Нагревательная кузнечная печь
НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ КУЗНЕЧНАЯ ПЕЧЬ, содержащая футерованную фиг.1 рабочую камеру со сводом и подом, разделенную на методическую зону н высокотемпературную зону с перфорированным сводом и дымоотводящим коллектором, подсводовые н торцовые горелки, рекуператор и сопла подачн вторичного воздуха, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД печи и уменьшения окалинообразования нагреваемого металла,- методическая зона снабжена сводовым дымоотводящим коллектором, соединенным с коллектором высокотемпературной зоны посредством канала, в котором размешены сопла подачи вторичного возду.ха. S (Л О5 4; / ЛЙЙТРУ 7
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК з<д1> Г 27 В 9/00; С 21 D 9/00 ЮС)@ „
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1Ç
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3529194/22-02 (22) 29.12.82 (46) 30.12.83. Бюл. № 48 (72) В. С. Гурфинкель, В. С. Донсков, М. А. Габриэль, Г. H. Коваль, В. В. Костяков и А. Г. Зеньковский (53) 621.783 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 718681, кл. F 27 В 9/08, 1980.
2. Авторское свидетельство СССР № 253841, кл. С 21 D 9/00, 1969. (54) (57) НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ КУЗНЕЧНАЯ ПЕЧЬ, содержащая футерованную
„„80„„1064104 Д рабочую камеру со сводом и подом, разделенную на методическую зону и высокотемпературную зону с перфорированным сводом и дымоотводящим коллектором, подсводовые и торцовые горелки, рекуператор и сопла подачи вторичного воздуха, отличающаяся тем, что, с целью повышения .
КПД печи и уменьшения окалинообразования нагреваемого металла," методическая зона снабжена сводовым дымоотводящим коллектором, соединенным с коллектором высокотемпературной зоны посредством канала, в котором размещены сопла подачи вторичного воздуха.
1064104
Изобретение относится к нагревателйным устройствам металлургической тепло техники и может быть использовано в вы- сокотемпературных печах для нагрева метал ла под обработку давлением на заводах машиностроительной и металлургической про мышленности.
Известна нагревательная печь, содержащая рабочую камеру с перфорированным сводом, система дымоотводящнх отверстий которого объединена коллектором, и горел- tð ки, установленные на боковых стенах под сводом 11).
Известная лечь обеспечивает высокие показатели качества нагрева заготовок и эффективного использования топлива.
Однако режимы работы нагревательных 15 кузнечных печей имеют особенности, которые . накладывают специфические требования к их устройству, В кузнечных печах нагре- ваются заготовки, которые затем подвергаются обработке давлением на кузнечнопрессовом оборудовании. Номенклатура получаемых на таком оборудовании изделий обычно широка, а переналадка его не требует значительного времени, так как при: этом только устанавливаются новые матрица и штамп. Производительность кузнеч- 25 но-прессового оборудования выражается количеством изделий, обработаннь|х в единицу времени, и от массы заготовки зависит незначительно.
При переходе с обработки более массивных изделий на менее массивные количест- З0 во изделий, снимаемых с пода, не изменяется, но масса металла, нагреваемого в единицу времени, т. е. производительйость печи, уменьшается. Это приводит к росту времени пребывания заготовок в печи н увеличению величины образования окалины. З5
Для предупреждения этого процесса при снижении произвддительности кузнечной печи необходимо обеспечить безокислитель- ный нагрев, т. е. создавать более стабильный защитныи слОи продуктов неполного 4р горения.
Другой особенностью работы кузнечных печей является то, что во время небольших перерывов при переыаладке или мелких ремонтах кузнечно-прессового оборуt дования, а также при перерывах на обед 4> заготовки нз печи не вынимаются, т. е." возникает режим холостого хода. В этом случае заготовки находятся в печи без движения, резко увеличивается время их пребывания в высокотемпературной зоне, и увеличивается окалннообразование. Поэтому при холостом ходе также необходимо создать более стабильный защитный слой продуктов неполного горения.
В известной печи при пониженной производительности или холостом ходе необхо- 5 димо сжигать топливо в горелках-с коэффициентом раехода воздуха меньшим единицы. Образующиеся при этом продукты неполного горения предохраняют нагрева- . емый металл от окалинообразования, Но в этом случае резко падает температура
Свода и продуктов горения, что ведет к снижению КПД печи. и необходимости увеличения расхода топлива.
Если же оставлять коэффициент расхода воздуха, обеспечивающий полное сжигание топлива, то значительно увеличивается окалииообразование. При этом исключена возможность управления степенью рециркуляции продуктов горения через свод.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является нагревательная печь, .содержащая футерованную рабочую камеру со сводом и подом, разделенную на методическую зону и высокотемпературную зону с перфорированным сводом, система дымоотводящих отверстий которого объединена коллектором, подсвободовые и торцовые горелки, рекуператор для нагрева воздуха и устройство подачи вторичного воздуха 12).
В известной печи требуемое качество нагрева металла достигается за счет отсоса части продуктов полного горения через свод и подачи на металл продуктов неполного горения, образующихся при сжигании топлива в торцовых горелках с коэффициентом расхода воздуха, равным п = 0,40,5.
Однако отсасываемые через свад высокотемпературные продукты горения далее не используются для нагрева металла, так как не поступают в методическую зону. Таким образом, количество продуктов горения, омывающих нагреваемый металл в методнческой зоне, уменьшается, что ведет к снижению КПД печи.
Кроме того, при снижении производительности печи отсос продуктов горения из высокотемпературной зоны приводит к увеличению неорганизованного подсоса холодного воздуха из окружающего пространства в рабочее, что увеличивает окалинообразование металла и его подстуживание у выгрузочного окна.
Во время холостого хода для защиты металла от окисления необходимо поддерживать коэффициент расхода воздуха менее единицы не только на торцовых, но и на подсводовых горелках. Прн этом в результате химического недожога отсасываемых через свод продуктов горения дополнительно теряется тепло и снижается КПД печи.
Цель изобретения — повышение КПД печи и уменьшение окалинообразования нагреваемого металла.
Поставленная цель достигается тем, что в нагревательной кузнечной печи, содержащей футерованную рабочую камеру со сводом и подом, разделенную на методическую зону и высокотемпературную зону с перфорированным сводом и дымоотводящнм колI 064104
3 лектором, подсводовые и торцовые горелки, рекуператор и сопла подачи вторичного воздуха, методическая зона снабжена сводовым дымоотводящим коллектором, соеди- ненным с коллектором высокотемпературной эоны посредством канала, в котором размещены сопла подачи вторичного воздуха.
На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая печь, общий вид в разрезе; яа фиг, 2 — разрез А-А на фиг. I.
Печь содержит высокотемпературную, зону I с перфорированным сводом 2, от верстия которого объединены в дымоотводящий коллектор 3, методическую зону 4 с дымоотводящим сводовым коллектором в виде системы отверстий в своде 5. Коллек- !5 тор 6 свода 5 соединен с коллектором 3 посредством канала 7, в котором установлен эжектор 8 для подачи вторичного воздуха.
В высокотемпературной зоне I на боковых стенах 9 под сводом 2 установлены горелки 10, а в торцовой стенке !1 — горелки 12.
В дымоотводящем канале 13 размещен рекуператор 14 для нагрева воздуха.
Печь работает следующим образом.
При номинальной производительности 25 на подсводовые горелки !О топливовоздушная смесь подается в соотношении, при котором происходит полное горение топлива.
Струя продуктов горения распространяется по поверхности перфорированного свода
2, разогревая его. Основная часть продуктов З0 горения поступает из высокотемпературной зоны 1 в методическую 4 непосредственно через рабочее пространство печи. Оставшаяся часть эжектируется эжектором 8 через перфорированный свод 2 и коллектор 3 я канал 7 и далее по коллектору 6 через З5 пер рорацию свода 5 в методическую зону
4. Эжекти рова ние осуществляется струей воздуха, необходимого для дожи ra ния в методической зоне 4 продуктов неполного горения, поступающих из высокотемператур- 40 ной зоны 1, где они образуются в результате подачи на торцовые горелки 12 топливовоздушной смеси с коэффициентом расхода воздуха, равным п=0,4-0,6, что предохраняет нагреваемый металл от окалинообразовайия при высоких температурах. 45
Воздух, подаваемый на дожигание, поступает в методическую зону 4 нагретым за счет смешивания с эжектируемыми им продуктами горения из высокотемпературной зоны !.
После дожигания в методической зоне 50
4 продукты горения поступают в дымоотводящий канал 13 и нагревают воздух в рекуператоре 14.
При работе печи на уменьшенной. производительности и в режиме холостого хо- 55 да подсводовые горелки 10 также работают с коэффициентом расхода воздуха, меньшим единицы. Это вызвано значительным увеличением времени пребывания нагреваемого металла в высокотемпературной зоне I ..и поэтому необходимость создавать более стабильный слой защитной атмосфе- - ры над металлом, что возможно при сжигании топливовоздушной смеси с коэффициентом расхода воздуха меньшим единицы, как на . торцовых 12, так и на подсводовых 0 горелках. При таком режиме работы печи увеличивается количество воздуха, подаваемого через эжектор 8, причем процесс дожигания начинается уже в коллекторе 6, так как по каналу 7 эжектируются продукты неполного горения, которые вступают в реакцию с воздухом сразу после . смешивания. Это также поднимает температуру воздуха, поступающего через перфорированный свод 5 в методическую зону 4.
Начинающийся в коллекторе 6 и отверстиях перфорации свода 5 процесс дожигания дополнительно разогревает свод 5, что увеличивает теплоотдачу к металлу в меетодической зоне 4.
Поток вертикальных струй воздуха на дожигание в смеси с продуктами горения из высокотемпературной зоны 1 через перфорированный свод 5 выполняет дополнительную функцию аэродинамического затвора для горизонтального потока продуктов горения, движущихся в методической зоне 4.
При снижении производительности печи или переходе на режим холостого хода, когда уменьшается коэффициент расхода воздуха на горелках 10 и 12 и соответственно уменьшается объем образующихся в высокотемпературной зоне 1 продуктов горения, увеличение объема воздуха, подаваемого на их дожигание, приводит к возрастанию количества движения вертикального потока в методической зоне 4 и, таким образом, к увеличению статического давления в высокотемпературной зоне 1, снижению подсоса в нее холодного воздуха.
Рекуператор 14 омывается достаточно остывшими продуктами горения, что облегчает его работу.
Данная конструкция печи может быть реализована как в печах с арочным сводом, так и с плоским подвесным сводом.
Снабжение методической зоны сводовым дымоотводящим коллектором и соединение его с коллектором свода высокотемпературной эоны посредством канала, в котором установлен эжектор, позволяет эжектировать часть продуктов горения из высокотемпературной эоны в методическую через перфорированный свод струей воздуха, подаваемого для дожигания продуктов горения, поступающих из высокотемпературной зоны в методическую, непосредственно через методическую зону проходят все образовавшиеся продукты горения. Соблюдение этого условия лежит в основе нагрева металла в методической зоне, что повышает КПД печи.
10641
Кроме того, воздух, подаваемый для дожигания продуктов горения, поступает в методическую зойу нагретым эа счет смешивания с эжектируемымн им продуктами горейия иэ высокотемпературной эоны, что дополнительно. повышает КПД печи.
Установка эжектора в канале, соединяющем коллекторы высокотемпературной и методической зон, обеспечивает при режиме печи йа пойиженной производительности йачало процесса дожигания продуктов го- 10 рейки уже в коллекторе свода методической зоны. Начинающийся в этом коллекторе и в отверстиях перфорации свода методической зоны процесс дожигания обеспечивает дополйительный разогрев свода методиЧеской эоны, что увеличивает теплоот- 15 дачу K. металлу в этой зоне и соответственно КПД печи.
Подача воздуха на дожигание в смеси с продуктами горения из высокотемпературйой зоны через перфорированный свод методической эоны перпендикулярно основному потоку продуктов горения, движущихся в методической зоне, позволяет автома04 тически поддерживать положительйое давление во всей высокотемпературной зоне и поэтому значительйо снижать неорганизованный подсос холодного воздуха из окружающего пространства в рабочее. Это обеспечивает поддержание стабильной защит- ной атмосферы в высокотемпературной зоне на всех режимах работы печи, что максимально уменьшает процесс окалннообраэования нагреваемого металла.
Использование предлагаемой нагревательной печи позволит на номинальной производительности увеличить КПД на 68%, снизить окалинообразование на 0,40,6% от веса нагреваемого металла, а при производительности печи, вдвое меньшей номинальной, КПД увеличить на 10-12%, окал ннообразование металла снизить на
0,9-1,2% от его веса.
Экономический эффект в сравнении с базовым объектом будет получен эа счет экономии топлива в результате повышения
КПД печи и экономии металла за счет снижения окалинообразовання при его нагреве и составит более 4 тыс. руб в год.
Составитель Г. Назарова
Редактор А.Мотыль Текред И. Верес Корректор М. Дем ни к
Заказ 10347/4! Тираж 615 1Подписное
ВНИИПИ ГосударстЬенного комитета СССР по делам изобретений и открытий
I!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д, 4/5
Филиал ППП Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
