SU1469269A1 - Способ сжигани газа в плавильных печах и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области металлургической теплотехники и может быть использовано на заводах металлургической , термической и машиностроительной промышленности при разработке нагревательных и плавильных печей, а также других высокотемпературных теплоагрегатов. Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса плавлени . Цель достигаетс  за счет организации чередовани  сжигани  газа в факеле ив слое дробленого огнеупорного материала, причем в период разогрева шихты сжигание газа организуют в объеме плавильной камеры и на перфорированной поверхности крышки плавильной печи за счет выноса факела за пределы сло  и горени  над слоем, а в период плавлени  и доводки дл  организации беспламенного горени  факел погружают в слой за счет снижени  подачи газа и воздуха на 15-20%. Устройство дл  осуществлени  способа сжигани  газа содержит камеру, заполненную слоем дробленого огнеупорного материала, помещенный в слой теплостойкий тигель , съемную огнеупорную камеру, внутренн   часть которой выполнена параболической и сфокусирована в зоне размещени  тигл , а также имеет отверсти , соедин ющие рабочую камеру с продольньм дымоотвод ощм коллектором , проход щим внутри крьшпси. Кроме того, имеетс  система подготовки и сжигани  газа, обеспечивающа  подачу в слой газа и воздуха, при этом за счет турбулизирующих свойств засыпки сло  происходит образование газовоздушной смеси, котора , сгора , разогревает слой и размещенный в слое тигель. Продукты сгорани  поступают через радиальные отверсти  в крышке в продольный дымовой коллектор, разогревают крьшжу плавильной печи и затем удал ютс  в атмосферу. 2 з.п. ф-лы,. 1 ил. S О) Од со ю 05 СО

Description

1

Изобретение относитс  к металлургической теплотехнике и может быть использовано на заводах металлургической , энергетической и машиностроительной промьшшенности при рлзработ- ке нагревательных и плавильных печей , а также других высокотрмператур- ных теплоагрегатов.

Цель изобретени  - интенсификаци  процесса плавлени .

Согласно способу сжигани  газа в плавильных печах, включающему подачу газа и воздуха в слой дробленого огнеупорного материала, образование в этом слое газовоздушной смеси и нагрев шихты продуктами сгорани  и тепловым излучением теплоотдающего торца сло , в период разогрева шихты дл  выноса факела за пределы сло  и горени  над слоем и нагрева поверхности тигл  излучением газ и воздух подают в количестве, соответствующем тепловьщелению на единитду площади засыпки сло  дробленого огнеупорного материала 5,8-6,9 МВт/м , а в период плавлени  и доводки дл  организации беспламенного горени  в слое дробле - ного огнеупорного материала подачу газа и воздуха снижают на 15-20%, что соответствует величине тепловыделени  на единицу площади засыпки сло  5,0-5,5 МВт/м .

На чертеже приведена схема конструкции дл  осуществлени  способа сжигани  газа в плавильных печах.

Устройство содержит корпус 1, в верхней части которого выполнена огнеупорна  крышка 2. В крьшосе 2 выполнен сквозной канал 3, сообщающийс  с каналом 4 отсоса и сопр женньй с коллектором 5 удалени  продуктов сгора- НИН. Рабоча  камера 6 плавильной печи , заполненна  слоем 7 дробленого огнеупорного материала, содержит тигель 8, в верхней части которого установлено устройство 9 дл  загрузки в тигель шихты к удалени  расплавленного материала. Под рабочей камерой 6 размещен воздущньш коллектор 10, подача воздуха в который осуществл етс  из патрубка 11. В основании рабочей камеры 6 выполнено осевое отверстие 12, в котором с кольцеклм зазором 13 установлен патрубок 14 подачи газа. В. нижней части плавильной печи выполнено устройство 15, обеспечивающее наклон печи дл  слива расплавленного материала.

Устройство работает следующим образом .

После подачи газа через патрубок 14 и воздуха по патрубку 11, а также загрузки тигл  8 известным способом производитс  розжиг плавильной печи. После поступлени  в слой 7 дроблёного огнеупорного материала газа из

5

0

5

0

5

0

45

50

патрубка .14 и воздуха, поступающего в этот слой через кольцевой зазор 13 из коллектора 10,за счет турбулизиру- ющих свойств засыпки сло ;7 происходит образование газовоздуиной смеси, - котора , сгора , разогревает слой 7. Образовавшиес  в результате сгорани  газовоздущной смеси проду1сты сгорани  через каналы 4 поступают :з сквозной канал 3, а затем в дымово коллектор 5, из которого удал ютс  ;з атмосферу.

После расплавлени  мат1 риала, помещенного в тигле, и достижени  им требуемой температуры производитс  прекращение подачи газа и воздуха и после отсоединени  от печи крьшпсн с помощью устройства 15 производитс  наклон печи дл  слива расплавленного материала и загрузка новой партии.

Интенсификаци  процесса плавлени  достигаетс  за счет того, что при холодной шихте ее эффективнее разогревать с открытой поверх1 ости, а не через стенки тигл , дл . сжигание газа организуют в об ь1еме плавильной камеры и на перфорированной поверхности крьппки плавильной печи, при этом температурньш уровень перфорированной поверхности крьшпси 12i50-1350 C соответствует услови м интенсивного теплообмена.

По мере разогрева щихт|ы и приближени  ее температуры к температуре поверхности крышки ее теплоотдача становитс  неэффективной. Дп  повышени  температурного уровш теплоотда- нзщей среды до 1600-1650 С факел погружают в слой. Тепло от раскаленного сло  дробленого огнеупорного материала передаетс  теплопроводностью через стенки тигл  и при значительном температурном напоре в этот период обеспечиваетс  необходима  скорость разогрева металла в тигле.

Экспериментальные исследовани  позволили установить, что полнота сжигани  газа в слое дробленого огне- упорного материала обеспечиваетс  при выполнении высоты засыпки сло  не менее

Н (tO - 12)d,

(1)

где d - приведенный средневзвешенный диаметр элемента дробленого огнеупорного материала . м; Н - высота засыпки сло  дробленого огнеупорного материала , м.

При выполнении высоты засыпки сло меньше 10dгорение в пределах засыпки не завершаетс  и над слоем огнеупорного материала возникает устойчивый факел,тем самым снижаетс  тепловое напр жение в огнеупорной за- сьшке.

Вьшолнение засыпки сло  дробленого огнеупорного материала высотой более 12d приводит к снижению тепловых напр жений в слое и, как следствие , к уменьшению интенсификации процесса плавлени .

Вместе с тем при выполнении высоты засыпки сло  дробленого огнеупорного материала Н(10- 12)d полнота сгорани  топлива обеспечиваетс  таки режимом горени , когда тепловьщелени на единицу площади засьшки сло  сос - тавл ет величину 5,0-5,5 МВт/м .

При снижении тепловьщелени  на единицу площади до значений, мень- DHX, чем 5,0 МВт/м, горение в слое полностью не завершаетс  и догорани  горючих продуктов над слоем вследствие снижени  TeiMnepaTypHoro уровн  не достигаетс .

При повышении тепловыделени  до значений, превышающих величину 5,5 МВт/м, вследствие увеличени  линейных скоростей и, как следствие, сокращени  времени пребывани  продуктов горени  в зоне высоких температур происходит вынос факела из сло .

Увеличение величины тепловых напр жений достигаетс , в частности, увеличением подачи газа и воздуха. Как показали экспериментальные исследовани , увеличение подачи.газа и воздуха, вызыва  вынос факела из сло , создает услови  дл  догорани  газа в непосредственной близости от теплоотдающей поверхности сло , обес печива  таким образом интенсивный разогрев свода печи.

Дальнейшее увеличение подачи газа и воздуха.

соответствующее тепловыделению , большему 6,9 МВт/м , не интенсифициру  теплообмен в объеме плавильной камеры, приводит к незавершенности процесса выгорани  в ней топлива и, как следствие, к частичному догоранию в каналах отсоса. При этом в отход щих газах, удал емьк в атмосферу, по вл ютс  продукты недожога (СО и Е) и снижаетс  коэффициент использовани  топлива в печи.

Физически это объ сн етс  следующим образом: при тепловьщелени х, меньших 6,9 МВт/м , плам  формируетс  в плавильной камере непосредственно над слоем, играющим роль горелочно- го камн , а при тепловыделени х, больших 6,9 МВт/м, происходит отрыв пламени от сло  и формирование его вблизи перфорированной поверхности крьшжи.

Интенсификаци  процесса нагрева , материала, размещенного в тигле, способствует также параболическа  выточка в крышке печи, сфокусированна  в зоне размещени  тигл .

Величина тепловьщелени  на единицу площади в соответствии с прин той схемой печи может быть определена по

формуле

WP

ВГ-Q:

(2)

где FK - площадь сечени  камеры горени ,

F т - площадь сечени  тигл , м. В соответствии с формулой (2), а также полага , что величины F и

определены по форму-

1

тг - ъ

4

(3)

где В - приведенный диаметр сло 

дробленого огнеупорного ма- териала, м;

b - приведенный диаметр тигл ,м; величина В может быть вьфажена следующим образом:

В

Rviypл w;

+ ь

(4)

Данный способ сжигани  газа в плавильных печах и устройство дл  его осуществлени  позвол ют интенсифицировать процесс плавлега1Я, что, в свою очередь, позвол ет сократить расход природного газа.

Claims (3)

1. Способ сжигани  газа в плавильных печах, включающий подачу газа и воздуха в слой дробленого огнеупорного материала, образование в этом слое газовоздушной смеси и нагрев пихты продуктами сгорани  и тепловым излучением теплоотдающего торца сло , отличающийс  тем, что, с

целью интенсификации процесса плавлени , в период разогрева шихты организуют горение факела над слоем и нагрев поверхности тигл  излучением, при этом газ и воздух подают в коли- честве, соответствующем тепловыделе- кию на единицу площади засыпки сло  5,8-6,9 МВт/м , а в период плавлени  и доводки организуют беспламенное го рение в слое дробленого огнеупорного материала, при этом подачу газа и воздуха снижают до величины, соответствующей тепловыделению на единицу площади засыпки сло  5,0-5,5 МВт/м.

2. Устройство дл  сжигани  газа в плавильных печах, содержащее камеру , состо щую из кожуха с теллоизо- л цией, заполненную слоем дробленого огнеупорного материала, теплостойкий тигель, систему подготовки и сжигани топлива, состо щую из газового сопла k воздушного короба, систему дымо- удалени  и съемную огнеупорную крышку , о тличающеес  тем, что, с целью интенсификации процесса плавлени , огнеупорна  крышка выполнена с продольным дьтмоотвод щим коллектором, проход щим внутри крыш

5

ки, отверсти ми, соедин ю1ф1ми рабочую камеру с продольньм дьмоотвод щим коллектором, при этом, высота засып- 1ш сло  дробленого огнеупррного материала равна (10- 12)d, гд€1 d - приведенный средневзвешенный диаметр элемента засьшки дробленого огнеупорного материала, а приведенный диаг метр- В засыпки сло  дробл4ного огнеупорного материала равен

L.i . ь

1Г-;Ур

расход газа в плавильной печи,

Q - теплотворна  способность природного газа, мДж/м

В где Bj.

р

3.

0

WP - тештовыделение на единицу

площади засьшки сло  дробле- э материала, ,0ного огнеупорног

составл ющего (5 5,5) МВт/м ; b приведенный диам

3. Устройство по п. 2, 5 чающеес  тем, что часть огнеупорной крышки в виде параболической пов

етр тигл ,м. о т л и- внутренн   выполнена ерхности,

сфокусированной в тигл ,

зоне размещени 

fd