Способ отопления нагревательной печи
Изобретение относится к нагреву металла перед пластической деформацие и может быть использовано при нагреве слитков в нагревательных колодцах . Цель изобретения - улучшение качества нагрева и увеличение производительности печи. Способ отопления нагревательной печи включает спутную подачу в рабочую камеру колодца одного потока газового топлива и двух (внутреннего и внешнего относительно друг друга) потоков воздуха , их смешивание, факельное сжигание газообразного топлива, циркуляцию продуктов горения в камере по петлеобразной траектории и удаление их из камеры. Соотношение между скогростями воздушных потоков регулируют одновременным изменением скоростей с периодом 5-120 с, при этом кинетическую энергию топливовоздушных струй на входе в камеру циклически увеличивают или уменьшают на каждлй метр ее длины от 0,8-1,0 до 1,8-2,0 кинетической энергии потока продуктов горения на выходе из камеры. 1 ил., 1 табл. с (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) ()1) 153 А1 ц11 4 С 21 D 9/70
ВСГГ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4043495/31-02 (22) 27.03.86 (46) 30.01.88.Бюл. Н 4 (71) Днепропетровский металлургический институт им. Л.И.Брежнева (72) М.В.Губинский, А.Н.Минаев, Л.Н.Братанич, В,И,Губинский, Л.П.Каплунова, А.П.Шутов, Б.А.Кустов и Ю,Н.Пронякин (53) 621.783.224 (088.8) (56) Гусовский В.Л. и др. Гаэогорелочные устройства и отопление нагревательных печей. M. Металлургия, 1967. Авторское свидетельство СССР М 1073307, кл. С 21 D 9/70, 1984. (54) СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ IIE ЧИ (57) Изобретение относится к нагреву металла перед пластической деформацией и может быть использовано при нагреве слитков в нагревательных колодцах. Цель изобретения - улучшение качества нагрева и увеличение производительности печи. Способ отопления нагревательной печи включает спутную подачу в рабочую камеру колодца одного потока газового топлива и двух (внутреннего и внешнего относительно друг друга) потоков воздуха их смешивание, факельное сжигание газообразного топлива, циркуляцию продуктов горения в камере по петлеобразной траектории и удаление их из камеры. Соотношение между скоростями воздушных потоков регулируют одновременным изменением скоростей с периодом 5-120 с, при этом кинетическую энергию топливовоздушных струй на входе в камеру циклически увеличивают или уменьшают на каждый метр ее длины от 0,8-1,0 до 1,8-2,0 кинетической энергии потока продуктов горения на выходе из камеры. 1 ил., 1 табл. 13 О)э 5 11эобретение огнос«!тся к ?i- с «у металла перед пластической,.ефор!«ацией и может быть использоиа!!о при нагреве спи гкон в нагре»ателl,!U!х колодцах. (елью изобреrения является улучшение 1 ачестна нагрева и уне«ичение производительности печи путем поньш«ения ранномер!!ости 7емперп урного поля по длине камеры ° На черте;ке по!.азан нагренателы!ыи колодец, реал:«эуюци«! способ отопле«Г««Я, Колодец состоит из рекуперarоров 1 и 2 для нагре«эа воздуха, трубопронодон 3 ii 4 для струй!гой подачи горячего воздуха, н одном иэ кото ых уста; n»;70!t регу«н«)эу!и!ш!1! д)эо се» ь I a!!апов 6, I /, I э О!!Ого со! ta 8. !1 горцоной стене 9 к !Меры колодца расположено окно 1О д.!я»ыходa. i!p ii,(v ктО lэ Гo;>et J«!st пап)5 а!!115«ю!! Jl. Osl от торцоно;! степы 11. Воздух, последователь .o liar)ie гый в рекуператорах 1 и 2, разде:!яетс» на j)JJП потока и движется к горелке пара !э;cльно по трубопроводам 3 и з г! См — по ка««ап а!1 6 и / . Газ э «! то!751! !ëo подается в камеру через с эгпло. Потоки топли!за и воздуха см ю !»а» ются происходит факелы!Ос ?к!1! О««ие топлива. Пропукты гÎpoll!151 двигал ь по определе пн.:и тр «скт, рi".l; J.,, c, удаля!а-ся от горе IKII к проти!!Опо.lo,к. «Ой Top! I o Вой CTC J!K 101!О "1,«а .1 а» тем возвращаются к дымовому О!.Ну 10 и у;!аляются из камеры. 1 аспределяя расход воздуха м жду кольцевыми каналами с помощью регулирующего дросселя 5, при поддержании общегo рас?.ода I!оз;,уха на Iioc.— To5IktIt0tl уровне увели -«ина!от ил уменьшают скорость истечения .оэду?.,.I, Когда дроссель з по: ностью открыт, воздух подается через оба ка!1, .ta, ш!ощ,-;„.;.:ic Очсн««я воз!уха равна сумме гв!Оцадей ьыхОдных Отверстий каналов 6 11 7, т.е. Максимальна, а скорость истечения и кинетическая энергия воздушной труи минимальная, Когда дроссель 5 полностью закрыт, весь воздух подается через один внутренний кольцевой канал 7 с меньшей площадью поперечного cphp«II!«I при этом скорость истечения воздуха и кинетическая энергия воэдушнои =труи макси:.«алы«ы, Кинетическая:э нс р JIa пот ОKII пр одуктон сгора!Кия на н!!ходе иэ Kattppы не зависит or энергии струй на нходе н камере, так KGK i!pit постоянном;эасходе топ«1«!«эа 1 воздуха o!Ia определяется раз.«ерами дымо»ого окна 1(., Выбрав и.!ощаци «эыход!«ь!х oòверстий 6 Ji 7 H площадь Q IMQBor 0 Ок» на 1О так, что отношение кинетическ)«х энергий топлиновоздушных струй ! .lJtIQтическо;! энерг!и! г!ОгoKa продукта э горения в дымовом окне находится » пре,.;епах от 0,8-1 до 1,8-2,0 на )5 1 .".! по длине камеры, осуществляется ;и !1«и-tecKoe увеличение и уменыяение 1 ,15!1!!!ь! тр; ктории печ!!ых газон (а, Ь, 5 с, и соп T»åòствук «нес перемешение «аксиму!«а температур по длине камеры, 20 IIvoLln7;i «те«!!.НОС71 or!itut цик "la !.1: еltt!IJ!JI пэ« ожен;«я дросселя по схеме откр«ш о — закр!«то — открыто соот»с ст»уст пе)э1!ОДу колсб.! ?«я скорости 11 JНЕР«7!li ВОЗДЪtLII»JÕ ПОТО!;OH OT МИНИ ма до максимума и от максимума до .»!!1!.:«ума и составляет от 5 до 120 с. 1Ip;! отношении энергии 1,8-2,0 на :tJIJ:IttU г)эаектория ц«эиже!!Н51 печных i з он 1 э! 1; Iа » 1 «эс?); !lilt ó ка! Iеры дос» гигая г;tyKOI-о торца камеры. При даль1 aе: i:««сэ м и О г ьш! е нl гн э н е р «1 н ?1 хо д я !ци х В !.а !е,«у струй топлива и воздуха, когда отношение эпсргt!Ji стано»ится бо. Iгэс 2, 0 > rе;!lit= ); атурl!Ое поле В Kasiepe !!1 1! ЗМЕНЯЕТ СЯ. ) )7!1 У«:еlll!UBILI? t отtt ti"се пил энеРгий i tJtit.е 1, 8 ДО 1 2- 1, tJ,Да 71-.110 бой?10 сть .1ПКЕЛа у JPJIJ-, наЕтся Ji 1,: с rI пЕчНЫХ азов, »е достигая глу lorо торца ка :еры, возвращается к дымовому окну. Прп этом максимум температур смещается н центральную часть камеры. ! 1,.П clt! IiKQIIJ!II отноше!П.я э!!ергий i0 0 8.-1 0 даль»обо;it!00! факела еще, «лее умень«)!ается, у глухог0 торца калодца образуется з астойная зона, 1 K07 opo!1 .".lедле но за !c:а?!ю« ся Остывшие печные гаэь!. Максимум температур с! .ешается к горелсчному торцу, Печ50 !IL!p газы движу ся lio IopoTKO 1 траек торин с. Дальнейшее с. »I,êåí«iå энер.-ии I î пли вон оэ душных c T руй, когда отношение энергии станови I ся меньше 0,8, нецелесообразно, поскольку температура у глухого торца становится меньше, чем темпераT óðà нагрева слитков (1240 С ), а температура дымовых газон у горелочного тoptla н районе дымового oKíà превышает допустимый 1370153 предел стойкости рекуператора (1350 С), Траектория движения продуктов горения erne более сокращается горячие 5 газы от горелки уходят через дымовое Окно в рекуператор. Увеличение неравномерности температурного поля приводит к увеличению времени нагрева, т.е. уменьшение отношения кинетических энергий менее 0,8 неэффективно и с точки зрения скорости нагрева слитков. При увеличении отношения кинетических энергий свыше 1,0 максимум температур не приближается к горелочному торцу камеры и слитки, расположенные вблизи горелки, нагреваются с запаздыванием по отношению к удалеиым От горелки. Поэтому эффективность предлагаемого способа снижает ся, Периодически изменяя энергию топлнвновоэдушных струй за счет изменения скорости истечения воздуха„под- ?б держивгют равномерную температуру по длине камеры. Период цикла изменения скоростей истечения воздуха влияет нг процесс движения газов н камере, а значит, и на распределение темпе- дО ратур. Результаты испытаний изменения температурного поля от периода регулирования скорости истечения воздуха представлены в таблице ° Как при цикле 5 с, так и при цикле 120 с перепад температуры по длине печи не превышает 10 С. При цикле (5 с инерционность потока газов не позволяет увеличи- 40 вать и уменьшить его длину вдоль всей камеры колодца. Это происходит потому, что время действия скорости воздуха на кинетическую энергию топливнОВОздушнОи струи слишкОм малОy что 4 бы удлинить траекторию потока до противоположной горелки торцовой стены, поэтому повышается температура вблизи горелки, При цикле 120 с изменение температурного поля по времени происходит слишком медленно, в результате чего проявляется неравномерность температур по длине колодца, Перепад температур возрастает с 10 до 30-60 С. Изобретение поясняется следующим при мер о м. Воздух с температурой 600 С на выходе из рекуператора разделяется на два потока и движется к горелке по параллельным трубопроводам 3 и 4, а затем по каналам 6 и 7. Площадь выходного отверстия наружного канала 6 0,186 м, а внутреннего канала 7 - 0,282 м . Общая площадь отверстий для истечения воздуха 0,468 м . Пло1 щадь дымового окна 10 на выходе иэ 1 камеры составляет 3 м Колодец отапливается коксодоменной смесью с теплотой сгорания О „ 7540 к@ /м . Максимальный расход гаэа 5500 м /ч при нормальных условиях, скорость истечения газа из сопла горелки 25 м/с максимальный расФ хоц воздуха 10200 м /ч при н.у. Длина камеры колодца 10 м. Дроссель 5 приводится во вращение с помощью чсполнительного, механизма и совершает поворот на 90 иэ положения "Закрыто" в положение "Открыто" и затем обратно в течение 2 мин (120 с). При полностью закрытом дросселе 5 весь расход воздуха поступает в колодец через внутренний канал 7 с максимальной скоростью. Кинетическая энергия секундного расхода газовоздушной струи равна 2000 Вт. Кинетическая энергия продуктов горения в дымовОМ окне 10 составляет - 100 Вт. Кинетическая энергия газовоэдушной струи на 1 м длины камеры равна двум кинетическим энергиям потока продуктов горения на выходе иэ камеры, а имен-! 2000 Вт но = 2. При этом про1Омх!00 Вт дукты горения располагают необходимой энергией для движения по увеличенной петлеобразной траектории а (фиг.l), достигая стены 11. Максимальная температура газов в этот момент развивается в районе торцовой стены 1 1. При полностью открытом дросселе 5 воздух в том же количестве поступает в колодец через оба канала 6 и 7, в силу чего его скорость истечения минимальна. Кинетическая энергия газовоздушной струи уменьшается до 1000 Вт, а кинетическая энергия потока продуктов горения в окне 10 остается без изменения (100 HT ), так как она зависит от количества дыма, которое может измениться только при изменении расхода топлива или температуры дыма. В течение одного цикла, т.е. 2 мин (120 с), расход топлива 1370153 Температура в рабочей камере, С Перепад Период регулирования скорости воздуха, еС т емпер атур по длине камеры> С 0 у горелочного торца у центральной у глухого торца части 1340 1290 1250 1290 1290 1280 1290 1290 120 1280 1300 150 1300 1270 1260 1320 1320 200 и температура дыма остаются .,стоянными, Тогда кинетическая энергия гаэовоэдушной струи, приходящая на 1 м дл |ны камеры колодца, примерно равна одной кинетической энергии потока продуктов горения в окне 10, а 1000 Вт 1О 1ООВт — ° При этом продукты горения па выходе из горелки не располагают необходимой энергией для движения по всей длине камеры. Траектория их движения с (фиг,1) укороченная, в результате чего максимальная температура газов развивается у горелочного торца 9. В районе стены 11 будет образовываться застойная эона с замедленным обменом дымовых газов. Температура их в этой зоне понижается,При частичном открытии дросселя 5 траектория продуктов горения занимает промежуточное положение Ь, а максимальная температура развивается в сред- 25 ней части камеры. Таким образом, в течение полуцикла (I мин) траектория движения газов в камере непрерывно укорачивается, изменяя свое положение от а до с, а в течение следующего полуцикла петлевая траектория непрерывно удлиняется перемещаясь по всей длине камеры от с до а. Нестационарное по длине каме35 ры темпера1урное поле усредняет условия нагрева всех слитков садки, независимо от места их расположения по отношению к горелке, в результате чего достигается стандартный нагрев слитков и сокращается продолжительность нагрева садки в целом. Технико-экономические преимущества данного изобретения по сравнению с способами отопления нагревательной печи заключаются в повышении равномерности температурного поля по длине рабочего пространства и, следовательно, в уменьшении времени нагрева слитков на 5-10% с улу-чшением качества нагрева. Формула изобретения Способ отопления нагревательной печи, преимущественно нагревательного колодца, включающий спутную подачу в рабочую камеру одного потока газового топлива и двух — внутреннего и внешнего относительно друг друга - воздушных потоков, их смешивание, факельное сжи гание газ ообр аэ ного топлива, циркуляцию продуктов горения в камере по петлеобразной траектории и удаление их из камеры, о тли чающий ся тем, что, с целью улучшения качества нагрева и I увеличения производительности печи путем повышения равномерности температурного поля по длине камеры,соотношение скоростей воздушных потоков при заданном расходе воздуха регулируют путем одновременного изменения скоростей потоков с периодом 5120 с> при этом кинетическую энергию топливовоздушных струй на входе в камеру изменяют циклически, а соотношение кинетической энергии топлива воздушных струй на входе в камеру к кинетической энергии потока продук-.ов горения на выходе из камеры выбирают равным от 0,8-1,0 до 1,8-2,0 на каждый метр длины рабочей камеры. 1370153 Составитель T.Êoë÷åíêî Редактор М.Недолуженко Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай Тираж 544 Подлы си о е ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Заказ 374/24 Производственно-полиграфическое предприятие, r,Óæãoðoä, ул.Проектная, 4
