RU6879U1 - Ямная печь для термообработки углеродистых изделий - Google Patents

Abstract

1. Ямная печь для термообработки углеродистых изделий, содержащая футерованную камеру, футерованные крышки, дымопроводы для подвода и отвода дымовых газов, отличающаяся тем, что на отходящем дымопроводе перед рекуператором устанавливают эжекторную головку для создания гидравлической тяги в печи, причем диаметры входящего и выходящего патрубков эжекторной головки одинакового размера.2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что подводящий и отводящий дымопроводы располагают в торцах рабочей камеры по одной оси.3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что температуру в рабочей зоне регулируют в пределах от 0 до 550С одним дросселем, установленным на подводящем дымопроводе.

Description

ЯМНАЯ ПЕЧЬ ДШ ТЕРМООБРАБОТКИ УГЛЕРОДИСТЫХ ЕЗДЕЖЙ

Полезная модель относится к устройствам дом термообработки углеродистых композиционных изделий и материалов.

Известна шахтная печь с перекрестной подачей теплоносителя, содержащая шахту прямоугольного сечения, вводную и выводную газораспределительные стенки, образующие с огнеупорными стенками полости, перекрытия и введенное в верхнюю часть шахты нзд газораспределительными стенками зажигательное устройство в виде полости соединенной с дымососом. Кроме того стенки вводной и выводной полостей зажигательного устройства выполнены с окнами над которыми установлены балки Л-образного профиля (I).

Известна туннельная печь для термообработки керамических изделий, содержащая зоны подогрева, обжига и о.хлаждения,верхний и нижний своды с проемом в нижнем своде, горелочное устройство, размещенное в межсводовом канале. Кроме того печь снабжена размещенными в проемах нижнего свода направляющими элементами с газоходами наклоненными навстречу движению изделий, и соплами подачи разбавителя продуктов сгорания, размещенными в межсводОБом канале (2).

Недостатками этих изобретений является тэ, что длн.нагрева изделий используется дорогостоящее топливо.

Наиболее близкой по те.хнической сущности и решаемым задачам является ямная печь для термообработки углеродистых изделий использующаяся на Еижнетагильском металлургическом комбинате в цехе прокатки широкополочных балок (3), (фиг.1).

внутри огнеупорным кирпичей, которая сверху закрывается двумя плоскими крышками,- Длн подачи и отвода дымапо торцам печи смонтированы дымопроводы, соединенные с боровом методической печ11 до и после рекуператора. В отводящем дымоцроводе установлен дымосос. Кроме того, оба дымопровода оборудованы дросселями для регулирования количества проходящего через них количества дыма.

При строительстве ямной печи предполагалось, что подъём температуры в печи будет происходить за счет тепла дамовых газов, уходящих из методической печи. Их температура в борове перед рекуператором сост авляет 600-850°С, в зависимости от тепловой нагрузки на печь. Однако при полностью открытых дросселях температура поднималась до 300°С, после чего температура стабилизировалась. Это объяснялось необходимостью открытия клапана для разбавления продуктов сгорания холодным воздухом, т.к. работа дымососа при температуре выше привела бы к выходу его из строя. При открытии его на 6О70 (такое значение позволяло поддерживать температуру продуктов сгорания в дымососе на уровне 180-190 С) происходило существенное снижение количества дыма, поступащего в печь, что и явилось причиной недостаточного развития температуры в рабочем пространстве.

Для увеличения притока тепла в рабочее пространство печи и достижения требуемой температуры была установлена диффузионная горелка, работающая на природном газе, поступающем из цеховой магистрали. Горелка расположена на поду печи вдоль боковых стен и представляет собой П-образную трубу диаметром 25 мм, на которой просверлен ряд отверстий диаметром 3,0 мм (фиг.2). Расход газа через горелку при давлении его в цеховой магистрали 800 мм вод.ст. составляет 160 м /4а;с.Совместная работа дымососа и горелки позволила достигнуть в печи необходимую температуру (3).

Однако, такой вариант работы печи имеет ряд существенных недостатков:

1,Использование для отопления печи дорогостоящего топлива;

2.Зашлаковьшание отверстий горелки в процессе эксплуатации

3,Наличие дополнительного оборудования в печи;

4.Дополнительные трудозатраты, связанные с розжигом горелки. Задачей полезной модел1т является - повышение температуры

нагрева в печи для термообработки углеродистых изделий при использовании вторичного тепла дымовых газов методической печи без применения дополнительных источников тепла.

Поставленная задача решается за счет эжектора - (эжекторной головки установленной на отходящем дымопроводе перед рекуператором для создания гидравлической тяги в печи, причем диаметры входящего и выходящего патрубков эжекторной головки равны. Кроме того подводящий и отводящий дымопроводы располагают в торцах рабочей камеры по одной оси. Температуру в рабочей зоне регулируют дросселем, установленным на подводящем дымопроводе, в пределах от 0 до 550°С.

Устройство ямной печи показано на фиг.З и фиг.З-А.

Предполагаемая новая конструкция ямной печи представляет собой рабочую камеру прямоугольной формы I, футерованную внутри огнеупорным кирпичом. Сверху камера закрывается двумя крышками 2, теплоизолированные каолиновой ватой. Для подвода и отвода дыма по торцам печи смонтированы дымопроводы 3 и 4,- соединенные с боровом методической печи до и после рекуператора. На отходящем дымопроводе перед рекуператором устанавливают эжектор 5 для создания гидравлической тяги в печи. Для регулирования количества проходящего через, печь количества дымовых газов на входящем дымопроводе установлен дроссель 6. температурного режима в печи осуществляется двумя хромель-алкмелевыми термопарами 7, установленными в рабочем пространстве печи на боковой стенке и

на подводящем дымопроводе.

Полезная модель поясняется чертежами на которых: Фиг.1,- изображена конструкция ранее существовавшей ямной печи

(прототип);

Фиг,2 - изображена конструкция газовой горелки (прототип); Фиг.З - патентуемая конструкция ямной Фиг.З«-А - разрез ямной печи по Б-Б;

Фиг.4 схема отбора проб для определения разрежения в печи; Фиг.5 - изображен эжектор.

Для решения поставленной задачи на ямной печи для термообработки огнеупорных изделий были проведены исследования. На печи были оборудованя отборы для проведения необходимых замеров (см.фиг.4 точки 1-6).

Испытания печи велись как при работе с естественной тягой (за счет разрежения в борове методической печи), так и при тяге, создаваемой дымососом, расположенным в отводящем дымоходе. В результате было выявлено, что при естественной тяге подъема температуры в печи не происходило. Несмотря на то, что разрежение в борове за рекуператором было значительно выше, чем перед ним и составляло соответственно - 27 мм вод.ст. и 17 мм.вод.ст., тем не менее в точке 2 было получено разрежение - 15 мм.вод.ст., в в точке 3 оно составило всего лишь - 7 мм.вод.ст. Такие потери напора в отводящем дымоходе объясняются большим гидравлическим сопротивлением дымососа. По этой причине, просасывание дыма через печь не происходило, а рост температуры в печи не наблюдался.

Проведенными исследованиями температурного и Гидравлического режимов печи при работакяцем дымососе установлено, что при полностью открытом дросселе П разрежение в точке 3 достигало - 40 мм, вод.ст. и за счет движения продуктов сгорания через печь.

происходил интенсивный рост тегшературы.

Разрежение в точке 2 при этом составляло - 13,4 мм вод,ст., а в точке I -« 13 мм вод,ст. (небольшие потери напора возникают при обтекании клапана), что также свидетельствовало о движении продуктов сгорания через печь. Однако, рост температуры наблюдался до значения 300°С, после чего температура стабилизировалась. Это объяснялось необходимостью открытия клапана У для разбавления продуктов сгорания холодным воздухом, т.к. работа дымососа при температуре выше 200°С привела бы к выходу его из строя. При открытии его на 60-70 (такое значение позволяло подг держивать температуру продуктов сгорания в дымососе на уровне 180-190 0) происходило существенное снижение количества дыма, поступающего в печь, что и явилось причиной недостаточного развития температуры в рабочем пространстве. Таким образом, необходимость о.хлаждения дымовых газов перед дымососом не позволила достигнуть требуемой температуры в печи только за счет тепла дымовых газов, уходящих из методическошечи. Для увеличения притока тепла в рабочее пространство печи и достижения требуемой температуры была установлена диффузионная горелка, работающая на природном газе, поступающем из цеховой магистрали. Горелка располагалась на поду печи вдоль боковых стен и представляла собой П-образную горелку. Совместная работа дымососа и горелки позволила достигнуть в печи необходимую теьлпературу. Однако работа печи с использованием горелок имеет ряд недостатков о которых было уже сказано при описании прототипа (фиг.2),

Из-за наличия указанных недостатков при работе с использованием горелки возник вопрос о реконструкции печи, которая позволила бы производить обжиг огнеупорных изделий только за счет тепла ухбдящих из методической печи дымовых газов.

1)Установка более мощного дымооооа;

2)Демонтаж дымососа и реконструкция отводщего дымохода по аналогии с подводящим (это позволит избежать потерь напора в подводящем дымоходе);

3)Перенос врезки отводящего дымохода за дымовой клапан методической печи (в зону постоянного высокого разрежения, создаваемого дымовой трубой);

4)Установка эжектора взамен дымососа на отводе дыма. Первые два способа не дают полной гарантии нормальной работы печи. В первом случае, увеличение количества продуктов сгорания в отводящем дымоходе потребует большого количества холодного воздуха на охлаждение дывлососа, в связи с чем будет происходить подпор дыму в отводящем дымоходе, о чем уже указывалось выше.

Во втором случае прососа дыма через печь может не произойти, либо он будет в малом количестве,: ввиду больших сопротивлений, возникащих при обтекании дымом садки печи.

Третий способ неприемлем, т.к. егб очень сложно осуществить технически.

Наиболее надежным и приемлемым оказался четвертый способ. В связи с этим был произведен расчет эжектора, обеспечиващего расход дыма через печь в кол-ве 3,0-3,5 , что позволяет создать тепловую нагрузку на печь 3200 квт (достаточную для нормального ведения теплового режима).

Ямная печь работает следующим образом. Загрузку печи углеродистыми изделиями производят при открытых верхних крышках 2 с помощью кран-балки. После чего крышки за1срывают и включают систему дымоподачи. даовые газы из рекуператора через подводящий дымопровод 3 попадают в рабочее пространство печи I. На отходящем дымопроводе 4 вместо дымососа устанавливают эжекторную головку 5. Опытным путем определены размеры эжектора (см.таблицу I),

причем входящий и отходящий патрубки эжектора (эжекторной головки) должны быть одного размера. Эжектор подключен к цеховой оети сжатого возду.ха (3-4 атм.). Для регулирования количества проходящего через рабочую камеру дымовых газов и температуры в печи на поуводшцем дымоводе устанавливают дроссель 6. При полностью открытом дросселе рост теишературы достигает до . Контроль температурного режима осуществляют двумя термопарами 7, установленшжи в рабочем пространстве и в дшюходе;

Размеры эжекторной головки указаны в метрах в таблице I.

Таблица I.

Увеличение или уменьшение диаметра входящего и отходящего патрубков эжектора не позволили создать необходимую тягу в камере печи, поэтому размеры эжектора,указанные в табл.1,являются оптимальными для такой конструкции ямной печи.

Положительный эффект от использования заявляемой конструкции получен за счет нового те.хн1таеского решения заключающегося в тем, что использование эжекторной головки позволяет создать достаточное разрежение в рабочей калтере печи и прохождение дымовых газов, а также поднятие тегшературы в камере в пределах до . Регулирование количества проходящего дыма и температуры в печи производится с помощью дросселя.

Заявляемое изобретение является новым, т.к. не известно аналогов из отечественных и зарубежных источников информации. По имеющимся у заявителя данным в известных решениях отсутствуют цризнаки, сходные с признаками, которые отличают от прототипа заявляемое те.хническое решение, что позволяет сделать вывод о

его соответствии признаку изобретательский уровень.

Благодаря новому техническому решению появилась возможность регулировать температуру в печи в пределах от 0° до 550°С, что дает возможность более качественней и интенсивней нагревать изделия. При этом топливо на обогрев печи совершенно не расходуется, весь нагрев идет только за счет вторичного тепла дымовых газов.

Использование ямной печи с новым техническим решением в условиях ОАО Шжнетагильский металлургический комбинат подтверждает промышленную применимость изобретения.

Использованная литература.

1)А.с. I65630I, F 27 В 1/00, 1й 22, 1991г.

2)А.с. 1672180, 27 В 9/00, В 31, 1991г.

3)ТИ- 102-П-120-96, Изготовление огнеупорных блоков и низкотемпературный. обжиг в ямной печи, ОАО Нижнетагильский металлургический комбинат, 1996г.

Claims (3)

1. Ямная печь для термообработки углеродистых изделий, содержащая футерованную камеру, футерованные крышки, дымопроводы для подвода и отвода дымовых газов, отличающаяся тем, что на отходящем дымопроводе перед рекуператором устанавливают эжекторную головку для создания гидравлической тяги в печи, причем диаметры входящего и выходящего патрубков эжекторной головки одинакового размера.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что подводящий и отводящий дымопроводы располагают в торцах рабочей камеры по одной оси.

3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что температуру в рабочей зоне регулируют в пределах от 0 до 550^oС одним дросселем, установленным на подводящем дымопроводе.