Методична піч

Изобретение относится к области нагрева металла перед прокаткой и может быть использовано в нагревательных печах прокатного производства. Известна нагревательная печь, содержащая рабочую камеру с зонами верхнего и нижнего нагрева, вертикальный дымоотводящий канал, в котором в два яруса установлены перекрытия в виде арок с зазорами между ними. Для лучшей утилизации тепла дымовых газов арки одного яруса установлены над (под) зазорами другого (А.с. СССР №1753222, кл. F27B, 1990). Недостатком известной нагревательной печи является то, что конструкция печи увеличивает гидравлическое сопротивление дымового тракта, что сказывается на давлении в рабочем пространстве по всей длине печи в равной мере как для нижних, так и верхних зон. Это требует дополнительного запаса тяги дымовой трубы, кроме того, конструкция не обеспечивает уменьшение подсосов атмосферного воздуха в нижние зоны рабочего пространства. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является методическая печь, содержащая верхние и нижние камеры с горелками и огнеупорными перегородками в нижних зонах, вертикальный дымоотводящий канал балки для перемещения металла (А.с. СССР №1508072, кл. F27B9/28, 1989). Газоплотные перегородки исключают переток газов в нижних зонах за счет тяги дымовой трубы. Движение газов происходит преимущественно в верхние зоны, при этом в нижних зонах несколько увеличивается давление и уменьшаются подсосы атмосферного воздуха. Недостатком методической печи является то, что продукты сгорания покидают нижние зоны с достаточно высокой температурой и дальнейшая утилизация их тепла в пределах рабочего пространства этих зон не происходит. В вер хних зонах они смешиваются с более горячими продуктами сгорания, снижая их энергетический потенциал. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать методическую печь путем упорядочения теплообмена и гидравлического режима в нижних отапливаемых зонах печи за счет изменения конструкции перегородок, устанавливаемых в эти х зонах, что приведет к интенсификации в них теплообмена и увеличению степени использования тепла дымовых газов. Поставленная задача решается тем, что в методической печи, содержащей рабочую камеру с зонами верхнего и нижнего нагрева, дымоотводящий канал, перегородки между нижними отапливаемыми зонами, согласно изобретению перегородки выполнены в виде установленных, по крайней мере, в два ряда до уровня глиссажных труб, столбиков с трапециевидным сечением в горизонтальной плоскости, причем столбики последующего по ходу движения дымовых газов ряда размещены с возможностью перекрытия зазоров между столбиками предыдущего ряда, а расстояние между рядами равно половине расстояния между большими сторонами сечения столбиков. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем. Технический результат, выражаемый в интенсификации теплообмена и увеличении степени использования тепла дымовых газов, достигается за счет снижения подсосов атмосферного воздуха и увеличения поверхности теплообмена в нижних зонах печи путем изменения места установки и конструкции перегородок в соответствии с формулой изобретения. Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков необходимо и достаточно для получения технического результата, что подтверждается научно-экспериментальными исследованиями. Предложенная конструкция способствует торможению потока дымовых газов при выходе из зоны. При этом кинетическая энергия превращается в статический напор, увеличивая давление газов в этой зоне. Следствием является уменьшение подсосов воздуха в зону, что обуславливает увеличение в ней температуры газов и кладки. При сжигании топлива с минимальным коэффициентом избытка воздуха, на поверхностях столбиков происходит догорание газа. За счет этого увеличивается интенсивность теплоотдачи от газов с соответствующим увеличением температуры поверхностей. Температура газов и кладки выравнивается практически в объеме всей рабочей камеры. Необходимый температурный режим в зоне обеспечивается при существенно меньшем расходе топлива. Увеличение поверхности теплообмена кладки за счет поверхности столбиков обуславливает увеличение результирующего теплового потока на поверхность нагреваемого металла, то есть увеличивает интенсивность теплообмена даже при неизменном значении температуры в зоне. На фиг.1 показана часть профиля методической печи; на фиг.2 - разрез А - А на фиг.1. Печь включает в себя зоны верхнего 1 и нижнего 2 обогрева, вертикальный дымоотводящий канал 3, установленные в конце нижних зон перегородки в виде размещенных в два ряда столбиков 4, выполненных до уровня глиссажных труб 5, по которым перемещается нагреваемый металл 6. Методическая печь работает следующим образом. Дымовые газы из зоны 1 и 2 направляются к дымоотводящему каналу 3. Перед перегородками 4 в нижней зоне 2 происходит торможение потока дымовых газов, вызывая увеличение их давления в этой зоне. Следствием является заполнение всего объема зоны дымовыми газами, снижение подсосов атмосферного воздуха, выравнивание температуры кладки и газов в объеме всей зоны с одновременным ее увеличением при неизменном расходе топлива. Предложенное техническое решение поясняется примером реализации на пятизонной методической печи. При ширине рабочего пространства печи 6,0м перед пережимами нижних зон в два ряда установлены столбики из огнеупорного кирпича, имеющие в сечении трапециевидную форму так, что сумма больших сторон основания равна половине ширины рабочего пространства печи. В первом ряду установлено четыре столбика, имеющих длину большего основания сечения 0,6м, меньшего 0,4м, и два столбика, примыкающие к боковым стенам, длина оснований которых в два раза меньше, соответственно, 0,3 и 0,2м. Во втором ряду, напротив зазоров между столбиками первого ряда установлены пять столбиков тех же размеров. Расстояние между рядами (большим основанием сечения столбиков первого ряда и меньшим основанием сечения столбиков 2 - го ряда составляет 0,6м, что обеспечивает достаточное количество проходных сечений газа между столбиками и между рядами. Уменьшение проходного сечения в нижних зонах печи способствует уменьшению разрежения на подине этих зон с (25 - 30)Па до (10 - 15)Па при неизменном давлении 30Па под сводом томильной зоны, где производится отбор импульса давления для системы управления. Температура в зоне, по показаниям стационарной температуры увеличивается с (1220 - 1240)°C до (1310-1320)°C. При сохранении параметров нагрева заготовок расход топлива снижается на (8,0 - 10,0)%.