§ Охлаждение печей

Мартеновские печи
И нтенсификация сталеплавильного производства при­вела к некоторой модернизации конструкции печей. В настоящее время часть парка мартеновских печей реконстру­ирована на двухванные агрегаты. При этом схемы охлаж­дения остаются без существенных изменений. В схемы ИО включены элементы печи, находящиеся в наиболее тяжелых температурных условиях: кессоны газовых печей, фурмы и форсунки мазутных печей, пятовые балки главно­го свода и пережимов, рамы и заслонки завалочных окон, столбики передней стенки, а также перекидные и регули­рующие устройства и другие элементы.
Температура стенки охлаждаемых стальных элементов мартеновской печи, при которой обеспечивается ее надеж­ная работа, составляет 400– 500°С. Стойкость охлаждае­мых деталей в среднем составляет 3 – 4 кампании печи по своду, т.е. 2 – 3 года.
Параметры получаемого пара зависят, как правило, от предельных давлений для конструкций охлаждаемых эле­ментов. В основном приняты давления на мартеновских схемах ИО до 1 – 4 МПа. Все охлаждаемые элементы пе­чей выполняются полой или трубчатой конструкции с тол­щиной стенки не менее 12 мм из листовой стали марки 15К. Расчеты деталей на прочность и схем охлаждения на устойчивость циркуляции ведутся с учетом воспринимае­мых максимальных плотностей теплового потока. Эта величина не зависит от садки печи и для разных деталей ко­леблется в пределах от 17 – 40 кВт/м² (с защитной футе­ровкой) до 400 – 700 кВт/м² (с оголенной поверхностью). К концу кампании, в результате разрушения футеровки, отвод тепла значительно увеличивается.
Принципиальная схема испарительного охлаждения мартеновской печи на газовом отоплении дана на рис. 91. Все схемы работают с естественной циркуляцией, что уве­личивает ее надежность и снижает стоимость. Улучшению циркуляции способствует расположение барабана-сепара­тора на высоте не менее 10 м от верха охлаждаемой дета­ли. Опыт эксплуатации показывает, что большая надеж­ность работы и удобство обслуживания имеет схема с рас­положением барабанов на крыше цеха в специальной галерее. Объем барабанов выбирают из условия создания запаса воды на случай отключения на работу в течение 1 – 2 ч.
Трубные разводки, как подъемные, так и опускные вы­полняют с промежуточными коллекторами, при условии, что объединяемые трубы немного отличаются по гидравли­ческим сопротивлением. Рекомендуемый диаметр опускных труб 50 – 70 мм, подъемных 100 – 150 мм. Размеры уточняются при гидравлическом расчете циркуляции.
Скорость циркуляции в охлаждаемых деталях должна быть не менее 0,4 – 0,8 м/с, а в опускных трубах не более 2 м/с. Рекомендуемые кратности циркуляции: для кессо­нов и фурм 40, для пятовых балок 30, для рам и заслонок завалочных окон 15. Средний показатель выработки пара в системах испарительного охлаждения мартеновских пе­чей составляет 0,2 – 0,3 т/т стали. Перспективной является схема с повышенными параметрами пара, что позволит объединить ее с котлами-утилизаторами.
Нагревательные печи
Среди большого разнообразия нагревательных печей в качестве примера рассмотрим методическую печь для на­грева металла перед сорто- или листопрокатными станами. Это крупная печь с высокотемпературными зонами, 20 – 30% тепловой мощности которых расходуется в охлаждае­мых элементах конструкции.
В схемы испарительного охлаждения включены элемен­ты: подовые продольные трубы (48% от всех потерь теп­ла), поперечные (опорные) трубы (37%), балки торцов загрузки и выгрузки, рамы, отбойники, шиберы, горелки и др. (15;%).
Плотность тепловых потоков на охлаждаемые элементы достигает 50 – 120 кВт/м².
Из охлаждаемых элементов печи основными являются подовые трубы – продольные и поперечные, которые обыч­но изготовляются из труб круглого сечения из стали марок 10 и 20. Диаметр и толщина стенок труб определяются из условий прочности при весовой нагрузке и истирании. Они зависят от геометрических размеров печи и находятся в пределах от 7610 мм до 12020 мм. Длина труб 12 – 30м.

Принципиальная схема испарительного охлаждения ме­тодической печи дана на рис. 92.
Системы испарительного охлаждения современных ме­тодических печей работают по схеме естественной цирку­ляции с избыточным давлением 1,5 – 4,5 МПа. Каждую из продольных подовых труб включают самостоятельным кон­туром, а поперечные трубы, группами по 2 – 3 трубы, сое­диненных последовательно, подключают параллельными контурами к барабану-сепаратору. Тепловая нагрузка на каждый самостоятельный контур (или группу) составляет 400 – 800 кВт. Допустимая скорость циркуляции в конту­рах методической зоны 0,8 м/с, в сварочной зоне 1,2 м/с, в опускных трубах 0,8 – 1,5 м/с, в подъемных – до 15 м/с.
Схемы испарительного охлаждения нагревательных пе­чей на повышенном давлении до 4,5 МПа целесообразно объединять в комплексные схемы с котлами-утилизатора­ми этих печей. Это может улучшить технико-экономические показатели системы охлаждения.
На экономические показатели существенно влияет сто­имость пара заводской ТЭЦ, доля которого замещается паром, вырабатываемым в системе испарительного охлаж­дения.