SU1186660A1 - Печь с внутренней рекуперацией тепла - Google Patents

Description

Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано в нагревательных печах заводов металлургической и машиностроительной промышленности. 5

Цель изобретения - снижение удельного расхода топлива и повышение КПД печи.

На фиг. 1 изображена печь, поперечный разрез} на фиг. 2 - рекуператор.

Печь содержит рабочую камеру 1, ограниченную сводом 2, подом 3, стенами 4. В стенах 4 размещены дымовые каналы 5, сообщающиеся между собой посредством системы 6 дымовых каналов. Со стороны рабочей камеры 1 стены 4 имеют перфорированный слой 7, а свод 2 - перфорированный слой 8.

Печь содержит рекуператоры 9, каждый из которых предназначен преимущественно для одной горелки (не показана) и выполнен в виде горизонтального коллектора 10 с отходящими от него и расположенными в дымовом канале 5, ближайшем к рабочей камере 1, глухими вертикальными трубами 11. Длина труб 11 выбрана равной 0,7 Н, где Н - высота рабочей камеры 1 печи. При этом каждая труба 11 расположена напротив дымоотводящих отверстий 12 перфорированного слоя 7 стены 4. Коллекторы размещены в горизонтальных каналах 13 системы 6.

Каждый рекуператор 9 снабжен про- 35 дольной наклонной перегородкой 14, делящей коллектор 10 и каждую из труб 11 на две полости - "холодную"

15 и "горячую" 16, сообщающиеся соответственно с воздухоподводящим 17 и <0 воздухоотводящим 18 патрубками. Причем, перегородка 14 установлена с наклоном в сторону "холодной" полости 15, а угол наклона ее к вертикальной плоскости составляет о« =4 *5

Между глухим концом трубы 11 и нижней кромкой 19 перегородки 14 имеется зазор 20. Снизу перегородка 14 в каждой трубе 11 выполнена перфорированной на длину 0,15 £, где Ϊ - длина трубы 11.50

Снабжение рекуператора предлагаемой конструкции продольной наклонной перегородкой, установленной с зазором к глухому концу трубы и делящей коллектор и каждую из труб на две полости, 55 сообщающиеся с воздухоотводящим патрубками, повышает теплоустойчивость рекуператора, так как часть тепла

передается от трубы перегородке, снижая тем самым температуру трубы и повышая срок ее службы. Кроме того, наличие внутренней перегородки обуславливает двухходовое движение воздуха, что повышает температуру его нагрева, а следовательно, снижает удель ный расход топлива, а установка этой перегородки с наклоном в сторону воздухоподводящей полости обеспечивает более равномерную скорость воздуха при прохождении его по рекуператору, несмотря на увеличение объема воздуха за счет нагрева, что снижает аэродинамическое сопротивление и расход энергии на прокачку воздуха. Это в конечном итоге позволяет повысить КПД печи.

Оптимальный угол наклона перегородки рекуператора к вертикальной плоскости οί =2-7 так как эти пределы позволяют поддерживать более рав номерную скорость воздуха при прохождении его по рекуператору, несмотря на увеличение объема воздуха за счет нагрева, что снижает аэродинамическое сопротивление, выравнивает давление по всему поперечному сечению, не снижая прочности отдельных участков конструкции.

Принимать угол у<2° нецелесообразно, так как это привело бы к практически равным площадям поперечного сечения подводящей (для холодного воздуха) и отводящей (для нагретого воздуха) полостей рекуператора. При этом скорость нагретого воздуха будет чрезмерно большой по сравнению со скоростью холодного воздуха, что увеличивает аэродинамическое сопротивление в отводящей полости, снижает прочность труб, вместе с тем снижает интенсивность теплообмена на стороне холодного воздуха (в подводящей полости). Принимать уголХ>7° также нецелесообразно, так как с дальнейшим увеличением угла площадь поперечного сечения подводящей полости рекуператора чрезмерно снижается, что приводит к увеличению аэродинамического сопротивления в этой полости и снижает прочность труб.

Выполнение длины труб рекуператора в пределах (0,4-0,9)Н позволяет дополнительно повысить КПД печи, так как большая часть продуктов сгорания топлива из рабочей качеры отз 1186660 4

водится через нижние отверстия перфорированного слоя.

Оптимальной длиной труб рекупера- . тора является величина, равная (0,40,9)Н. Принимать длину труб меньше 5 0,4 Н нецелесообразно вследствие малой эффективности рекуператора. При- . нимать эту величину больше 0,9 Н также нецелесообразно, так как с дальнейшим увеличением длины труб возрас» 10 тает их гидравлическое сопротивление.

Выполнение перегородок каждой трубы снизу перфорированными позволяет турбулизировать поток воздуха,создает струйное натекание на теплообменную 15 поверхность, что также, интенсифицируя теплообмен, снижает удельный расход топлива и повышает КПД печи.

Перегородка в каждой трубе рекуператора может быть выполнена снизу 20 перфорированной на длину, равную (0,1-0,2)6. Длина перфорированной части трубы, равная (0,1-0,2)£ является оптимальной для интенсификации теплообмена. Принимать длину перфорации 25 меньше 0,1? нецелесообразно вследствие малой площади прохода для воздуха, а больше 0,2 - вследствие того, что с дальнейшим увеличением длины перфорации теряется эффект перего-30 родки. Свод рабочей камеры печи предпочтительно выполнить перфорированным .

Предлагаемая печь работает следующим образом. 35

Продукты сгорания топлива (дымовые· газы), выходя из горелок, омывают

поверхности стен 4 рабочей камеры 1, свода 2 и садку 21 и частично удаляются через перфорированный слой 8 свода в каналы 13 системы 6 дымовых каналов. Остальная часть продуктов сгорания топлива поступает через перфорированный слой 7 стен 4 в дымовые каналы 5, куда также поступают частично охладившиеся продукты сгорания топлива из каналов 13. Поскольку нижняя часть дымовых каналов 5 не занята трубами 11 рекуператоров 9, то туда отводится большая часть продуктов сгорания топлива, улучшая нагрев нижней части садки 21.

Отдавая тепло тепловоспринимающим поверхностям труб 11 и коллекторам 10, продукты сгорания топлива по системе 6 дымовых каналов постукают в дымовой боров (не показан) и удаляются из печи. Холодный воздух поступает через воздухоподводящий патрубок 17 в полость 15 коллектора 10 и опускается вниз по трубам 11. Здесь воздух подогревается, проходит вдоль перегородки 14, поворачивается вокруг ее кромки 19 в зазоре 20 и поднимается по полости 16 труб 11. Часть воздуха при этом проходит через отверстия перфорации перегородки 14. По ступив в полость 16 коллектора 10, горячий воздух отводится через воздухооводящий патрубок 18 к горелкам.

Предлагаемая печь позволяет снизить удельный расход топлива на 12Ζ.

1186660

Claims (4)

1. ПЕЧЬ С ВНУТРЕННЕЙ РЕКУПЕРАЦИЕЙ ТЕПЛА, содержащая рабочую камеру, ограниченную сводом, подом и боковыми стенами с дымоотводящими каналами и вн.., тренним перфорированным слоем горелки, установленные в своде рекуператоры*выполненные в виде коллекторов, тепловоспринимающие элементы которых выполнены в виде вертикальных труб, размещенных в дымоотводящих каналах, воздухоподводящую и воздухоотводящую системы, отличающаяся тем, что, с целью снижения удельного расхода топлива и повышения КПД печи, каждые коллектор

и тепловоспринимающий элемент имеют продольную перегородку, укрепленную жестко в коллекторе и делящую коллектор и каждую из вертикальных труб на две сообщающиеся между собой полости, одна из которых сообщена с воздухоподводящей системой, а другая с воздухоотводящей системой, причем перегородка установлена под углом к вертикальной оси трубы в сторону ’ полости, соединенной с воздухоподводящей системой, а торец каждой трубы расположен выше отверстия нижнего ряда перфорированного слоя боковых стен.

2. Печь поп. 1, отличающаяся тем, что продольная перегородка рекуператора составляет с вертикальной плоскостью угол о4 “2-7°.

3. Печь по п. ^отличающая с я тем, что длина труб рекуператора равна 0,4-0,7 Н, где Н высота рабочей камеры печи.

4. Печь поп. ^отличающаяся тем, что перфорация в перегородке выполнена снизу на (0,1т 0,2) длины трубы рекуператора.

с

9999811

1 1186660 2