Регенеративний нагрівальний колодязь

Регенеративний нагрівальний колодязь, що містить робочу камеру, повітряний та газовий ре генератори з горизонтальним перекриттям верхнього ряду насадки останнього та розташуванням його вихідних вертикальних каналів опозитно торцевій СТІНІ повітряного регенератора, який відрізняється тим, що горизонтальне перекриття складає 0,5-0,7 площі поперечного перерізу насадки і виконане по довжині насадки у вигляді окремих суцільних рядів, рівномірно розподілених по ширині насадки Запропонований винахід стосується чорної металурги та може бути використаний для нагріву зливків перед обробкою тиском Відомий регенеративний нагрівальний колодязь, який містить в собі робочу камеру, газові та повітряні регенератори з насадками, в яких ВИХІДНІ канали відкриті в горизонтальній площині (див Ю П ФІЛІМОНОВ, С Б Старк, В А Морозов "Металургійна теплотехніка", т 2, М, "Металургія", 1974, с 161) Причиною, що перешкоджає досягненню поставленого завдання, виявляється неможливість організації двоступінчастого спалювання газоподібного палива, внаслідок чого виникає підвищений вміст оксидів азоту в продуктах згоряння Відомий регенеративний нагрівальний колодязь, прийнятий як прототип, який вміщує робочу камеру, повітряний та газовий регенератори з перекриттям верхнього ряду насадки останнього в горизонтальній площині і розташуванням його вихідних каналів опозитно торцевій СТІНІ повітряного регенератора (див О М Пеккер, А М Мінаев, В Й Губинський, О О Руденко «Модернізація промислових печей» К , Техніка, 1987, рис 176, с 45) Причиною, що перешкоджає досягненню можливості отримання технічного результату відомою конструкцією регенеративного нагрівального колодязя, виявляється значний вміст оксидів азоту в продуктах згоряння, наростання горбів шлаку на подині колодязя Значний вміст оксидів азоту в продуктах згоряння пояснюється одноступінчастим спалюванням палива в просторі над повітряним регенератором Газ та повітря подаються під кутом один до одного, перемішуються, що інтенсифікує процес спалювання газу з формуванням короткого високотемпературного факела Внаслідок інтенсифікації процесу спалювання газу в продуктах згоряння утворюється підвищений вміст оксидів азоту Наростання горбів шлаку на подині колодязя перед перевалами пояснюється тим, що в цій конструкції нагрівального колодязя відсутнє спалювання газу над подом, тому що в робочий простір надходять продукти згоряння з низькою температурою, а факел утворюється в наднасадочному просторі регенераторів В основу винаходу поставлено за мету розробити конструкцію регенеративного нагрівального колодязя, яка дозволяє знизити утворення оксидів азоту в продуктах згоряння і виключити наростання горбів шлаку на подині колодязя, особливо перед перевалами Поставлене завдання вирішується таким чином, що у ВІДОМІЙ конструкції регенеративного нагрівального колодязя, який містить в собі робочу камеру, повітряний та газовий регенератори з перекриттям верхнього ряду насадки останнього в горизонтальній площі та розташуванням його вихідних вертикальних каналів опозитно торцевій СТІНІ повітряного регенератора, горизонтальне перекриття складає 0,5-0,7 площі поперечного перерізу насадки і виконане по довжині насадки у вигляді окремих суцільних рядів, рівномірно розподілених по ширині насадки Загальними ознаками для відомого і запропонованого технічного рішення є виконання перекриття верхнього ряду насадки газового регенератора та наявність у газовому регенераторі 49442 вихідних вертикальних каналів, розташованих опозитно торцевій СТІНІ повітряного регенератора ВІДМІТНИМИ ознаками є те, що горизонтальне перекриття складає 0,5-0,7 площі поперечного перерізу насадки і виконане по довжині насадки у вигляді окремих суцільних рядів, рівномірно розподілених по ширині насадки Наявність цих ознак дозволяє класифікувати запропонований винахід, як ВІДПОВІДНИЙ критерію "суттєві відзнаки" В інших відомих аналогічних технічних рішеннях не виявлені ВІДМІТНІ ознаки, які характеризують заявлений винахід На підстави проведеного аналізу можливо зробити висновок, що конструкція регенеративного колодязя, яка заявляється, має ІСТОТНІ ВІДМІТНІ ознаки в порівнянні з аналогічними технічними рішеннями, а зазначена сукупність істотних ознак забезпечує організацію двоступінчастого спалювання палива, що дозволяє знизити вміст оксидів азоту в продуктах згоряння, які викидаються в атмосферу, виключити наростання шлаку на подині, підвищити рівномірність таякість нагрівання зливків Зниження вмісту оксидів азоту в продуктах згоряння досягається виконанням часткового перекриття верхнього ряду насадки газового регенератора, яке складає 0,5-0,7 площі поперечного перерізу насадки у вигляді окремих суцільних рядів, рівномірно розподілених по и ширині При такому виконанні перекриття газова насадка має ВИХІДНІ канали, відкриті як у вертикальній площині (опозитно торцевій СТІНІ повітряного регенератора), так і в горизонтальній Таке розташування вихідних каналів газової насадки дозволяє організувати двоступінчасте спалювання газу, внаслідок чого знижується вміст оксидів азоту в продуктах згоряння При величині перекриття верхнього ряду газової насадки більше 0,7 н поперечного перерізу практично весь газ витікає із каналів, розташованих опозитно торцевій СТІНІ повітряного регенератора, і його спалювання здійснюється над насадкою повітряного регенератора, тобто має місце одноступінчасте спалювання газу і зниження вмісту оксидів азоту в продуктах згоряння не відбувається При цьому виникають перегрів та обплавлення зливків, розташованих біля полуменевого вікна, з якого витікають продукти згоряння з високою температурою тут міститься температурний максимум, на протилежному боці біля перевалів завдяки низькій температурі відбувається захолонення шлаку та інтенсивне наростання горбів на поди ні робочої камери колодязя При величині перекриття верхнього ряду насадки газового регенератора менше 0,5 її поперечного перерізу через канали, відкриті в горизонтальній площині, буде витікати основна КІЛЬКІСТЬ газу, який подається в колодязь Спалювання цього газу буде починатися над насадкою газового регенератора і закінчуватися на протилежному боці робочої камери, тобто і в цьому випадку буде здійснюватися одноступінчасте спалювання палива і зниження вмісту оксидів азоту в продуктах згоряння не відбувається, а буде мати місце перегрівання зливків на дальній (протилежній полуменевому вікну, з якого витікають продукти згоряння) стороні робочої камери нагрівального колодязя, куди переміститься температурний максимум, та наростання горбів шлаку біля перевалів ближньої сторони, де температура недостатньо висока Виконання горизонтального перекриття газової насадки у вигляді окремих суцільних рядів, рівномірно розподілених по ширині насадки, дозволяє забезпечити рівномірність швидкостей витоку газу по довжині та ширині насадки, мінімізувати н гідравлічний опір при одночасному збереженні необхідної стрункості рядів і МІЦНОСТІ верхньої частини насадки, яка працює в умовах високих температур продуктів згоряння та агресивності шлаку, і усієї насадки в цілому Таким чином, у наявності причино - слідчий зв'язок між сукупністю істотних ознак запропонованого регенеративного колодязя та технічним наслідком, який можливо отримати при використанні винаходу для нагрівання зливків перед обробкою тиском На фіг зображена симетрична половина повздовжнього розрізу регенеративного нагрівального колодязя Регенеративний нагрівальний колодязь містить в собі робочу камеру 1, з кожного боку якої розташовані газовий 2 та повітряний 3 регенератори з наднасадочним простором 4 Насадка повітряного регенератора 3 має ВИХІДНІ канали 5, відкриті в горизонтальній площин Верхній ряд насадки газового регенератора 2 на площі, що складає 0,5-0,7 й поперечного перерізу, має перекриття, утворене рядами 6 з вогнетривкої цегли, рівномірно розподіленими по ширині насадки, ВИХІДНІ канали 7, які відкриті в горизонтальній площині і ВИХІДНІ канали 8, які відкриті в вертикальній площині (розташовані опозитно торцевій СТІНІ 9 повітряного регенератора 3) Регенеративний нагрівальний колодязь працює таким чином Після посаду металу, на фіг умовно не показаного, в газовий регенератор 2 та повітряний регенератор 3 подають газ і вентиляторне повітря Газ і повітря проходять через насадки регенераторів і нагріваються Більша частина газу, яка проходить через насадку, змінює свій напрямок на 90° і вникає в наднасадочний простір 4, де зустрічається під кутом 90° з повітрям, яке витікає з каналів 5 повітряного регенератора З В наднасадочному просторі 4 за рахунок зустрічі потоків газу та повітря під кутом 90° відбувається їх інтенсивне перемішування і спалювання газу з коефіцієнтом витрати повітря більше 1,0, тому що повітря, яке витікає з каналів 5, подається в КІЛЬКОСТІ, достатній для повного спалювання газу, який подається через регенератор 2, а в наднасадочний простір 4 витікає частина газу в КІЛЬКОСТІ 0,6-0,7 від усього, який подається в колодязь В наднасадочному просторі 4 відбувається перша стадія спалювання частини газу Продукти згоряння, які утворюються на першій стадії спалювання газу, поступають в наднасадочний простір газового регенератора 2, де зустрічаються з частиною газу, який витікає із вихідних каналів, відкритих в горизонтальній площині Ця частина газу перемішується з продуктами згоряння першої стадії спалювання газу t згоряє за рахунок надлишко 49442 вого кисню, який міститься в продуктах згоряння першої стадії спалювання Таким чином здійснюється друга стадія спалювання палива Здійснення двостадійного спалювання палива дозволяє знизити вміст оксидів азоту в продуктах згоряння, підвищити рівномірність та якість нагрівання зливків, поліпшити режим шлаковиведення Приклад конкретного виконання Регенеративний нагрівальній колодязь з розмірами робочої камери 5600х3230х2270мм має з кожного боку газовий та повітряний регенератори габаритами 4176x2630x1480мм Для викладання насадок регенераторів використовується вогнетривка цегла розмірами 230x113х65мм Насадки регенераторів виконуються за системою Сименса з розмірами комірок 82,5x82,5мм Насадка газового регенератора виконана висотою 4176мм, а насадка повітряного регенератора - 3176мм Верхній ряд насадки газового регенератора частково перекритий горизонтальними рядами вогнетривкої цегли, рівномірно розподіленими по ширині насадки Загальна площа перекриття складає 0,7 поперечного перерізу насадки газового регенератора Завдяки наявності часткового перекриття насадка газового регенератора має ВИХІДНІ канали, відкриті в горизонтальній площині ВИХІДНІ канали насадки повітряного регенератора відкриті тільки в горизонтальній площині Завдяки більшій висоті, в порівнянні з висотою насадки повітряного регенератора, насадка газового регенератора має ВИХІДНІ канали, які відкриті в вертикальній площині і розташовані опозитно торцевій СТІНІ повітряного регенератора При проведенні випробувань варіювали величиною загальної площі перекриття верхнього ряду насадки газового регенератора в межах від 0 до 1,0 За критерій ефективності було прийнято вміст оксидів азоту, визначених в продуктах згоряння, відібраних над протилежними насадками, наростання горбів шлаку на подині колодязя, рівномірність нагрівання зливків Результати досліджень наведені в таблиці Таблиця № п/п Величина перекриття верхнього ряду насадки Вміст NOX, мг/м3 1 2 3 4 5 6 7 0,0 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 390 370 350 250 200 230 300 8 1,0 400 Ріст горбів шлаку Якість нагрівання зливків на подині колодязя Біля перевалів Перегрів зливків, розташованих на ближньої* сторо- дальній* стороні робочої камери ни колодязя Рівномірний нагрів зливків по висоті і поперечному перерізу Примітка Біля перевалі Перегрів та обплавлення зливків, дальньої* сторо- розташованих на ближній* стороні Прототип ни робочої камери колодязя *ближня та дальня сторони робочої камери колодязя визначаються по відношенню до розташування робочої площадки та пульту керування нагрівального колодязя і з урахуванням напрямку руху продуктів згоряння від полуменевого вікна з ближньої сторони на дальню Запропонована конструкція регенеративного нагрівального колодязя дозволяє знизити вміст оксидів азоту в продуктах згоряння, виключити наростання шлаку на подині колодязя, підвищити рівномірність та якість нагрівання зливків 49442 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71