RU2040749C1

RU2040749C1 - Furnace for pipe heating

Info

Publication number: RU2040749C1
Authority: RU
Inventors: В.Б. Ковалевский; Н.Н. Потехин; В.К. Семенченко; А.А. Сиротинский
Original assignee: Акционерное общество "Анкорт"
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: furnace has radiation and convection parts, it uses injector torches located in the furnace radiation part made in the form of a truncated cone The torches are positioned in several rows with a shift along the cone generating lines. Provision is made for an exhaust with a flue for exhaust of combustion products, furnished with a slide valve. The body is placed in a protective housing, and its end parts are made as replaceable members with an adjustable gap between the pipe surface and members. EFFECT: improved design. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам нагрева и может быть использовано для нагрева труб в различных технологических процессах. The invention relates to heating devices and can be used to heat pipes in various technological processes.

Известна печь для нагрева труб, содержащая корпус, охватывающий радиационных и конвективную части, горелки, размещенные в радиационной части, выполненной в виде усеченного конуса, и дымосос с каналом, оборудованный шибером [1]
Недостаток известного устройства заключается в его низком КПД из-за ухудшенных условий теплообмена в конвективной части печи.Known furnace for heating pipes, comprising a housing covering the radiation and convection parts, burners placed in the radiation part, made in the form of a truncated cone, and a smoke exhauster with a channel equipped with a gate [1]
A disadvantage of the known device is its low efficiency due to the deteriorated heat transfer conditions in the convective part of the furnace.

Прототипом изобретения является печь для нагрева труб, содержащая корпус, размещенный в защитном кожухе, горелки, дымоотвод, корпус и кожух образуют каналы, соединенные с горелками [2]
Прототип имеет тот же недостаток, что и описанное выше устройство.The prototype of the invention is a furnace for heating pipes, containing a housing located in a protective casing, burners, chimney, housing and casing form channels connected to the burners [2]
The prototype has the same drawback as the device described above.

Цель изобретения улучшение теплообмена. The purpose of the invention is the improvement of heat transfer.

Цель достигается тем, что печь для нагрева труб, содержащая корпус, размещенный в защитном кожухе, горелки, дымоотвод, корпус и кожух образуют каналы, соединенные с горелками, печь по длине выполнена из двух частей, радиационной и конвективной, радиационная часть выполнена по форме в виде усеченного конуса с размещенными по его поперечному сечению горелками с излучающими поверхностями, в n рядов, где n ≥ 1, а торцевые части печи выполнены в виде съемных элементов. The goal is achieved in that the furnace for heating pipes, comprising a housing located in a protective casing, burners, a chimney, a housing and a casing form channels connected to the burners, the furnace is made in two parts in length, radiation and convective, the radiation part is made in the form of in the form of a truncated cone with burners placed along its cross section with radiating surfaces, in n rows, where n ≥ 1, and the end parts of the furnace are made in the form of removable elements.

На чертеже приведена конструкция предлагаемой печи. The drawing shows the design of the proposed furnace.

Устройство содержит корпус 1, охватывающий радиационную 2 и конвективную 3 части печи. Горелки 4 выполнены с излучающими поверхностями и размещены в радиационной части 2 печи, выполненной в виде усеченного конуса. Горелки 4 размещены в несколько рядов со смещением по образующим конуса. Имеется дымоотвод 5 с каналом 6 для выхода продуктов сгорания, оборудованный шибером 7. Канал 6 соединен с корпусом 1 конвективной части 3 печи у его торца. Корпус 1 помещен в защитный кожух 8, а торцевые его части выполнены в виде сменных элементов 9, 10 с регулируемым зазором между поверхностью трубы 11 и элементами 9, 10. При этом кожух 8 и корпус 1 образуют каналы 12, соединенные с горелками 4. Элемент 9 представляет собой крышку с цилиндрической частью, охватывающей трубу 11 и образующей ее с поверхностью длинный канал с малым поперечным сечением. Величина аэродинамического сопротивления этого канала рассчитывается. The device comprises a housing 1, covering radiation 2 and convective 3 parts of the furnace. Burners 4 are made with radiating surfaces and placed in the radiation part 2 of the furnace, made in the form of a truncated cone. Burners 4 are placed in several rows with an offset along the generatrix of the cone. There is a chimney 5 with a channel 6 for the exit of combustion products, equipped with a gate 7. Channel 6 is connected to the housing 1 of the convective part 3 of the furnace at its end. The housing 1 is placed in a protective casing 8, and its end parts are made in the form of replaceable elements 9, 10 with an adjustable gap between the surface of the pipe 11 and the elements 9, 10. The casing 8 and the housing 1 form channels 12 connected to the burners 4. Element 9 is a lid with a cylindrical part covering the pipe 11 and forming a long channel with a small cross section forming it with the surface. The aerodynamic drag of this channel is calculated.

Элемент 10 представляет собой крышку с установленной на ней цилиндрической щеткой, соприкасающейся с трубой 11. Повышенное аэродинамическое сопротивление проходящему в кольцевом зазоре воздуху создается путем изменения осевой длины щетки и плотностью заполнения ее игольчатых элементов. Element 10 is a cover with a cylindrical brush mounted on it and in contact with the pipe 11. Increased aerodynamic resistance to the air passing in the annular gap is created by changing the axial length of the brush and the density of its needle elements.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

Труба 11 подается в печь для нагрева с поступательно-вращательным движением или в осевом направлении без вращения. В зависимости от требований, определяемых режимом нагрева, труба 11 может подаваться как со стороны радиационной части 2, так и конвективной части 3. Через горелки 4 подается газовоздушная смесь, продукты сгорания которой проходят через насадку горелки 4, нагревают ее и поступают в радиационную часть 2. Затем под действием дымососа 5 продукты сгорания поступают в конвективную часть 3 и через канал 6 удаляются в атмосферу. The pipe 11 is fed into the furnace for heating with translational-rotational motion or in the axial direction without rotation. Depending on the requirements determined by the heating mode, the pipe 11 can be supplied both from the side of the radiation part 2 and the convective part 3. A gas-air mixture is supplied through the burner 4, the combustion products of which pass through the nozzle of the burner 4, heat it and enter the radiation part 2 Then, under the influence of the smoke exhauster 5, the combustion products enter the convective part 3 and are discharged through the channel 6 into the atmosphere.

Корпус 1 радиационной части 2 выполнен в виде усеченного конуса для улучшения аэродинамики топочного пространства при прохождении через него продуктов сгорания газа: общий поток продуктов сгорания в этой части корпуса имеет направление от торца с узким сечением к широкому сечению, а объем продуктов сгорания газа возрастает в этом направлении от одного к другому ряду горелок 4. Горелки размещают в несколько рядов по высоте усеченного конуса для того, чтобы сформировать тепловой поток излучения на определенной длине нагреваемой труба 11. В рядах горелки 4 размещены со смещением для образования равномерного потока тепла по образующим трубы 11. Конвективная часть 3 выполнена в виде цилиндрического отрезка печи, проходя через который продукты сгорания взаимодействуют с поверхностью трубы 11 и конвективным путем нагревают ее. Корпус 1 радиационной 2 и конвективной 3 частей печи помещен в защитный кожух 8 для того, чтобы снизить потери тепла в окружающую среду через стенки корпуса. The housing 1 of the radiation part 2 is made in the form of a truncated cone to improve the aerodynamics of the combustion space when gas products of combustion pass through it: the total flow of combustion products in this part of the body has a direction from the end with a narrow section to a wide section, and the volume of gas combustion products increases in this from one to another row of burners 4. The burners are placed in several rows along the height of the truncated cone in order to form a heat radiation flux over a certain length of the heated pipe 11. In poisons burners 4 are arranged with an offset to form a uniform heat flux along the generatrices of the pipe 11. The convective part 3 is formed as a cylindrical segment of the furnace, passing through the combustion products which interact with the surface of the pipe 11 and its convection by heated. The housing 1 of the radiation 2 and convective 3 parts of the furnace is placed in a protective casing 8 in order to reduce heat loss to the environment through the walls of the housing.

В каналах 12, образованных стенками корпуса 1 и кожуха 8, проходит воздух, который отбирает тепло от стенок корпуса 1, нагревается и подается к горелкам 4 для образования газовоздушной смеси, сгорающей в горелках 4. In the channels 12 formed by the walls of the housing 1 and the casing 8, air passes, which removes heat from the walls of the housing 1, is heated and fed to the burners 4 to form a gas-air mixture burning in the burners 4.

Сменные элементы 9 предназначены для ограничения объема топочного пространства и для создания аэродинамического сопротивления, препятствующего излишнему притоку воздуха из окружающей среды в топочный объем. Replaceable elements 9 are designed to limit the volume of the furnace space and to create aerodynamic drag that prevents excessive airflow from the environment into the furnace chamber.

Поскольку в объеме печи при работе поддерживается небольшое разрежение, количество подсасываемого воздуха зависит от сечения кольцевого зазора между трубой 11 и корпусом 1 печи с обоих торцов. Минимальное расстояние от трубы 11 и корпусом 1 печи определяется конструктивными характеристиками конвейера и кривизной трубы 11 и должно иметь конечную величину, гарантирующую отсутствие касания трубы 11 с корпусом печи. С целью еще большего уменьшения площади кольцевого зазора для притока воздуха размещены щетки, уплотняющие характеристики которых зависят от плотности волокон щетки и ее осевой длины. Since a small vacuum is maintained in the furnace volume during operation, the amount of sucked-in air depends on the cross section of the annular gap between the pipe 11 and the furnace body 1 from both ends. The minimum distance from the pipe 11 and the furnace body 1 is determined by the structural characteristics of the conveyor and the curvature of the pipe 11 and must have a final value that ensures that the pipe 11 does not touch the furnace body. In order to further reduce the area of the annular gap for air flow, brushes are placed, the sealing characteristics of which depend on the density of the brush fibers and its axial length.

В случаях, когда полностью исключается возможность касания щетками трубы, применяется элемент 9, если же допускается возможность касания трубы щетками, то применяется элемент 10. Длина цилиндрической части элемента 9, 10 зависит от диаметра трубы 11 и минимально допустимого объема подсасываемого воздуха: чем меньше требуется обеспечить подсос, тем больше длина элементов 9, 10, чем меньше диаметр трубы 11, тем меньшая допустимая длина элементов 9, 10 при одном и том же объеме подсасываемого воздуха. При использовании в качестве элемента с высоким аэродинамическим сопротивлением подсасываемому воздуху щетки 10 на торце радиационной части может достигаться очень большое значение указанного сопротивления, практически полностью исключающее подсос через торец. In cases where the possibility of brush touching the pipe is completely eliminated, element 9 is used, but if the possibility of touching the pipe with brushes is allowed, element 10 is used. The length of the cylindrical part of element 9, 10 depends on the diameter of the pipe 11 and the minimum allowable amount of sucked air: the less is required ensure suction, the greater the length of the elements 9, 10, the smaller the diameter of the pipe 11, the smaller the permissible length of the elements 9, 10 with the same amount of sucked air. When using brushes 10 at the end of the radiation part as an element with high aerodynamic resistance to the suction air, a very large value of this resistance can be achieved, which almost completely eliminates suction through the end.

Каналы 12, соединяющие горелки 4 с пространством между кожухом 8 и корпусом 1 печи, должны иметь аэродинамическое сопротивление существенно более низкое, чем разрежение, создаваемое эжектирующим устройством горелки 4. За счет дымососа 5 топочный объем печи находится под разрежением, поэтому продукты сгорания не выносятся в окружающее пространство в зоне печи. Температура уходящих газов может регулироваться с помощью изменения аэродинамического сопротивления сменного элемента 9, устанавливаемого в торце конвективной части 3 печи. The channels 12 connecting the burners 4 with the space between the casing 8 and the housing 1 of the furnace should have an aerodynamic resistance significantly lower than the vacuum created by the ejector device of the burner 4. Due to the smoke exhauster 5, the furnace volume of the furnace is under vacuum, so the combustion products are not carried out the surrounding area in the furnace zone. The temperature of the exhaust gases can be controlled by changing the aerodynamic drag of the replaceable element 9, installed in the end of the convection part 3 of the furnace.

Claims

1. FURNACE FOR HEATING PIPES, comprising a housing located in a protective casing, burners, a chimney, a housing and a casing form channels connected to the burners, characterized in that the furnace is made in two parts in length, radiation and convection, the radiation part is made in shape in the form of a truncated cone with burners placed along its cross section with radiating surfaces in n rows, where n≥1, and the end parts of the furnace are made in the form of removable elements.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that, for n> 1, the burners are displaced relative to one another along the generatrices of the cone.