RU2477322C1 - Hot-blast valve of hot-blast stoves - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: valve includes a lined water-cooled shutoff disc and a lined water-cooled housing with a cover plate. The housing consists of a lined throat, attachment flanges and a cylindrical part, inside which there located are stop rings with a sealing surface, which form an inter-annular space between each other for arrangement of a shutoff disc. Stop rings are made as integral parts of attachment flanges. On each side of the inter-annular space there are two annular channels for the water cooling the stop rings and attachment flanges. Annular channels are connected with their holes to a common cooling water supply and discharge system. The ratio of location depth of contact sealing surface of the stop ring from upper edge of lining on it to the width of inter-annular space is equal to 1.0-1.35.

EFFECT: use of the invention allows reducing heat losses in the valve, improving operating reliability and increasing its service life.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, а точнее к конструкции клапанов горячего дутья доменных воздухонагревателей.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, and more specifically to the design of hot-blast valves for blast furnace air heaters.

Известен клапан горячего дутья доменных воздухонагревателей, см. а.с. СССР №1792979, кл. C21B 9/12, заявл. 06.07.90 г., опубл. 07.02.93 г., содержащий футерованный запорный диск, размещенный внутри водоохлаждаемого корпуса, состоящего из горловины с крышкой, присоединительных фланцев и цилиндрической части, внутри которой с образованием кольцевого канала расположены упорные кольца с огнеупорной футеровкой переменной толщины. Упорные кольца и присоединительные фланцы выполнены в виде отдельных элементов конструкции и соединены между собой сваркой.Known hot blast valve blast furnaces, see and.with. USSR No. 1792979, class C21B 9/12 claimed 07/06/90, publ. 02/07/93, containing a lined locking disk, placed inside a water-cooled case, consisting of a neck with a cover, connecting flanges and a cylindrical part, inside which thrust rings with a refractory lining of variable thickness are located with the formation of an annular channel. Thrust rings and connecting flanges are made in the form of separate structural elements and are interconnected by welding.

Отношение толщины огнеупорной футеровки на упорных кольцах со стороны запорного диска к толщине ее со стороны присоединительных фланцев составляет 1,4-1,7, а отношение глубины кольцевого канала к его ширине составляет 1,3-1,5.The ratio of the thickness of the refractory lining on the thrust rings on the side of the locking disk to its thickness on the side of the connecting flanges is 1.4-1.7, and the ratio of the depth of the annular channel to its width is 1.3-1.5.

Недостатком данного устройства является то, что в режиме дутья не обеспечивается необходимый минимальный уровень обогрева незащищенной контактной поверхности упорных колец, что неизбежно приводит к возрастанию тепловой нагрузки на клапан, увеличению тепловых потерь в нем и, как следствие, снижению срока его службы.The disadvantage of this device is that in the blast mode the required minimum level of heating of the unprotected contact surface of the thrust rings is not provided, which inevitably leads to an increase in the heat load on the valve, an increase in heat loss in it and, as a result, a decrease in its service life.

Следующим недостатком известной конструкции является выполнение упорных колец и присоединительных фланцев в виде отдельных элементов конструкции, соединенных между собой с помощью сварки. Увеличение количества сварных швов, находящихся в зоне высоких температур, существенно снижает эксплуатационную надежность клапана и уменьшает срок его службы.Another disadvantage of the known design is the implementation of thrust rings and connecting flanges in the form of individual structural elements, interconnected by welding. An increase in the number of welds in the high temperature zone significantly reduces the operational reliability of the valve and reduces its service life.

Наиболее близким по технической сущности является клапан горячего дутья доменных воздухонагревателей, содержащий футерованный водоохлаждаемый запорный диск, водоохлаждаемый футерованный корпус с крышкой, состоящий из футерованной горловины, присоединительных фланцев и цилиндрической части, внутри которой с образованием между ними межкольцевого пространства для размещения запорного диска расположены упорные кольца с уплотнительной поверхностью, а с каждой стороны межкольцевого пространства выполнены два кольцевых канала для воды, охлаждающей упорные кольца и присоединительные фланцы, подключенные к системе подвода и отвода охлаждающей воды. Упорные кольца и присоединительные фланцы выполнены в виде отдельных элементов конструкции и соединены между собой сваркой (патент России №2318023, кл. C21B 9/12, F16K 49/00, заявл. 26.04.2006 г., опубл. 27.02.2008 г.).The closest in technical essence is a hot blast valve for blast furnaces containing a lined water-cooled locking disk, a water-cooled lined body with a cover, consisting of a lined neck, connecting flanges and a cylindrical part, inside which thrust rings are located between them to form the inter-ring space for the locking disk with a sealing surface, and on each side of the annulus there are two annular channels for water , Cooling thrust washers and connection flanges that are connected to the system supplying and discharging the cooling water. Thrust rings and connecting flanges are made in the form of separate structural elements and are interconnected by welding (Russian patent No. 2318023, class C21B 9/12, F16K 49/00, application form. 04/26/2006, publ. 02/27/2008) .

Недостатком данной конструкции является то, что упорные кольца и присоединительные фланцы являются отдельными элементами конструкции, соединенными между собой с помощью сварки. Увеличение количества сварных швов, находящихся в зоне высоких температур, существенно снижает эксплуатационную надежность клапана и уменьшает срок его службы.The disadvantage of this design is that the thrust rings and connecting flanges are separate structural elements, interconnected by welding. An increase in the number of welds in the high temperature zone significantly reduces the operational reliability of the valve and reduces its service life.

Следующим недостатком описанной конструкции клапана является также то, что не определено оптимальное расположение контактной уплотнительной поверхности упорных колец в клапане относительно футеровки колец, а это существенно сказывается на тепловых нагрузках и тепловых потерях через нефутерованный и наиболее интенсивно обогреваемый в режиме дутья участок клапана и снижает срок его службы.Another disadvantage of the described valve design is that the optimal location of the contact sealing surface of the thrust rings in the valve relative to the lining of the rings is not determined, and this significantly affects the heat loads and heat losses through the valve section that is not lined and most intensely heated in the blast mode and reduces its life service.

Задача настоящего изобретения состоит в создании клапана горячего дутья доменных воздухонагревателей, позволяющего снизить тепловые потери в клапане и увеличить срок его службы.An object of the present invention is to provide a hot-blast valve for blast-furnace heaters, which makes it possible to reduce heat losses in the valve and increase its service life.

Поставленная задача достигается тем, что в клапане горячего дутья доменных воздухонагревателей, содержащем футерованный водохлаждаемый запорный диск, водохлаждаемый футерованный корпус с крышкой, состоящий из футерованной горловины, присоединительных фланцев и цилиндрической части, внутри которой с образованием между ними межкольцевого пространства для размещения запорного диска расположены упорные кольца с уплотнительной поверхностью, а с каждой стороны межкольцевого пространства выполнены два кольцевых канала для воды, охлаждающей упорные кольца и присоединительные фланцы, соединенные отверстиями с системой подвода и отвода охлаждающей воды, согласно изобретению упорные кольца выполнены заодно с присоединительными фланцами, при этом отношение глубины расположения контактной уплотнительной поверхности упорного кольца от верхнего края футеровки на нем к ширине межкольцевого пространства составляет 1,0-1,35.This object is achieved by the fact that in the hot-blast valve of blast furnaces containing a lined, water-cooled locking disk, a water-cooled lined body with a cover, consisting of a lined neck, connecting flanges and a cylindrical part, inside of which are resistant rings with a sealing surface, and on each side of the annulus there are two annular channels for water, cooling according to the invention, the thrust rings are integral with the connecting flanges, while the ratio of the depth of the contact sealing surface of the thrust ring from the upper edge of the lining on it to the width of the annulus is 1, 0-1.35.

Такое конструктивное выполнение клапана горячего дутья доменных воздухонагревателей позволит снизить тепловые потери в клапане и увеличить срок его службы.Such a constructive implementation of the hot blast valve of blast furnace air heaters will reduce heat losses in the valve and increase its service life.

Предлагаемое конструктивное выполнение клапана горячего дутья позволит значительно снизить расход охлаждающей воды за счет уменьшения тепловых потерь через контактные поверхности упорных колец.The proposed design of the hot blast valve will significantly reduce the flow of cooling water by reducing heat loss through the contact surfaces of the thrust rings.

Упорные кольца, являющиеся наиболее теплонагруженными элементами конструкции, в предлагаемом клапане горячего дутья выполнены заодно с присоединительными фланцами, то есть цельным элементом конструкции, что позволило минимизировать количество сварных швов в зоне высоких температур и обеспечить высокую эксплуатационную надежность клапана, а следовательно, увеличить срок его службы.The thrust rings, which are the most heat-loaded structural elements, in the proposed hot blast valve are integral with the connecting flanges, that is, an integral structural element, which made it possible to minimize the number of welds in the high temperature zone and to ensure high operational reliability of the valve and, therefore, increase its service life .

Как показали многочисленные замеры в промышленных условиях, тепловая нагрузка на элементы конструкции клапана в режиме дутья значительно (в три-четыре раза) превосходит нагрузку в режиме нагрева. При этом до 80% нагрузки режима дутья определяется вынужденной конвекцией. Таким образом, снижение тепловой нагрузки (потерь тепла) возможно, в первую очередь, за счет уменьшения конвективной составляющей режима дутья. Выполнение контактной уплотнительной поверхности упорного кольца с отношением глубины ее расположения к ширине межкольцевого пространства от 1,0 до 1,35 позволяет расположить ее в зоне минимальных, как показывают проведенные авторами исследования, коэффициентов конвективной теплоотдачи в режиме дутья, снизив тем самым потери тепла и, как следствие, требуемый расход охлаждающей воды. При отношении глубины расположения контактной уплотнительной поверхности упорного кольца от верхнего края футеровки на нем к ширине межкольцевого пространства меньше 1,0 и больше 1,35 происходит повышение тепловой нагрузки на клапан и увеличение тепловых потерь в нем, что снижает в итоге срок службы клапана.As shown by numerous measurements in industrial conditions, the thermal load on the valve structural elements in the blast mode significantly (three to four times) exceeds the load in the heating mode. In this case, up to 80% of the load of the blast mode is determined by forced convection. Thus, a decrease in the heat load (heat loss) is possible, first of all, due to a decrease in the convective component of the blast regime. The implementation of the contact sealing surface of the thrust ring with a ratio of the depth of its location to the width of the annulus from 1.0 to 1.35 allows you to place it in the zone of minimum, as the authors of the study show, the convective heat transfer coefficients in the blast mode, thereby reducing heat loss and, as a result, the required flow rate of cooling water. When the ratio of the depth of the contact sealing surface of the thrust ring from the upper edge of the lining on it to the width of the annulus is less than 1.0 and more than 1.35, the valve increases the heat load and increases the heat loss in it, which ultimately reduces the valve service life.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:To explain the invention, a specific embodiment of the invention is provided below with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг.1 изображен клапан горячего дутья доменных воздухонагревателей, общий вид;figure 1 shows a hot blast valve blast furnace heaters, General view;

на фиг.2 - то же, вид сбоку;figure 2 is the same side view;

на фиг.3 - место А на фиг.2.figure 3 - place a in figure 2.

Клапан горячего дутья доменных воздухонагревателей содержит футерованный водоохлаждаемый запорный диск 1 и футерованный водоохлаждаемый корпус 2 с крышкой 3. Корпус 2 состоит из футерованной горловины 4, присоединительных фланцев 5 и цилиндрической части 6, внутри которой расположены упорные кольца7 с уплотнительной поверхностью 8, образующие между собой межкольцевое пространство 9 для размещения запорного диска 1. Упорные кольца 7 выполнены заодно с присоединительными фланцами 5, то есть выполнены цельным элементом конструкции. С каждой стороны межкольцевого пространства 9 выполнены два кольцевых канала 10 для воды, охлаждающей упорные кольца 7 и присоединительные фланцы 5. Кольцевые каналы 10 соединены отверстиями 11 с общей системой подвода и отвода охлаждающей воды (не показана).The hot blast valve of blast furnaces contains a lined water-cooled locking disk 1 and a lined water-cooled housing 2 with a cover 3. The housing 2 consists of a lined neck 4, connecting flanges 5 and a cylindrical part 6, inside of which thrust rings 7 with a sealing surface 8 are located, forming an inter-ring space 9 for accommodating the locking disk 1. The thrust rings 7 are made integral with the connecting flanges 5, that is, are made of an integral structural element. On each side of the annular space 9 there are two annular channels 10 for water cooling the thrust rings 7 and connecting flanges 5. The annular channels 10 are connected by openings 11 with a common cooling water supply and removal system (not shown).

Отношение глубины "а" расположения контактной уплотнительной поверхности 8 упорного кольца 7 от верхнего края футеровки 12 на нем к ширине "в" межкольцевого пространства равно 1,0-1,35.The ratio of the depth "a" of the location of the contact sealing surface 8 of the thrust ring 7 from the upper edge of the lining 12 thereon to the width "in" the inter-ring space is 1.0-1.35.

Клапан работает следующим образом.The valve operates as follows.

В режиме нагрева запорный диск 1 опущен и перекрывает воздухопровод. Обогрев элементов клапана происходит в основном за счет излучения разогретой футеровки воздухопровода. Интенсивность обогрева упорных колец 7 при этом невелика. В режиме дутья запорный диск 1 поднят и через клапан движется разогретый воздух с температурой 1200°C и выше. Происходит интенсивный обогрев элементов корпуса 2 клапана, прежде всего упорных колец 7.In heating mode, the locking disk 1 is lowered and closes the air duct. The heating of the valve elements occurs mainly due to the radiation of the heated lining of the air duct. The intensity of the heating of the thrust rings 7 is small. In the blast mode, the locking disk 1 is raised and heated air with a temperature of 1200 ° C and above moves through the valve. Intensive heating of the elements of the valve body 2 occurs, especially the thrust rings 7.

Благодаря выполнению упорных колец 7 заодно с присоединительными фланцами 5, оптимизации параметров расположения контактной уплотнительной поверхности 8 упорных колец 7 относительно футеровки 12 на них обеспечивается существенное уменьшение тепловых потерь через нефутерованный и наиболее интенсивно обогреваемый в режиме дутья участок клапана, а также повышение срока службы клапана.Due to the implementation of the thrust rings 7 along with the connecting flanges 5, optimization of the location parameters of the contact sealing surface 8 of the thrust rings 7 relative to the lining 12, they provide a significant reduction in heat loss through the non-lined and most intensively heated section of the valve in the blast mode, as well as an increase in the service life of the valve.

Предложенный клапан горячего дутья доменных воздухонагревателей по сравнению с известными позволяет снизить тепловые потери в клапане, повысить эксплуатационную надежность и увеличить срок его службы.The proposed hot blast valve blast furnace air heaters compared with the known can reduce heat loss in the valve, improve operational reliability and increase its service life.

Claims (1)

Клапан горячего дутья доменных воздухонагревателей, содержащий футерованный водоохлаждаемый запорный диск, водоохлаждаемый футерованный корпус с крышкой, состоящий из футерованной горловины, присоединительных фланцев и цилиндрической части, внутри которой с образованием между ними межкольцевого пространства для размещения запорного диска расположены упорные кольца, выполненные с футеровкой на них и с контактной уплотнительной поверхностью, а с каждой стороны межкольцевого пространства выполнены два кольцевых канала для воды, охлаждающей упорные кольца и присоединительные фланцы, соединенные отверстиями с системой подвода и отвода охлаждающей воды, отличающийся тем, что упорные кольца выполнены заодно с присоединительными фланцами, при этом отношение глубины расположения контактной уплотнительной поверхности упорных колец от верхнего края футеровки на них к ширине межкольцевого пространства между ними составляет 1,0-1,35. A hot blast valve for blast furnaces containing a lined water-cooled locking disk, a water-cooled lined body with a cover, consisting of a lined neck, connecting flanges and a cylindrical part, inside which thrust rings are arranged between them to accommodate the locking disk, made with a lining on them and with a contact sealing surface, and on each side of the annulus there are two annular channels for water, cooling waiting thrust rings and connecting flanges connected by openings with a cooling water supply and removal system, characterized in that the thrust rings are integral with the connecting flanges, wherein the ratio of the depth of the contact sealing surface of the thrust rings from the upper edge of the lining on them to the width of the annulus between them is 1.0-1.35.

Images