Методична багатозонна штовхальна піч

Реферат: Методична багатозонна штовхальна піч містить склепіння, бічні стіни, під, обладнаний подовими пальниками, глисажними трубами й монолітною подиною для переміщення металу, методичну, зварювальну й томильну зони з розміщеними у склепінні пальниками, склепінний пережим, і бічні пальники. У склепінні, виконаному прямим щодо монолітної подини, установлені випромінювальні склепінні пальники в три ряди на однаковій міжцентровій відстані так, що їхні осі перпендикулярні осям подових пальників. UA 74390 U (12) UA 74390 U UA 74390 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до нагрівальних печей з методичним режимом нагрівання й може бути використана в металургійній, машинобудівній й ряді інших галузей промисловості. Нагрівання металу (слябів, блюмів) перед прокаткою здійснюється, в основному, у методичних печах, за рахунок тепловіддачі випромінюванням від футеровки до металу, й чим вона вище, тим більша продуктивність печі й економія палива. Дані печі опалюються газоподібним паливом, що подається з пальників типу "труба в трубі", установлених у вогнетривкій кладці за допомогою пережимів у торцевих стінах зварювальної і томильної зонах. Відома методична піч, переважно для нагрівання слябів, блюмів, що містить методичну, зварювальну й томильну зони, пальники, установлені у зварювальній і томильній зонах, під, механізми завантаження й вивантаження, швидкісні пальники, установлені у склепінні методичної зони назустріч руху металу під кутом 35-45° до вертикальної осі, при цьому відстань між пальниками дорівнює 6-7 діаметра сопла пальника (SU, № 1067329 А1, кл. F27B 9/20, F27B 13/00, опубл. 15.01.1984 p.). Недоліками даної конструкції печі є: - установка пальників у склепінні методичної зони під кутом 35-45° назустріч руху металу у зварювальній зоні печі збільшує опір потоку продуктів горіння, що надходять зі зварювальної зони печі, внаслідок чого відбувається запирання газів у робочому просторі й збільшуються втрати тепла за рахунок вибивання факела; - знижується тепловіддача від струменя газів до металу, що нагрівається, через зменшення швидкості продуктів горіння в печі, що, у свою чергу, знижує інтенсифікацію нагрівання й збільшує витрату палива. Найбільш близьким аналогом до пропонованої корисної моделі є методична піч для нагрівання заготовок, що містить склепіння, бічні стіни, під, обладнаний подовими пальниками, глисажними трубами й монолітною подиною для переміщення металу, методичну, зварювальну й томильну зони з розміщеними у склепінні пальниками й соплами, склепінний пережим, установлений між зварювальною й томильною зонами з бічними пальниками, установленими у склепінному пережимі в один ряд по ширині печі під кутом 18-20° до горизонту, при цьому бічні пальники виконані у вигляді "труба в трубі" (RU, № 2114185 С1, кл. C21D 9/00, F27B 13/00, опубл. 27.06.1998 p.). Розміщення бічних пальників над склепінним пережимом приводить до значного окислювання й зневуглецювання металу через високу температуру в печі, особливо у зварювальній зоні, що погіршує якість нагрівання заготовок і не забезпечує необхідну продуктивність печі. Виконання бічних пальників у вигляді "труба в трубі" створює спрямований факел на метал, що приводить до одержання нерівномірної температури по всій поверхні металу в зонах печі, перепад якої досягає 100-200 °C, також погіршуючи якість нагрівання металу. Крім того, збільшення витрати палива через бічні пальники приводить до підвищення температури футерівки у зварювальній зоні, знижуючи її стійкість в умовах агресивного впливу окалини, що вимагає додаткової витрати вогнетривів. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення методичної багатозонної штовхальної печі, у якій за рахунок конструктивних особливостей забезпечується зниження окислювання й зневуглецювання металу, що приводить до підвищення якості нагрівання металу при збільшенні продуктивності печі, зниженні витрати палива й вогнетривів. Поставлена задача вирішується тим, що в методичній багатозонній штовхальній печі, що містить склепіння, бічні стіни, під, обладнаний подовими пальниками, глисажними трубами й монолітною подиною для переміщення металу, методичну, зварювальну й томильну зони з розміщеними у склепінні пальниками, склепінний пережим, i бічні пальники, згідно з корисною моделлю, у склепінні, виконаному прямим щодо монолітної подини, установлені випромінювальні склепінні пальники в три ряди на однаковій міжцентровiй відстані так, що їхні осі перпендикулярні осям подових пальників, між зварювальною й методичною зонами розташована зона попереднього нагрівання, обладнана склепінними й подовими пальниками, а склепінний пережим установлений між методичною зоною й зоною попереднього нагрівання, нижня поверхня якого розташована від поверхні глисажних труб на відстані, рівної 0,4-0,6 висоти зони попереднього нагрівання. Розташування випромінювальних склепінних пальників у три ряди на однаковій міжцентровiй відстані так, що їхні осі перпендикулярні осям подових пальників, забезпечує рівномірне їхнє розміщення по всій площі зводу томильної, зварювальної й попереднього нагрівання зон у сукупності з бічними й подовими пальниками приводить до того, що продукти горіння спрямовані назустріч руху металу печі, що збільшує теплообмін у печі. Для одержання заданої продуктивності печі у зварювальних зонах підтримується температура 1300-1320 °C. Однак це приводить до підвищеного тріщиноутворення й 1 UA 74390 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 окалиноутворення на поверхні металу. Усуненню цих недоліків сприяє додатково розміщена опалювальна зона попереднього нагрівання металу до 1050-1100 °C замість температури 900950 °C металу, що надходить з методичної зони. Кількість пальників для нагрівання металу і їхнє розташування залежить від необхідної теплової потужності зон печі й рівномірного підведення тепла до металу. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображена методична багатозонна штовхальна піч; на фіг. 2 - розріз по А-А на фіг. 1. Методична піч у верхній частині обладнана випромінювальними пальниками 1, установленими в склепінні 2 у три ряди на однаковій міжцентровiй відстані так, що їхні осі перпендикулярні осям подових пальників. Випромінювальні пальники встановлені по всій площі склепіння 2 томильної, зварювальної, і попереднього нагрівання зон 3, 4, 5 відповідно, методична зона 6 (не опалювальна). Наприкінці зони 5 попереднього нагрівання й початку методичної зони 6 установлений пережим 7 склепіння 2. У бічних стінах 8 печі встановлені бічні довгополум'яні пальники 9. Для переміщення металу, що нагрівається, 10 піч обладнана глисажними трубами 11, покладеними на здвоєні водоохолоджувальні труби 12, що спираються на вертикальні водоохолоджувальні труби 13. Для переміщення металу в томильну зону 3 установлена монолітна подина 14, а для видачі металу з печі виконане сковзало 15. Для збору окалини й шлаків передбачений бункер 16. У томильній зоні встановлені бічні пальники 17, а в бічних стінах печі виконані торцеві вікна 18. Склепіння 2 виконане прямим щодо монолітної подини 14, а нижня поверхня пережиму 7 розташована від поверхні глисажних труб 11 на відстані, рівній 0,4-0,6 висоти зони 5 попереднього нагрівання. Пристрій працює в такий спосіб. При завантаженні металу 10 у піч на початку методичної зони 6 він поступово нагрівається продуктами горіння, спрямованими назустріч руху металу. Потім метал 10 подається під пережимом 7, необхідним для створення тиску в печі вище атмосферного й у зону 5 попереднього нагрівання. Нагрівання здійснюється в основному випромінюванням продуктів горіння від пальників 1, установлених на прямому щодо монолітної подини 14 склепінні 2, що опирається на стіни 8, і від бічних довгополум'яних пальників 9. Внаслідок інтенсивного випромінювання відбувається прискорене нагрівання металу у зварювальній зоні 4, що приводить до скорочення часу нагрівання до заданої температури. Крім того, прискорене нагрівання металу від склепінних пальників 1 і бічних довгополум'яних пальників 9, продукти горіння яких спрямовані назустріч руху металу, сприяє скороченню витрати палива й збільшенню продуктивності печі. Зі зварювальної зони 4 метал по глисажним трубам 11, які втримуються опорними трубами 12 і 13, подається в томильну зону 3. Потім через сковзало 15 і торцеве вікно 18 метал подається на прокатний рольганг стана, а окалина й шлаки збираються в бункер 16. Бічні пальники 17 у томильній зоні передбачені для попереднього нагрівання й розпалювання печі при остиганні футерівки й зниженні підсмоктувань повітря в зону печі через торцеве вікно 18. При завантаженні металу в піч у методичній зоні відбувається поступове нагрівання. По мірі просування уздовж печі метал, що нагрівається, зверху потрапляє під нагрівання випромінюванням продуктів горіння випромінювальних пальників, установлених на поверхні перетину склепіння в три ряди. Знизу заготовки нагріваються довгополум'яними пальниками в зонах нагрівання й попереднього нагрівання, вертикальні осі, яких збігаються з вертикальними осями довгополум'яних пальників. Цим досягається рівномірне нагрівання металу. Область усталеної роботи випромінювальних пальників розширюється зі зменшенням діаметра газових сопел при відповідному збільшенні швидкості витікання. Дифузійне горіння природного газу походить із сопел діаметром d=1,8-2,4 мм, коли факел "висить" під устям газового сопла. При подачі повітря в корпус випромінювального пальника тангенціально стосовно осі подачі газу відбувається закручування потоку й поліпшення перемішування газу й повітря. Потім завдяки радіальній складовій повітря, швидкість горіння й випромінювальна здатність факела збільшуються, утворюється вихор розпечених газів і стає надійним стабілізатором горіння. Для створення позитивного надлишкового тиску в печі вище атмосферного на величину 1520 Па для запобігання підсмоктування атмосферного повітря й, отже, охолодження робочого простору печі, після закінчення зони попереднього нагрівання й початку методичної зони встановлений пережим склепіння. При цьому розташування нижньої поверхні пережиму від поверхні глисажних труб доцільно на відстані, рівної 0,4-0,6 висоти зони попереднього нагрівання печі. Приклад. 2 UA 74390 U Основні характеристики нагрівальної методичної багатозонної штовхальної печі № 1 стана 2300 представлені в таблиці (до й після реконструкції). Таблиця Показники Позначення h(2S) а L м Розмір сляба: висота ширина довжина Довжина зон печі: томильної зварювальної підігріву методичної Висота зон печі: томильної зварювальної підігріву методичної Висота пережиму в методичній зоні Ширина робочого простору Продуктивність печі Температура: металу початкова металу кінцева у зварювальній зоні у зоні підігріву відхідних газів з печі підігріву повітря перепаду в металі Lтом Lзв Lпід Lмет hтом hзв hпід hмет hп B G t0 tкон tзв tуход tвід. tпов. t Теплота згоряння палива Кількість: повітря для горіння відхідних продуктів горіння Кількість пальників: довгополум'яних (бічні) випромінювальних (склепінні) Витрата палива на піч Питома витрата умовного палива на піч Час нагрівання металу Коефіцієнт використання тепла палива Коефіцієнт корисної дії печі Концентрація викидів у навколишнє середовище з печі: CO NOX 5 0,15 1,20 1,55 9,60 9,86 8,52 м м т/год. °С 3 р Qн МДж/м Lп Vд м /м n шт 3 м /год. кг у.п./т ч Vп Vпит tn КВТ ККД 3 3 % мг/м 6,80 7,0 6,80 7,80 1,62 2,06 1,20 3,6 41 м 1,50 1,50 1,50 1,00 0,9 4,0 45 0 1230 1320 1000 300 30 22,2 0 1220 1280 1050 950 450 30 33,7 6,40 6,95 9,90 11,00 12 2300 130 2,50 64 40 9 36 1500 60 1,96 80 64 150 350 100 250 3 Величину пережиму склепіння (hп) можна визначити по емпіричній формулі: hп  Vд 10 Реконструкція до після Розмірність Vд  м , 3 де - витрата продуктів горіння, м /год.; - швидкість продуктів горіння в найбільш вузькому місці (пережим), м/с. Припустима швидкість газів у площі пережиму становить ср=6-10 м/с. 3 UA 74390 U 5 10 15 Прийнявши величину hп=0,9 м, тоді висота від поверхні глисажних труб до висоти склепіння зони попереднього нагрівання дорівнює 0,9:1,5=0,6 і ця величина може для інших видів палива (коксових, доменних, природного газів) становити від 0,4 до 0,6. З наведених даних видно, що в результаті реконструкції печі питома витрата умовного палива знизилася більш ніж на 50 % (з 130 кг/т до 60 кг/т) і продуктивність печі збільшилася на 9,8 % (з 41 т/год. до 45 т/год.). Крім того, повне спалювання продуктів горіння в печі забезпечує в відхідних продуктах 3 3 горіння зниження шкідливих викидів CO і NOx до 100 мг/м і 250 мг/м відповідно, що нижче гранично припустимих норм. Використання склепінних випромінювальних пальників, коли струмені продуктів горіння не попадають на поверхню металу, що нагрівається, не допускає локальних перегрівів, що знижує окислювання й зневуглєцювання, футеровка робочих зон печі має більш низьку температуру (до 1400 °C, проти 1600 °C), що визначає її малу інерційність і, отже, збільшення кампанії печі. Таким чином, використання пропонованої корисної моделі забезпечує зниження окислювання й зневуглецювання металу, що приводить до підвищення якості нагрівання металу при збільшенні продуктивності печі, зниженні витрати палива й вогнетривів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Методична багатозонна штовхальна піч, що містить склепіння, бічні стіни, під, обладнаний подовими пальниками, глисажними трубами й монолітною подиною для переміщення металу, методичну, зварювальну й томильну зони з розміщеними у склепінні пальниками, склепінний пережим, і бічні пальники, яка відрізняється тим, що у склепінні, виконаному прямим щодо монолітної подини, установлені випромінювальні склепінні пальники в три ряди на однаковій міжцентровій відстані так, що їхні осі перпендикулярні осям подових пальників, між зварювальною й методичною зонами розташована зона попереднього нагрівання, обладнана склепінними й подовими пальниками, а склепінний пережим установлений між методичною зоною й зоною попереднього нагрівання, нижня поверхня якого розташована від поверхні глисажних труб на відстані, рівній 0,4-0,6 висоти зони попереднього нагрівання. 4 UA 74390 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5