Способ отопления промышленных печей

 

1. СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ, включающий введение через горелки в рабочее пространство топливовоздушной смеси последовательно чередующимися расходными порциями подстехиометрического и надстехнометрического составов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения образования окислов азота и повышения равномерности нагрева заготовок, расходную порцию надстехиометрического состава внедряют в расходную порцию подстехиометрического состава , подавая ее со скоростью, большей скорости расходной порции подстехиометрического состава, при этом длительность подачи каждой порции составляет 0,8- 1,0 от разности времени пробега ими полной длины рабочего пространства печи. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент расхода воздуха устанавливают в подстехиометрической смеси с $ ( 0,5-0,8) а в надстехиометрической смеси

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4Ш F 23 С 1100

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3439137/22-02 (22) 18.05.82 (46) 07.01.85. Бюл. № 1 (72) И. И. Кригульский, В. И. Губинский, Г. С. Якименко и А. И. Перевозчиков (71) Коммунарский горно-металлургический институт (53) 621.783 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 755892, кл. С 23 С 11/10, 1980.

Я.Заявка Японии № 55-14967, кл. F 23 С 11/00, 1980. (54) (57) 1. СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ, включающий введение через горелки в рабочее пространство топливовоздушной смеси последовательно чередующимися расходными порциями

„„SU„„1133457 A подстехиометрического и надстехиометрического составов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения образования окислов азота и повышения равномерности нагрева заготовок, расходную порцию надстехиометрического состава внедряют в расходную порцию подстехиометрического состава, подавая ее со скоростью, большей скорости расходной порции подстехиометрического состава, при этом длительность подачи каждой порции составляет 0,8—

1,0 от разности времени пробега ими полной длины рабочего пространства печи.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент расхода воздуха устанавливают в подстехиометрической смеси (0,5 — 0,8) а в надстехиометричсской сме- Ж си (1,3 — 1,6).

1133457

Изобретение относится к защите атмосферы от вредных выбросов и может быть использовано в нагревательных и термических печах черной и цветной металлургии и машиностроении.

Известен способ подачи газов в рабочее пространство печи импульсами или последовательно чередующимися расходными порциями, что позволяет вести малоокислительный и безокислительный нагревы стали (1).

Однако равномерность нагрева заготовок при этом не улучшается.

Наиболее близким к изобретению является способ отопления промышленных печей, вкл юч а ющи и введение через горелки в рабочее пространство топливовоздушной смеси последовательно чередующимися расходными порциями .подстехиометрического и надстехиометрического составов (2).

Недостатками извесного способа являются значительная неравномерность температур по длине факелов, а следовательно, и 20 низкая равномерность рагрева заготовок, Значительная неравномерность температур вызывает также и рост образования окислов азота в атмосфере печи, что отрицательно сказывается на чистоте воздушного бассейна региона.

Цель изобретения — уменьшение образования окислов азота и повышение равномерности нагрева заготовок.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу отопления промышленных ЗО печей, включающему введение через горелки в рабочее пространство топливовоздушной смеси последовательно чередующимися расходными порциями подстехиометрического и надстехиометрического составов расходную порцию надстехиометричес- >

I кого состава внедряют в расходную порцию подстехиометрического состава, подавая ее со скоростью, большей скорости расходной порции подстехиометрического состава, при этом длительность подачи каж- 4р дой порции составляет 0,8 — 1,0 от разности времени пробега ими полной длины рабочего пространства печи.

Кроме того, коэффициент расхода воздуха устанавливают в подстехиометрической смеси (0,5 — 0,8), а в надстехиометри- 4> ческой смеси — (1,3 — 1,6).

Предлагаемый способ отопления промышленных печей позволит при реализации его в пламенных печах сократить выбросы оксидов азота в атмосферу и улучшить равномерность нагрева заготовок. Процент образования окислов азота уменьшается путем ликвидации пиков температуры в факелах. Равномерность нагрева заготовок повышается из-за более равномерного по длине факела выгорания 55 топлива, что, в свою очередь, связано с догоранием продуктов неполного горения вдали от выходного сопла горелки.

Способ реализуется следующим образом.

В печь через горелочные устройства вводят чередующиеся порции топливно-окислительной смеси с различной реакционной способностью — подстехиометрические (сильная восстановительная среда) и надстехиометрические (сильная окислительная среда) При движении вдоль линии тока факела в начальной стадии сжигания топлива идет процесс горения в каждой порции отдельно. В надстехиометрической порции при большем избытке окислителя вступают в реакцию все горючие компоненты, однако температура горения топлива при этом более низкая, чем в стехиометрических смесях, что снижает образование оксидов азота. В подстехиометрической порции топливо сгорает частично и оксиды азота не образуются из-за восстановительного характера среды. Так как смежные подстехиометрические и надстехиометрические порции вводят с различной скоростью, то при движении вдоль линии тока от выхода из горелочного туннеля до дымоотводящего канала порции, обладающие большей начальной скоростью, последовательно и равномерно внедряют в порции, движущиеся с меньшей скоростью. В результате производят равномерное смешение по длине рабочего пространства надстехиометрических и подстехиометрических порций и постепенное дожигание оставшейся части топлива в подстехиометрических порциях.

Согласно предлагаемому способу отопления промышленных печей получают значительное сокращение образования и выбросов в атмосферу оксидов азота в присутствии недожога топлива. Одновременно улучшается равномерность нагрева металлических изделий в печах или равномерность обогрева других элементов, так как выравнивается температура по объему газовой фазы печи и исключаются локальные зоны с пиковыми значениями температур.

В еличина коэффициента расхода воздуха (<) . равная 0,5 — 0,8 в подстехиометрических порциях и 1,6 — 1,3 в надстехиометрических порциях выбрана из,условий достижения минимального образования оксидов азота при полном сжигании топлива в рабочем пространстве. При значениях ññ(0,5 трудно сжигать топливо без внешних источников тепла. При значениях а. )0,8 черезмерно возрастает количество образующихся оксидов азота. Значение коэффициента расхода окислителя в надстехиометрических порциях, равное 1,6 — 1,3 является следствием выбранных его значений для подстехиометрических порций из условия необходимого общего количества окислителя для полного сжигания топлива. Длительность

1133457 ввода в печь каждой из подстехиометрических и надстехиометрических расходных порций, составляющая долю 0,8 — 1,0 от разности времени пробега ими полной длины рабочего пространства,. выбрана из условий полного сжигания топлива в печи и минимального образования оксидов азота. При значении этого соотношения более

1,0 часть каждой подстехиометрической порции остается не смешанной с окислителем надстехиометрических порций, что вызовет пульсирующий недожог топлива в печи. При значении этого соотношения менее 0,8 полное смешение и сжигание смежных подстехиометрических и надстехиометрических расходных порций будет происходить задолго до выхода их из рабочего пространства, что вызовет повышение локальных температур при повышенной окислительной способности газовой среды и вследствие этого черезмерный рост концентрации оксидов азота, окисления металла; неравномерности нагрева тел в печи, Пример 1 Печь. для нагрева стальных заготовок перед прокатной производительностью 110 т/ч отапливается природным газом с помощью горелок двухстади йного смешения. Длина рабочего пространства печи 30 м. Область пиковых температур находится на расстоянии 1 — 2 м от горелок. Концентрация оксидов азота в отходящих дымовых газах 300 мг/м, угар металла 1,2%

15

30 тельность ввода в рабочее простра иствуд каждой порции

Cq 1,0 п —. Сн =, 4 с.

Для осуществления предлагаемого способа в воздушный коллектор перед горелками вводят дросселирующее подвижное устройство, снабженное управляемой системой двухпозиционного автоматического регулирования. Для подачи в печь над стехиометрической порции газовоздуш ной смеси дроссель устанавливают в открытое положение, при этом коэффициент расхода 40 воздуха с к = 1,6. Для подачи в печь подстехиометрической порции газовоздушной смеси и обеспечения при этом коэффициентов расхода воздуха ptn = 0,5 дроссель устанавливают в крайнее прикрытое положение. Средняя скорость газовоздуш45 ной смеси на срезе сопла горелки при этом минимальна (30 м/с).

Средняя скорость движения надстехиометрических порций в рабочем пространстве печи 30,. м/с, подстехиометрических

12 м/с. Время «пробега» надстехиометрической порцией рабочего пространства печи при этом „= 1 с, подстехиометрической Ен — — 5 с.

На основании этого устанавливают длиВ результате получают равномерное выгорание горючих компонентов топлива вдоль рабочего пространства. Концентрация оксидов азота в отходящих дымовых газах

100 мг/мэ, yt ap металла 0 7 "/н. Неравномерность нагрева металла не обнаружена.

Недожог топлива отсутствует.

Пример 2. Печь для нагрева стальных заготовок перед прокаткой производительностью 180 т/ч отапливается коксовым газом известным способом с помощью горелок двухстадийного смешения и впрыском топлива при коэффициенте избытка воздуха на выходе из печи болыие чем 1,0.

Длина рабочего пространства печи 35 м.

Средняя концентрация оксидов азота в

5 дымовых газах на выходе из печи 180 мг/м, угар металла 1,0 /о, средний недожог топлива 3 /о.

Для осуществления предлагаемого способа в воздушный коллектор перед горелками вводят дросселирующее подвижное устройство, снабженное управляемой системой двухпозицион ного автоматического регулирования, обеспечивающей коэффициент расхода воздуха с(н= 0,8 в подстехиометрических порциях и pc = 1,3 в надстехиометрических. Средняя скорость движения подстехиометрических порций в рабочем пространстве печи 10 м/с, надстехиометрических 20 м/с. Время «пробега» подстехиометрической порцией рабочего пространства печи при этом 1н = †1 = 3,5 с, надстехио55

Л метрическои Сн = — р — = 1,I с.

На основании этого устанавливак)т длигельность ввода в рабочее пространство каждой порции

to = 0,8 ((и — н ) = 1,4 с.:

В результате получают равномерное выгорание горючих компонентов топлива вдоль рабочего пространства. Концентрация оксидов азота в отходящих дымовых газах 80 мг/м, угар металла 08 /ь Неравномерность нагрева металла пе обнаружена. Недожог топлива отсутствует.

Пример 3. Печь для нагрева стальных. заготовок перед прокаткой производительностью 70 т/ч отапливается природнококсовым смешейным газом с помощью двухпроводных горелок двухстади Й ного сжигания топлива. Длина рабочего пространства печи 22. м. Концентрация оксидов азота в отходягцих дымовых газах

220 мг/м, угар металла 1,1P/p, нсдожог топлива 1,5"/о

Для осуществления предлагаемого способа в воздушный коллектор перед горелками вводят дросселирующее подвижное устройство, снабженное управляемой системой двухпозиционного автоматического регулирования. В налстехиометрических иор1133457

Составитель В. Смирнов

Редактор А. Козориз Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 9579/33 Тираж 526 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

S циях обеспечивают коэффициент расхода воздуха н = 1,5, а в подстехиометрических о1.n .= 0,6. Средняя скорость движения надстехиометрических порций в рабочем пространстве печи 40 м/с, подстехиометрических 15 м/с. Время «пробега» надстехиометрической порцией рабочего пространства

0,55 с, подстехиометрической 1,5 с. На основании этого устанавливают длительность ввода каждой порции в печь

L.o= 0,9(бв ьк) = 0,9 с.

В результате получают равномерное выгорание топлива вдоль линии тока факела.

Концентрация оксидов азота в отходящих дымовых газах 85 мг/м . Неравномерность нагрева металла не обнаружена. Недожог топлива отсутствует.

Предложенный способ отопления промышленных печей позволит сократить валовые выбросы оксидов азота в атмосферу в 2 — 3 раза и улучшить равномерность нагрева металла,