Регенеративний нагрівальний колодязь

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к устройствам для нагрева металла перед прокаткой. Известен регенеративный нагревательный колодец, содержащий рабочую камеру, расположенные по ее сторонам газовый и воздушный регенераторы с насадками из огнеупорного кирпича, выходные каналы которых расположены в горизонтальной плоскости [1]. Недостатком известной конструкции является невысокое качество нагрева металла, сопровождающееся местными перегревами и поджогами слитков. Объясняется это тем, что имеющаяся длина газового регенератора значительно меньше длины образующегося факела. Горение топлива, начавшись над газовым регенератором, продолжается в рабочей камере и заканчивается в противоположных насадках газового регенератора, вследствие чего в рабочей камере имеется контакт отдельных мест слитков с горящим факелом. Кроме этого, из-за окончания горения топлива в газовых насадках их стойкость не превышает 6 месяцев. Наиболее близким по технической сущности является регенеративный нагревательный колодец, содержащий рабочую камеру, газовые и воздушные регенераторы с насадками газовых регенераторов, имеющих перекрытия со стороны выходных каналов [2]. Недостаток прототипа - невысокое качество нагрева металла, сопровождающееся местными перегревами и поджогами. Объясняется такое положение тем, что имеющейся длины газового регенератора недостаточно для полного перемешивания газа с воздухом и горение топлива, начавшись над газовым регенератором, продолжается в рабочей камере и заканчивается перед входом в противоположный газовый регенератор. Вследствие этого в рабочей камере имеется контакт отдельных мест слитков с факелом. Технической задачей изобретения является повышение качества нагрева металла за счет уменьшения угара металла, снижения оплавлений и местных перегревов слитков. Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в регенеративном нагревательном колодце, содержащем рабочую камеру, воздушный и газовый регенераторы с насадками из огнеупорного кирпича и перекрытием каналов в газовой насадке последний ряд насадок газового регенератора полностью перекрыт в горизонтальной плоскости, причем выходные каналы расположены оппозитно торцевой стене воздушного регенератора, а отношение высот насадок газового и воздушного регенераторов составляет 1 :(0,75-0,8). Выполнение газового и воздушного регенераторов с отношением высот насадок 1:(0,75-0,8), перекрытие последнего ряда насадки газового регенератора в горизонтальной плоскости и расположение ее выходных каналов оппозитно торцевой стене воздушного регенератора выбрано, исходя из необходимости обеспечения интенсивного перемешивания газа с воздухом и сжигания его до выхода в рабочее пространство колодца. При таком выполнении насадок регенераторов газовый и воздушный потоки истекают под углом 90° друг к другу, благодаря чему обеспечивается интенсификация перемешивания потоков газа и воздуха, сжигание газа начинается над воздушной насадкой, а длина факела не превышает длины наднасадочного пространства регенераторов. В результате нагрев слитков осуществляется только высокотемпературными продуктами сгорания, поступающими в рабочее пространство колодца из наднасадочного пространства регенераторов. Исключение непосредственного контакта факела с металлом позволяет устранить местные поджоги и перегревы металла, повышает равномерность нагрева слитков по высоте, снижает его угар, т.е. повышает качество нагрева слитков. Если отношение высот насадок регенераторов будет меньше 1:0,75, то резко снижается температура подогрева воздуха. Увеличение отношения высот насадок регенераторов больше 1:0,8 приводит к увеличению гидравлического сопротивления газового тракта колодца и снижению тепловой мощности, следствием чего является снижение производительности колодца. На чертеже показан регенеративный нагревательный колодец, продольный разрез. Регенеративный нагревательный колодец содержит, с каждой стороны рабочей камеры 1, газовый 2 и воздушный 3 регенераторы с насадками из огнеупорного кирпича, отделенные друг от друга разделительной стенкой 4 и имеющие общее наднасадочное пространство 5, Последний ряд насадки газового регенератора 2 имеет перекрытие 6, а выходные каналы 7 насадки расположены оппозитно торцевой стене воздушного регенератора 3. Отношение высот насадок газового 2 и воздушного 3 регенераторов составляет 1 :(0,75-0,8). Регенеративный нагревательный колодец работает следующим образом. После посада металла в рабочую камеру 1 через газовый 2 и воздушный 3 регенераторы подают соответственно газ и воздух. Над насадкой воздушного регенератора 3 газ и воздух встречаются под углом 90° друг к другу, благодаря чему интенсифицируется их смешение. Достаточно перемешанные потоки газа и воздуха образуют турбулентный факел, который полностью размещается в наднасадочном пространстве 5. Поступающие из наднасадочного пространства 5 продукты сгорания отдают свое тепло нагреваемому металлу и удаляются через противоположные регенераторы. Благодаря отсутствию непосредственного контакта факела с металлом снижается брак по нагреву, т.к. отсутствует локальный перегрев и окисление металла, сокращается угар металла. В идентичных условиях Алчевского металлургического комбината выполнен сопоставительный анализ эффективности прототипа и предлагаемого технического решения. Регенеративные нагревательные колодцы имеют рабочую камеру размерами 5600x3230x2270 мм, размеры камер регенераторов 4140x2550x1350 мм. В предлагаемом техническом решении наладка газового регенератора имеет высоту 4140 мм, ее последний ряд перекрыт в горизонтальной плоскости огнеупорным кирпичом, уложенным на площадку, а выходные каналы открыты в вертикальной плоскости и направлены в сторону торцевой стенки воздушного регенератора. Насадка воздушного регенератора имеет высоту 3105 мм, (0,8 высоты газового регенератора), она отделена от насадки газового регенератора разделительной стенкой толщиной 230 мм и имеет выходные каналы, открытые в горизонтальной плоскости. В колодце нагревается по 8 слитков из ст 5 сп, массой 9,6 τ каждый. Тепловая мощность колодцев 19,84x10 кДж/ч, температура посада слитков 800°С. В предлагаемом техническом решении варьировали высоту насадки воздушного регенератора, которая составляла 0,694; 0,75; 0,8; 0,861 высоты насадки газового регенератора, т.е. высота насадки воздушного регенератора составляла соответственно 2875,3105,3335,3565 мм. Приведенные отношения высот насадок соответствуют целому числу рядов в насадке по высоте. За критерий эффективности была принята степень оплавления окалины на поверхности слитков, как следствие локальных перегревов и поджогов слитков и время нагрева садки. Полученные данные приведены в таблице. Данные таблицы подтверждают эффективность предложенного технического решения по сравнению с прототипом и оптимальность заявляемого интервала отношения высот насадок газового и воздушного регенераторов.