Разработка и внедрение системы водяного охлаждения под разрежением узлов металлургических печей

• Автор: Чумаков, Юрий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Никель-Заполярный
• Количество страниц: 243 с.

1. Введение
2. Аналитический обзор
2.1. Особенности тепловой работы охлаждаемых элементов в металлургических печах
2.2. Существующие системы охлаждения промышленного оборудования
2.2.1. Охлаждение холодной водой под положительным избыточным давлением
2.2.2. Испарительное охлаждение
2.2.3. Охлаждение высокотемпературными теплоносителями
2.2.4. Газожидкостные системы охлаждения
2.3. Предшествующие исследования в области водяного охлаждения под разрежением (ВОПР)
2.3.1. Принципиальная схема системы ВОПР
2.3.2. Экспериментальные исследования системы
2.4. Заключение
3. Постановка задачи работы
Заключение
4. Исследование гидродинамических характеристик системы ВОПР
4.1. Потери на трение в газожидкостном потоке при давлении ниже
атмосферного
4.1.1. Г азовыделение в потоке
4.1.2. Потери давления в линиях системы ВОПР
4.2. Гидравлическое сопротивление заводских трубопроводов системы ВОПР
4.3. Гидродинамические характеристики насосного варианта системы ВОПР. '
4.3.1. Гидравлические показатели линий охлаждаемых элементов
4.3.2. Совместная работа линий элементов и насосной установки
4.3.3. Экспериментальная отработка системы ВОПР(н)
4.4. Обобщенная математическая модель гидравлических характеристик системы
4.5. Заключение
5. Обоснование разработки на базе системы вопр конструкции двухзонной электропечи обеднения конвертерных шлаков
5.1. Состояние вопроса
5.2. Модель осаждения механической взвеси в ванне электропечи
5.3. Заключение по главе
6. Промышленные испытания и внедрения системы водяного охлаждения под разрежением
6.1. Разработка и внедрение охлаждаемых секций сводов руднотермических печей

6.2. Промышленные испытания двухзонной электропечи обеднения с охлаждаемой разделительной перегородкой шлаковой ванны
6.2.1. Конструкция установки
6.2.2. Ход и результаты испытаний
6.3. Внедрение системы ВОПР штейновых шпуров руднотермических печей.

6.4 Заключение
7. Общие выводы по работе
8. Литература

1. Введение
Охлаждение узлов оборудования широко применяется в самых различных областях техники. По своему назначению его можно подразделить на два вида: охлаждение с целью понижения температуры в рабочем объеме оборудования и охлаждение с целью обеспечение стойкости конструкции собственно охлаждаемого узла. В ряде случаев эти две цели фактически совпадают. Так, в компрессоре с водяным охлаждением последнее, с одной стороны, снижает показатель политропы сжатия, делая процесс сжатия более экономичным, а, - с другой, предотвращает опасный перегрев конструктивного обрамления рабочего пространства машины. Напротив, при охлаждении, например, псевдоожи-женного слоя в печах обжига в кипящем слое погруженными в него холодильниками-теплообменниками целью является лишь понижение температуры рабочего объема (самого слоя); если эта цель не ставится, холодильники просто не нужны.
Последний пример, вообще говоря, является нетипичным для пирометал-лургического оборудования. Для него целью охлаждения в подавляющем большинстве случаев является обеспечение стойкости конструктивных узлов (элементов) печи, а не снижение температуры в рабочем объеме агрегата.
В настоящее время подавляющее большинство пирометаллургического оборудования - металлургических печей - в той или иной степени относится к охлаждаемым агрегатам. В некоторых из них - шахтных, Ванюкова, фьюмин-говых и некоторых других - охлаждаемые узлы являются основой конструкции печи. В других печах эти узлы составляют небольшую часть конструкции, однако при этом могут играть весьма значительную роль в работе агрегата, во много раз увеличивая его межремонтную кампанию или делая возможным осуществление в печи таких технологических функций, которые в отсутствие охлаждения узла были бы практически невозможны.
В отечественной металлургии производства металлов использование охлаждения в печах особенно велико по сравнению с зарубежной практикой

(много позже, в работе [17], было показано, что высокая интенсивность охлаждения не решает эту задачу). В установке жидкий металлический сплав, отобрав тепло от холодильников (1-й внутренний контур охлаждения), потом сам охлаждался водой в теплообменнике 2-го, внешнего контура.
Испытания были прекращены ввиду крупных эксплуатационных недостатков установки, главным из которых была необходимость регулярного подогрева металлического теплоносителя в контуре - при снижении тепловой нагрузки вследствие изменения режима работы конвертера теплоносителю грозило отвердевание в контуре, после чего контур пришлось бы полностью заменить.
Другим, более успешным случаем применения ВТТ для охлаждения печей было использование в целях взрывобезопасности кремнийорганического теплоносителя (КОТ) для охлаждения элементов перегородок ванны и холодильников горна печи Ванюкова [31,32]. Печь, пущенная в опытнопромышленную эксплуатацию, была оснащена двухконтурной системой охлаждения, в первом контуре которой использовался КОТ марки ПЭС-3; далее нагретый теплоноситель охлаждался в водяном теплообменнике.
Кремнийорганические теплоносители характеризуются относительно низкими значениями а2, что приводит к нагреву стенки охлаждаемых элементов выше температуры термического разложения КОТ, в результате чего в контуре приходится производить значительную продувку системы весьма дорогостоящим теплоносителем. Особенности тепловой работы КОТ применительно к печи Ванюкова были изучены в работе [27], показавшей бесперспективность его использования. Пожароопасность теплоносителя усугубила ситуацию, вызвав пожар в системе охлаждения, и применение КОТ было прекращено. В настоящее время упомянутые узлы печей Ванюкова охлаждаются холодной водой.
Представляется, что сложность систем охлаждения с ВТТ, дороговизна самих теплоносителей, эксплутационные неудобства, пожароопасность и ядо-