Група регенеративних нагрівних колодязів

Пропонуємий винахід відноситься до галузі чорної металургії і може бути використаний для нагріву злитків перед обробкою тиском. Група регенеративних нагрівних колодязів містить звичайно чотири колодязя (комірки). (В.А. Марков. Металлургические печи. - М. Ме талургия, 1997. - c.311). Відома група регенеративних нагрівних колодязів, в якій кожний колодязь має робочий простір, газові та повітряні регенератори з насадками Сіменса вище розподільної стінки споряджені загальними 4-6 рядами насадки Сіменса і двома верхніми рядами насадки Каупера (див. Авторське свідоцтво 1059011 СРСР МКІ6 С21Д9/70. Регенеративный нагревательный колодец. /Ю.Ф. Горшков, С.В. Рябушко, И.Г. Бутенко и др. Б.И. 1983. №46. - с.95). Причиною, перешкоджаючою досягненню технічного результату, є відста вання в нагріві злитків, розташованих в крайніх колодязях, що є наслідком великих теплових втрат робочого простору крайніх колодязів групи в порівнянні із середніми колодязями групи. Відома група регенеративних нагрівних колодязів, прийнята в якості прототипу, яка містить чотири суміжно розташованих колодязя (комірки), кожний з яких має робочу камеру, газові та повітряні регенератори з насадками Сіменса. (Див. Справочник конструктора печей прокатного производства под ред. В.М.Тымчака - М.: Металургия, 1970. Т.2, стр.760, стр.761, рис.ХХІХ-5). Причиною, перешкоджаючою досягненню технічного результату відомою конструкцією регенеративних нагрівних колодязів, є відставання в нагріві злитків, розташованих в крайніх колодязях в порівнянні з середніми колодязями і відповідно збільшені питомі витрати палива при нагріві в крайніх колодязях. Збільшені питомі витрати палива при нагріві в крайніх колодязях пояснюються великими тепловими втратами робочих камер крайніх колодязів в порівнянні з тепловими втратами робочих камер середніх колодязів і виконанням регенераторів всіх колодязів з однаковим прохідним перерізом, тобто з однаковою поверхнею нагріву. Збільшення теплових втрат в робочих камерах крайніх колодязів пояснюється наявністю в цих колодязях повздовжньої стіни, яка обмивається атмосферним повітрям. Компенсувати підвищення теплових втрат в цих колодязях підвищенням температури підігріву газу і повітря не є можливим, тому що поверхні нагріву регенераторів всіх колодязів однакові. В основу винаходу поставлена задача розробити конструкцію групи регенеративних нагрівних колодязів, яка дозволить збільшити температуру підігріву газу і повітря в регенераторах крайніх колодязів (комірках), а, отже, зменшити питомі витрати палива на нагрів металу в крайніх колодязях групи. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій конструкції регенеративної групи нагрівних колодязів, яка містить чотири суміжно розташованих колодязя (комірки), кожний з яких має робочу камеру, газові та повітряні регенератори з насадками Сіменса, насадки регенераторів крайніх колодязів виконані з прохідним перерізом, що складає 0,796-0,917 прохідного перерізу насадок регенераторів середніх колодязів. Загальними ознаками для відомого і пропонуємого технічного рішення є наявність в групі чотирьох суміжно розташованих колодязів, наявність в кожному колодязі робочої камери, газових та повітряних регенераторів з насадками типу Сіменса. Відмітною ознакою є виконання насадок регенераторів крайніх колодязів з прохідним перерізом, що складає 0,796-0,917 прохідного перерізу насадок регенераторів середніх колодязів. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак пропонуємої групи регенеративних нагрівних колодязів і технічним результатом, який можна отримати при використанні винаходу для нагріву злитків перед обробкою тиском, пояснюється таким чином. Зниження питомих витрат палива на нагрів злитків в крайніх колодязях досягається виконанням насадок регенераторів в цих колодязях з прохідним перерізом, що складає 0,796-0,917 прохідного перерізу насадок регенераторів середніх колодязів. Таке виконання насадок дозволяє збільшити поверхню їх нагріву, а, отже, збільшити температур у підігріву газу і повітря. Підвищення температури підігріву газу і повітря дозволить компенсувати підвищені теплові втрати робочих камер крайніх колодязів і за рахунок цього знизити питомі витрати палива на нагрів металу. Таким чином, всі колодязі групи будуть працювати з однаковими питомими витратами палива. Виконання насадок регенераторів з прохідним перерізом, що складає більше 0,917 прохідного перерізу насадок регенераторів середніх регенераторів, не дозволяє знизити питомі витрати палива на нагрів через незначне збільшення поверхні нагріву регенераторів. Виконання насадок регенераторів з прохідним перерізом, що складає менше 0,796 прохідного перерізу насадок регенераторів середніх регенераторів, підвищує гідравлічний опір регенераторів, що знижує їх пропускну здатність і, отже, погіршує роботу колодязів. Результати дослідно-промислових досліджень наведені в таблиці. На фигурі представлений горизонтальний розріз групи регенеративних нагрівних колодязів. Група регенеративних нагрівних колодязів містить чотири суміжно розташованих колодязя 1, 2, 3 та 4, кожний з яких має робочу камеру 5, газовий 6 та повітряний 7 регенератори з насадками системи Сіменса. Насадки газових 6 та повітряних 7 регенераторів крайніх колодязів 1 і 4 виконані з прохідним перерізом, що складає 0,7960,917 прохідного перерізу насадок регенераторів середніх колодязів 2 і 3. Група регенеративних нагрівних колодязів працює таким чином Після посаду металу, на фигурі умовно не показаного, в газові регенератори 6 і повітряні регенератори 7 кожного з колодязів 1-4 групи подають газ і вентиляторне повітря. Проходячи насадки регенераторів, газ і повітря нагріваються, змішуються при виході з регенераторів з утворенням факела, який поступає в робочий простір 5 колодязів, де віддає своє тепло нагріваємому металу. Продукти згоряння віддаляються через протилежну пару регенераторів. Теплові втрати крайніх колодязів 1 та 4 більше теплових втрат середніх колодязів 2 та 3, тому що їх робочий простір має поздовжню стіну, яка обмивається атмосферним повітрям. В середніх колодязях 2 і 3 така стіна відсутня. Завдяки тому, що насадки крайніх регенераторів виконані з прохідним перерізом, що складає 0,796-0,917 прохідного перерізу насадок регенераторів середніх колодязів, тобто вони мають збільшену поверхню нагріву, температура підігріву газу і повітря в регенераторах крайніх колодязів буде вищою температури підігріву газу і повітря в регенераторах середніх колодязів. Більш високий підігрів газу і повітря в регенераторах крайніх колодязів компенсує наявність підвищених втрат тепла в робочих камерах цих колодязів. Завдяки цьому при однакових втрата х газу на кожний колодязь питомі витрати палива на нагрів металу в цих колодязях також будуть однаковими. В ідентичних умовах на регенеративних нагрівних колодязях обтискного цеху ВАТ "Запоріжсталь" виконані дослідно-промислові дослідження та порівнювальний аналіз ефективності запропонованого технічного рішення з прототипом. Регенеративні нагрівні колодязі мають робочу камеру розмірами 6900х2100х3200мм, розміри камери регенераторів 4633х2732х1690мм. Чотири колодязя утворюють груп у нагрівних колодязів. В прототипі насадки регенераторів всіх колодязів виконані по системі Сіменса з однаковими клітинками розмірами 82,5х82,5мм, з цегли 230х115х65мм. В запропонованому те хнічному рішенні насадки регенераторів середніх колодязів залишили незмінними, тобто з розмірами клітинок 82,5х82,5мм. На крайніх колодязях насадки регенераторів виконували з розмірами клітинок 82,5х82,5мм, 75х75мм, 65х65мм та 60х60мм, тобто в запропонованому технічному рішенні прохідний переріз насадок регенераторів крайніх колодязів змінювали в межах 0,796-0,917 прохідного перерізу насадок регенераторів середніх колодязів. В колодязях нагрівали по 6 злитків із стали 5сп, масою 11,9 тонн кожний. Теплова потужність колодязів 14,8×106кДж/годину. Температура посада злитків 900°С. За критерій ефективності були прийняті: час нагріву злитків до готовності та питома витрата палива на нагрів. Отримані результати наведені в таблиці. Дані таблиці підтверджують ефективність запропонованого технічного рішення у порівнянні з прототипом та оптимальність пропонованого інтервалу прохідного перерізу насадок регенераторів крайніх колодязів. Таблиця Розмір клітинок насадок регенераторів, мм´мм В середніх колодязях 82,5х82,5 В крайніх колодязях 82,5х82,5 75х75 70х70 65х65 60х60 Прохідний переріз середніх Поверхня Тривалість регенераторів в частках від нагріву нагріву прохідного перерізу регенераторів, злитків насадок крайніх м2 год.-хвил. регенераторів Питома витрата палива кг ум.п/т Примітки 382 3-05 - 3-10 24,8-25,5 1,0 382 3-20 - 3-25 26,54-27,4 прототип 0,917 0,86 0,796 398 410 422 3-10 - 3-15 3-05 - 3-07 3-05- 3 -10 25,5-26,1 24,8-25,1 24,8-25,5 0,733 435 3-30- 3 -35 28,1-28,8 Через підвищення гідравлічного опору знизили теплову потужність колодязя.