8-4. Испарительное охлаждение печей

Некоторые металлические элементы конструкции печи, работающие в условиях высоких температур, для увеличения их стойкости и надежности в эксплуатации имеют искусственное охлаждение. Например, в доменных печах охлаждают дутьевые фурмы и гарнитуры горновой зоны; в мартеновских печах охлаждают кессоны (кессон - металлическая конструкция, поддерживающая кладку газового сопла), фурмы, рамы и заслонки рабочих окон и подпятовые балки.

До недавнего времени охлаждение производилось проточной водой при нагревании ее не выше 30 - 40 °С с повышением ее температуры всего на 6 — 15 °С. Потери тепла с водой были очень велики и составляли, например, для мартеновских печей до 15 - 25% всего тепла, израсходованного в печи (первая цифра относится к мазутным, вторая - к газовым печам).

В настоящее время у большей части мартеновских печей охлаждение испарительное, т. е. производится кипящей водой, а водоохлаждаемые элементы в этих условиях вырабатывают пар (50 - 400 кн/м2 и выше), пригодный для теплофикации или для использования в паровых турбинах низкого давления. Испарительное охлаждение, впервые осуществленное на мартеновских печах, не снижает, а увеличивает эксплуатационную надежность печей и дает высокий экономический эффект: к. п. д. печей повышается с 15 - 20 до 25 - 35% и, кроме того, резко сокращается расход охлаждающей воды, а также соответственно уменьшается расход энергии на ее перекачку.

На рис. 8-5 показаны принципиальные схемы испарительного охлаждения. На схеме а изображен принцип действия испарительного охлаждения с естественной циркуляцией воды. Каждая охлаждаемая деталь представляет собою элементарный котелок, включенный в бак-сепаратор. На схеме б показано испарительное охлаждение высокотемпературным органическим теплоносителем ВОТ (дифенильной смесью, имеющей температуру кипения 258 °С при 760 мм рт. ст., что позволяет повышать параметры получаемого пара при обычной конструкции водоохлаждаемых деталей). Смесь прогоняется через охлаждаемые детали насосом и, нагреваясь, поступает в бойлер, в котором вырабатывается водяной пар.

При схеме а все охлаждаемые элементы параллельно включаются в коллекторы, в свою очередь соединяемые с барабаном-сепаратором, расположенным на большой высоте (более 10 м) над печью. Каждый элемент вместе с соединительными трубами составляет циркуляционный контур, в, котором имеет место естественная циркуляция воды. Принудительная многократная циркуляция воды осуществляется при помощи насоса; при этом еще больше повышается надежность работы системы охлаждения. В настоящее время при многократной циркуляции получают пар с давлением до 4 Мн/м2; но это требует специального устройства охлаждаемых деталей (повышенной их прочности). Питательная (охлаждающая) вода подается от химводоочистительных установок ТЭЦ.

Рис. 8-5. Принципиальные схемы испарительного охлаждения металлических элементов печей.

Рис. 8-5. Принципиальные схемы испарительного охлаждения металлических элементов печей.

а - испарительное водяное охлаждение; б - испарительное охлаждение с промежуточным

теплоносителем.