Логотип – ПРАЙМХОЛОД
г.Киев, ул. Бориспольская, 9

Системы охлаждения в металлургической промышленности

Фото - Системы охлаждения в металлургической промышленности - «ПРАЙМХОЛОД»

В последнее время широко внедряется система испарительного охлаждения металлургических печей (доменных, мартеновских, электроплавильных, нагревательных и вагранок). При испарительном охлаждении тепло от нагретых элементов печи отводится водой, нагревающейся до образования пароводяной эмульсии. При этом используется скрытая теплота парообразования, т. е. тепло, отбираемое охлаждающей водой, затрачивается на ее испарение. В холодильники печи подается вода, освобожденная от солей жесткости и лишенная коррозионных свойств. Получаемый пар используется на технологические нужды завода.

При испарительном охлаждении 1 кг воды, испаряясь, отбирает у охлаждаемой детали 539 ккал. Кроме того, поступающая в систему вода, нагреваясь до кипения, отбирает еще 70 ккал. Чтобы отобрать такое же количество тепла при водяном охлаждении при повышении температуры воды на 10° С потребовалось бы (539+70)/10~60 кг воды, т. е. в 60 раз больше, чем при испарительном охлаждении.

В схеме с принудительной циркуляцией вода из бака-сепаратора подается к детали с помощью специального насоса, при этом давление в системе может быть доведено до 18—40 кгс/см2.

Испарительное охлаждение имеет следующие достоинства: 1) вода необходима на охлаждение деталей лишь нижнего строения металлургических печей, т. е. требуется примерно 30% ее общего расхода при водяном охлаждении; 2) обеспечивается надежность работы печи и сокращаются ее простои для ремонта охлаждаемых деталей; 3) используется тепло охлаждающей среды в виде пара; 4) уменьшаются в три раза объем сооружений и мощность системы водоснабжения.

До настоящего времени системы испарительного охлаждения доменных печей резервируются устройством водяного охлаждения, что вызывает дополнительные капиталовложения.

Фото - Системы охлаждения в металлургической промышленности - «ПРАЙМХОЛОД»

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, псевдоожиженного 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.

В настоящее время подавляющее большинство пирометаллургического оборудования - металлургических печей - в той или иной степени относится к охлаждаемым агрегатам. В некоторых из них - шахтных, Ванюкова, фьюминговых 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. Это объясняется тем, что до последнего времени одним из генеральных направлений развития нашего пирометаллургического производства являлось форсирование печей, стремление повысить их удельную производительность. Это давало возможность снизить капитальные затраты при строительстве и реконструкции металлургических объектов или повысить мощность действующих переделов без значительных капиталовложений. Поскольку увеличение удельной производительности ведет к повышенному износу конструкции печи, прежде всего ее огнеупорной футеровки, форсированный режим работы становится возможным только при защите конструкции путем использования охлаждения.

Вследствие этого отечественная металлургия обладает несомненным приоритетом в части использования в различных печах охлаждаемых узлов разных конструкций, а также в отношении применения в них разных систем охлаждения.

Фото - Системы охлаждения в металлургической промышленности - «ПРАЙМХОЛОД»

На зарубежных предприятиях удельная мощность печных агрегатов при прочих равных условиях обычно существенно, иногда в 2-3 раза и более, меньше, чем на отечественных. Соответственно, отпадает надобность и в охлаждении многих узлов и корпуса печей в целом. Тем не менее, и в данном случае полностью отказаться от охлаждения чаще всего не представляется возможным. Однако используется охлаждение при этом обычно только для ограниченных по площади узлов, которые работают в тяжелых условиях даже при небольшой удельной производительности печи.

Работа охлаждаемого узла или элемента в печи характеризуется рядом показателей, которые определяются тремя группами величин. Первая группа - это характеристика воздействия на охлаждаемый элемент со стороны рабочего пространства печи. К этой группе относятся температура рабочего пространства, теплофизические и физико-химические свойства печной среды, которая контактирует с элементом, показатели гидроаэродинамического воздействия среды на элемент и ряд других. Вторая группа - это характеристика стенки охлаждаемого элемента, разделяющей печное пространство и среду, охлаждающую элемент. К этой группе относятся конструкция стенки элемента и теплофизические и физико-химические свойства материала стенки. Наконец, третья группа, - это характеристики охлаждающей элемент среды. К ним относятся температура среды, ее теплофизические и физико-химические свойства, показатели гидроаэродинамического воздействия охлаждающей среды на стенку элемента и некоторые другие.

Фото - Системы охлаждения в металлургической промышленности - «ПРАЙМХОЛОД»

Фото - Системы охлаждения в металлургической промышленности - «ПРАЙМХОЛОД»

Способ (система) охлаждения непосредственно определяет интенсивность процесса отвода тепла к охладителю, хотя в той или иной степени влияет и на характеристики стенки, а через последние - на интенсивность воздействия печной среды на элемент. Все же, поскольку система охлаждения в наибольшей степени определяет интенсивность охлаждения, именно с точки зрения последней обычно в первую очередь характеризуют разные системы.

Фото - Системы охлаждения в металлургической промышленности - «ПРАЙМХОЛОД»

Фото - Системы охлаждения в металлургической промышленности - «ПРАЙМХОЛОД»

В настоящее время для охлаждения узлов металлургических печей преимущественно используют три системы: воздушную, холодной водой под положительным избыточным давлением (ее называют просто водяным охлаждением) и испарительную. Воздушное охлаждение ввиду, прежде всего, особых теплофизических свойств охладителя - воздуха характеризуется весьма низкой интенсивностью охлаждения, в силу чего может применяться и применяется только для ограниченного круга условий, в которых работают охлаждаемые узлы. Интенсивность охлаждения холодной водой, по меньшей мере, на два порядка выше, чем при воздушном охлаждении; еще больше, как правило, интенсивность при испарительной системе охлаждения. Эти две системы охлаждения и применяются для печных узлов, работающих в тяжелых условиях.

Системи охолодження в металургійній промисловості

Останнім часом широко впроваджується система випарного охолодження металургійних печей ( доменних , мартенівських , електроплавильних , нагрівальних і вагранок ) . При випарному охолодженні тепло від нагрітих елементів печі відводиться водою, нагрівається до утворення пароводяної емульсії. При цьому використовується прихована теплота пароутворення , тобто тепло , що вбирається охолоджуючою водою, витрачається на її випаровування . У холодильники печі подається вода , звільнена від солей жорсткості і позбавлена корозійних властивостей . Одержуваний пар використовується на технологічні потреби заводу.

При випарному охолодженні 1 кг води , випаровуючись , відбирає у охолоджуваної деталі 539 ккал. Крім того , вода, що надходить до системи, нагріваючись до кипіння , відбирає ще 70 ккал. Щоб відібрати таку ж кількість тепла при водяному охолодженні при підвищенні температури води на 10 ° С було б потрібно ( 539 +70 ) / 10 ~ 60 кг води , тобто в 60 разів більше , ніж при випарному охолодженні .

У схемі з примусовою циркуляцією вода з бака - сепаратора подається до деталі за допомогою спеціального насоса , при цьому тиск у системі може бути доведено до 18-40 кгс/см2.

Випарне охолодження має такі переваги : 1) вода необхідна на охолодження деталей лише нижньої будови металургійних печей , т. е потрібно приблизно 30% її загальної витрати при водяному охолодженні , 2) забезпечується надійність роботи печі і скорочуються її простої для ремонту охолоджуваних деталей; 3 ) використовується тепло охолоджуючого середовища у вигляді пару , 4) зменшуються в три рази обсяг споруд і потужність системи водопостачання.
До теперішнього часу системи випарного охолодження доменних печей резервуються пристроєм водяного охолодження , що викликає додаткові капіталовкладення.

Охолодження вузлів устаткування широко застосовується в самих різних областях техніки . За своїм призначенням його можна поділити на два види : охолодження з метою зниження температури в робочому об'ємі обладнання та охолодження з метою забезпечення стійкості конструкції власне охолоджуваного вузла. У ряді випадків ці дві мети фактично збігаються. Так , в компресорі з водяним охолодженням останнє , з одного боку , знижує показник політропи стиснення , роблячи процес стиснення більш економним, а , - з іншого , запобігає небезпечному перегріву конструктивного обрамлення робочого простору машини. Навпаки , при охолодженні , наприклад , псевдорідинного шару в печах випалу в киплячому шарі з зануреними в нього холодильниками - теплообмінниками метою є лише зниження температури робочого об'єму ( самого шару ) ; якщо ця мета не ставиться , холодильники просто не потрібні.

В даний час переважна більшість пірометалургійного обладнання - металургійних печей - тією чи іншою мірою відноситься до агрегатів, що охолоджуються. У деяких з них - шахтних , Ванюкова , ф’юмінгових та деяких інших - охолоджувані вузли є основою конструкції печі. В інших печах ці вузли становлять невелику частину конструкції , однак при цьому можуть відігравати досить значну роль в роботі агрегату , у багато разів збільшуючи його міжремонтну кампанію або роблячи можливим здійснення в печі таких технологічних функцій , які в відсутність охолодження вузла були б практично неможливі.

У вітчизняній металургії виробництва металів використання охолодження в печах особливо поширене в порівнянні із зарубіжною практикою. Це пояснюється тим, що до останнього часу одним з генеральних напрямків розвитку нашого пірометалургійного виробництва було форсування печей, прагнення підвищити їх питому продуктивність. Це давало можливість знизити капітальні витрати при будівництві та реконструкції металургійних об'єктів або підвищити потужність діючих перероблених печей без значних капіталовкладень. Оскільки збільшення питомої продуктивності веде до підвищеного зносу конструкції печі, насамперед її вогнетривкої футеровки, форсований режим роботи стає можливим тільки при захисті конструкції шляхом використання охолодження.

Внаслідок цього вітчизняна металургія має безсумнівний пріоритет в плані використання в різних печах охолоджуваних вузлів різних конструкцій, а також щодо застосування в них різних систем охолодження.


На закордонних підприємствах питома потужність пічних агрегатів при інших рівних умовах зазвичай істотно ( іноді в 2-3 рази і більше) менша, ніж на вітчизняних . Відповідно, відпадає потреба і в охолодженні багатьох вузлів і корпусу печей в цілому. Тим не менше, і в даному випадку повністю відмовитися від охолодження найчастіше не представляється можливим. Однак використовується охолодження при цьому зазвичай тільки для обмежених за площею вузлів , які працюють у важких умовах навіть при невеликій питомій продуктивності печі.

Робота охолоджуваного вузла або елемента в печі характеризується рядом показників , які визначаються трьома групами величин . Перша група - це характеристика впливу на охолоджуваний елемент з боку робочого простору печі. До цієї групи відносяться температура робочого простору, теплофізичні та фізико-хімічні властивості пічного середовища , яке контактує з елементом , показники гідро-аеродинамічного впливу середовища на елемент і ряд інших. Друга група - це характеристика стінки охолоджуваного елементу , що розділяє пічний простір і середовище , що охолоджує елемент . До цієї групи відносяться конструкція стінки елемента і теплофізичні та фізико-хімічні властивості матеріалу стінки . Нарешті , третя група , - це характеристики середовища, що охолоджує елемент. До них відносяться температура середовища, його теплофізичні та фізико-хімічні властивості , показники гідро-аеродинамічного впливу охолоджуючого середовища на стінку елемента і деякі інші.

Спосіб (система) охолодження безпосередньо визначає інтенсивність процесу відведення тепла до охолоджувача, хоча в тій чи іншій мірі впливає і на характеристики стінки , а через останні - на інтенсивність впливу пічного середовища на елемент . Все ж, оскільки система охолодження найбільшою мірою визначає інтенсивність охолодження , саме з точки зору останньої зазвичай в першу чергу характеризують різні системи.

В даний час для охолодження вузлів металургійних печей переважно використовують три системи : повітряну, холодною водою під позитивним надлишковим тиском (її називають просто водним охолодженням) та випарна. Повітряне охолодження з огляду на, перш за все , особливі теплофізичні властивості охолоджувача повітря характеризується досить низькою інтенсивністю охолодження , в силу чого може застосовуватися і застосовується тільки для обмеженого кола умов, в яких працюють охолоджувані вузли. Інтенсивність охолодження холодною водою , щонайменше, на два порядки вище , ніж при повітряному охолодженні; ще більше, як правило, інтенсивність при випарній системі охолодження. Ці дві системи охолодження і застосовуються для пічних вузлів , що працюють у важких умовах.

index.php?option=com_content&view=article&catid=10&id=25 "ПРАЙМХОЛОД" -
многофункциональное предприятие,
реализующее крупные
проекты

по комплексному оснащению
системами холодоснабжения

Оставьте заявку по
интересующей Вас
продукции или услуге.
Мы с Вами обязательно
свяжемся!

Компания "ПРАЙМХОЛОД" выполняет
проектирование, строительство
и реконструкцию складских
низкотемпературных помещений.
Подбор оптимального оснащения.

© PRIMEHOLOD. Все права защищены
Сайт продвигается в Abweb