры показывают, что температура фундамента печи не превышает 50—85° С, температура охлаждающего воздуха повышается на 5 град, а количество отводимого от лещади тепла при этом составляет 68,2 тыс. ккал/ч.

По степени радиоактивности чугуна установлено, что всплыли шесть рядов шамотной кладки лещади.

Для определения эффективности воздушного охлаждения двухслойной лещади доменной печи KMK выполнено электрическое моделирование этой лещади при целой и частично всплывшей кладке. Электромоделирование проведено для лещади с нижним охлаждением и без нижнего охлаждения.

Результаты опытов приведены в табл. 54.

Недостатком конструкции воздушного охлаждения лещади рассматриваемой печи KMK является ее неполная герметичность. Кроме того, пространство между охлаждаемыми трубками заполнено малотеплопроводной набойкой; в случае приближения жидкого чугуна к охлаждаемым трубам интенсивность охлаждения оказывается недостаточной.

А.А. Разумов предложил устанавливать лещадь на швеллеры, образующие продольные каналы, по которым подается воздух, и снабжать для увеличения теплоотдачи днище лещади ребрами. Е.М. Сименс описал конструкцию воздушного охлаждения лещадей на зарубежных заводах. Интерес представляет вариант воздушного охлаждения, в котором лещадь через стальной лист опирается на параллельные стальные брусья, образующие прямые каналы. Воздух подается в канал из коллекторов и выходит через клапаны, регулирующие его расход. Термопары регистрируют нагрев воздуха.

Институтом «Гипросталь» в 1956—1957 гг. разработаны конструкции воздушного охлаждения лещади (рис. 148 и 149).

В первом варианте (см. рис. 148) охлаждающий воздух подается вентилятором в основной продольный канал, перпендикулярный оси слябов, и затем распределяется по каналам, образованным слябами, днищем лещади и фундаментом печи.

Необходимое распределение воздуха по каналам достигается переменной высотой распределительного канала и расстоянием между слябами. Возможность такого регулирования подтверждается испытаниями на модели.

Этот проект охлаждения лещади применим для любой печи при минимальной переделке фундамента.

Вариант охлаждения лещади доменной печи, при котором воздух подводится по каналу в фундаменте к центру низа печи, показан на рис. 149.

В данном случае слябы уложены радиально, а воздух центральной части лещади, а на периферии постепенно жжения воздуха достигает максимальных значений в движется от центра лещади к периферии. Скорость двигателя уменьшается.

Гипромез для охлаждения низа лещади применяет чугунные холодильники толщиной 180 мм с залитыми трубками диаметром 114х7 мм и расстоянием между ними 165 мм.

Подвод воздуха к холодильникам и отвод его осуществляется через специальные коллекторы.

Представляется целесообразной замена воды для охлаждения периферии горна воздухом, так как течь из холодильников при недостаточно тщательной их проверке перед установкой, а также в процессе работы при разрыве кожуха и подходе к холодильнику больших масс жидкого чугуна вызывает разрушение углеродистой кладки.

Целесообразно, чтобы скорость воздуха в трубках периферийных холодильников составляла 30—40 м/сек. При этом коэффициент теплоотдачи будет равен ~80 ккал/(м2*ч*град), а температура холодильника при толщине оставшейся кладки 0,2 м — 300° С. Между холодильниками и кожухом нужно предусмотреть изоляционную набойку толщиной порядка 40 мм с коэффициентом теплопроводности Л=0,2/0,3 ккал/(м*ч*град). При этом температура кожуха составит ~50—60° С.

Наиболее надежным конструктивным вариантом для воздушного охлаждения периферии горна являются обычные периферийные холодильники с залитыми трубками.