Камера горіння повітронагрівача доменних печей

Камера горіння повітронагрівача доменних печей, яка складається з вертикальної труби, насадки, штуцера гарячого дуття та агрегатів автоматичного керування, канал якої з'єднаний на його вході з вентилятором, а на його виході з насадкою, перед входом до насадки, в верхній частині вертикальної труби встановлені автономні камери горіння, пальники яких з'єднані з колектором газопостачання суміші газів, що спалюється, акустичної 2 дорівнює величині ємності Ca 1  V1/c1 проточного демпфера (V та V1 - відповідно об'єми на виході і вході в автономні камери горіння, с та с1 - швидкості звуку в цих об'ємах), яка відрізняється тим, що на вході в автономні камери горіння встановлений проточний демпфер, який складається з об'єму частини вертикальної труби і змінного керованого об'єму з загальною акустичною ємністю Ca1, та вентилятора з всмоктуючим та напірним 2 трубопроводами, акустична маса яких La1   La1i i1 (Lali=ℓi/Si, S1 - площа перерізу всмоктуючого та S2 напірного каналів, ℓ1 і ℓ2 - відповідно їх довжини) дорівнює акустичній масі кожної з індивідуальних камер горіння Lakc=ℓkc/Skc (Skc - площа перерізу індивідуальної камери горіння, ℓkc - її довжина). 2 величині ємності Ca1  V1 / c1 проточного демпфе ра (V та V1 - відповідно об'єми на виході і вході в 60548 (11) UA В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення камери горіння повітронагрівача доменних печей, шляхом утворення в його конструкції двох коливальних контурів з однаковими акустичними параметрами, один з них складається з автономних камер горіння та каналу, який з'єднує вихід з них з насадкою, а другий - розташований на вході автономних камер горіння, який являє собою проточний динамічний демпфер, що включає вентилятор з всмоктуючим та напірним трубопроводами. Поставлена задача вирішується тим, що камера горіння повітронагрівача доменних печей, яка складається з вертикальної труби, насадки, штуцера гарячого дуття та агрегатів автоматичного керування, канал якої з'єднаний на його вході з вентилятором, а на його виході з насадкою, перед входом до насадки, в верхній частині вертикальної труби установлені автономні камери горіння, пальники яких з'єднані з колектором газопостачання спалюючої суміші газів, акустичної ємності 2 Са=V/с , перед входом в насадку, яка дорівнює (19) Корисна модель належить до металургії і призначена для зменшення амплітуди коливань вібраційного горіння в камерах горіння регенеративних повітронагрівачів доменних печей, які надмірно зростають при збільшенні теплового навантаження. За прототип прийнято камеру горіння [деклараційний патент України № 49860, МПК (2009), С21В 9/00] камера горіння повітронагрівача доменних печей (каупера), яка складається з вертикальної труби довжиною більше 30 м, та діаметром 3,5 м, з насадки, штуцера гарячого дуття, та агрегатів автоматичного керування, вертикального каналу, з'єднаного на його вході з вентилятором, а на виході - з насадкою, перед входом до насадки в верхній частині каналу вертикальної труби встановлені автономні камери горіння, пальники яких з'єднані з колектором газопостачання спалюючої суміші газів, а в нижній частині, перед вентилятором встановлено проточний демпфер, який з'єднано з автономними камерами горіння. Для досягнення умови оптимального демпфірування, в пристрої, який прийнято за прототип, ускладнювалась конструкція, що являється його недоліком. (13) U ємності Ca  V/c 2 перед входом в насадку, яка 2 3 60548 автономні камери горіння, с та с1 - швидкості звуку в цих об'ємах), згідно з корисною моделлю, на вході в автономні камери горіння встановлений проточний демпфер, який складається з об'єму частини вертикальної труби, і змінного керованого об'єму з загальною акустичною ємністю Ca1 , та вентилятора з всмоктуючим та напірним трубопроводами, акустична маса яких 2 La1   La1i i1 ( La1i   i / Si , S1 - площа перерізу всмоктуючого та S2 - напірного каналів, ℓ1 і ℓ2 - відповідно їх довжини) дорівнює акустичній масі кожної з індивідуальних камер горіння Lakc   kc / Sks (Skc - площа перерізу індивідуальної камери горіння, ℓkc - її довжина). В запропонованій камері горіння повітронагрівача доменних печей до коливального контуру, включаючого індивідуальні камери горіння, в якому збуджуються автоколивання вібраційного горіння, приєднаний коливальний контур вільний від механізмів збудження автоколивань, що здійснює динамічне демпфірування автоколивань вібраційного горіння. Динамічне демпфірування автоколивань, які збуджуються в коливальному контурі значних розмірів приєднанням стабілізуючого контуру розглянуто в ряді монографій, зокрема в монографії С.П. Тимошенка "Колебания в инженерном деле". В статті Гоцуленка В.В. "Математическое моделирование снижения амплитуд колебаний вибрационного горения в крупных промышленных агрегатах // Математическое моделирование, РАН. - 2005. -Т. 17, № 11, c. 16-24." встановлено, що приєднання до основаного коливального контуру проточного демпфіруючого контуру здійснюється максимальне зменшення амплітуди, якщо має місце рівність в них акустичних параметрів La  La1 та Ca  Ca1 (La і Са - акустичні параметри основного контуру, a L a1 і Ca1 - демпфіруючого контуру, яким є проточний демпфер). Крім того встановлено, що демпфірування здійснюється гармонійних коливань, або за формою близьких до них, амплітуди релаксаційних коливань, які збуджуються в камерах горіння повітронагрівачів доменних печей, об'єм яких є значним, при динамічному демпфіруванні амплітуду не змінюють. В зв'язку з цим, використання автономних камер горіння хвильовий опір яких збільшений, а також зменшення об'єму демпфіруючого коливального контуру, що здійснюється за рахунок значного скорочення довжини вертикальної труби повітронагрівача. Завдяки цьому спрощується досяг 4 досягнення умови оптимального демпфірування Ca  Ca1 та La  La1 та зменшуються розміри демпфера. Це також спричиняє збудження автоколивань близьких до гармонійних, які при динамічному демпфіруванні зменшують амплітуду в незалежності від механізмів їх збудження. Слід зазначити, що можливість зменшення об'єму вертикальної труби пов'язано з тим, що швидкість звука залежить від температури середовища c  kRT . В зв'язку з цим, вертикальна камера труби має значно більшу ємність Ca1 в порівнянні з акустичною ємністю Са. Виходячи з цього, в запропонованій камері горіння довжина вертикальної труби значно зменшена. Таким чином, проточний демпфер суттєво зменшений в об'ємі і має більш просту конструкцію, а камера горіння в цілому значно зменшена. Камера горіння повітронагрівача доменних печей (фіг.) в цілому складається з вентилятора 1, до якого приєднані всмоктуючий та напірний трубопроводи, керованої ємності змінного об'єму 2 з сильфоном 3, вертикальної труби 4, автономних камер горіння 5, колектора газопостачання 6, який з'єднується з пальниками індивідуальних камер горіння, штуцера гарячого дуття 7, каналу 8, акустичний параметр якого Са і насадки 9, та відсічного клапана 10 подачі повітря в автономні камери горіння. Робота камери горіння регенеративного повітронагрівача загальновідома. Демпфірування автоколивань є найбільшим, що доведено в вище наведеній статті, якщо має місце рівність акустичних параметрів La1  Lakc , 2 або ℓ1/S1=ℓkc/Skc та Ca  Ca1  V1 / c1  V / c 2 . Перевагами запропонованої конструкції вертикальної камери горіння повітронагрівача доменних печей являється спрощення конструкції динамічного демпфера, та значне зменшення довжини вертикальної труби повітронагрівача. В зв'язку з цим також спрощується досягнення оптимальної умови демпфірування, а можливість зменшення амплітуди коливань в порівнянні з прототипом не змінюється. Також в запропонованій конструкції більш простим являється визначення акустичної маси L a1 демпфера, яка цілком залежить від параметрів всмоктуючого та напірного трубопроводів. Зменшення розмірів проточного демпфера обумовлено більш низькою температурою повітря порівняно з температурою продуктів згорання. 5 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 60548 6 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601