Спосіб нагрівання виробів в паливній печі

1. Спосіб нагрівання виробів в печі, що включає почергове спалювання палива в одному з двох 3 палива з працюючого пальника поступають в робочий простір печі і потім йдуть в протилежний пальник, той, що в даний момент не працює, проходять через насадку регенератора і розігрівають її. Після перекидання клапанів включається в роботу другий пальник, а перший вимикається. Період часу між перекиданням клапанів вимірюється десятками секунд або декількома хвилинами, у зв'язку з чим насадка регенератора не встигає прогрітися димом по всій висоті. Завдяки цьому дим на виході з насадки має низьку температуру (150-200°С). Таким чином здійснюється глибока утилізація теплоти газів, що йдуть з печі, яка в наступному періоді часу передається повітрю, що проходить через насадку і повертається з ним в піч. Ознаки прототипу, які співпадають з ознаками винаходу, що заявляється: розігрівання повітря в регенераторах з вогнетривкою насадкою, розігрів насадки продуктами горіння палива. Недоліком прототипу є висока температура продуктів горіння на виході з пальника, що створює можливість місцевого перегріву виробів в печі. У печах для термообробки виробів цей недолік приводить до нерівномірності властивостей готової продукції. В основу винаходу поставлена задача утилізації теплоти газів, що відходять, і недопущення локального перегріву виробів в термічних печах. Поставлена задача досягається тим, що, для нагріву виробів в печі використовують спосіб, що включає спалювання палива по черзі в одному з двох регенераторів, розігрівання вогнетривкої насадки регенератора продуктами горіння і передачу теплоти, яку акумулювала насадка, повітрю, який згідно винаходу відрізняється тим, що повітря нагрівають в регенераторі до температури, достатньої для нагріву виробів, і направляють в робочий простір печі як гарячий теплоносій, який нагріває вироби, після виходу з робочого простору печі його використовують як окислювач при спалюванні палива в регенераторах. В якості гарячого теплоносія використовують суміш повітря з продуктами горіння палива, що відходять з насадки регенератора, при цьому вміст кисню в суміші підтримують на рівні 10¸17%. Відмінністю від прототипу є те, що гарячим теплоносієм в робочому просторі печі служить повітря, нагріте в насадці регенератора до температури, достатньої для нагріву виробів, але значно меншої, ніж температура продуктів горіння на виході з регенеративного пальника в прототипі. Високотемпературні продукти горіння палива не потрапляють в робочий простір печі, завдяки чому виключається можливість локального перегріву виробів. Спосіб, що заявляється, також відрізняється тим, що гарячий теплоносій після виходу з робочого простору печі використовують як окислювач при спалюванні палива в регенераторах. Завдяки цьому здійснюється глибока утилізація теплоти повітря, оскільки продукти горіння охолоджуються в регенераторі до 150-200°С. Повітря, як теплоносій, передає теплоту виробам, що нагріваються, шляхом конвективної теп 86535 4 ловіддачі, оскільки в сухому повітрі містяться в основному двоатомні гази О2 і N2, випромінююча здатність яких рівна нулю. Випромінюючими газами є трьохатомні гази СО2 і Н2О, які містяться в продуктах горіння палива. Щоб збільшити тепловіддачу від теплоносія до виробів, що нагріваються, за рахунок випромінювання і тим самим збільшити швидкість їх нагріву, не підвищуючи температуру теплоносія, необхідно до складу його, в суміші з повітрям, включити випромінюючі гази СО2 і Н2О. Враховуючи, що за способом нагріву виробів, що заявляється, гарячий теплоносій після виходу з робочого простору печі пропонується використовувати як окислювач для спалювання палива, вміст кисню в ньому повинен бути достатнім для стійкого горіння палива в регенераторах. У зв'язку з цим спосіб, що заявляється, відрізняється також тим, що в якості теплоносія використовують суміш повітря з продуктами горіння палива, що відходять з насадки регенератора, при цьому вміст кисню в суміші підтримують на рівні 10-17% для використання її як окислювача при спалюванні палива в регенераторах. Вказаний діапазон змісту кисню обумовлений тим, що при температурі поверхні футерівки в зоні спалювання палива вище за температуру його займання (~ 800°С) і при вмісті в окислювачі не менш ніж 10% О2 буде забезпечене стійке горіння палива, а при температурі футерівки нижче за температуру займання палива для стійкого горіння необхідно вміст кисню в окислювачі не менш ніж 17%. Суть винаходу пояснюється схемою печі (Фіг.), в якій реалізується пропонований спосіб нагріву виробів. Піч має робочий простір 1 з розташованими в ньому виробами 2, газопроводи з відсічними газовими клапанами 3 і 4, що подають паливо в два регенератори з вогнетривкими насадками 5 і 6; канали 7 і 8, які використовуються для з'єднання регенераторів з перекидним клапаном 9; канал 10, що сполучає перекидний клапан 9 з вентилятором 11; канал 12, який служить для відведення димових газів до димаря; канал 13, що сполучає канал 12 зі всмоктуючим патрубком 14 вентилятора 11; регулюючі клапани 15 і 16, розташовані відповідно на всмоктуючому патрубку 14 і на каналі 13. Спосіб нагріву, що заявляється, здійснюється таким чином. Повітря через патрубок 14 всмоктується з атмосфери вентилятором 11 і по каналу 10 входить в перекидний клапан 9, а потім по каналу 7 потрапляє в розігріту насадку 5 лівого регенератора. У момент, зображений на Фіг., газовий клапан 3 закритий, а клапан 4 відкритий, тому паливо подається тільки в правий регенератор. Повітря, нагріте в насадці 5 лівого регенератора до температури, достатньої для нагріву виробів 2, поступає в робочий простір 1 зліва, нагріває вироби 2 конвекцією і відходить в наднасадочний простір правого регенератора, де відбувається його перемішування з паливом, що поступає через відкритий клапан 4, згоряння палива з утворенням продуктів горіння, які нагрівають насадку 6, охолоджуючись при цьому до 150-200°С, і по каналу 8 йдуть в клапан 9 і з нього - в димар по каналу 12. При закри 5 тому клапані 16 продукти горіння повністю йдуть в атмосферу через канал 12 і димар. Спосіб, що заявляється, передбачає можливість відбору частини охолоджених продуктів горіння з каналу 12 і передачу їх при відкритому клапані 16 по каналу 13 на всмоктуючий патрубок 14 вентилятора 11 під дією розрідження, яке створює вентилятор. При відборі частини продуктів горіння по каналу 13 при відкритому клапані 16 суміш продуктів горіння з атмосферним повітрям через патрубок 14, вентилятор 11, канал 10, перекидний клапан 9 і канал 7 проходить через розігріту насадку 5 лівого регенератора, нагрівається до температури, достатньої для нагріву виробів 2, і поступає в робочий простір 1 як гарячий теплоносій, у складі якого містяться трьохатомні продукти горіння палива СО2 і Н2О, здатні нагрівати вироби випромінюванням теплоти разом з конвективною тепловіддачею. З робочого простору 1 суміш повітря з продуктами горіння, яка містить кисень, йде в правий регенератор і використовується там для спалювання палива як окислювач. За допомогою клапанів 15 і 16 співвідношення витрат атмосферного повітря і продуктів горіння в патрубку 14 підтримується таким, щоб вміст кисню в їх суміші знаходився в діапазоні 10-17% залежно від рівня температури поверхні стінок наднасадочного простору в правому регенераторі, де відбувається горіння палива. Якщо температура стінок вища за температуру займання палива, то вміст кисню в суміші повітря і продуктів горіння в патрубку 14 підтримується клапанами 15 і 16 не нижче 10%, що достатньо для стійкого горіння палива в регенераторі. Якщо температура стінок наднасадочного простору в правому регенераторі нижча за температуру займання палива, то вміст кисню в суміші в патрубку 14 підтримується клапанами 15 і 16 не нижче 17%, що також достатньо для стійкого горіння палива. Після розігрівання насадки 6 до тем 86535 6 ператури, що перевищує необхідну температуру теплоносія на 100-150°С, відбувається перекидання клапана 9 шляхом повороту його пелюстка на 90 градусів. Одночасно відбувається закриття газового клапана 4 і, із заданою витримкою часу, відкриття клапана 3. Теплоносій (повітря або його суміш з продуктами горіння) після перекидання клапанів 9, 3 і 4 по каналу 8 входить в правий регенератор, нагрівається в розігрітій протягом попереднього періоду насадці 6 до температури, достатньої для нагріву виробів 2, поступає справа в робочий простір 1, нагріваючи вироби 2, і йде в лівий регенератор, де використовується як окислювач при спалюванні палива, що поступає по газопроводу через відкритий клапан 3. Продукти горіння нагрівають насадку 5 лівого регенератора і йдуть по каналу 7, через клапан 9 і канал 12 на димар повністю або частково, якщо клапан 16 відкритий. Описаний процес багато разів повторюється, причому після кожного перекидання клапанів 9, 3 і 4 напрям руху теплоносія в робочому просторі 1 змінюється на зворотній, що сприяє рівномірному нагріву виробів. Всі пристрої, зображені на Фіг., за допомогою яких реалізується спосіб, що заявляється, експлуатуються в промислових печах з належним рівнем надійності. Нагрів повітря в регенераторах до температури 1200-1300°С, цілком достатньою для нагріву виробів в печі, здійснюється в регенеративних доменних повітронагрівачах з самостійним опалюванням, а також в регенераторах подових сталеплавильних печей. Застосування в промисловості способу нагріву виробів, що заявляється, дозволить підвищити якість теплової обробки виробів і, як наслідок, якість готової продукції завдяки більш рівномірному нагріву, що виключає високотемпературну дію факела полум'я і продуктів горіння на окремі ділянки поверхні виробів. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 86535 8 Підписне Тираж 28 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