RU2119633C1

RU2119633C1 - Plant for steam-and-gas thermal cleaning of metal products

Info

Publication number: RU2119633C1
Application number: RU97119537/12A
Authority: RU
Original assignee: Воробьев Владимир Васильевич
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1997-11-17
Publication date: 1998-09-27

Abstract

FIELD: thermal cleaning of metal products. SUBSTANCE: plant has housing, furnace chamber with heating devices, muffle with gas discharge holes, offtake with smoke intake chamber connected with muffle by means of downtake gas duct, exhaust pipe and steam line with nozzle for delivery of steam to smoke intake chamber. Muffle has double walls forming gas discharge passages brought in communication with inner space of muffle through its gas escape holes. Housing is provided with bypass passages connecting the gas discharge passages of muffle with exhaust pipe and with furnace chamber. EFFECT: high degree of cleanness of surfaces; ease in operation; reduction of aerosol effluents with flue gases and reduced consumption of power and natural gas. 7 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям устройств парогазовой термической очистки металлоизделий, поверхность которых загрязнена смолистыми отложениями, и может использоваться в хлебопекарной промышленности для очистки металлических форм от смолонагара, образующегося при многократном смазывании растительным маслом форм в процессе выпечки хлеба, а также в металлургической промышленности для очистки металлошихты при выплавке прецизионных и жаропрочных сплавов. The invention relates to the construction of devices for gas-vapor thermal cleaning of metal products, the surface of which is contaminated with tarry deposits, and can be used in the baking industry for cleaning metal molds from smolonagar formed during repeated lubrication of forms with vegetable oil during the baking process, as well as in the metallurgical industry for cleaning metal sheds smelting precision and heat resistant alloys.

Известна установка парогазового термообезжиривания металлоизделий, содержащая колпак с электронагревателями, муфель с выхлопным патрубком, дымоотвод и пароотвод для подачи в муфель водяного пара (а.с. 1505976, C 21 D 9/67, 07.09.89). A known installation of gas-vapor thermal degreasing of metal products, containing a cap with electric heaters, a muffle with an exhaust pipe, a chimney and a steam outlet for supplying water muffle to the muffle (AS 1505976, C 21 D 9/67, 09/07/89).

Недостатком известной установки является сложность в эксплуатации и значительный расход электроэнергии из-за необходимости снятия колпака с муфеля для возможности доступа к муфелю при загрузке - выгрузке подвергаемых термоочистке металлоизделий, охлаждения снятого колпака при загрузке - выгрузке и необходимости последующего надевания колпака. A disadvantage of the known installation is the difficulty in operation and significant energy consumption due to the need to remove the cap from the muffle for access to the muffle during loading - unloading of metal products subjected to heat treatment, cooling of the removed cap during loading - unloading and the need for subsequent putting on the cap.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является установка парогазовой обработки загрязненных металлоизделий, содержащая средство нагрева, муфель, дымоотвод с дымозаборной камерой, соединенной с муфелем нисходящим газоходом, выхлопную трубу с фильтр-патроном и паропровод с соплом для подачи в дымозаборную камеру водяного пара (патент РФ 2092762, кл. F 28 G 1/16, 10.10.97). The closest in technical essence and the achieved result is the installation of steam-gas treatment of contaminated metal products, containing heating means, a muffle, a chimney with a smoke chamber connected to the muffle with a downcomer, an exhaust pipe with a filter cartridge and a steam pipe with a nozzle for supplying steam to the smoke chamber ( RF patent 2092762, CL F 28 G 1/16, 10/10/97).

Однако эта известная установка характеризуется сравнительно большими эксплуатационными затратами в связи с необходимостью частой замены фильтр-патрона в выхлопной трубе, загрязняющегося при работе установки вследствие содержания в отходящих дымовых газах сажевых аэрозолей. However, this known installation is characterized by relatively high operating costs due to the need for frequent replacement of the filter cartridge in the exhaust pipe, contaminated during operation of the installation due to the content of soot aerosols in the exhaust flue gases.

Технический результат, получаемый от изобретения, - снижение эксплуатационных затрат и сокращение потребления электроэнергии и природного газа. The technical result obtained from the invention is to reduce operating costs and reduce the consumption of electricity and natural gas.

Технический результат достигается тем, что в установке парогазовой термоочистки металлоизделий, содержащей корпус, топочную камеру со средством нагрева, муфель с газовыпускными отверстиями, дымоотвод с дымозаборной камерой, соединенной с муфелем нисходящим газоходом, выхлопную трубу и паропровод с соплом для подачи в дымозаборную камеру водяного пара, согласно изобретению, муфель снабжен двойными стенками, образующими газоотводные каналы, сообщающиеся с внутренним пространством муфеля через его газовыпускные отверстия, а корпус выполнен с обводными каналами, соединяющими газоотводные каналы муфеля с выхлопной трубой и топочной камерой со средством нагрева. The technical result is achieved by the fact that in the installation of gas-vapor heat treatment of metal products, comprising a housing, a combustion chamber with heating means, a muffle with gas outlet openings, a chimney with a smoke intake chamber connected to a downward flue muffle, an exhaust pipe and a steam pipe with a nozzle for supplying water vapor to the smoke intake chamber , according to the invention, the muffle is equipped with double walls forming gas vents communicating with the interior of the muffle through its gas outlets, and the housing ying with bypass channels connecting the muffle vent channels with the exhaust pipe and the combustion chamber with heating means.

На фиг. 1 изображен общий вид установки парогазовой термоочистки металлоизделий; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Д-Д на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез Е-Е на фиг. 3; на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 1. In FIG. 1 shows a General view of the installation of gas-vapor heat treatment of metal products; in FIG. 2 is a view A in FIG. one; in FIG. 3 - section BB in FIG. 2; in FIG. 4 is a section DD in FIG. 3; in FIG. 5 is a section BB of FIG. one; in FIG. 6 is a section EE in FIG. 3; in FIG. 7 is a section GG in FIG. one.

Установка парогазавой термоочистки металлоизделий содержит корпус 1, топочную камеру 2 со средством нагрева 3, муфель 4 с газовыпускными отверстиями 5, дымоотвод 6 с дымозаборной камерой 7, соединенной с муфелем 4 нисходящим газоходом 8, выхлопную трубу 9 и паропровод 10 с соплом 11 для подачи в дымозаборную камеру 7 водяного пара. Installation of combined-cycle heat treatment of metal products includes a housing 1, a combustion chamber 2 with heating means 3, a muffle 4 with gas outlets 5, a chimney 6 with a smoke chamber 7 connected to the muffle 4 with a downward duct 8, an exhaust pipe 9 and a steam pipe 10 with a nozzle 11 for supplying smoke intake chamber 7 of water vapor.

Муфель 4 снабжен двойными стенками 12, 13, которые образуют газоотводные каналы 14, сообщающиеся с внутренним пространством 15 муфеля 4 через его газовыпускные отверстия 3. The muffle 4 is equipped with double walls 12, 13, which form the gas outlet channels 14, communicating with the inner space 15 of the muffle 4 through its gas outlet 3.

Корпус 1 выполнен с обводными каналами 16, 17, которые соединяют газоотводные каналы 14 с выхлопной трубой 9 и с топочной камерой 2 со средством нагрева 3. The housing 1 is made with bypass channels 16, 17, which connect the gas outlet channels 14 with the exhaust pipe 9 and with the combustion chamber 2 with heating means 3.

Средство нагрева 3 представляет собой группу электронагревателей и газовую горелку, которые размещены в топочной камере 2. Средство нагрева 3 может быть выполнено в виде газовой горелки без электронагревателей или в виде группы электронагревателей без газовой горелки - в зависимости от требований к тепловым режимам термоочистки. The heating means 3 is a group of electric heaters and a gas burner, which are located in the combustion chamber 2. The heating means 3 can be made in the form of a gas burner without electric heaters or in the form of a group of electric heaters without a gas burner, depending on the requirements for thermal cleaning conditions.

Установка парогазовой термоочистки металлоизделий снабжена дополнительными электронагревателями 18, размещенными под муфелем 4, обеспечивающими стабилизацию температурного режима. The installation of combined-cycle heat treatment of metal products is equipped with additional electric heaters 18 located under the muffle 4, providing stabilization of the temperature regime.

Муфель 4 оборудован люком 19, герметизирующим внутреннее пространство 15 муфеля 4 и предотвращающим проникновение в него атмосферного воздуха. The muffle 4 is equipped with a hatch 19, which seals the inner space 15 of the muffle 4 and prevents the penetration of atmospheric air into it.

Дымозаборная камера 7 состоит из сужающегося конусообразного патрубка 20, цилиндрической горловины 21 и диффузора 22, соединенного с нисходящим газоходом 8. The smoke intake chamber 7 consists of a tapering cone-shaped pipe 20, a cylindrical neck 21 and a diffuser 22 connected to a downward gas duct 8.

В корпус 1 вмонтирована дымовая коробка 23 с клапаном 24, на которую установлена выхлопная труба 9. In the housing 1 is mounted a smoke box 23 with a valve 24, on which an exhaust pipe 9 is installed.

Дымоотвод 6 оборудован воздуховодом 25 с заслонкой 26. В корпусе 1 над топочной камерой 2 смонтирована разделительная стенка 27, через которую проходит обводной канал 17 таким образом, что пространство внутри корпуса 1 соединено с каналами 14 муфеля 4 и с внутренним пространством топочной камеры 2. Под муфелем 4 ниже канала 16 выполнена карманообразная полость 28 для сбора скоплений зольных частиц. The chimney 6 is equipped with an air duct 25 with a damper 26. A partition wall 27 is mounted in the housing 1 above the combustion chamber 2, through which the bypass channel 17 passes so that the space inside the housing 1 is connected to the channels 14 of the muffle 4 and to the internal space of the combustion chamber 2. Under the muffle 4 below the channel 16 has a pocket-shaped cavity 28 for collecting ash particles.

Установка парогазовой термоочистки металлоизделий работает следующим образом. Installation of combined-cycle heat treatment of metal works as follows.

Включают вспомогательные электронагреватели 18 и нагревают муфель 4 до температуры 250^oC.Turn on auxiliary electric heaters 18 and heat the muffle 4 to a temperature of 250 ^o C.

Включают средство нагрева 3 и нагревают топочную камеру 2 до температуры 800^oC.Turn on the heating means 3 and heat the combustion chamber 2 to a temperature of 800 ^o C.

Открывают люк 19 и загружают в муфель 4 металлоизделия, подвергаемые термической очистке. Закрывают люк 19, герметизируя пространство 15. Open the hatch 19 and load into the muffle 4 of the metal products subjected to thermal cleaning. Close the hatch 19, sealing the space 15.

Включают подачу водяного пара из паропровода на сопло 11. Выходящая из сопла 11 струя водяного пара проходит через горловину 21 в диффузор 22, откуда по нисходящему газоходу 8 поступает в муфель 4, омывая металлоизделия. Выделяющиеся при нагреве металлоизделий газы смешиваются с водяным паром, образуя дымовые газы, химсостав которых определяется химсоставом газов в зависимости от химсостава разлагающегося под действием температуры смолистого вещества на поверхности металлоизделия. Так, при температуре металлоизделий ниже 200^oC дымовые газы состоят практически из водяного пара, поскольку газовыделения из смолистого вещества при такой температуре практически не происходит. При нагреве металлоизделий до температуры 260^oC и выше в состав дымовых газов входят горючие углеводородные газы с преобладанием водяной составляющей, а также сажевые аэрозоли, образующиеся в результате частичного сгорания смолистого вещества при недостатке кислорода. Дымовые газы удаляются при этом из внутреннего пространства 15 муфеля 4 через отверстия 5 под давлением потока водяного пара, поступающего из газохода 8 в муфель 4, и попадают в каналы 14 между стенками 12, 13. Выходя из каналов 14, дымовые газы движутся вверх по обводному каналу 16, где разделяются на два потока - вертикальный и горизонтальный. Вертикальный поток дымовых газов попадает в дымовую коробку 23 и через клапан 24 входит в выхлопную трубу, откуда удаляется в атмосферу. Горизонтальный поток дымовых газов попадает в обводной канал 17, из которого входит в топочную камеру 2, где содержащиеся в дымовых газах аэрозоли и горючие составляющие смешиваются с воздухом и полностью сгорают - до образования H₂O и CO₂. Необходимый для их сгорания воздух присасывается в топочную камеру 2 через отверстия в корпусе 1, где установлено средство нагрева 3.Turn on the supply of water vapor from the steam line to the nozzle 11. The jet of water vapor leaving the nozzle 11 passes through the neck 21 into the diffuser 22, from where it enters the muffle 4 through the downward duct 8, washing the metal products. The gases released during the heating of metal products are mixed with water vapor, forming flue gases, the chemical composition of which is determined by the chemical composition of gases depending on the chemical composition of the resinous substance decomposed by the temperature on the surface of the metal product. So, at a temperature of metal products below 200 ^o C, flue gases consist practically of water vapor, since gas evolution from a resinous substance at this temperature practically does not occur. When metal products are heated to a temperature of 260 ^o C and higher, the composition of the flue gases includes combustible hydrocarbon gases with a predominance of the water component, as well as soot aerosols resulting from the partial combustion of a resinous substance with a lack of oxygen. In this case, flue gases are removed from the inner space 15 of the muffle 4 through the holes 5 under the pressure of a stream of water vapor coming from the gas duct 8 into the muffle 4 and enter the channels 14 between the walls 12, 13. Exiting the channels 14, the flue gases move up the bypass channel 16, where they are divided into two streams - vertical and horizontal. The vertical flow of flue gases enters the chimney box 23 and through the valve 24 enters the exhaust pipe, from where it is removed to the atmosphere. The horizontal flue gas stream enters the bypass channel 17, from which it enters the combustion chamber 2, where the aerosols and combustible components contained in the flue gases are mixed with air and completely burned to form H ₂ O and CO ₂ . The air necessary for their combustion is sucked into the combustion chamber 2 through openings in the housing 1, where the heating means 3 is installed.

Струя водяного пара, выходящего из сопла 11, при ее движении в горловине 21, а затем - в диффузоре 22 создает в сужающемся конусообразном патрубке 20 разрежение, вследствие чего в дымоотводе 6 и в топочной камере 2 создается такое разрежение, вследствие чего в топочную камеру 2 обеспечивается устойчивый присос дымовых газов по каналу 17. Таким образом в установке парогазавой термоочистки металлоизделий происходит непрерывная циркуляция дымовых газов, способствующая полному сгоранию горючих составляющих в дымовых газах. В период нагрева металлоизделий до температуры 320^oC подачу водяного пара поддерживают на минимальном уровне при небольшом открытии клапана 24, обеспечивая этим минимальный выброс через выхлопную трубу 9 дымовых газов и сажевых аэрозолей, соответствующий предельным санитарным нормам.A stream of water vapor leaving the nozzle 11, when it moves in the neck 21, and then in the diffuser 22, creates a vacuum in the tapering cone-shaped pipe 20, as a result of which such a vacuum is created in the chimney 6 and in the combustion chamber 2, as a result of which into the combustion chamber 2 provides a stable suction of flue gases through the channel 17. Thus, in the installation of gas-vapor heat treatment of metal products there is a continuous circulation of flue gases, contributing to the complete combustion of combustible components in flue gases. During the heating of metal products to a temperature of 320 ^o C, the supply of water vapor is kept to a minimum with a small opening of valve 24, thereby ensuring a minimum emission through the exhaust pipe 9 of flue gases and soot aerosols that meets the maximum sanitary standards.

После достижения металлоизделиями температуры 320^oC и прекращения выделения сажевых аэрозолей увеличивают подачу водяного пара на сопло 11, продолжая повышать температуру нагрева муфеля 4 и металлоизделий. Благодаря парогазовой атмосфере во внутреннем пространстве 15 муфеля смолистое вещество, загрязняющее металлоизделия, сгорает на поверхности металлоизделия без образования сажи и оксидов углерода. При этом выделяющееся от сгорания смолистого вещества тепло идет на нагрев металлоизделий, повышая их температуру, чем достигается снижение расхода электроэнергии и природного газа, подаваемых на средство нагрева 3.After the metal products reach a temperature of 320 ^° C and the soot aerosol is stopped, the water vapor supply to the nozzle 11 is increased, while the heating temperature of the muffle 4 and metal products is increased. Due to the vapor-gas atmosphere in the inner space of the 15 muffle, the resinous substance contaminating metal products burns up on the surface of the metal product without the formation of soot and carbon oxides. In this case, the heat released from the combustion of the resinous substance is used to heat the metal products, increasing their temperature, thereby achieving a reduction in the consumption of electricity and natural gas supplied to the heating means 3.

После достижения металлоизделиями температуры 400^oC открывают заслонку 26, вследствие чего атмосферный воздух по воздуховоду 25 присасывается в дымоотвод 6 и смешивается с водяным паром и газами, поступающими в дымозаборную камеру 7, образуя окислительную атмосферу в пространстве 15 муфеля 4. Наличие в атмосфере, омывающей металлоизделия в муфеле 4, определенного количества кислорода обеспечивает создание необходимых условий для полного сгорания угольного остатка смолистого вещества. В результате сгорания остатка смолистого вещества до золы происходит разрушение зольного остатка и его частичный унос с потоками дымовых газов из муфеля 4 и его каналов 14. При попадании дымовых газов, содержащих частицы золы, в обводной канал 16 частицы золы выпадают из потока газов в результате поворота на 90^o и действия сил инерции и оседают в полость 28, где постепенно накапливаются. По мере заполнения полости 28 золой производят периодическую чистку полости.After the metal products reach a temperature of 400 ^o C, the shutter 26 is opened, as a result of which atmospheric air is sucked into the chimney 6 through the duct 25 and mixed with water vapor and gases entering the chimney 7, forming an oxidizing atmosphere in the space 15 of the muffle 4. The presence in the atmosphere washing metal products in the muffle 4, a certain amount of oxygen provides the necessary conditions for the complete combustion of the coal residue of a resinous substance. As a result of the combustion of the resinous residue to ash, the ash residue is destroyed and partially entrained with the flue gas flows from the muffle 4 and its channels 14. When flue gases containing ash particles enter the bypass channel 16, the ash particles fall out of the gas stream as a result of rotation 90 ^o and the action of inertia forces and settle in the cavity 28, where they gradually accumulate. As the cavity 28 is filled with ash, the cavity is periodically cleaned.

После достижения металлоизделиями температуры 450^oC процесс термической очистки считается законченным. Выключают средство нагрева 3, выключают дополнительные элекронагреватели 18 и прекращают подачу водяного пара на сопло 11.After the metal reaches a temperature of 450 ^o C, the thermal cleaning process is considered complete. Turn off the heating means 3, turn off the additional electric heaters 18 and stop the flow of water vapor to the nozzle 11.

Открывают люк 19 и выгружают из муфеля 4 очищенные металлоизделия. The hatch 19 is opened and the cleaned metal products are unloaded from the muffle 4.

Использование предложенной установки парогазовой термоочистки металлоизделий позволяет упростить эксплуатацию оборудования и сократить расход электроэнергии и природного газа. Using the proposed installation of combined-cycle heat treatment of metal products can simplify the operation of equipment and reduce the consumption of electricity and natural gas.

Claims

Installation of gas-vapor heat treatment of metal products, comprising a housing, a combustion chamber with heating means, a muffle with gas exhaust openings, a chimney with a smoke intake chamber connected to a downward flue muffle, an exhaust pipe and a steam pipe with a nozzle for supplying steam to the smoke intake chamber, characterized in that the muffle is provided double walls forming gas vents communicating with the interior of the muffle through its gas outlet openings, and the casing is made with bypass channels connecting the gas tvodnye channels muffle the exhaust pipe and a combustion chamber with heating means.