Устройство для охлаждения проемов печи
Предлагаемое решение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в промышленных печах, предназначенных для плавки в них металла, преимущественно цветных металлов и их сплавов.
Технической задачей предлагаемого технического решения является снижение потерь тепловой энергии при замене обрабатываемого материала при нагреве, увеличение производительности печей и улучшение условий их обслуживания в процессе эксплуатации.
Указанная техническая задача достигается тем, что верхняя часть наружной трубы снабжена выступом, смещенным внутрь кладки боковой стенки печи, соединенным с выходной магистралью, а ввод входной магистрали во внутреннюю трубу выполнен в средней части горизонтального ее участка, при этом в зазоре между трубами установлен завихритель потока с винтовой поверхностью.
Использование предлагаемого технического решения позволяет снизить потери тепла при замене нагреве металла, увеличить производительность печей и упростить техническое их обслуживание - по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения.
Предлагаемое техническое решение относится к области металлургии и может быть использовано в металлургических печах, непосредственно для охлаждения проемов технологических, загрузочных и тому подобных окон, которые необходимы в процессе эксплуатации плавильных печей..
Известны печи для плавки цветных и черных металлов, у которых облицовка окон выполнена в виде плиты с водяным охлаждением, которая сварена из котельного железа. Вода движется по специальным каналам, выполненным внутри плиты.(см. книгу Купряков Ю.П., Огневое рафинирование черновой меди и производство медных слитков, М., «Металлургия» стр.21, фиг 3).
Недостатком конструкции известных облицовок является сложность конструкции невысокий срок службы из-за неудовлетворительного ее охлаждения в процессе эксплуатации потому, что наличие одноконтурного охлаждения не обеспечивает удаление необходимого количество тепла в процессе плавки. В результате каркас плиты перегревается, происходит его деформация, прогорает и его часто приходится заменять новым.
Так же известно устройство для охлаждения заслонок окон плавильных печей, в котором охлаждение выполнено двухконтурным в виде двух труб круглого сечения разного диаметра и установленных одна в другой с образованием кольцевого зазора между ними по всей длине (см. полезную модель РФ №23194, по кл. F 27 D 1/18, 2001 г.)
Недостатком этого вида устройств является неудовлетворительная циркуляция жидкости внутри зазора между трубами из-за большой длины самих труб. Это приводит к местному перегреву самого корпуса и как
следствие его локальному разрушению и выходу из строя в процессе эксплуатации.
Технической задачей предлагаемого решения является повышение срока службы и надежности корпуса облицовки окон плавильных печей в процессе эксплуатации.
Указанная задача достигается тем, что в устройстве для охлаждения проемов печи, содержащее металлическую раму, закрепленную в огнеупорной кладке печи, внутри которой установлены две расположенные одна в другой трубы, преимущественно круглого сечения, с кольцевым зазором между ними по всей длине и соединены внутренняя труба с входной магистралью, а наружная с выходной магистралью, отличающееся тем, что верхняя часть наружной трубы снабжено выступом, смещенным внутрь кладки и соединенным с выходной магистралью, а ввод соединения внутренней трубы с входной магистралью расположен в средней части верхнего участка трубы, а в зазоре между трубами установлен завихритель потока.
Еще одним отличием предлагаемого устройства является то, что длина выступа выполнена меньше толщины кладки, завихритель выполнен винтовым, а его высота по большей мере равна ширине кольцевого зазора торцах внутренней трубы выполнены углубления различной ширины,
На фиг.1 - изображен общий вид устройства со стороны загрузочного окна печи без заслонки.
На фиг 2. - сечение по А-А фиг.1
Как показано на графической части предлагаемое устройство для охлаждения проемом и окон печей содержит металлический корпус 1 жестко закрепленный в футеровке 2 стенки печи. С корпусом по всей его длине жестко соединена наружная труба 3, торцы которой заглушены вставками 4 и 5. Внутри трубы 3 соосно установлена внутренняя труба
6, в средней части которой выполнен отвод 7, соединенный с подающей магистралью 8. В верхней части наружной трубы 3 имеется выступ 9 смещенный внутрь футеровки 2 и представляет собой сплошную полость соединенную с кольцевым зазором 10 или в нескольких местах или по всей длине верхнего участка внешней трубы 3. Выступ 9 снабжен патрубком 11, с помощью которого внутренняя полость 12 выступа 9 соединена с отводящей магистралью 13. В кольцевом зазоре 10 закреплен завихритель потока 14, выполненный в виде спирали, высота стенки 15 которого выполнена равной или чуть меньше размера кольцевого зазора 10. С наружной стороны устройства установлена подвижная заслонка 16, перемещающаяся при открывании и закрывании по плоским направляющим 17 Которые жестко закреплены на наружной трубе 3 устройства. При этом всегда выполняется условие что длина (L) выступа 9 выполнена меньше толщины (S) футеровки 2., а высота (Т) завихрителя 14 выполнена или равной или чуть меньше проходного сечения (А) кольцевого зазора 10 между трубами 3 и 6.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. При закрытом окне печи происходит следующее. Под воздействием высокой температуры нагревается футеровка 2 боковой стенки и наружная стенка трубы 3. Из магистрали 8 через фланец 7 вода под давлением подается внутрь трубы 6 и начинает двигаться по ее внутреннему контуру к торцам 4 и 5. Из трубы 6 вода подается в кольцевой зазор 10 внешней трубы 3 и начинает двигаться по нему в противоположном направлении. Двигаясь вверх поток воду натыкается на стенки завихрителя 14 и закручивается. Проходя по кольцевому зазору 10 трубы 3 вода забирает тепло и направляется в полость выступа 9, а из него через патрубок 11 в отводящую магистраль 13 и направляется на охлаждение. Описанным образом происходит постоянная циркуляция жидкости и осуществляется интенсивное охлаждение контура
загрузочных проемов постоянно. Ширина выступа 9 выполнена равной толщине футеровки 2 и расположена только в верхней части проема является грузонесущей и охлаждающей одновременно. Порог 18 загрузочного окна не охлаждается так как интенсивному нагреву он не подвержен, а его охлаждение осуществляется непосредственно потоком воздушной среды из цеха, подсос которого осуществляется постоянно, а его температура меньше температуры внутри печи. Проходное сечение кольцевого зазора 10 и шаг винтовой линии завихрителя выбираются в зависимости от длины контура загрузочного окна, и постоянно поддерживают необходимую скорость движения потока охлаждающей жидкости внутри труб., обеспечивающую своевременное и достаточное охлаждение металлического контура проемов печи в процессе работы.
Использование предлагаемого технического решения позволит исключить перегрев охлаждающей жидкости в верхней части контура самой удаленной части от места расположения ее входа в зону охлаждения. Это позволит увеличить интенсивность охлаждение наружных труб загрузочных окон за счет турболентности потока и увеличить срок службы системы охлаждения по сравнению с известными устройствами охлаждения проемов окон плавильных печей предназначенных для плавки меди.
1. Устройство для охлаждения проемов печи, содержащее металлическую раму, закрепленную в огнеупорной кладке печи, внутри которой установлены две расположенные одна в другой трубы, преимущественно круглого сечения, с кольцевым зазором между ними по всей длине и соединены внутренняя труба с входной магистралью, а наружная - с выходной магистралью, отличающееся тем, что верхняя часть наружной трубы снабжена выступом, смещенным внутрь кладки и соединенным с выходной магистралью, а ввод соединения внутренней трубы с входной магистралью расположен в средней части горизонтального участка трубы, а в зазоре между трубами установлен завихритель потока.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина выступа выполнена меньше толщины кладки.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что завихритель выполнен винтовым.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что высота завихрителя выполнена равной ширине зазора.
