UA26272U

UA26272U - Volume-regeneration method for fuel burning at metal heating

Info

Publication number: UA26272U
Application number: UAU200705240U
Authority: UA
Inventors: Oleksandr Olehovych Yeriomin; Volodymyr Yosypovych Hubynskyi
Original assignee: Nat Metallurgical Academy Ukraine
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2007-09-10

Abstract

A volume-regeneration method for fuel burning at metal heating includes fuel and air supply, those go to burning at stochiometric ratio, or at coefficient of air flow rate exceeds one. Air and fuel are supplied with dynamical and geometrical parameters providing rate of mixing of burning components at which physical fuel underburning at outlet of exhaust gases from working volume is 0.1-5%, at that complete fuel burning is performed before outlet from regenerators.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до галузі металургійної теплотехніки і застосовується, переважно, для 2 нагрівання металу в регенеративних нагрівальних печах перед його механічною обробкою, а також може бути використане в металургії, машинобудуванні і ряді інших галузей промисловості.The useful model belongs to the field of metallurgical heat engineering and is mainly used for 2 heating of metal in regenerative heating furnaces before its mechanical processing, and can also be used in metallurgy, mechanical engineering and a number of other industries.

Відомий факельний спосіб спалювання палива, що використовується при нагріванні металу в регенеративних нагрівальних печах, при якому у вогнище горіння за допомогою спеціальних пристроїв - пальників подаються паливо та окислювач - повітря горіння. Паливо й окислювач перемішуються усередині й (або) поза пальником, і 70 утворюють факел, що представляє собою палаючий струмінь газу з певною геометричною формою і спрямованістю. |Семикин И.Д., Аверин СИ., Радченко И.И. Топливо и топливное хозяйство металлургических заводов. М. Металлургия. 1965. - 392с.|.There is a well-known torch method of burning fuel, which is used when heating metal in regenerative heating furnaces, in which fuel and an oxidizer - combustion air - are supplied to the combustion chamber with the help of special devices - burners. The fuel and oxidizer are mixed inside and/or outside the burner, and 70 form a torch, which is a burning jet of gas with a certain geometric shape and direction. |Semykin I.D., Averin SY., Radchenko I.I. Fuel and fuel management of metallurgical plants. M. Metallurgy. 1965. - 392 p.|.

При такому факельному способі спалювання палива спостерігається нерівномірне температурне поле в робочому просторі регенеративної нагрівальної печі, що приводить до нерівномірності нагрівання металу по 72 висоті й по довжині регенеративної нагрівальної печі. Це пов'язане з тим, що різні грані (частини) металу, що нагрівається, знаходяться у нерівноцінних умовах з погляду променистого теплообміну. Так, одна грань (частина) металу, що нагрівається, яка контактує із факелом або розташована в прямій його видимості, буває нагріта більше, ніж інша - що не "бачить" факел. Крім цього існує нерівномірність нагрівання між окремими злитками, яка пов'язана з їх розташуванням, тому що одні злитки знаходяться ближче до факела, а інші - далі від нього. При факельному спалюванні мають місце зони високих температур, що обумовлюють високий рівень утворення оксидів азоту.With such a torch method of burning fuel, an uneven temperature field is observed in the working space of the regenerative heating furnace, which leads to uneven heating of the metal along the height and length of the regenerative heating furnace. This is due to the fact that different faces (parts) of the heated metal are in unequal conditions from the point of view of radiant heat exchange. So, one face (part) of the heated metal, which is in contact with the torch or located in its direct line of sight, is heated more than the other - which does not "see" the torch. In addition, there is uneven heating between individual ingots, which is related to their location, because some ingots are closer to the torch, and others are further away from it. During flaring, there are zones of high temperatures, which lead to a high level of formation of nitrogen oxides.

Найбільш близьким до пропонованого рішення по технічній сутності і результату, що досягається, є імпульсний спосіб спалювання палива в регенеративних нагрівальних печах. Для його реалізації циклічно змінюють питому енергію циркуляції палива й повітря, і, як наслідок, довжину траєкторії пічних газів. Такий 29 спосіб спалювання палива здійснюється шляхом змінної подачі палива та повітря горіння: з великою та малою в швидкостями витікання. При цьому зберігається стехіометричне співвідношення витрати палива і повітря. При зниженні швидкості витікання палива і повітря до мінімального значення довжина факела стає мінімальною і траєкторія руху пічних газів - короткою. Відбувається нагрівання металу, розташованого в безпосередній близькості до пальника. При збільшенні швидкості витікання палива та повітря до максимальної величини с 30 довжина факела стає максимальною і траєкторія руху пічних газів - найбільш довгою. Відбувається інтенсивне - нагрівання металу, розташованого на відстані від пальника. Перемикання витрати реагентів горіння з мінімального рівня на максимальний і навпаки, здійснюється через визначені інтервали часу (|Ревун М.П., счThe closest to the proposed solution in terms of technical essence and the result achieved is the impulse method of burning fuel in regenerative heating furnaces. For its implementation, the specific energy of fuel and air circulation and, as a result, the length of the trajectory of furnace gases are cyclically changed. This 29 method of burning fuel is carried out by alternating supply of fuel and combustion air: with high and low outflow velocities. At the same time, the stoichiometric ratio of fuel and air consumption is maintained. When the flow rate of fuel and air is reduced to a minimum value, the length of the torch becomes minimal and the trajectory of the furnace gases is short. The metal located in the immediate vicinity of the burner is heated. When the flow rate of fuel and air increases to the maximum value of s 30, the length of the torch becomes maximum and the trajectory of the movement of furnace gases becomes the longest. There is intense heating of the metal located at a distance from the burner. Switching the consumption of combustion reagents from the minimum level to the maximum level and vice versa is carried out at certain time intervals (|Revun M.P., sch

Гранковский В.ИЙИ., Байбуз А.Н. Интенсификация работь! нагревательньх печей. - К.: Техніка, 1987. - 136с.|. Ге)Grankovskiy V.YII., Baibuz A.N. Work intensification! heating furnaces. - K.: Technika, 1987. - 136 p.|. Gee)

Ознаки, які збігаються з істотними признаками корисної моделі, що заявляється: нагрівальна піч, обладнана 3о регенераторами для утилізації теплоти димових газів; паливо та повітря, що йдуть на горіння в сч стехіометричному співвідношенні, або при коефіцієнті витрати повітря більше одиниці, що забезпечує повне спалювання палива; реагенти горіння подаються в робочий простір спеціальним пристроєм - пальником; димові гази, що утворяться, залишають робочий простір через димові вікна, попередньо віддаючи теплоту матеріалу, « що нагрівається. З 50 Недоліком прототипу є те, що, незважаючи на зниження нерівномірності нагрівання металу при імпульсному с способі спалювання палива в регенеративних нагрівальних печах лишається ще ряд невирішених проблем. МаєFeatures that coincide with the essential features of the claimed useful model: a heating furnace equipped with 3 o regenerators for utilization of the heat of flue gases; fuel and air used for combustion in a stoichiometric ratio, or with an air flow rate greater than one, which ensures complete fuel combustion; combustion reagents are fed into the working space by a special device - a burner; the resulting flue gases leave the working space through the flue windows, preliminarily giving off the heat of the material that is being heated. With 50 The disadvantage of the prototype is that, despite the reduction of the uneven heating of the metal with the impulse method of burning fuel in regenerative heating furnaces, there are still a number of unsolved problems. It has

Із» місце нерівномірність нагрівання злитків, як по висоті, так і по різним граням металу, що нагрівається.The result is uneven heating of the ingots, both in height and on different sides of the heated metal.

Злитки, розташовані біля глухих стін у застійних зонах, нагріваються гірше, ніж метал, що знаходиться в межах траєкторії руху димових газів. Як і раніше, через наявність високотемпературного факелу спостерігається 45 висока кількість оксидів азоту, що утворяться при горінні. о В основу корисної моделі поставлена задача: забезпечити рівномірне нагрівання металу в регенеративнійIngots located near blind walls in stagnant zones heat up worse than metal located within the path of flue gases. As before, due to the presence of a high-temperature torch, a high amount of nitrogen oxides formed during combustion is observed. o The useful model is based on the task of ensuring uniform heating of the metal in the regenerative

Ге»! нагрівальній печі завдяки застосуванню об'ємно-регенеративного способу спалювання палива. Це дозволить знизити питомий вихід оксидів азоту в атмосферу, внаслідок зниження максимальної температури у вогнищі о горіння, підвищити ефективність роботи регенеративної системи опалення. -І 20 Поставлена задача вирішується тим, що в об'ємно-регенеративному способі спалювання палива при нагріванні металу, який включає подачу палива та повітря, що йдуть на горіння в стехіометричному їз співвідношенні, або при коефіцієнті витрати повітря більше одиниці, відповідно до корисної моделі, повітря та паливо подають із динамічними й геометричними параметрами, що забезпечують таку швидкість перемішування компонентів горіння, при якій фізичний недопал палива на виході димових газів з робочого простору складає 01-59, При цьому повне спалювання палива здійснюють до виходу з регенераторів. с Суть об'ємно-регенеративного способу спалювання палива при нагріванні металу полягає в наступному.Gee! heating furnace due to the use of a volume-regenerative method of burning fuel. This will make it possible to reduce the specific output of nitrogen oxides into the atmosphere, due to a decrease in the maximum temperature in the combustion chamber, and to increase the efficiency of the regenerative heating system. -I 20 The problem is solved by the fact that in the volume-regenerative method of burning fuel during heating of metal, which includes the supply of fuel and air, which are used for combustion in a stoichiometric ratio, or with an air flow rate greater than unity, according to a useful model , air and fuel are supplied with dynamic and geometric parameters that ensure such a speed of mixing of combustion components, at which the physical fuel underburn at the exit of flue gases from the working space is 01-59. At the same time, complete fuel combustion is carried out before exiting the regenerator. c The essence of the volume-regenerative method of burning fuel when heating metal is as follows.

Завдяки кількості, геометричним параметрам і взаємному розташуванню газових сопел, каналів для підведення підігрітого в регенераторах повітря для горіння (кут зустрічі потоків, форма профілю потоків), а також вибору динамічних характеристик потоків палива та повітря (швидкість витікання) у газових соплах і каналах для 60 підведення повітря, створюються такі умови перемішування реагентів горіння, при яких спалювання відбувається в повному об'ємі робочого простору регенеративної нагрівальної печі. Регулювання швидкості перемішування забезпечує фізичний недопал на виході з робочого простору регенеративної нагрівальної печі на рівні 0,1-5965.Due to the number, geometrical parameters and mutual location of gas nozzles, channels for supplying air heated in the regenerators for combustion (flow meeting angle, flow profile shape), as well as the choice of dynamic characteristics of fuel and air flows (flow rate) in gas nozzles and channels for 60 air supply, such conditions of mixing of combustion reagents are created, in which combustion takes place in the full volume of the working space of the regenerative heating furnace. The adjustment of the mixing speed ensures physical underburning at the exit from the working space of the regenerative heating furnace at the level of 0.1-5965.

При меншій величині фізичного недопалу на виході з регенеративної нагрівальної печі в робочій камері відбувається повне спалювання й об'ємно-регенеративний спосіб спалювання переходить у факельний. Тому що 62 на виході з робочого простору в димових газах є незгоріле паливо й невикористаний для горіння кисень, горіння триває при русі продуктів згоряння від робочого простору до регенераторів нагрівальної печі. Можливо також догорання палива й у верхніх рядах насадки регенераторів. На виході з регенераторів состав диму повинен відповідати повному спалюванню палива, газовий аналіз продуктів згоряння після регенераторів не повиненWith a smaller amount of physical underfire at the exit from the regenerative heating furnace in the working chamber, complete combustion occurs and the volume-regenerative combustion method changes to the flare method. Because 62 at the exit from the working space in flue gases there is unburned fuel and unused oxygen for combustion, combustion continues with the movement of combustion products from the working space to the regenerators of the heating furnace. Fuel burnout is also possible in the upper rows of regenerator nozzles. At the exit from the regenerators, the composition of the smoke must correspond to the complete combustion of fuel, the gas analysis of the combustion products after the regenerators should not

Виявляти наявність монооксиду вуглецю, водню та інших горючих елементів палива. Якщо величина фізичного недопалу на виході з робочого простору регенеративної нагрівальної печі перевищує 5905, то процес горіння буде тривати після регенераторів.Detect the presence of carbon monoxide, hydrogen and other combustible fuel elements. If the amount of physical underburn at the exit from the working space of the regenerative heating furnace exceeds 5905, then the burning process will continue after the regenerators.

Відсутність високотемпературних зон горіння, властива факельному способу спалювання, при об'ємно-регенеративному способі спалювання палива при нагріванні металу приводить до зниження кількості 7/о оксидів азоту, що утворилися в процесі горіння, на 20-5090.The absence of high-temperature combustion zones, characteristic of the flare method of combustion, with the volume-regenerative method of fuel combustion during metal heating leads to a decrease in the amount of 7/o nitrogen oxides formed in the combustion process by 20-5090.

Рівномірне температурне поле в робочому просторі регенеративної нагрівальної печі, що утворюється у результаті об'ємно-регенеративного способу спалювання палива при нагріванні металу, поряд з періодичною зміною напрямку траєкторії руху димових газів визначають рівномірність нагрівання злитків, як по висоті, так і по довжині робочого простору.The uniform temperature field in the working space of the regenerative heating furnace, which is formed as a result of the volume-regenerative method of burning fuel when heating the metal, together with the periodic change in the direction of the trajectory of the movement of flue gases, determine the uniformity of the heating of the ingots, both in height and along the length of the working space .

Факти про наявність нового об'ємно-регенеративного способу спалювання палива при нагріванні металу, який відрізняється тим, що повітря та паливо подають із динамічними й геометричними параметрами, що забезпечують таку швидкість перемішування компонентів горіння, при якій фізичний недопал палива на виході димових газів з робочого простору складає 0,1-595, при цьому, повне спалювання палива здійснюють до виходу з регенераторів і не виявлення інших відмінних ознак у попередній техніці служать підставою для виводу проFacts about the existence of a new volume-regenerative method of burning fuel when heating metal, which is distinguished by the fact that air and fuel are supplied with dynamic and geometric parameters that ensure such a speed of mixing of combustion components, at which physical underburning of fuel at the exit of flue gases from the working of space is 0.1-595, at the same time, the complete combustion of fuel is carried out before exiting the regenerator and the failure to detect other distinguishing features in the prior art serves as a basis for the conclusion about

Відповідність технічного рішення, що заявляється, критеріям новизни й винахідницького рівня.Compliance of the claimed technical solution with the criteria of novelty and inventive step.

Сутність запропонованої корисної моделі пояснюється схемою (Фіг.1), нагрівальної печі з об'ємно-регенеративним способом спалювання палива при нагріванні металу. Нагрівальна піч, обладнана регенераторами 1, складається з робочої камери 2, у якій розташовано метал 3, що нагрівається. Паливо подається одним або декількома газовими соплами 4. Підігріте у регенераторах повітря для спалювання палива ов надходить у робочий простір по одному або декількох каналах 5. Кількість та площа перетину газових сопел і повітряних каналів (відповідно Егс та Екан), а також їх геометрична форма й взаємне розташування т забезпечують таку швидкість перемішування реагентів, при якій фізичний недопал у перетині Б-Б складає 0,1-595, а на виході з регенераторів - у перетині В-В - недопал відсутній. У перетині А-А, на виході палива з газових сопел у робочий простір, недопал становить 100965. с зо Застосування заходів, представлених у заявці в порівнянні із прототипом дозволяє поліпшити наступні показники: - - збільшити рівномірність нагрівання металу на 30-60905, як по висоті, так і по довжині робочого простору с регенеративної нагрівальної печі, завдяки розподіленому об'ємно-регенеративному способу спалювання палива при нагріванні металу й реверсу пічних газів; ісе) - знизити питомий вихід оксидів азоту в атмосферу на 20-5095, внаслідок зниження температури у вогнищі с горіння.The essence of the proposed useful model is explained by the diagram (Fig. 1) of a heating furnace with a volume-regenerative method of burning fuel when heating metal. The heating furnace, equipped with regenerators 1, consists of a working chamber 2, in which the heated metal 3 is located. The fuel is supplied by one or several gas nozzles 4. The air heated in the regenerator for fuel combustion enters the working space through one or more channels 5. The number and cross-sectional area of the gas nozzles and air channels (respectively Egs and Ekan), as well as their geometric shape and mutual location t provide such a speed of mixing of reagents, at which the physical underburn in the B-B intersection is 0.1-595, and there is no underburn at the exit from the regenerators - in the B-B intersection. At the A-A intersection, at the exit of the fuel from the gas nozzles into the working space, the underburn is 100965. с зо The application of the measures presented in the application in comparison with the prototype allows to improve the following indicators: - - to increase the uniformity of metal heating by 30-60905, as per in height, as well as along the length of the working space from the regenerative heating furnace, thanks to the distributed volume-regenerative method of fuel combustion during metal heating and the reversion of furnace gases; ise) - to reduce the specific release of nitrogen oxides into the atmosphere by 20-5095 due to a decrease in the temperature in the combustion chamber.

Claims

The formula of the invention "

And | Sho shi s A volume-regenerative method of burning fuel during heating of metal, which includes the supply of fuel and air, which are used for combustion in a stoichiometric ratio, or with an air flow rate greater than :z» unity, which is distinguished by the fact that air and fuel supply with dynamic and geometric parameters that ensure such a speed of mixing of combustion components, at which the physical underburn of the fuel at the exit of the flue gases from the working space is 0.1-5 95, while the complete combustion of the fuel is carried out from the exit from the regenerator. (22) name) - 50 Ko)

p. 60 b5