Регенеративний нагрівний колодязь

Пропонуємий винахід відноситься до галузі чорної металургії і може бути використаний для нагріву злитків перед обробкою тиском. Відомий регенеративний нагрівний колодязь, який містить в собі робочу камеру, газовий і повітряний регенератори з насадками системи Сіменса (Справочник конструктора печей прокатного производства. Под редакцией В.М. Тымчака. - М.: Металлургия, 1970. т.2, стр. 780, рис. ХХІХ-5, стр. 761). Причиною, перешкоджаючою досягненню поставленої задачі, є низька стрункість вертикальних рядів насадок регенераторів, тому що вогнетриви в насадках укладаються тільки за системою Сіменса, яка має низьку механічну міцність. Відомий регенеративний нагрівний колодязь, прийнятий в якості прототипу, який містить в собі робочу камеру, повітряний і газовий регенератори з насадками Сіменса і двома верхніми рядами насадки Каупера (див. Авторське свідоцтво 1059011 СРСР МКІ 6 С21Д 9/70. 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 відомою конструкцією регенеративного нагрівного колодязя, є низька стрункість вертикальних рядів насадок регенераторів, тому що вогнетриви в насадках, окрім двох верхніх рядів, укладаються за системою Сіменса, яка має низьку механічну міцність. Через низьку механічну міцність укладання вогнетривів в насадці Сіменса відбувається неорганізоване зміщення вертикальних каналів, наслідком чого є порушення рівномірності розподілу потоків газу і повітря по довжині регенераторів та відповідне погіршення процесу змішування газу з повітрям і зниження якості спалення палива. Спалення палива в межах робочого простору відбувається з недопалом, а догоряння палива відбувається в протилежних насадках регенераторів, внаслідок чого знижується стійкість регенераторів. В основу винаходу покладена задача розробити конструкцію регенеративного нагрівного колодязя, яка дозволить покращити якість спалення палива за рахунок збільшення стрункості насадок регенераторів в течії кампанії колодязя. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій конструкції регенеративного нагрівного колодязя, який містить в собі робочу камеру, газовий і повітряний регенератори з насадками, маючих укладання вогнетривів по системі Сіменса і Каупера, в насадках укладання вогнетривів по системі Сіменса виконане у вигляді окремих ярусів, відокремлених один від одного двома рядами вогнетривів з укладанням по системі Каупера, причому, висота ярусів з укладанням вогнетривів по системі Сіменса складає 0,2-0,275 загальної висоти насадкових камер регенераторів. Загальними ознаками для відомого і пропонуємого технічного рішення є наявність робочої камери, газових і повітряних регенераторів, а також використання в насадках регенераторів укладання вогнетривів по системі Сіменса і Каупера. Відмітними ознаками є виконання укладання вогнетривів по системі Сіменса у вигляді окремих ярусів, відокремлення цих ярусів один від одного двома рядами вогнетривів з укладанням по системі Каупера, виконання ярусів насадки Сіменса висотою, яка складає 0,2-0,275 загальної висоти насадкових камер регенераторів. Наявність цих ознак дозволяє кваліфікувати пропонуємий винахід як відповідний критерію „істотна відмінність". Збільшення стійкості насадки досягається виконанням насадки Сіменса у вигляді окремих ярусів, відокремлених один від одного рядами насадки Каупера. Насадка Каупера має суцільні вертикальні канали і володіє високою механічною міцністю. Розташування ярусів насадки між рядами насадки Каупера не дозволяє зміщуватися вертикальним каналам насадки Сіменса відносно один одного, чим забезпечується рівномірний розподіл газу і повітря по довжині регенераторів. Виконання насадки Каупера висотою більше двох рядів призводить до підвищення витрати вогнетривів для укладання насадок регенераторів, оскільки насадка Каупера для свого виконання потребує більшої кількості вогнетривів, ніж насадки Сіменса. Крім цього, підвищення рядів насадки Каупера більш двох не чинять впливу на стрункість рядів ярусів насадки Сіменса. Виконання насадки Каупера висотою менше двох рядів не забезпечує будівну стрункість ярусів насадки Сіменса в течії кампанії колодязя. Виконання ярусів насадки Сіменса висотою менше 0,2 загальної висоти камер регенераторів недоцільно, тому що збільшує об'єм робіт по укладанню насадок (через збільшення кількості ярусів насадки Сіменса і кількості рядів насадки Каупера) і практично не впливає на стрункість вертикальних рядів насадок та якість спалення палива. Збільшення висоти ярусів насадки Сіменса більше 0,275 загальної висоти насадкових камер регенераторів призводить до зниження стрункості вертикальних рядів ярусів насадки Сіменса і відповідному погіршенню якості спалення палива. Таким чином, маємо причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак пропонуємого регенеративного нагрівного колодязя і технічним результатом, який можна одержати при застосуванні винаходу для нагріву злитків перед обробкою тиском. На фігурі представлена симетрична половина поздовжнього розрізу регенеративного нагрівного колодязя. Регенеративний нагрівний колодязь містить в собі робочу камеру 1, з кожного боку якої розташований газовий 2 і повітряний 3 регенератори, насадки яких виконані у вигляді окремих ярусів 4 з укладанням вогнетривів по системі Сіменса, відокремлених один від одного двома рядами вогнетривів 5 з укладанням по системі Каупера. Висота ярусів 4 складає 0,2-0,275 загальної висоти насадкових камер регенераторів - Н. Газовий 2 і повітряний З регенератори мають загальний наднасадковий простір 6 і полуменеве вікно 7. Регенеративний нагрівний колодязь працює таким чином. Після посада металу, на фігурі умовно не показаного, в газовий регенератор 2 і повітряний регенератор 3 подають газ і вентиляторне повітря. Газ і повітря, проходячи насадки регенераторів, нагріваються і витікають в наднасадковий простір 6, де вони перемішуються з утворенням факела, який крізь полуменеве вікно 7 надходить в робочу камеру 1, де віддає своє тепло нагріваємому металу. Продукти згоряння виводяться з робочої камери 1 через протилежну пару регенераторів. Дякуючи тому, що в регенераторах насадки виконані у вигляді окремих ярусів з укладанням вогнетривів по системі Сіменса, відокремлених один від одного рядами насадки Каупера, насадки Сіменса зберігають стрункість в процесі експлуатації колодязя, зміщення вертикальних каналів в насадці не відбувається, отже, газовий і повітряний потоки рівномірно розподіляються по перерізу насадок. Завдяки цьому забезпечується покращення перемішування потоків і якості спалення палива. Повне спалення палива відбувається в межах робочого простору колодязя. В ідентичних умовах на регенеративних нагрівних колодязях обтискного цеху ВАТ "Запоріжсталь" виконаний порівняльний аналіз ефективності запропонованого технічного рішення з прототипом. Регенеративні нагрівні колодязі мають робочу камеру розмірами 6900х2100х3200мм, розміри насадкових камер регенераторів 4633х2732х1690мм. В прототипі насадки регенераторів мають 2 верхні ряди, виконаних по системі Каупера, а інші, нищерозташовані ряди мають укладання вогнетривів по системі Сіменса. Розмір клітинок 82,5х82,5мм. Розмір вогнетривів 230х115х65мм. В запропонованому технічному рішенні насадки Сіменса виконані у вигляді окремих ярусів, відокремлених один від одного двома рядами вогнетривів 5 з укладанням по системі Каупера. Висота ярусів насадки Сіменса складає: 0,15; 0,2; 0,275; 0,45 загальної висоти насадкових камер регенераторів (при цих відношеннях в ярусі отримується ціла кількість рядів цегли). В колодязях нагрівають по 6 злитків із сталі 5сп, масою 11,9 тон кожний. Теплова потужність колодязів 14,8.106кДж/годину. Паливо - суміш доменного і коксового газів. Теплота згоряння коксодоменної суміші 3730кДж/м3. Максимальна витрата газу 3940м3/годину. Витрата повітря, що подається, відповідає спаленню газу з коефіцієнтом витрати повітря, який дорівнює 1,1. При порівнювальному аналізі за критерій ефективності була прийнята повнота спалення газу. Якість спалення газу визначалась за аналізом продуктів спалення, відібраних у наднасадковому просторі протилежних регенераторів. Результати порівняльного аналізу наведені в таблиці 1. Таблиця №№ пп 1. 2. 3. 4. 5. Відношення висоти ярусу насадки Кількість ярусів Сіменса, шт Сіменса до висоти насадкової камери 0,95 1 0,45 2 0,275 3 0,2 4 0,15 5 Склад продуктів згоряння СО2 CO О2 N2 20,23 22,0 22,6 23,73 2,96 1,2 0,1 3,15 1,5 1,2 0,94 73,66 75,3 76,1 75,32 0,9 75,4 23,7 Примітки Прототип Якість спалення залишається незмінною Як видно з даних таблиці, якість спалення палива (зниження вмісту СО у відхідних продуктах згоряння), найбільш ефективно підвищується при виконанні висоти ярусів насадки Сіменса, яка складає 0,2-0,275 загальної висоти насадкових камер регенераторів, що свідчить про ефективність запропонованого технічного рішення.