SU1065669A1

SU1065669A1 - Internal-heat-recuperation furnace

Info

Publication number: SU1065669A1
Application number: SU823497245A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Васильевич Костяков; Андрей Георгиевич Зеньковский; Аркадий Владимирович Пожарский; Лариса Петровна Харитонова
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6205; Московский вечерний металлургический институт
Priority date: 1982-10-04
Filing date: 1982-10-04
Publication date: 1984-01-07

Abstract

ПЕЧЬ С ВНУТРЕННЕЙ РЕКУПЕРА ЦИЕЙ ТЕПЛА, содержаща футерованную рабочую камеру, имеющую газопроница мый и газонепроницаемый слои, горел ки с воздухоподвод щими коллекторами , сборные дымоотвод щие коллекторы, расположенные между газопроницаемым и газонепроницаемым сло ми, и рекуператор , отличающа с тем, что, с целью снижени удельного расхода топлива и повышени равномерности нагрева металла, рекуператор выполнен в виде панели с установленными в ней в шахматном пор дке тепловыми трубами, испарительна часть которых размещена в дымоотвод щем коллекторе, а конденсационна в воздухоподвод щем коллекторе, при этом коллекторы выполнены с переменным сечением по высоте с соотношением нижнего и верхнего оснований в дымоотвод щем коллекторе равным THE OVEN WITH THE INTERNAL RECOVERY OF THE HEATING CENTRAL, containing a lined working chamber with gas-permeable and gas-tight layers, burners with air inlet manifolds, prefabricated smoke collectors located between the gas-permeable and gas-tight layers, and a recuperator, which is equipped with a heat exchanger, located between the gas-permeable and gas-tight layers, and a recuperator equipped with a heat exchanger located between the gas-permeable and gas-tight layers reducing specific fuel consumption and increasing the uniformity of metal heating; the heat exchanger is made in the form of a panel with heat pipes installed in it in a checkerboard pattern, the evaporation part of which is located in a smoke collector, and a condensation collector in an air intake manifold, while the collectors are made with a variable cross section in height with a ratio of lower and upper bases in the smoke collector equal to

Description

Изобретение относитс к метагшургической теплотехнике и может быть использовано в нагревательных печах заводов металлургической и машиностроительной промышленности.The invention relates to a meta thermal engineering technology and can be used in heating furnaces of plants of the metallurgical and engineering industry.

Известна печь с внутренней рекуперацией тепла, содержаща горел:ки, рабочую камеру, ограниченную сводом подом и стенами, футеровка которых имеет газопроницаемый и газонепроницаемый слои и расположенные между этими сло ми сборные дымовые колекторы ,A furnace with internal heat recovery is known, which contains burners, a working chamber, bounded by a vault of the hearth and walls, the lining of which has gas-permeable and gas-tight layers and prefabricated smoke collectors located between these layers,

В печи сборные дымовые коллектор выполнены с посто нным поперечным сечением по высоте а газопроницаемый слой имеет сквозные отверсти посто нного сечени , через которые продукты сгорани топлива отвод тс в сборные дымовые коллекторы, повыша температуру стен печи. Это способствует интенсивному излучению тепла на осадку, уменьша одновременно потери тепла через кладку, чт ускор ет процесс нагрева мета,Ш1а IIn the furnace, prefabricated smoke collectors are made with a constant cross section in height and the gas permeable layer has through openings of constant cross section through which the combustion products of the fuel are discharged into the combined smoke collectors, raising the temperature of the furnace walls. This contributes to intensive heat radiation on the sludge, simultaneously reducing heat loss through the masonry, which accelerates the process of heating meta, Ш1а I

Однако недостаточно полное исползование епла продуктов сгорани топлива вследствие отсутстви рекуператоров приводит к повышению уделного расхода топлива,However, the insufficient use of the heat of the combustion products due to the absence of recuperators leads to an increase in fuel consumption,

Кроме того, равномерна по высот т;тены перфораци газопроницаемого сло не обеспечивает равномерный отвод продуктов сгорани топлива, так как вследствие геометрического напора через верхние отверсти удал етс больше продуктов сгорани , Это приводит к менее интенсивному нагреву нижней части осадки по сравнению с верхней, что снижает качество нагрева металла.In addition, the perforation of the gas-permeable layer, which is uniform in height, does not ensure even removal of fuel combustion products, because, due to the geometric pressure, more combustion products are removed through the upper holes. This leads to less intense heating of the lower part of the sludge than the upper one, which reduces metal heating quality.

Наиболее близкой к изобретению по техническому решению вл етс печь с внутренней рекуперацией тепла ,, содержаща горелки, рекуператоры , рабочую камеру, ограниченную сводом, подом и стенами, футеровка которых имеет газопроницаемый н газонепроницаемый слои и расположенные между этими сло ми сборные дымо зые к олле кт оры.Closest to the invention according to the technical solution is a furnace with internal heat recovery, containing burners, heat exchangers, a working chamber bounded by the vault, hearth and walls, the lining of which has gas-permeable and gas-tight layers and located between these layers are prefabricated smoke packs. ora.

В этой печи сборные дымовые коллекторы имеют посто нное поперечное сечение по высоте Газопроницаемый слой изготовлен из шамотного кирпи ,ча, зазоры между которыми образу-ют пр моугольные отверсти переменного сечеки по высоте стены с возрастанием общего сечени отверстий по русно сверху вниз по параболическойIn this furnace, prefabricated smoke collectors have a constant cross-section in height. The gas-permeable layer is made of fireclay bricks, and the gaps between them form rectangular apertures of the variable section along the wall height with an increase in the total cross-section of holes apertured downwards along the parabolic

кривой t23, :curve t23,:

Однако при таком выполнении перфорации с увеличением высоты газо-. проницаемого сло сечение отверстий нижнего руса будет возрастать настолько ,что это может привести к по влению п тей на поверхности мегалла вследствие чередовани свет дихс и темных участков на поверхности газопроницаемого сло , а следовательно , к снижению качества нагрена металла.However, with this perforation with increasing height gas. of the permeable layer, the cross section of the holes of the lower rush will increase to such an extent that it can lead to the appearance of fishes on the surface of the megallus due to the alternation of light dix and dark areas on the surface of the gas permeable layer and, consequently, to a decrease in the quality of the heated metal.

Кроме того, температура газопроницаемого сло , обусловленна таким расположением отверстий, будет неравномерной со стороны рабочей камеры ,, что также снижает качество нагрева металла и долговечность самого газопроницаемого сло вследствие температурных деформаций,In addition, the temperature of the gas-permeable layer, due to this arrangement of the holes, will be uneven from the side of the working chamber, which also reduces the quality of heating of the metal and the durability of the gas-permeable layer due to thermal distortions,

Нар ду с этим, удаленность рекуператоров от боковых поверхностей дымовых коллекторов снижает интенсивность теплообмена между продуктами сгорани и воздухом и приводит к потер м тепла продуктов сгорани через футеровку непроницаемого сло . Все это повьшает удельный расход топливаAlong with this, the remoteness of heat exchangers from the side surfaces of the smoke collectors reduces the intensity of heat exchange between the combustion products and the air and leads to the loss of heat of the combustion products through the lining of the impermeable layer. All this increases the specific fuel consumption.

Целью изобретени вл етс снижение удельного расхода топлива и повышение равномерности нагрева металла.The aim of the invention is to reduce the specific fuel consumption and increase the uniformity of metal heating.

Поставленна цель достигаетс тем, что в печи с внутренней рекуперацией тепла, содержгццей футерованную рабочую камеру, имеющую газопроницаемый и газанепроницае1 а;1й слои, горелки с воздуноподвод щими коллекторами , сборные дымоотвод щие коллекторы , расположенные между газопроницаемым и газонепроницаемым сло ми, и рекуператор, последний выполнен в. виде панели с установленными в ней в шахматном пор дке тепловыми трубами , испарительна часть которых размещена в дымоотвод щем коллекторе, а конденсационна - в воздухоподвод щем коллекторе, при.этом коллекторы выполнены с переменным сечением по высоте с соотношением нижнего и верхнего оснований в дымоотвод щем коллекторе равным (i,4-2):l, а в воздухоподвод щем - с обратным соотношением .The goal is achieved by the fact that in a furnace with internal heat recovery, there is a lined working chamber with gas-permeable and gas-tight; 1st layers, burners with air extraction collectors, prefabricated smoke collectors located between the gas-permeable and gas-tight layers, and the heat exchanger, the last executed in. As a panel with heat pipes installed in it in chessboard order, the evaporative part of which is located in the smoke collector and the condensation part in the air inlet collector. At the same time, the collectors are made with a variable cross section in height with the ratio of the lower and upper bases in the smoke collector equal to (i, 4-2): l, and in the air inlet - with the inverse ratio.

На фиг,. 1 схематично изображена предложенна Т1ечь, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (секци панельного jpeKynepaтора ).In FIG. 1 shows schematically the proposed T1ch, transverse section; in fig. 2 shows section A-A in FIG. 1 (panel jpeKyneptora section).

Печь содержит рабочую камеру 1, ограниченную сводом 2, подом 3 и стенами 4. В своде 2 установлены плоскопламенные горелки 5.The furnace contains a working chamber 1, bounded by vault 2, hearth 3 and walls 4. In the vault 2, flat-flame burners 5 are installed.

Футеровка стен 4 имеет газопроницаемый слой, выполненный в виде равномерно перфорированной по высоте стенки 6, и газонепроницаемый слой, выполненный в виде сплош юй стенки 7 Между стенками 6 к 7 расположены сборные дымоотвод щие коллекторы 8,The lining of the walls 4 has a gas-permeable layer made in the form of a wall 6 uniformly perforated along the height, and a gas-tight layer made in the form of a continuous wall 7 Prefabricated smoke collectors 8 are located between the walls 6 to 7,

В стенках 4 печи, смежно со сборными дымоотвод щими коллекторами 8, установлены панельные рекуператоры 9Panel recuperators 9 are installed in the walls 4 of the furnace, adjacent to the prefabricated smoke collectors 8.

Каждый рекуператор 9 имеет переменное по высоте проходное сечение с соотношением нижнего и верхнего оснований 1: 1,4-2, что обеспечивает Each recuperator 9 has a flow section variable in height with a ratio of lower and upper bases 1: 1.4-2, which provides

выполнение дымоотвод щего коллектора 8 с переменным по высоте проходным сечением с соотношением нижнего и верхнего оснований 1,4-2):1.a smoke exhaust collector 8 with a variable passage height with a ratio of lower and upper bases 1.4-2): 1.

Принимать в соотношени х нижнего и верхнего оснований рекуператора 1:(1,4-2) и дымоотвод щего коллектора (1,4-2):1 нижний предел меньше чем 1,4 нецелесообразно, так как поперечное сечение рекуператора и соответственно дымоотвод щего коллектора будет приближатьс к пр моугольному , что приведет к удалению большей части продуктов сгорани топлива через эерхние. отверсти перфорированной стенки 6, а следовательно, к менее интенсивному нагреву нижней части садки 10,.что снизит качество нагрева металла.Take in ratios of the lower and upper bases of the heat exchanger 1: (1.4-2) and the flue gas collector (1.4-2): 1 lower limit less than 1.4 is impractical, since the cross-section of the heat exchanger and, accordingly, flue gas collector will approach the rectangular, which will lead to the removal of most of the combustion products of the fuel through the super. openings of the perforated wall 6, and therefore, to less intense heating of the lower part of the charge 10, which will reduce the quality of heating of the metal.

Принимать нижний предел больше чем 2 нецелесообразно, так как с дальнейшим увеличением основани наклон стенки, раздел ющей рекуператор и дымоотвод щий коллектор, будет увеличиватьс настолько, что приведет к нарушению ее устойчивости.It is impractical to accept the lower limit greater than 2, since with a further increase in the base the slope of the wall separating the heat exchanger and the smoke collector will increase so much that it will lead to a violation of its stability.

Панельные рекуператоры 9 имеют систему тепловых труб 11, расположенных в шахматном пор дке. При-этом конденсационна часть 12 тепловых труб 11 расположена в рекуператоре 9 а испарительна часть 13 - в дымоотвод щем коллекторе.Panel heat exchangers 9 have a system of heat pipes 11 arranged in a checkerboard pattern. In this case, the condensation part 12 of the heat pipes 11 is located in the heat exchanger 9 and the evaporation part 13 is located in the flue gas collector.

В нижней части рекуператоров -9 расположены патрубки 14 дл подвода холодного воздуха, а в верхней части - патрубки 15 дл отвода гор чего воздуха,,In the lower part of the heat exchangers -9 there are nozzles 14 for supplying cold air, and in the upper part - nozzles 15 for evacuating hot air,

Печь работает следующим образом.The furnace works as follows.

Продукты сгорани , выход из горелок 5, омывают поверхности свода 2, перфорированных стенок 6 и садку ГО и удал ютс через отверстие перфорированной стенки 6 в сборные дымоотвод щие коллекторы 8. Отдава тепло испарительной части 13 тепловых труб II, продукты сгорани по системе дымовых каналов 16 поступают в дымовой боров (не показан) иудал ютс из печи.The combustion products, the exit from the burners 5, wash the surfaces of the roof 2, perforated walls 6 and the boiler cage and are removed through the opening of the perforated wall 6 into the combined smoke collectors 8. Heat from the evaporative part 13 of the heat pipes II, the combustion products through the system of smoke channels 16 enter the smoke hole (not shown) and remove it from the furnace.

Холодный воздух поступает через патрубки 14 в нижнюю часть рекуператоров 9, омывает конденсационные части 12 тепловых труб 11. Затем, нагрева сь, воздух расшир етс , занимает большую верхнюю часть рекуператоров 9. Из патрубка 15 отводитс гор чий воздух и поступает к горелкам 5.Cold air enters through the nozzles 14 into the lower part of the heat exchangers 9, washes the condensation parts 12 of the heat pipes 11. Then, heating up, the air expands, occupies a large upper part of the heat exchangers 9. Hot air is evacuated from the nozzle 15 and enters the burners 5.

Достоинствами панельного рекуператора вл ютс простота конструкции и дешевизна изготовлени , а также уменьшение теплоотдачи стенок в окружающее пространство. Причем конструктивное выполнение панельных рекуператоров с переменным по высоте сечением с соотношением нижнего и верхнего оснований 1:(1,4-2) даетThe advantages of the panel heat exchanger are the simplicity of the design and low cost of manufacture, as well as the reduction of heat transfer to the surrounding space. Moreover, the constructive implementation of panel heat exchangers with a variable in height section with a ratio of lower and upper bases 1: (1.4-2) gives

возможность получить равномерную скорость воздуха в рекуператоре, что снижает гидравлические потери и уменьшает расход энергии на подачу воздуха.the ability to obtain a uniform air velocity in the heat exchanger, which reduces hydraulic losses and reduces the energy consumption for air supply.

Кроме того, панельные рекуператоры переменного по высоте сечени , установленные смежно со сборными дымоотвод щими коллекторами, обеспечивают выполнение их тоже переменного сечени с обратным соотношением оснований .In addition, panel heat exchangers of variable height sections, installed adjacent to the combined smoke collectors, ensure that they are also variable sections with the inverse ratio of bases.

Выполнение сборных дымоотвод щих коллекторов с переменным по высоте сечением с соотношением нижнего и верхнего оснований (1,4-2):1 позвол ет , сохран более простую по изготовлению равномерную по высоте стенок перфорацию, отводить большую часть продуктов сгорани топлива через нижнюю часть перфорированнЬй стенки в нижнюю, более широкую часть дымового коллектора, что улучшает нагрев нижней части садки и дает возможность поддерживать более равномерную температуру в рабочей камере.The implementation of prefabricated smoke collectors with a variable section height with a ratio of lower and upper bases (1.4-2): 1 allows, while maintaining a simpler, even in height, perforation of walls, to divert most of the combustion products through the bottom of the perforated wall to the lower, wider part of the smoke collector, which improves the heating of the lower part of the charge and makes it possible to maintain a more uniform temperature in the working chamber.

Все это повышает качество нагрева металла,All this improves the quality of metal heating,

Установка тепловых труб в панельном рекуператоре позвол ет более эффективно использовать тепло уход щих газов и нагревать воздух за счет более развитой поверхности теплообмена между продуктами.сгорани топлива и воздухом, более высокого коэффициента теплопередачи эту поверхность теплообмена и соответственно более высокого теплового потока через нее. Installing heat pipes in a panel heat exchanger allows more efficient use of heat from the exhaust gases and heat the air due to a more developed heat exchange surface between the products of fuel combustion and air, a higher heat transfer coefficient, this heat exchange surface and, consequently, higher heat flux through it.

Кроме того, тепловые трубы не охлаждают перфорированный слой футеровки , так как заполнены теплоносителем с высокой температурой кипени . Высока температура тепловых труб и (слой изол ции на стенке рекуператора со стороны воздуха привод т к тому, что температура; поверхности рекуператора со стороны дымового коллектора приближаетс к температуре перфорированного сло футеровки.In addition, heat pipes do not cool the perforated lining layer, since they are filled with a high boiling point heat carrier. The high temperature of the heat pipes and (the insulation layer on the wall of the heat exchanger on the air side causes the temperature; the surface of the heat exchanger on the smoke collector side approaches the temperature of the perforated lining layer.

Установка тепловых труб в шахматном пор дке позвол ет турбулизировать поток продуктов сгорани топлива и поток воздуха, в результате чего увеличиваетс интенсивйость. теплообмена.Installing heat pipes in staggered order allows turbulence in the flow of combustion products and the flow of air, resulting in an increase in intensity. heat exchange.

Все это обеспечивает снижение удельного расхода топлива и повышает качество нагрева металла.All this ensures a reduction in specific fuel consumption and improves the quality of metal heating.

Использование предлагаемой печи с внутренней рекуперацией тепла обеспечит по сравнению с базовым объектом более высокую эффективност за счет дымовых коллекторов переменного по высоте сечени , которые позвол ют сохран ть более простую по изготовлению, равномерную по высоту стенок перфорацию и отводить большую часть продуктов сгораин топлива через нижнюю часть перфорированной стенки в нижнюю, более широкую часть дымового коллектора, что улучшает нагрев нижней части садки и дает возможность поддерживать более равно мерную температуру в рабочей камере. Установка смежно со сборньлми дымовыми коллекторами панельных рекуператоров переменного сечени , снабженных системой расположенных в шахматном пор дке тепловых труб, позвол ет более полно использовать тепло уход щих газов, что снижает удельный расход топлива и повышает качество нагрева метгшла. Экономический эффект в сравнении с базовым объектом будет получен за счет снижени удельного расхода топлива и повышени качества нагрева, что ведет к увеличению долговечности изделий. Ориентировочно указанный эффект составит 19 тыс.рублей.The use of the proposed furnace with internal heat recovery will provide, in comparison with the base object, higher efficiency due to smoke collectors of variable height sections, which allow to keep the perforation, uniform in height, and the most part of the combustion products of the fuel through the bottom perforated wall in the lower, wider part of the smoke collector, which improves the heating of the lower part of the charge and makes it possible to maintain a more uniform temperature Ru in the working chamber. The installation adjacent to the assembled smoke collectors of panel heat exchangers of variable cross section, equipped with a system of heat pipes arranged in a staggered manner, allows more complete utilization of the heat of the flue gases, which reduces the specific fuel consumption and improves the heating quality of the furnace. The economic effect in comparison with the base object will be obtained by reducing the specific fuel consumption and improving the quality of heating, which leads to an increase in product durability. Approximately the specified effect will be 19 thousand rubles.

Claims

FURNACE WITH INTERNAL HEAT RECOVERY, containing a lined working chamber having gas permeable and gas impermeable layers, burners with air inlet manifolds, prefabricated smoke exhaust manifolds located between gas permeable and gas impermeable layers, and a recuperator, characterized in that, in order to reduce specific fuel consumption to increase the uniformity of metal heating, the recuperator is made in the form of a panel with heat pipes installed in it in a checkerboard pattern, the evaporation part of which is placed in a smoke room leading collector and kondensatsionnayav air supply manifold, the manifolds are made with a variable section height ratio of the lower and upper bases in the fume collection manifold equal to (1.4-2): 1, and air supply - with a reverse ratio.

... SU „L 065669