Нагрівальна піч

Нагрівальна піч, що містить робочу камеру з розташованими на торцевих стінках пальниками, які забезпечують факельний процес спалювання палива, яка відрізняється тим, що пальники розміщені по висоті торцевих стінок робочої камери і зміщені до протилежних и кутів, а КІЛЬКІСТЬ пальників на торцевій СТІНЦІ визначається за відношенням Винахід належить до металургійної теплотехніки, а саме - до пристроїв теплової обробки зливків і може бути використаний на металургійних та машинобудівних підприємствах ВІДОМІ нагрівальні печі, наприклад, нагрівальні колодязі з опаленням із центру поду, що містять робочу камеру, керамічні рекуператори для підігрівання повітря, інжектори для подачі додаткового повітря, металеві рекуператори для підігріву газу (1) До недоліків рекуперативних колодязів даного типу слід віднести втрати повітря в рекуператорах Оскільки повітря в рекуператори зазвичай подається під тиском, між повітряною і димовою сторонами рекуператора виникає значний перепад тиску, внаслідок чого створюється можливість для витоку повітря в димові канали Низька герметичність рекуператорів негативно впливає на роботу колодязів, тому що КІЛЬКІСТЬ повітря, що приходить до пальника, недостатня При цьому паливо не згоряє повністю в межах робочого простору і стає можливим його спалювання в рекуператорі, що сприяє його зруйнуванню і подальшому збільшенню витоків При зменшенні КІЛЬКОСТІ повітря доводиться зменшувати КІЛЬКІСТЬ палива, тобто понижувати теплове навантаження, що призводить до зниження продуктивності Використання холодного повіт н. фтах констр де N - КІЛЬКІСТЬ пальників, НрК - висота робочої камери, Оф max - максимальний діаметр факела, Пконстр - конструктивний розмір робочої камери, при цьому кут, утворений віссю пальника та горизонтальною поздовжньою віссю робочої камери дорі внює де аф кут розкриття факела ря, що подається через інжектор, покращує процес згоряння палива в робочій камері печі Але компресорне повітря не підігрівається в рекуператорах, тому знижується ККД пристрою і ВІДПОВІДНО збільшуються витрати палива В описаній конструкції печі зона максимальної температури факела зміщена у верхню и частину Таке упорядження горіння не забезпечує рівномірність нагріву зливків, що спричиняє необхідність збільшувати період витримки на контрольній температурі Окрім перевитрат палива зі зростанням часу нагріву збільшується окалиноутворення і вигар металу Існують нагрівальні печі з опаленням одним верхнім пальником (2), що містять робочу камеру, керамічний рекуператор для підігрівання повітря, металевий рекуператор для підігріву газу Нагрівальні колодязі даного типу в порівнянні з колодязями, опалюваними з центру поду, забезпечують вишу продуктивність Вони більш компактні До недоліків слід віднести втрати повітря в рекуператорах Заміна керамічних рекуператорів металевими скорочує ці витрати на 10 - 15% Але в цьому випадку виникає ряд труднощів, пов'язаних зі СТІЙКІСТЮ металевих рекуператорів в умовах високих температур Колодязь опалюють газоподібним паливом при різному ступені підігрівання повітря ВИХІДНІ (О (О 44664 4 швидкості в пальнику підбираються так, щоб кінезабезпечуючими факельний процес спалювання тична енергія струменів палива і повітря була допалива, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, пальники розмістатньою для проштовхування газів від пальника щені по висоті торцевих стінок робочої камери і до ДИМОВІДВІДНОГО вікна за петлеподібною траєкзміщені до протилежних и кутів, а КІЛЬКІСТЬ пальниторією Погане змішування палива і повітря приків на торцевій СТІНЦІ визначається за зводить до того, що найбільша температура роз] Нг рк вивається біля протилежної від пальника стіни відношенням N = + h камери Причому раніше від інших нагріваються Дф мах констр зливки, що знаходяться біля цієї стіни Для підде N - КІЛЬКІСТЬ пальників, тримання заданої температури витрати палива Нр к . - висота робочої камері, знижуються і кінетична енергія струменів зменшується Внаслідок цього гази вже не досягатимуть • - максимальний діаметр факела, протилежної стіни і будуть рухатись по скореговаMdX ній петлі h K 0 H C T p . - конструктивний розмір робочої каТаким чином, процес нагрівання садки протімери, кає нерівномірно, метал в основному нагрівається при цьому кут, утворений віссю пальника та зверху, що призводить до підвищення браку при горизонтальною поздовжньою віссю робочої каметермообробці Найбільш близькою за технічною сутністю до аф запропонованого технічного рішення є нагрівальна ри дорівнює , де а ^ кут розкриття факела у піч камерного типу (3), вибрана авторами за про2 тотип Запропонована авторами нагрівальна піч в порівнянні з відомими технічними рішеннями і з Нагрівальна піч має робочу камеру з кришкою, прототипом зокрема, за рахунок удосконалення газові і повітряні регенератори, що примикають до системи спалення забезпечує рівномірне тепловиторців камери, де встановлені пальники - по одпромінювання в робочому просторі Цьому сприяє ному з кожного боку наявність на кожній торцевій СТІНЦІ не одного паГаз і повітря підігрівають до 800°С Колодязь льника, а декількох, що розміщені по висоті нагріпрацює реверсивне Спочатку паливо і повітря ваємих зливків надходять з однієї сторони Утворені димові гази Для того, щоб не допустити прямого контакту проходять через другу пару регенераторів і віддають своє тепло Потім відбувається перекидання нагріваємого металу і стін робочої камери з полуклапанів, і весь цикл повторюється в зворотньому м'ям пальника, в заявляемому технічному рішенні напрямі КІЛЬКІСТЬ пальників вибрано з урахуванням умов В порівнянні з рекуперативними печами, опиоптимального розвитку факела Відомо, що факел саними вище, в регенеративних печах скорочуявляє собою струмінь газоповітряної суміші у фоються витоки повітря, зумовлені самою конструкрмі конуса з кутом розкриття а ф = 18 - 26° (велицією чина кута залежить від палива і умов спалення) Одначе їх принциповим недоліком є те, що в (4) До основних характеристик факела належать кожний даний момент часу зливки знаходяться в його довжина І с та діаметр Д ф Вимогою проце_р різко відрізненому один від одного стані Поряд зі зливками, готовими до видачі, в колодязі знахосу факельного спалювання палива в печах є рівдяться тільки-но посаджені зливки, що перешконість довжини факела довжині робочої камери джає проведенню теплового режиму Це пояснюДосвід експлуатації і проектування печей засвідється недосконалістю системи спалювання чує, що найбільш оптимальною є довжина факела, Практично горіння газу починається в пальнику з що складає 0,75 - 0,80 довжини робочого простобоку подачі палива, продовжується між зливками в ру За цієї умови факел не має контакту з протиробочій камері і закінчується біля протилежного лежною стінкою камери і паливо повністю згоряє в пальника Таке спалення призводить до значної робочому просторі нерівномірності нагріву Зазвичай зливки, розтаРозрахунок діаметра факела проводять, викошовані ближче до сторони, а звідки в даний момент надходить паливо, нагріваються більш інтенристовуючи практичну залежність (4) Д ф = сивно, ніж зливки в середній частині робочої 0,15 І_ф з якої випливає, що для повного згоряння камери При цьому грані крайніх зливків оплавляються через безпосередній контакт з факелом, що в робочій камері розвиток факелу не повинен обспричиняє брак металу при подальшій обробці межуватись в радіальному напрямку Якщо відКрім того, температурний перекіс в робочій камері стань між пальниками буде менше Д ф , то взаєзнижує експлуатаційну СТІЙКІСТЬ елементів конструкції печі модія між ними призводить до зменшення поверхні, через яку надходить повітря для спаленВ основу винаходу покладено завдання розробити нагрівальну піч з системою спалення, яка ня В цьому випадку кут розкриття факела І_ф забезпечує рівномірне тепловипромінювання по також зменшується, а довжина факелу збільшитьвисоті і вздовж робочої камери та усуває прямий ся, тобто він догорить на протилежній СТІНІ камери контакт факела з металом і футерівкою робочого Отже, для забезпечення повноти згоряння необпростору Поставлена задача вирішується тим, що хідно, щоб при максимальній довжині факела в нагрівальній печі, вміщуючій робочу камеру з розташованими на торцевих стінках пальниками, (І_ф), що дорівнює 0,85 довжини робочої камери 44664 з ознаками, які відрізняють заявлене рішення від відстань між пальниками дорівнювала K ) прототипу Таким чином, можна зробити висновок, що заД Ф max пропоноване технічне рішення є новим, має винаЗнаючи довжину факела і робочої камери, а хідницький рівень, є промислово придатним також максимальний діаметр факела, визначаємо Винахід пояснюється кресленням, де на фіг 1 КІЛЬКІСТЬ N пальників, необхідну для оптимальнозображена нагрівальна піч (загальний вигляд), на го режиму опалення нагрівальної печі Крім цього, фіг 2 - розріз А-А враховуємо конструктивні особливості печі Нагрівальна піч 1 містить робочу камеру 2, по висоті торцевих стінок якої розміщені пальники З (hконстр ) наявність спеціального обладнання В печі 1 розташовані зливки 4 Пальники 3 устаноподини і верхня обкантовка робочої кавлені в протилежних кутах робочої камери 2 під мери, звідси кутом до поздовжньої горизонтальної осі Н. Нагрівальна піч працює наступним чином Піс'р к N= ля посада зливків 4 в робочу камеру 2 подають Д + h паливо і повітря до пальників 3, де створюють фаф мах констр кел, який віддає своє тепло зливкам метала 4 Приклад Пальники 3 працюють по черзі - спочатку з одного Н р к . = 3300 боку, потім з іншого, і забезпечують економне використання палива L p к . = 5300 Запропоноване технічне рішення пройшло промислове випробування на нагрівальному колоh 4 6 0 констр- = дязі комбінату "Криворіжсталь" Нагрівання зливків 8 здійснювали в регенеративному колодязі, що має max по три пальника на торцевих стінках Кожна трійка пальників працює навперемінно з циклом перемиLpK.=4240 кання бОсек Зливки розмішують на подані по периметру робочої камери Садку формують з 12 max зливків Під час випробувань для кожної садки зливків реєстрували розподіл температур в робочій каме3300 рі, витрати палива на нагрівання, проводили відбір N==3 проб окалини, фіксували випадки оплавлення го636+460 ловної частини зливків Якість нагрівання металу При дотриманні перелічених умов факел розоцінювали, заміряючи температуру поверхні головивається вільно і не перевищує довжину робочої вної і донної частин розкатів після останнього прокамери печі, а значить, покращується якість нагріпускання на стані вання зливків Випробування показали, що використання заЗміщення пальників до протилежних кутів капропонованого технічного рішення забезпечує ріваф номірне і якісне нагрівання, зменшує витрати памери і їх установка під кутом до поздовжньої лива на 30-40% і втрати металу з окалиною на 18 20% Рівномірне нагрівання дає можливість знигоризонтальної осі покращує циркуляцію димових зити навантаження при прокатці на 10 -12% і брак газів в робочому просторі, забезпечуючи тангенціпрокату на ЗО - 40% альне витікання газоповітряної суміші з пальників Література В запропонованому авторами розміщенні пальни1 Ав св СРСР №1138421, МКВ С 21D 9/70, ків твірна факельного конуса паралельна СТІНІ каопубл 07 02 85, Бюл № 5 Ав св СРСР мери, вздовж якої стоять зливки, а продукти зго№703689, МКВ C21D 9/70, опубл 1511 77, ряння охоплюють зливки, розташовані біля Бюл №42 протилежної стіни Збільшення кута установки па2 Аксельруд Л Г та ін Нагревательные колольника призводить до контакту факела зі зливками дцы, М - Металлургиздат, 1962, с 17 і їх оплавленню При зменшенні даного кута збі3 Аксельруд Л Г та ін Нагревательные колольшується відстань від випромінювальної поверхні дцы, М -Металлургиздат, 1962,с 13-16 факела до нагріваємих зливків, що погіршує про4 Михеев В П та ш Сжигание природного гаменистий теплообмін між зливками і факелом за Л , Недра, 1975, с 391 Внаслідок проведеного пошуку заявником не виявлені технічні рішення, що мають ознаки, схожі = °> 44664 Фіг. 2 ФІГ. 1 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім'ї Хохлових, 15, м. Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90