Регенеративный нагревательный колодец
Владельцы патента RU 2312907:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к устройствам для нагрева слитков металла перед прокаткой. Для обеспечения равномерного прогрева слитков металла за счет возможности изменения по вертикали положения факела в камере колодца в регенеративном нагревательном колодце, состоящем из камеры, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченной футерованными стенами и снабженной перемещающейся крышкой, блоков регенераторов, примыкающих к камере друг против друга со стороны задней и фронтальной стен, согласно изобретению блоки регенераторов расположены в два яруса. Наличие двухъярусного расположения блоков регенераторов обеспечивает возможность регенеративному нагревательному колодцу функционировать с изменяющимся положением факела по высоте камеры относительно слитков. Подогрев газообразного топлива и воздуха осуществляется в соответствующих регенераторах, в результате чего колодец работает с реверсивным движением факела. 2 ил.
Изобретение относится к устройствам для нагрева слитков металла перед прокаткой.
Известен регенеративный нагревательный колодец, состоящий из камеры, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченной футерованными стенами и снабженной перемещающейся крышкой, блоков регенераторов, примыкающих к камере друг напротив друга со стороны задней и фронтальной стен (Кривандин В.А., Егоров А.В. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии. - М.: Металлургия, 1989. 462 с.).
Недостатком данной конструкции является неравномерность распределения температур в камере регенеративного нагревательного колодца, что приводит к неравномерному нагреву слитков как по длине камеры, так и по высоте слитков. Это приводит к необходимости выдерживать слитки в камере колодца дополнительное время до достижения каждой частью слитка температуры последующей обработки, а также к дополнительным затратам времени и расходу топлива.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является регенеративный нагревательный колодец, состоящий из камеры, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченной футерованными стенами и снабженной перемещающейся крышкой, блоков регенераторов, примыкающих к камере друг напротив друга со стороны задней и фронтальной стен (Макаров А.Н., Дунаев А.Ю. Расчет теплообмена в регенеративном нагревательном колодце // Промышленная энергетика. - 2004. - №10. - С.49-53). Блок регенераторов включает газовый и воздушный регенераторы, а также камеру смесеобразования.
Недостатком данного регенеративного нагревательного колодца является значительная неравномерность нагрева слитков по длине колодца (интенсивности нагрева у крайних и средних слитков отличаются в 1,5 раза), а также существенная неравномерность нагрева слитков по их высоте (по высоте боковой поверхности слитков, обращенной к продольной оси симметрии колодца, тепловые потоки изменяются от 22 наверху до 62 кВт/м2 внизу у периферийных слитков у фронтальной стены). Такая неравномерность приводит к дополнительным затратам времени, идущего на выдержку слитков в камере колодца до их полного прогрева до необходимой температуры, а также к дополнительному расходу топлива, снижению производительности нагревательного колодца.
Задачей изобретения является повышение равномерности нагрева слитков.
Техническим результатом является разработка конструкции регенеративного нагревательного колодца, обеспечивающей равномерность прогрева слитков металла за счет возможности изменения по вертикали положения факела в камере колодца.
Поставленная задача и указанный технический результат достигается тем, что в регенеративном нагревательном колодце, состоящем из камеры, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченной футерованными стенами и снабженной перемещающейся крышкой, блоков регенераторов, примыкающих к камере друг против друга со стороны задней и фронтальной стен, согласно изобретению блоки регенераторов расположены в два яруса.
Наличие двухъярусного расположения блоков регенераторов обеспечивает возможность регенеративному нагревательному колодцу функционировать с изменяющимся положением факела по высоте камеры относительно слитков, обеспечивая равномерность их нагрева по высоте, что приводит к уменьшению времени нагрева слитков, повышению производительности, снижению расхода топлива. Подогрев газообразного топлива и воздуха осуществляется в соответствующих регенераторах, в результате чего колодец работает с реверсивным движением факела.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема регенеративного нагревательного колодца, а на фиг.2 - вид сверху.
Регенеративный нагревательный колодец состоит из камеры 1, образованной перемещающейся крышкой 2, задней 3, боковой 4 и фронтальной 5 футерованными стенами. К фронтальной 5 и задней 3 стенам в два яруса пристроены блоки регенераторов 6, содержащие воздушные регенераторы 7, газовые регенераторы 8, камеру смесеобразования 9. Камера смесеобразования 9 соединена с камерой колодца 1 технологическими отверстиями 10. В камере колодца 1 рядами I, II, III и IV располагаются слитки 11, которые прогреваются факелом 12.
Регенеративный нагревательный колодец работает следующим образом.
Нагреваемые слитки 11 через перемещающуюся крышку 2 устанавливают в камеру колодца 1. Работа регенеративного нагревательного колодца происходит в четыре цикла.
В первом цикле функционируют нижние левый и правый блоки регенераторов 6. Газ и воздух подают соответственно через газовый 8 и воздушный 7 регенераторы, газовоздушная смесь образуется в камере смесеобразования 9 нижнего левого блока регенераторов 6. Процесс горения начинается в камере смесеобразования 9 нижнего левого блока регенераторов 6 и после перемещения газовоздушной смеси через технологическое отверстие 10 продолжается в камере колодца 1. Вывод из камеры колодца 1 продуктов сгорания осуществляется через воздушный 7 и газовый 8 регенераторы нижнего правого блока регенераторов 6.
При достижении верхними рядами регенеративных насадок определенной технологией температуры начинается второй цикл, в котором подача газа и воздуха происходит соответственно через газовый 8 и воздушный 7 регенераторы нижнего правого блока регенераторов 6. Газовоздушная смесь образуется в камере смесеобразования 9 нижнего правого блока регенераторов 6 и проходит через технологическое отверстие 10 в камеру колодца 1. Продукты сгорания выводятся через воздушный 7 и газовый 8 регенераторы верхнего левого блока регенераторов 6.
В третьем цикле подача воздуха и газа осуществляется через соответственно воздушный 7 и газовый 8 регенераторы верхнего левого блока регенераторов 6. Продукты сгорания выводятся через воздушный 7 и газовый 8 регенераторы верхнего правого блока регенераторов 6.
В четвертом цикле подача воздуха и газа осуществляется через соответственно воздушный 7 и газовый 8 регенераторы верхнего правого блока регенераторов 6. Продукты сгорания выводятся через воздушный 7 и газовый 8 регенераторы нижнего левого блока регенераторов 6.
Таким образом, факел 12 поочередно находится в нижней и в верхней частях камеры колодца 1, что приводит к выравниванию средней температуры в топке и к более равномерному нагреву слитков 11 по высоте. Более равномерное распределение температуры по высоте слитков 11 значительно уменьшает общее время их нагрева до установленной температуры, повышает производительность регенеративного нагревательного колодца, снижает расход топлива.
В настоящее время изобретение находится на стадии технического предложения.
Регенеративный нагревательный колодец, состоящий из камеры, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченной футерованными стенами и снабженной перемещающейся крышкой, и блоков регенераторов, примыкающих к камере колодца со стороны задней и фронтальной стен, отличающийся тем, что для обеспечения возможности создания факела в верхней части камеры он содержит дополнительную пару блоков регенераторов, при этом блоки регенераторов расположены в два яруса.
