Срок службы охлаждаемых элементов доменных печей при водяном охлаждении

Элемент холодильника:	Срок службы, мес.
Шахты	30-50
Заплечиков	20-60
Горна и лещади	70-120
Фурмы:
Воздушные	0,5-6
Шлаковые	0,2-3

Испарительное охлаждение позволяет резко сократить расход воды на охлаждение доменных печей, но необходимость иметь дублирующее водяное охлаждение снижает его эффективность. Недостаток испарительной системы заключается в отсутствии оперативных методов обнаружения прогара элементов и более высокой температуре тела холодильников.

Кроме основной системы охлаждения печи холодильниками на ней предусматривается аварийная система охлаждения поливкой кожуха с сохранением его целостности.

В некоторых странах внешняя поливка и накладные холодильники иногда используются в качестве основной системы охлаждения для низа горна и лещади при углеродистой кладке.

Совершенствование в последние десятилетия конструкции холодильников для доменной печи и системы ее охлаждения в целом, а также повышение качества огнеупоров позволили увеличить продолжительность кампании печи до 12-15 лет и более.

С целью устранения недостатков, присущих чугунным холодильникам (низкая теплопроводность чугуна, наличие воздушного зазора между трубка­ми охлаждения и литым чугуном, который вследствие различия коэффициен­тов термического расширения чугуна и стали приводит к постепенному разруше­нию холодильников) рядом зарубежных фирм («Пауль Вюрт», «Даниели» и др.) были разработаны холодильники из меди.

Коэффициент теплопередачи между поверхностью медного холодильника и водой в 49 раз выше, чем у холодильников, отлитых из чугуна с шаровидным графитом. Потребность в охлаждающей воде при использовании таких холодильников на 30-35% ниже по сравнению с таковым для наиболее совершенных чугунных холодильников.

Подтвержденная практикой способность медных холодильников к быстрому наращиванию и восстановлению гарнисажа делает ненужным использование футеровки для обеспечения временной защиты панелей, собранных из медных холодильников. На период задувки печи достаточно нанести 50-75 мм слоя дешевой торкрет-массы, заполняющей канавки горячей стороны холо­дильника.

Толщина медных холодильников фирмы «Пауль Вюрт» варьируется в пределах 120-130 мм. Фирма изготавливает холодильники двух типов:

1. Обычный медный холодильник изготавливают из горячекатаного медного сляба, ширина и толщина которого соответствуют размерам готового холодильника. Каналы охлаждения представляют собой круглые отверстия, высверленные в слябе. Такой холодильник характеризуется высокой теплопроводностью (380-385 Вт/м-К) по сравнению с холодильником из чугуна (45 Вт/м•К). Длина медного холодильника этого типа ограничена возможностями оборудования для сверления каналов.

2. Холодильник второго типа изготавливают методом литья в форму-кристаллизатор. При изготовлении холодильников с литыми каналами в кристаллизатор погружают охлаждаемые графитовые стержни. Длина холодильника в этом случае не ограничена, толщина и ширина также соответствуют размерам готового холодильника. Так, для холодильников горна, не имеющих ребер и канавок, толщина составляет 80-100 мм при длине до 5 м. Для холодильников заплечиков, распара и шахты с канавками и ребрами толщина составляет 120-130 мм.

Охлаждающие каналы могут быть разной формы. Фирмой «Пауль Вюрт» установлено, что использование овальных каналов обеспечивает значительно большую поверхность теплоотдачи от горячей стороны холодильника, чем круглое поперечное сечение той же площади, поскольку такие каналы усили­вают охлаждающий эффект.

Предложенные фирмой «Пауль Вюрт» два типа медных холодильников для современных доменных печей имеют следующие преимущества:

- упрощается конструкция кожуха;

- сокращаются работы по монтажу трубопроводов;

- уменьшается требуемое количество охлаждающей воды по сравнению с таковым для наиболее совершенных чугунных холодильников;

- на период ввода печи в эксплуатацию вместо огнеупоров используется торкрет-защита;

- обеспечивается гладкий рабочий профиль;

- гарнисаж работает как эффективный теплоизолятор и сокращает теплопотери;

- при тех же размерах кожуха значительно увеличивается рабочий объем печи (благодаря отсутствию огнеупорной кладки).

В 2002 г. компанией «Мечел» и фирмой Mi-Fi-Bu разработана специальная конструкция медных холодильников. Характерное отличие холодильников конструкции Мечел/Mi-Fi-Bu – три подвода охлаждающей воды в нижней части и три отвода отработанной воды в верхней части холодильника. Стандартный холодильник имеет три пары просверленных каналов (для трубок подвода и отвода воды). На корпусе холодильника – в местах размещения болтов – с его наружной стороны привариваются вставки с целью обеспечения требуемого зазора между холодильником и кожухом ДП (рис. 6.5).

Рис. 6.5. Конструкция медного холодильника

Такое решение имеет следующие преимущества в сравнении с другими известными конструкциями:

шесть просверленных каналов в холодильнике позволяют иметь более равномерный отвод тепла при небольшом диаметре каналов;

при конструкции с тремя трубками подвода и тремя трубками отвода воды уменьшается число отверстий в кожухе.

Монтаж холодильников на кожухе печи осуществляется с помощью подвесных болтов, ввинченных в специальные гнезда, которые привариваются к внутренней поверхности кожуха. В гнездах уложены верх ние дистанционные вставки, которые кроме обеспечения требуемого зазора между холодильником и кожухом, служат также для фиксации холодильника относительно кожуха.

Преимущество такого решения заключается в том, что отсутствует потребность в сверлении дополнительных отверстий в кожухе. Такое крепление холодильника не исключает сдвига охлаждающих трубок относительно кожуха. Вследствие движения шихты и потока газа, образования и скольжения гарнисажа в процессе эксплуатации холодильники подвергаются переменным тепловым и динамическим нагрузкам, что вызывает определенное их перемещение вместе с трубками относительно кожуха. Для устранения этого явления зазор между кожухом и трубкой холодильника уплотняется с помощью компенсаторов.

После прикрепления холодильника к кожуху герметичное уплотнение осуществляется с помощью сварки: с одного конца защитная трубка приваривается к кожуху печи, со второго – к фланцу компенсатора.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие задачи выполняет система охлаждения?

2. Чем определяется конструкция холодильников?

3. Достоинства и недостатки испарительной системы охлаждения.

4. Чем определяется шаг между охлаждающими трубами в холодильнике'

5. Чем определяется толщина холодильников с залитым кирпичом?

6. Какие части печи охлаждаются испарительной и водяной системами"

7. Соли, каких металлов являются солями временной жесткости?

8. Соли, каких металлов являются солями постоянной жесткости?

9. Как предохранить выпадение механических осадков в системе охлаждения?

10. Каков удельный расход воды на охлаждение?

11. Срок службы охлаждаемых элементов доменной печи?

12. Какая система охлаждения считается аварийной?

Литература

1. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н., Юсфин Ю.С. Металлургия чугуна. – М.: Металлургия, 2004. – C. 585-599.

2. Ефименко Г.Г., Гиммельфарб А.А., Левченко В.Е. Металлургия. - М.: Металлургия, 1981. – С.352-361.

3. Плискановский С.Т., Полтавец В.В. Оборудование и эксплуатация доменных печей. – Днепропетровск: Пороги, 2004. – С. 47-70.

4. Андоньев С.Н., Филипьев О.В., Кудинов Г.М. Охлаждение доменных печей. - М.: Металлургия, 1972. - С.98-158.

5. Городецкий Я.И., Пустовар B.C., Филипьев О.В. Система испарительного охлаждения металлургических агрегатов. - М.: Металлургия, - С.109-189.

6. Остроухов И.Я., Шпарбер Л.Я. Справочник мастера-доменщика. Металлургия, 1977. - С.83-89. 7.