§ Охлаждение печей

Испарительное охлаждение
При испарительном охлаждении используется в основ­ном скрытая теплота парообразования, которая отводится от охлаждаемой поверхности испаряющейся водой. Коэф­фициент теплоотдачи к кипящей воде от стенки значитель­но больше, чем к холодной воде. Это и создает условие для отбора тепла от стенки в количестве необходимом для ис­парения воды, т.е. 2260 кДж/кг, что в несколько десятков раз больше, чем при водяном охлаждении.
Схема испарительного охлаждения является более про­грессивной и экономически выгодной, несмотря на дополнительные затраты на химическую очистку воды. Она по­всеместно вытесняет водяное проточное охлаждение, так как по сравнению с ним позволяет в 60 – 100 раз сократить расход воды и в 9 – 10 раз увеличить срок службы дета­лей. Схема испарительного охлаждения (ИО) также дает возможность использовать тепло получаемого пара. Для испарительного охлаждения применяют умягченную катионированную воду, при которой исключается отложение на­кипи.
Принципиальная схема контура циркуляции воды и па­роводяной смеси в установке ИО подобна схеме котла-утилизатора. В большинстве схем – циркуляция естест­венная, за счет разности плотности воды и пароводяной смеси. Принудительная, с помощью циркуляционных насо­сов, циркуляция применяется в случае резких колебаний тепловых нагрузок на охлаждаемые элементы печи или при сложной конфигурации этих элементов. При проекти­ровании и наладке схем ИО выполняются расчеты на прочность стенок охлаждаемых деталей по максимальна возможной плотности теплового потока. Расчет контура циркуляции проводят для определения расхода воды, раз­меров труб и кратности циркуляции, которые обеспечива­ют устойчивый режим работы схемы. Так как давление в контуре ИО выше 0,5МПа, расчеты выполняются в соот­ветствии с нормативными методами расчета котельных аг­регатов, а сами системы находятся под контролем службы Госгортехнадзора.
Доменные печи
Современная доменная печь теряет с охлаждающей во­дой в среднем до 120 – 170 кВт на 1 т выплавляемого чу­гуна.

Потери тепла распределяются по зонам доменной печи следующим образом: шахта, распар и заплечики 67 %, фурменная зона 28 %, горн и лещадь 5 %.

В качестве охлаждающих элементов, которые устанав­ливаются почти по всей высоте шахты печи и горна, при­меняются плитовые холодильники. В каждой такой чугун­ной плите залит змеевик из стальной трубки, для прохода охлаждающей паро-водяной смеси.
Тепловой режим работы холодильников не стабилен во времени. Он зависит от режима работы печи, периода кам­пании и места расположения холодильника. В тоже время плотность теплового потока, которую воспринимает холо­дильник, почти не зависит от объема доменной печи и составляет для плитовых конструкций в среднем 23 кВт/м². Температура внутренней рабочей поверхности холодиль­ников этой зоны колеблется от 180 до 600°С.
Для отливки плиты применяют чугун марки ЖЧХ – 0,8. В связи с этим ни один из участков холодильников не должен находиться длительное время при температуре выше 550 °С. По условию прочности давление 0,8 МПа явля­ется для них верхним пределом.

Шаг между охлаждающими трубками в плитовом холо­дильнике 200 – 250 мм, диаметр трубки 44 – 52 мм. Тол­щина плит 140 – 150 мм, высота 1 – 3 м, ширина 700 – 1500 мм. Конструкция некоторых типов холодильников дана на рис. 89.

Общий расход питательной воды на все холодильники этой зоны достигает 20 – 40 м³/ч.
Схема соединения холодильников доменной печи в кон­тур испарительного охлаждения может быть одно- или двухзонной. Однозонная схема (рис. 90) более распростра­нена. При двухзонной схеме в первую зону входят только холодильники шахты, а во вторую – холодильники фурменной зоны и горна.
П о периметру печи размещается от 2 до 6 вертикальных рядов холодильников-секций. Каждая секция может иметь свой барабан-сепаратор и работает как самостоятельный контур. Барабаны-сепараторы размещаются на расширенной колошниковой площадке над крышей поддоменника или в одной галерее с барабаном-се­паратором испарительного ох­лаждения клапанов воздухо-нагревателя (на высоте около 20 м). В конструкции фурмен­ных холодильников предусмат­ривают их работу как на испа­рительном охлаждении, так и возможность переключения их на охлаждение проточной во­дой. В большинстве случаев воздушные фурмы охлаждают­ся по схеме ИО, а шлаковые – по схеме водяного проточного охлаждения.
Закономерность повыше­ния солесодержания циркули­рующей котловой воды и влия­ние продувки на его уровень лежит в основе метода опре­деления прогара холодильни­ков. По непрерывной записи солесодержания можно за­фиксировать момент, когда произойдет снижение темпа роста солесодержания. А причиной этому является утечка воды в результате прогара.
Эксплуатация установок испарительного охлаждения и штат обслуживания находится в ведении доменного цеха. Технический контроль осуществляет служба главного энер­гетика завода.
На каждую доменную печь в смену приходится один слесарь – дежурный по системе охлаждения.