книги из ГПНТБ / Кривандин В.А Керамические рекуператоры

я швах. Песочный затвор, через который обычно теряется зна­ чительное количество воздуха, следует выполнять наиболее ра­ циональной конструкции. Особо следует остановиться на фак­ торах, обусловливающих растрескивание трубок рекуператора. Растрескивание трубок может иметь место только при непра­ вильной эксплуатации рекуператоров: при ошлаковании, просо­ сах холодного воздуха через рекуператор (например, три откры-

Рис. 22- Характер износа карбошамотного ре куператора методической печи

тии крышки нагревательных колодцев), возникновении чрез­ мерно большого перепада температур в стенке рекуперативных труб.

Образование настыли (толщиной 13—16 мм) на внутренней стороне трубок рекуператоров нагревательных колодцев спо­ собствует возникновению трещин, поскольку коэффициент тер­ мического расширения настыли (ЭТО’6) значительно больше коэффициента термического расширения (56 10-6) материала

трубок [21].

При быстром разогреве и высоком температурном перепаде рекуперативные трубки растрескиваются, так же как и при тер-

50

ранее выполненному ряду труб, так как в противном случае будут нарушены выполненные соединения. Для этого следует в стенах рекуперативных камер с внутренней стороны предусмот­ реть специальные пазы, расположенные несколько выше каждо­ го ряда трубок, в которые заводятся концы досок, служащие для передвижения рабочего персонала. По мере необходимости доски передвигают. Все работы при выкладке выполняют с этих досок. Даже при такой тщательной и продолжительной клад­ ке достигаемая плотность является недостаточной, так как верх­ нее соединение трубы с муфтой не удается надежно уплотнить.

Рис. 23. Стенд для предварительной сборки трубчато­ го карбошамотного рекуператора

Для улучшения качества сборки рекуператора на заводе им. Петровского был применен стендовый метод [28]. Стенд пред­ ставляет собой сварной металлический (каркас, облицованный изнутри досками (рис. 23). Внутренние размеры стенда точно соответствуют размерам рекуперативной камеры. Насадку реку­ ператоров набирают в стенде в перевернутом состоянии; таким образом, верхние соединения труб рекуператоров (рис. 24, б) при сборке в стенде становятся нижними (рис. 24, а). Цементом промазывают только нижние (в стенде) соединения рекупера­ тивных труб с муфтами, тщательно обрабатывая как наружные, так и внутренние швы этого соединения. Полностью удаляют выступы цемента внутрь трубы, чтобы во время эксплуатации на этих выступах не осаждалась пыль. После выкладки каждо­ го ряда его выдерживают 24 часа.

52

При сборке рекуператора в стенде следует следить за тем, чтобы раствор мертеля не попадал в стыки фасонных деталей, которые набирают всухую. Попавший в эти стыки цемент быстро схватится и впоследствии кирпичи очень трудно очистить перед укладкой в рекуператоре. После выдержки до полного схваты­ вания цемента кладку, выполненную в стенде, разбирают и ряд за рядом переносят в камеру рекуператора, причем каждую трубку переносят вместе с примазанной к ней муфтой. Неуплот­ ненный стык трубы легко уплотняется в камере, где он является нижним соединением.

Применение стендовой сборки позволяет на два-три дня со­

галлургическом заводе по предложению работников Московско­ го института стали отсортированные трубы и муфты распо­ лагали на платформе сушила в перевернутом положении (рис. 24, а), тщательно промазывали швы и выдерживали в су­ шиле при температуре 200—250° в течение 10—12 час. Затем трубки, соединенные с муфтами, переносили в камеру рекупера­ тора, собираемого в дальнейшем очень тщательно. После вы­ держки в сушиле цемент схватывался настолько хорошо, что бы­ ло невозможно отделить трубку от муфты. Рекуператор, собран­ ный таким образом, обладал весьма высокой герметичностью, которая не влияла на работу автоматизированной сталеплавиль­ ной печи.

Большое значение имеет рациональная конструкция песочно­ го затвора рекуператора. Известно, что через обычно применя­ емый песочный затвор (рис. 25, а) теряется значительное коли­ чество воздуха. Поэтому работниками Стальпроекта были раз­ работаны усовершенствованные конструкции песочного затвора (рис. 25, бив); автором настоящей книги предложен упрощен­ ный песочный затвор (рис. 25, г). К сожалению, сравнительных испытаний этих песочных затворов не проводили и об их герме­ тичности можно судить только по длине не изолированных пес­

53

ком швов, которые на рис. 25 обозначены через К. С этой точки зрения, упрощенный песочный затвор, являясь наиболее про­ стым по конструкции, должен обладать наибольшей плотно­ стью. Кроме того, песочные затворы, в которых применены ке­ рамические нож1И, часто характеризуются низкой герметично­ стью из-за неодинакового положения и недостаточного заглуб­ ления ножей в песок, что происходит в результате термического роста рекуператора.

Рис. 25. Конструкции песочных затворов рекупе­ раторов:

рекуператор необходимо тщательно осмотреть и проверить на плотность. Просмотрев каждую трубу рекуператора при помощи переносной электролампы, необходимо удалить все остатки це­ мента, выступающие внутри трубы. Для проверки на плотность можно разложить коптящий костер перед вентилятором и про­ дувать смесь дыма с воздухом через воздушный тракт рекупе­ ратора. По просочившимся струйкам дыма можно определить, где расположены неплотности, и по возможности их устранить. Необходимо помнить, что некачественная выкладка рекуперато­ ра чревата весьма неприятными последствиями в процессе его

54

эксплуатации, поэтому кладку рекуператора необходимо вести очень тщательно, поручая работу наиболее опытным ка­ менщикам.

Большое значение имеет режим разогрева рекуператоров. Чрезмерно быстро разогревать рекуператор нельзя, поскольку при этом возможно образование трещин и раскрытие швов реку­ перативной насадки. По рекомендации Центроэнергочермета [8], сушить и разогревать нагревательные колодцы и рекупе­ раторы следует в течение 120 час., предусматривая восьмича­ совые выдержки при температурах 250, 550 и 750°. Охлаждать рекуператоры для ремонта рабочего пространства печей следу­ ет в течение 50—60 час. при закрытом дымовом шибере. Состав­ ляя график сушки разогрева, следует учитывать состояние клад­ ки и ее изменения в процессе эксплуатации.

Работа на нагревательных колодцах

Обычно рекуператоры рассматриваемой конструкции приме­ няют на нагревательных колодцах, отапливаемых из центра по­ да (рис. 26), и на колодцах с верхним отоплением (рис. 27). В СССР значительное распространение, как известно, получили колодцы с центральной горелкой, хотя в последнее время начи­ нают также применять и колодцы с верхним отоплением.

Колодцы с центральной горелкой чаще всего отапливаются смешанным газом теплотворностью 1300—1500 ккал/нм3. Воздух подогревается до 800—850° в керамическом рекуператоре с по­ верхностью нагрева обычно 396 м2 при температуре дымовых газов на входе 1200—1300°. В рекуператоре установлено шесть рядов труб, из которых два нижних и два верхних выполнены из карбошамотных, а средние ряды— из шамотных трубок. В ячейке колодца нагревается одновременно 12—16 слитков ве­ сом по 4—7 т; тепловая нагрузка достигает 5 • 106 ккал/час. Скорость движения продуктов сгорания в рекуператоре (при нормальных условиях) равна 0,7—1 м/сек, воздуха — до 1,5 м/сек. Средний к. п. д. рекуператора составляет около 85% при коэф­ фициенте теплопередачи 6—8 ккал/м2 ■ час ■ град. Величина коэффициента теплопередачи по данным Г. Ф. Дегтева зависит от скорости движения воздуха (рис. 28). Потери напора на воз­ душной стороне рекуператора составляют 5—6 мм вод. ст. и в ос­ новном зависят от расхода воздуха (рис. 29). Потери напора по дымовому тракту равны 4—5 мм вод. ст. Перепад давлений меж­ ду воздушной и дымовой сторонами составляет от 6 до 17 мм вод. ст. Столь значительный перепад давлений приводит часто к большой утечке воздуха в дымовые каналы и в конечном счете к уменьшению производительности нагревательных колодцев.

Для снижения утечек воздуха было уменьшено сопротивле­ ние горловины горелки [8, 28] путем ее расширеиия до диаметра 928 мм, что сократило потери воздуха до 25—35%. Для дальней-

55

По Я-Я

Рис. 26. Нагревательный колодец, отапливаемый из центра пода.

1 — холодный воздух; 2 — нагретый воздух; 3 — горелка; 4 — дымовые газы; 5 — рекуперативные камеры

56

шего уменьшения сопротивления на пути движения воздуха рас­ ширили проходные сечения в перегородках насадки. Все это вместе и применение стендовой сборки рекуператора дало весьма положительные результаты, которые приведены в табл. 11 [28].

Рис. 27. Нагревательный колодец с верхним отоплением;

/ — холодный воздух; 2—нагретый воздух; 3 — газообразное топливо; 4 — ды­ мовые газы

Таблица 11

Изменение работы рекуператоров после уменьшения сопротивления по воздушному тракту

57

Скорость воздуха при О'вдвух нижних ходах, м/сек

~02 Из 04 Ид Ив ~07 Иё 09 То

Со же в остальных ходах, м/сек

Рис. 28. Зависимость изменения суммарного коэф­ фициента теплопередачи карбошамотного рекупе­ ратора от скорости движения воздуха при работе на нагревательных колодцах:

( _ доменный газ; 2 — смешанный газ теплотворностью

1400 ккал/нм*

7о же в остальных ходах, м/сек

Рис. 29. Зависимость потери напора на воздушной стороне карбошамот­ ного рекуператора от скорости движения воздуха при работе на нагрева­ тельных колодцах

58

Уменьшение утечек воздуха может быть достигнуто при эжекции подогреваемого в рекуператоре воздуха [22, 23]. Для этого в трубопроводе горячего воздуха устанавливают эжектор (рис. 30), при помощи которого воздух из керамического реку­ ператора засасывается воздухом более высокого давления, на­ гретым в металлическом рекуператоре до 300°. Этот метод мо­ жет быть эффективным только в том случае, если расход эжектирующего воздуха будет относительно небольшим и не будет существенно влиять на температуру подогрева воздуха.

Рис. 30. Эжектирование воздуха из рекуператоров нагрева­ тельных колодцев:

/ — эжектор; 2 —топливо; 3 — металлический рекуператор; 4—вентиля- лятор; 5 — трубопровод эжектирующего воздуха

Колодцы, отапливаемые из центра пода, до последнего вре­ мени работали с заправкой подины мелким коксиком, что небла­ гоприятно оказывалось на работе колодцев и особенно рекупе­ раторов. При работе с коксиком [29] в большом количестве обра­ зуются легкоплавкие кремнекислые шлаки, которые вызывают постепенное ошлакование горловины горелки и уменьшение ее сечения. Это приводит к возрастанию сопротивления воздушного тракта и резкому увеличению утечки воздуха (до 40—50%). В ре­ зультате приходилось снижать тепловые нагрузки, что сопровож­ далось уменьшением производительности и преждевременными остановками колодцев на холодный ремонт. Так, например, на одном из колодцев [29] за 2,5 месяца работы тепловые нагруз­ ки были снижены с 3 ■ 106 до 1,5 • 106 ккал!час.

Происходило также засорение и ошлакование рекупера­ тивных труб [29]. Частицы шлака и коксика, содержащиеся в дымовых газах, прилипали к стенкам труб верхней части на­ садки, образуя плотные настыли следующего состава [21]:

SiO2= 46 —50%; А12О3 = 21 — 28%; Fe2O3 = 15—19%;

FeO=l—2%; SiC = 0,1 — 1,0%;

MnO 4- CaO + MgO — остальное.

59