Камерная печь

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) ()!) (!) 4 F 27 В 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABT0PGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3774570/22-02 (22) 25.07.84 (46) 15.02.86. Бюл, № 6 (71) Институт газа АН УССР (72) Б.С.Сорока, A.Е.Еринов, В.Е.Никольский, N.À„Ïàøèñòîâ и В.Д.Брук (53) 621.365.411(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 877288, кл. Е 27 В 9/20, С 21 0 9/46, 1979.

Окисление и обезуглероживание стали. / Под ред. А.И.Ващенко.

М.: Металлургия, 1972, с. 202, рис. 89. (54)(57) КАМЕРНАЯ ПЕЧЬ для нагрева и термообработки металла, содержащая рабочую камеру, ограниченную сводом, боковыми стенами и подом иэ с гнеупорной кладки с вертикальными и горизонтальными желобами соответственно на вертикальных и горизонтальных участках кладки и с дымоотводящими каналами в боковых стенах, расположенными ниже уровня пода и соединенными с желобами, газогорелочные устройства, размещенные в своде, о т л и чающая с я тем, что, с целью повышения КПД печи за счет снижения энергозатрат на ведение процесса, вертикальные желоба на боковых сте" нах и входы в дымоотводящие каналы выполнены в шахматном порядке, при этом расстояние между вертикальными желобами составпяет 1 6-3,3 ширины желоба, а общая площадь желобов

0,4-0,5 общей площади боковых стен.

1)11565

Изобретение относится к металпур гической теплотехнике и может быть использовано в нагревательных и термических печах заводов металлургии и машиностроения.

Целью изобретения является повышение КПД печи за счет снижения энергозатрат на ведение процесса.

Размещение желобов в стенках и поду, соединенных между собой и с противолежащими выходами дымоотводящих каналов, в шахматном порядке позволяет организовать направленное движение раскаленных продуктов сгорания топлива по этим желобам. Такая схема организации отопления камерной печи интенсифицирует лучистый теплообмен, что при заданном температурном уровне в рабочем пространстве позволяет снизить энергозатраты на ведение нагрева металла (экономия топлива) и повысить КПД печи в целом.

На фиг. 1 изображена печь., поперечный разрез; на фиг ° 2 — разрез

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез

Ы-Б на фиг. 2; на фиг. 4 — 5 — про фили температур в поперечном сечении камеры в зависимости от .расхода газа В, где х — удаление от приемной поверхности; х — удаление от кладj ки, в которую вмонтирована горелка;

В (м /ч) составляет: 9,83 (фиг. 4а);

20,73 (фиг. 46); 25,24 (фиг. 5a);

35,34 (фиг. 56); 40,8 (фиг. 5в); на фиг. б — влияние отношения 0 площади поверхности стен, занятой углублениями, к площади самих стен на результирующую теплоотдачу g „ „,.

Камерная печь состоит из каркаса 1 печи, внутри обмурованного огнеупорным кирпичом, образук>щим рабочую камеру печи, ограни:-енную сводом 2 с установленным в нем горелочнпм устройство 3, боковыми стенами 4 и подом 5. В боковых стенах 4 по всей высоте рабочей камеры выполнены вертикальные желоба 6 прямоугольного сечения. В поду 5 печи выполнены горизонтальные желоба 7 прямоугольного сечения, при этом шаг их расположения вдвое меньше шага расположений желобов в боковых с генах. Поперечные желоба 7, расположенные в поду, соединены с желобами 6, расположенными в боковых стенах, и перекрыты сверху по площади пода теплопроводными плитами, образующими сплошной рабочий под 8 печи.

3О

Теппопроводные плиты размещены вплотную к боковым стенам 4 печи.

В боковых стенах рабочей камеры ниже уровня оснований горизонтальных желобов 7 расположены дымоотборы 9, оси которых параллельны желобам 7, соединенным с входами в дымоотводящие каналы (дымоотборы) 9. Желоба 6 и дымоотборы 9 одчой боковой стены рабочей камеры смещены or»осительно желобов и дымоотборов противоположной с равным шагом, т.е. расположены в шахматном порядке. Вертикальные желоба 6 выполнены с шагом 1,6-3,3 их ширины, площадь стен, занятая желобами, составляет 0,4-0,5.

Ниже дымоотборов 9 в боковых стенах расположены боковые дымоотводящие каналы 10, соединяющие между собой дымоотборы 9. В кладке под желобами 7 вдоль продольной оси печи (параллельно боковым стенам) размещен основной дымоотводящий канал 11, с которым поперечными дымовыми каналами 12 связаны боковые дымоотводящие каналы 10. В одном из торцов печи расположено загрузочно-разгрузочное окно 13, над которым подвижно укреплена заслонка 14. Исследованиями установлено, что на выходе из плоскопламенной горелки слой га3оВ у стенки имеет температуру, на

100-300К превосходящую темпера. туру в основном газовом объеме (фиг.4 и 5). Уменьшая перемешивание пристеночного слоя с основным газовым объемом, удается сохранить более высокую температуру газов вдоль всей поверхности кладки по сравнению с температурой основного газового объема.

Дпя этой цели в стенах выполнены желоба. В результате горячие газы сепарируются в этих желобах и пристеночный газовый слой более эффективно разогревает кладку — источник теплоотдачи к приемным поверхностям.

Кроме того, прямыми исследованиями доказано, что результирующая теплоотдача О зависит о-:. шага макс расположения желобов и от площади поверхности стен, занимаемой желобами. Фиг. 6 иллюстрирует результаты проведенных исследований.

При уменьшении шага между желобами в боковых стенах менее 1,6 ширины желоба возникают трудности при изготовлении кладки такой формы, при

12 71565

50 увеличении шага более 3,3 ширины желоба начинается значительное снижение интенсивности излучения кладки, что вызывает снижение КПД печи.

Уменьшение отношения площади, занимаемой желобами, к площади общей поверхности боковых стен ниже 0,4 приводит к приближению интенсивности излучения к интенсивности обычных гладких стен, а увеличение этого параметра выше 0 5 приводит к усложнению конструкции и выполнения кладки стен.

Печь работает следующим образом.

Через загрузочно-разгрузочное окно 13 подают в рабочее пространство заготовки, подлежащие нагреву и термообработке, которые размещают на поверхности теплопроводных плит рабочего пода 5 печи. Теплопроводные плиты предназначены для предотвращения износа и деформации поверхностей горизонтальных желобов, которым последние могут подвергаться в процессе эксплуатации печи. В процессе нагрева и термообработки заготовок заслонка 14 у загрузочно-разгрузочного окна 13 постоянно закрыта.

Сжигание топлива осуществляется с помощью горелки 3, предпочтительно, плоскопламенной. При этом организуется разомкнутое веерообразное течение продуктов сгорания и безотрывное обтекание последними свода 2.

Далее продукты сгорания безотрывно омывают поверхности боковых стен 4 и желобов 6, продвигаются вдоль горизонтальных желобов 7 пода печи в сторону дымоотборов 9 и попадают в боковые дымоотводящие каналы 10. При этом продукты сгорания, которые продвигаются вдоль поверхностей левой (правой) стенки, попадают в дымоотборы противоположной правой (левой) стенки.

Перетекание продуктов сгорания из желобов 6 боковых стен в дымоотборы 9 одноименных стенок предупреждается благодаря плотному прилеганию плит рабочего пода 8 к поверхностям боковых стен рабочей камеры.

Тем самым удается максимально утилизировать в пределах рабочего пространства печи тепловую энергию продуктов сгорания.

Раскаленный свод и боковые стены рабочей камеры — основные источники передачи тепла излучением сверху к поверхности заготовок. Кроме того, за счет рециркуляции газов в рабочей камере над заготовками, вызванной работой плоскоплазменной горелки, обеспечивается конвективный нагрев верхних поверхностей заготовок. Благодаря движению газов под теплопроводными плитами вдоль желобов в сторону дымоотборов обеспечивается нагрев через теплопроводные плиты заготовок с:иэу.

Смещение желобов 6 и дымоотборов 9 одной боковой стены с равным шагом по отношению к желобам и дымоотборам противоположной и рассредоточенное дымоудаление, которое при этом достигается, позволяют обеспечить максимальное омывание газами всех поверхностей, образующих рабочую камеру, включая те из них, которые расположены под заготовками. Газы омывают поверхности горизонтальных желобов, что наряду с прямой конвекцией к теплопроводным плитам снизу вызывает лучистый перенос тепла к ним от газов и упомянутых поверхностей. При этом плиты нагреваются и обеспечивают постоянный приток тепла к низу нагреваемых заготовок.

Описанный характер движения продуктов сгорания в рабочем пространстве печи обеспечивает высокую равномерность и интенсивность подвода тепла к изделиям. Двухсторонний нагрев заготовок удается обеспечить при одностороннем отоплении печи, Это создает благоприятные условия для. качественной термообработки изделий, понижает расходы топлива на обогрев и, как следствие, повышает энергетический КПД печи. Из боковых дымовых коллекторов 10 через поперечные дымовые каналы 12 продукты сгорания попадают в основной дымоотводящий канал 11 и покидают печь. Благодаря разветвленной системе дымовых канагов в поду печи температура газов, покидающих печь, понижается, а эффективность использования топлива (энергетический КПД) повышается.

12 11 16

-ю

Г-г73)к

1t00

900 00

500 и

rZgg

rooo ваа

rzoo ак а ад

1гаа аап, 1! 1 ваа а а! од оз уе 0$ ОК

О7Г ltfS ОХХ 09Х ОЮГ 01Х О!Г шит У

1« а,1 oz0J ара5ака70а

Составитель В.Смирнов Редактор И.Рыбченко Техред М.Пароцай Корректор В,Синицкая

Заказ b32/45 Тираж 561 Подписное

ВНИИ1!И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

+1! о = тк чаал. с=Рааа г (1 !

L z ая ю,у