SU759822A1 - Конвейерная печь i - Google Patents

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к конвейерным печам для нагрева металла при термообработке, и может быть использовано для противофлокенной обработки и отпуска цельнокатаных железнодорожных колес.

Известна конвейерная печь, содержащая ряд последовательных камер нагрева с выносными топками, где выносная топка соединена рециркуляционным каналом с газоотводящим трактом [1].

Известна конвейерная печь, содержащая ряд последовательно установленных камер нагрева, каждая из которых соединена газоподводящим трактом с индивидуальной камерой сжигания в виде выносной топки с горелками, а посредством газоотводящего тракта с последовательно размещенными в нем разбавительным клапаном, эксгаустером с выхлопным патрубком и шибером соединена с дымовой трубой, причем газоподводящий и газоотводящий тракты соединены между собой рециркуляционным каналом. Камера сжигания каждой топки снабжена тремя горизонтально расположенными горелками, соединенными с магистралями

2

топлива и окислителя. Отработавшие дымовые газы из рабочего пространства печи, отсасываются эксгаустером и поступают в газоотводящий тракт. Поступление воздуха для разбавления обеспечивается за счет раз·

₅ режения, создаваемого эксгаустером, и регулируется поворотной заслонкой, расположенной во входном отверстии разбавитёльного клапана. После эксгаустера часть дымовоздушной смеси уходит на дымовую трубу, а часть по рециркуляционному кана10 лу подается на разбавление продуктов сгорания, поступающих из топки. Вывод рециркулирующей части дымовоздушной смеси в газоподводящий тракт выполнен непосредственно за топкой. Количество дымовых газов, идущих на рециркуляцию при постоян¹⁵ ной производительности эксгаустера, регулируется шибером перед дымовой трубой [2].

Недостатком известной печи является смешение продуктов сгорания и рециркулянта за топкой в газоподводящем тракте путем

20 пересечения их потоков, что приводит к неравномерному распределению температуры в смёси; Это объясняется тем, что после взаимодействия рециркулянта с продуктами сгорания и объединения их в газоподводящем

759822

тракте образуются параллельные потоки с разной температурой. Разность температур в газоподводящих боровах печи свидетельствуёт о некачественном смешении, значительно затрудняющем управление температурным режимом рабочего пространства, вследствие сложности увязки соотношений расходов топлива, рециркулянта и воздуха, поступающего через разбавительный клапан,, давления в топке, рабочем пространстве и разрежения перед дымовой трубой, а также температур продуктов сгорания и рециркулянта. Кроме того, пересечение потоков рециркулянта и продуктов сгорания за топкой при смешении вызывают повышение Статического давления газов в камере сжигания, а также выбивание и фильтрацию их через кладку, что ухудшает условия работы обслуживающего персонала и стойкость металлоконструкций.

Целью изобретения является уменьшение расхода топлива и электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что печь снабжена дополнительными рециркуляционными каналами, соединяющими выхлопной патрубок эксгаустера с горелками каждой выносной топки.

На фиг. 1 изображена схема конвейерной печи; на фиг. 2 — топка продольный разрез; на фиг. 3 — разрез А—А на фиг. 2; на фиг. 4 — предлагаемая печь, поперечный разрез по топке; на фиг. 5 — газоотводящий тракт с эксгаустером и рециркуляционные каналы; на фиг. 6 — выносной элемент (узел I на фиг. 5).

Конвейерная печь 1 для противофлокенной обработки цельнокатаны^ железнодорожных' колес представляет собой проходную печь изотермической выдержки непрерывного действия. По длине печь разделена на несколько камер нагрева и автоматического регулирования температуры.

Каждая камера имеет свою камеру сжигания 2 топлива, выполненную в виде изолированной от рабочего пространства выносной топки 3 с расположенными одна над другой в вертикальной плоскости горелками 4 и 5. Дымоход 6 каждой топки соединен газоподводящим трактом 7 с соответствующей зоной печи, а последняя — газоотводящим трактом 8 с дымовой трубой 9. В газоотводящем тракте последовательно установлены разбавительный клапан 10, эксгаустер 11 и шибер 12. Газоподводящий и газоотводящий тракты соединены между собой рециркуляционным каналом 13, входная часть которого расположена на участке между эксгаустером 11 и шибером 12, а выход — непосредственно за дымоходом топки' 3..

Газоподводящий тракт 7 соединен с рабочим пространством печи через вертикальные и горизонтальные подводовые борова 14 и 15, каналы 16, выполненные в кладке

боковых стен, и раздаточные окна 17, расположенные в шахматном порядке.

Рабочее пространство печи через продольные подовые щели 18, горизонтальные 19 и вертикальные 20 борова соединено газоотводящим трактом 8.

Печь оснащена для транспортировки колес крюковым грузонесущим конвейером 21, проходящим через продольную щель в своде ее рабочего пространства.

В начале и в конце печи для уменьшения тепловых потерь через окна посада и выдачи выполнены по четыре тамбура (на чертеже не показано), длина которых меньше межкрюкового расстояния конвейера.

Для контроля за температурным и тепловым режимами и для автоматического регулирования параметров тепловой работы печь оборудована системами КИП и автоматики.

Каждая топка печи снабжена дополнительным рециркуляционным каналом 22, соединяющим выхлопной патрубок эксгаустера 11 с нижней горелкой 5 и соплом 23, установленным в верхней части топки. Дополнительный рециркуляционный канал позволяет осуществить подвод рециркулянта непосредственно на горелку и сопло топки и использовать его кислород, а также физическое тепло для организации процесса сжигания топлива и разбавления продуктов сгорания до заданной температуры непосредственно в камере сжигания топки.

Соединение дополнительного рециркуляционного канала с выхлопным патрубком эксгаустера позволяет наиболее рационально использовать кинетическую энергию вихревого движения потока рециркулянта, уменьшить потери напора и электроэнергии при его транспортировке. Первый рециркуляционный канал оснащен шибером 24, предназначенным для отсечки продуктов сгорания после розжига топки и направления их в рабочее пространство печи. Корпус нижней горелки 5 оснащен кольцевым распределителем- 25 топлива, сопла 26 которого расположены по образующей конуса с углом β раскрытия при вершине 40—90° и направлены к устью горелки.

Кольцевой распределитель топлива обеспечивает необходимое разрежение, частично компенсирующее потери при транспортировке рециркулянта и улучшение смещения у корня факела. Указанное расположение и направление сопл повышает гомогенизацию смеси на выходе из устья горелки и тем самым ускоряет и стабилизирует процесс сжигания топлива в топке с рециркулянтом.

Камера сжигания 2 каждой топки снабжена огнеупорной ступенчатой перегородкой 27, установленной на подине 28 между боковыми стенками на расстоянии ·£ от передней торцовой стенки 29 равном высоте Ь перегородки и составляющем 3—5 калиб5

759822

6

ров выходного отверстия с! нижней горелки 5, а ступенчатая часть ее наклонена к оси горелки под углом а =135—150°.

Огнеупорная ступенчатая перегородка обеспечивает надежность зажигания смеси топлива с рециркулянтом, а также улучшает смешение продуктов сгорания с рециркулянтом, поступающим через верхнее сопло. Это обуславливает образование смеси продуктов сгорания топлива с рециркулянтом заданной температуры и способствует выравниванию температур по объему потока непосредственно в камере сжигания топки.

Ступенчатый рельеф перегородки вызывает интенсивную турбулйзацию топливнорециркуляционной смеси и образование локальных вихревых зон, способствующих стабилизации горения.

Наклон ступенчатой поверхности перегородки под углом обуславливает изменение направления движения продуктов сгорания и их принудительное перемешивание между собой и рециркулянтом.

Выполнение перегородки указанной высоты Ь и установка ее на расстоянии = — Ь = (3—5)ά приводит к замыканию факела нижней горелки в зоне, примыкающей к ней, способствует образованию устойчивых обратных потоков продуктов сгорания, взаимодействующих с факелом, и обеспечивает полноту сжигания топлива.

Увеличение высоты перегородки приводит к пережиму верхней части камеры сжигания топки и образованию в нижней ее части застойных зон, что затрудняет отвод смеси из нижней части камеры и вызывает «хлопки».

Уменьшение перегородки ниже указанных размеров приводит к отрыву факела, ухудшению смешения, недожегу и неравномерному распределению тёмператур в объеме смеси. '

Перегородка может быть выполнена из обычного средне огнеупорного материала. Установка перегородки на родине по всей ширине топки между ее боковыми стенками повышает ее устойчивость, жесткость и механическую прочность, 'уменьшает ее толщину, а также исключает "попадание продуктов сгорания нижней горелки непосредственно в дымоход б топки, без смешения с рециркулянтом.

Горелки 4, 5 и сопло 23 могут быть для улучшения смешения продуктов сгорания с рециркулянтом наклонены относительно друг друга или направлены на ступенчатую поверхность перегородки. Однако при этом заметно повышается аэродинамическое сопротивление потока смеси вследствие потери части кинетической энергии составляющих 'потоков на удар, а также усложняется установка горелок в кладке топки.

Средняя горелка 4 представляет собой обычную двухпроводную горелку типа «труба в трубе» с вихревой вставкой. Сопло 23 выполнено в виде прямоугольного коробчатого насадка, что упрощает его изготовление и установку. Входная часть 30 дополнительного.. рециркуляционного канала 22 снабжена газоприемником 31, выполненным в виде изогнутого газопровода с направляющими перегородками 32, заглубленными в выхлопной патрубок 33 эксгаустера 11 на расстояние, равное 0,4—0,6 его эквивалентного диаметра, причем площадь вход ного отверстия газоприемн.ика составляет 0,4—0,7 площади выхлопного патрубка эксгаустера. Газоприемник 31 позволяет разделить поток рециркулянта на несколько отдельных частей и использовать неравномерность поля скоростей, а также их кинетическую энергию для передачи дополнительного количества движений смежным потоком рециркулянта.

Приведенное отношение площадей входного отверстия газоприемника и эксгаустера обеспечивает подачу необходимого количества рециркулянта в Топку.

Регулирование статического давления рециркулянта на входе в дополнительный рециркуляционный канал может осуществиться с помощью дросселя 34.

Конвейерная печь работает следующим образом.

Перед задачей колес 35 в печь для противофлокенной обработки они навешиваются на крюковый конвейер 21 и подаются им через тамбуры в рабочее пространство. Колеса, проходя из одного тамбура в другой, поочередно закрывают входные и выходные отверстия тамбуров, что предотвращает подсос холодного атмосферного воздуха в рабочее пространство печи.

Отопление камер нагрева производится смесью продуктов сгорания и рециркулянта, поступающих непосредственно из камеры сжигания 2, топки 3 через газоподводящий тракт 7, вертикальные 14 и горизонтальные 15 борюва, каналы 16 и раздаточные окна 17. Смесь, поступающая в рабочее пространство печи, омывает колеса 35 поддерживая их температуру на уровне

600—650°С, а затем через подовые щели 18, горизонтальные 19 и вертикальные 20 подается в газоотводящий тракт 8.

Отсос отработавшей смеси из рабочего пространства каждой камеры нагрева осуществляется индивидуальными эксгаустерами 11. Перед ними производится разбавление потока смеси холодным воздухом из окружающей среды до температур, обусловленных термостойкостью эксгаустеров 380— 420°С. Разбавление обеспечивается за счет разрежения, создаваемого эксгаустером, и регулируется поворотной заслонкой разбавительного клапана 10. После эксгаустера часть смеси уходит на дымовую трубу 9, а часть по дополнительному рециркуляционному каналу 22 подается в нижнюю горел7

8

759822

' ку 5 и верхнее сопло 23. Первый рециркуляционный «канал 13 используется тля розжига топки 3 при вводе печи в работу. После розжига шибером 24 отсекают отвод продуктов сгорания на трубу и направляют их в рабочее пространство печи. Такая сис- $ тема розжига повышает безопасность эксплуатации печи исключая возможность «хлопков» при ее разогреве.

Подача рециркулянта через горелку и сопло в топку позволяет понизить температуру топки с 1100—1250°С до 740°С, использо- ¹⁰ вать физическое тепло рециркулянта и его кислород для организации процесса сжигания топлива и разбавления продуктов его сгорания до заданной температуры непосредственно в камере сгорания топки. ₁₅

Смешение продуктов сгорания топлива с рециркулянтом непосредственно в камере сжигания топки вследствие взаимодействия их между собой обеспечивает выравнивание температур по объему смеси. Разность температур в газоподводящих боровах печи, 20 как показали исследования, снижается с 70—120° С до 3—5°С, что свидетельствует о качественном смешении. Это упрощает управление температурным режимом рабочего. пространства печи.

Исключение пересечения потоков рециркулянта и продуктов сгорания за топкой снижает статическое давление тазов в камере сжигания, а также фильтрацию их через кладку, что улучшает условия работы обслуживающего персонала и повышает стой- зо кость металлоконструкций.

Снижение температуры в топке позволяет резко увеличить стойкость огнеупорных элементов кладки топки и тем самым увеличить ее стойкость.

Разбавление продуктов сгорания топли- ³³ ва только рециркулянтом является более

эффективным и экономичным средством, чем разбавление их холодным воздухом. Экономия топлива в этом случае достигается за счет того, что для понижения калориметрической температуры используется не холодный воздух, а горячий рециркулянт с температурой 380—420°С.

Повышение температуры рециркулянта обеспечивает дальнейшее снижение расхода топлива и способствует улучшению качества нагрева, а также упрощению управления тепловым режимом.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Конвейерная печь, содержащая ряд последовательно установленных камер нагрева, каждая из которых соединена газоподводящим трактом с индивидуальной камерой сжигания в виде выносной топки с горелками, а посредством газоотводящего тракта с последовательно размещенными в нем разбавительным клапаном, эксгаустером с выхлопным патрубком и шибером соединена с дымовой трубой, причем газоподводящий и газоотводящий тракты соединены между собой рециркуляционным каналом, отличающаяся тем, что, с целью снижения расхода топлива и электроэнергии, она снабжена дополнительными рециркуляционными каналами, соединяющими выхлопной патрубок эксгаустера с горелками каждой _ выносной топки.