SU1447900A1 - Способ отоплени нагревательного колодца с горелкой в центре пода - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к метал лургической теплотехнике и может быть использовано в эффективных схе мах отоплени  нагревательных колодцев металлургических заводов. Цель изобретени  - повьппение равномерное ти нагрева слитков, удлинение срока службы футеровки свода. Способ вклкг чает формирование свободного факела с периодически измен емой длиной, который дополнительно закручивают, мен   степень крутки, и подакгт с каждой боковой стены из-под свода по одной струе сжатого воздуха по касательной к образук дей факела с возможностью плавного отклонени  синхронно с изменением длины факела в сторону пода на угол 40-50 и обратно , устанавлива  наибольший угол отклонени  струй при минимальной длине факела и наименьший - при максимальной длине факела, при этом крут щий момент пары встречных струй организуют в направлении закрутки факела. Воздух, идущий на горение через горелку и стру ми, подают соответственно в количестве 0,85-0,9 и 0,2-0,15 от теоретически необходимого количества, при этом с увеличением степени крутки факела расход воздуха через горелку уменьшают, а стру ми увеличивают, с уменьшением степени крутки расход воздуха через горелку наоборот увеличивают, а стру  ми - снижают, 2 ил. СО с 4 41) «

Description

Изобретение относитс  к металлургической теплотехнике и может быть использовано в эффективных схемах отоплени  нагревательных колод- цев метгишургических заводов.

Цель изобретени  - повышение равномерности нагрева слитков, удлинение срока службы футеровки свода. Повьшение равномерности нагрева слит ков обеспечит улучшение качества тепловой обработки, снизит расход потребл емого топлива. Увеличение срока службы футеровки приведет к экономии огнеупорных материалов и повыше- нию производительности из-за более продолжительной межремонтной компании колодца. Снижение окислов азота в продуктах -орёни  служит решению проблемы соблюдени  чистоты воздуш- ного бассейна промышленных районов.

На фиг,1 представлена схема нагревательного колодца, иллюстрирующа  .способ отоплени i продольный разрез| на фиг.2 - разрез А-А на фиг.Т,

Нагревательный колодец состоит из рабочей камеры 1, каналов 2 дымо- удалеки  с размещенными в них рекуператорами 3. В центре пода установлена вертикально горелка А, котора  представл ет собой камерный завих- ритель с двум  тангенциальными вводами воздуха 5. В корпус по оси размещен газовый коллектор, выполненный из двух коаксиальных трубок 6. Внутренн   имеет одно осевое отверстие , наружна  - 6-8 радиальных отверстий дп  истечени  газообразного топлива в закрученный поток воздуха.

На боковых-стенаххдод сводом примерно на равном рассто нии от оси факела и продольной стены установлены сопла 7, выполненные с возможностью наклона в вертикальной плос- кости на угол 40-50, формирующие струи сжатого воздзгха 8.На фиг.2 схематично показаны эпю.- ры скоростей и внешн   граница сво- бодного закрученного факела в произ вольный момент времени. Естественные границы закрученного факела измен ют свое положение по высоте колодца с изменением длины факела. Ка  дому сечению в произвольный момент времени соответствует сво  эпюра скоростей .

Способ осуществл ют следумщим пбразомо

Факел с измен емой длиной и углом раскрыти  формируют в рабочей камере колодца, на поду которого размещены слитки, подвергаемые нагреву перед обработкой давлением. Образующиес  продукты горени  топлива отвод т в дымоотвод щие каналы. В рекуператорах за счет тепла дыма подогревают воздух и направл ют его в горелку через два тангенциальных ввода . Факел с измен емой геометрией формируют воздейству  на смешение воздуха и топлива следующим образом Измен ютплавно степень крутки воздушного потока с помощью шиберов, установленных в воздушшлх тангенциальных вводах 5 горелки. Крутку измен ют от наибольшей до наименьшей и обратно, например, от ,3 до 0,5 и обратно за выбранный интервал времени .

Крутка характеризует степень зак- рученности потока (струи, факела) и представл ет собой отношение тангенциальной составл нзщей полной скорости к аксиальной (продольной) составл ющей в какой-либо точке на окружности , образованной в поперечном сечении струи. Крутку потока измен ют варьиру  параметр крутки на срезе сопла горелки

п

d,

п -

где п - конструктивный параметр крутки, который равен (dv.-a)/a b; d - диаметр цилиндрической

камеры завихрител  горелки (он неизменный); а, b - размеры воздушного пр моугольного тангенциального патрубка горелки.

Ширину патрубка (поперек оси горелки ) а измен ют поворотным шибером

Одновременно, с изменением крутки перераспредел ют газообразное топливо по трубкам коллектора по следующему закону. При увеличении степени крутки плавно уменьшают количество газа А (фиг.1) и увеличивают количество газа R и наоборот при уменьшении степени крутки плавно увеличивают количество газа А и уменьшают количество газа R. В предельньк положени х регулировани  смешени  наибольшей крутке воздушного потока

соответствует подача газа только радиально (газ R - 100%). Наименьшей- только .аксиально (газ А - 100%), В середине интервала варьировани  крутки (п 1) имеет место подача газа в количестве 50% радиально и 50% аксиально. Такое регулирование обеспечивает изменение формы факела от узкого длинного (малый угол раскрыти  и больша  дальнобойность) до широкого короткого (большой угол раскрыти  и мала  дальнобойность).

С боковых стен из-под свода подают струи сжатого воздуха так, что они посто нно плавно отклон ютс  вниз и вверх на угол и-Ь( от горизонта . Отклонение организуют синхронно с изменением длины факела. В том случае, когда факел организован с наибольшей длиной, струи направлены горизонтально. Затем факел постепенно укорачиваетс  и струи вслед за ним отклон ютс  на угол 40-50. Далее факел и струи движутс  в противоположном направлении (вверх) и процесс повтор етс . Пределы диапазона углов обусловлены тем, что при угле меньшем 40° происходит дальнейшее укорачивание факела,а стру  остаетс  и не касаетс  самого факела. При угле большем 50° происходит касание стру ми поверхности слитков с одной стороны и снижение величины крут щего момента При расположении струй горизонтально у свода возникает положительньш эффект, св занный с защитой свода от пережога факелом , что удлин ет срок службы футеровки .

Пара струй сжатого воздуха, пода ваемых по касательной к образующей факела, образует крут щий момент, совпадающий по направлению с круткой факела. Тем самым происходит как бы передача дополнительной энергии вращени  от струй факелу, что повышает турбулизацию н общее перемешивание дымовых газов в рабочей камере и вы- , равнивает, как следствие, поле температур в объеме вокруг слитков. Через горелку подают первичный воздух в количестве(О,85-0j9)от теоретически необходимого дл  горени  топлива количества. Вторичный воздух подают стру ми сжатого воздуха в количестве (0,2-0,15JoT теоретически необходимого . Така  система подачи предопредел ет двухстадийное сжи1:ание топлива:

447900

собственно 1 факеле с измен емой геометрией и дожигание на подмешиваемых к факелу стру х сжатого воздуха.

Одновременно с увеличением степени крутки факела (т.е. факел становитс  коротким и широким) расход воздуха через горелку уменьшают от 0,9 до 0,85, а стру ми увеличивают

10 от 0,15 до 0,2. С уменьшением степени крутки наоборот расход воздуха через горелку увеличивают от 0,85 до 0,9, а стру ми снижают от 0,2 до 0,15. Двухстадийное сжигание при

15 указанном соотношении расходов пер- вичнОго и вторичного воздуха и закономерност х их изменени  приводит к снижению образовани  окислов азота в факеле, так как снижаетс  темг

20 пература в зоне горени , сглаживают- |СЯ пики температур.

Указанна  закономерность (при уве- личении крутки снижают количество первичного воздуха и наоборот) от25 ражает то  вление, при котором увеличиваетс  температура горени  топлива с увеличением интенсивности смешени  топлива с воздухом. Чтобы это- ро не происходило, снижают количество

30 окислител  и, как следствие, подавл ют образование окислов азота в факеле. Выбранные интервалы варьировани  объ сн ютс  следующими причинами .

При подаче первичного воздуха менее 0,85 и вторичного более 0,2 возможно образование значительного количества  довитой окиси углерода, которую трудно дожечь на стру х. Кро40 ме того, при избытке вторичного воздуха может быть снижен общий температурный уровень в пени, что. нежелательно . Если первичный воздух подать более 0,9 от теоретически необходи45 мрго количества и вторичный менее 0,15, то значительного сглаживани  пиков температур в факеле не наблкщаетс  и вследствие этого обра- зовьюаютс  в продуктах горени  нежеgQ лательные окислы азота. Сумма количеств первичного и вторичного воздуха остаетс  при регулировании посто нной и равной 0,9+0,,,2 1,05, т.е. это число  вл етс 

gg оптимальным дл  вихревых горелок, .которые формируют закрученные факелы.

Способ отоплени  исследован на неизотермической воздушной модели колодца. В качестве движущейс  ере-

35

ды был использован воздух, подавае Mbrit 4ерез модель горелки.Геометрию факела измен ли по описанному зако ну. Модели заготовок (слитки) были выполнены полыми и подогревались нихромовыми спирал ми, размещенными внутри слитков. О равномерности наг- ,рева слитков судили по перепадам температур их поверхности которую измер ли зачеканенными термопарами. С равномерностью нагрева отождеств- л ли равномерность охлаждени  поверхности слитков холодным воздухом. С боковых стен подавали струйки сжато

го воздуха, которые синхронно с фа- :калом отклон лись и внедр лись в него по касательной к его поверхности . Отклонение производили от горизонтальной линии до угла 45 и обрат , но. Одновременно количество воздуха через горелку мен ют от 0,85 до 0,9 .от общего количества и обратно, и вторичного от 0,2 до 0,15 и обратно. Опыты показали, что при организации способа отоплени  регулируемым факелом во взаимодействии со стру - ми сжатого воздуха перепады температур по поверхности слитков не пре- вышают погрешности эксперимента Из сравнени - полученных показателей по равномерности распределени  температур с базовым техническим решением следует, что данный способ /обеспечивает высокую равномерность нагрева слитков, следовательно, улуч шенное качество продукции. Базовым. способом более высокие показатели не достигаютс , поскольку имеет мес- то-нагрев одних слитков и недогрев других за одинаковое врем  нагрева и возможен пережог футеровки свода при ударе о него факела.

Экономическа  эффективность по .сравнению с базовьм объектом от реализации предлагаемого способа заключаетс  в улучшении качества нагре- ва слитков, что дает либо экономию

5

79006

топлива при заданной неизменной производительности , либо повышение производительности при посто нном расходе топлива. Кроме того, повышение стойкости футеровки свода продлевает межремонтную кампанию и позвол leT сэкономить огнеупорные материалы. Снижение окислов азота н дымовых газах , уход щих из колодца, улучшает экологическое состо ние- воздушного басс.ейна промьшшенного предпри ти .

10

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5

   30

   Способ отоплени  нагревательного колодца с горелкой в центре пода, включающий формирование свободного факела с периодически измен емой длиной , подачу газа в горелку двум  потоками - радиальным и аксиальным, отличающийс  тем, что, с целью повышени  равномерности нагрева слитков и удлинени  срока службы 25 футеровки свода, на факел воздействуют воздушньм потоком и измен ют степень крутки факела и пропорционально измен ют расход газа, подаваемого радиально в горелку, и факел дополнительно закручивают путем подачи с двух боковых сторон его из- под свода колодца дополнительных струй сжатого воздуха по касательной и образующей факела с возможностью плавного их отклонени  синхронно с изменением длины факела, причем струи при максимальной длине факела отклон ют на 40-50 от горизонтали в сторону пода колодца, а воздух, идущий на горение через горелку и дополнительными стру ми, подают соответственно в количестве 0,85-0,9 и 0,2-0,15 от теоретически необходимого , расход воздуха через горелки измен ют обратно пропорционально степени крутки факела, а суммарньш расход газа и воздуха на горение сохран ют посто нным.

   35

   40

   45

   50 JL

   Редактор М.Недолуженко

   Фиг.2

   Составитель Г.Наумова Техред М.Ходанич

   Заказ 6812/31

   Тираж 545

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   фиг.1

   Корректор Г.Решетник

   Подписное