Печь с внутренней рекуперацией тепла

 

ПЕЧЬ С ВНУТРЕННЕЙ РЕКУПЕРА ЦИЕЙ ТЕПЛА, содержащая футерованную рабочую камеру, имеющую газопроница мый и газонепроницаемый слои, горел ки с воздухоподводящими коллекторами , сборные дымоотводящие коллекторы, расположенные между газопроницаемым и газонепроницаемым слоями, и рекуператор , отличающаяся тем, что, с целью снижения удельного расхода топлива и повышения равномерности нагрева металла, рекуператор выполнен в виде панели с установленными в ней в шахматном порядке тепловыми трубами, испарительная часть которых размещена в дымоотводящем коллекторе, а конденсационнаяв воздухоподводящем коллекторе, при этом коллекторы выполнены с переменным сечением по высоте с соотношением нижнего и верхнего оснований в дымоотводящем коллекторе равным

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

З(5П F 27 В 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3497245/22-02 (22) 04.10.82 (46) 07.01.84. Бюл. 9 1 (72) В.В.Костяков, A.Г.Зеньковский, А.В.Пожарский и Л.П.Харитонова (53) 621.783.246(088.8) (56) 1. Брунклаус И.X. Уровень развития промышленных печей с внутренней рекуперацией. Перевод 9 A-22643. M.

Всесоюзный центр переводов научнотехнической литературы и документации, 1977, с. 7, р. 7.

2. Авторское свидетельство СССР

9 603679, кл. С 21 Р 9/00, 1978. (54)(57) ПЕЧЬ С ВНУТРЕННЕЙ РЕКУПЕРА—

ЦИЕЙ ТЕПЛА, содержащая футерованную рабочую камеру, имеющую газопроницаемый и газонепроницаемый слои, горелки с воздухоподводящими коллектораÄÄSUÄÄ1065669 А ми, сборные дымоотводящие коллекторы, расположенные между газопроницаемым и газонепроницаемым слоями, и рекуператор,отличающаяся тем, что, с целью снижения удельного расхода топлива и повышения равномерности нагрева металла, рекуператор выполнен в виде панели с установленными в ней в шахматном порядке тепловыми трубами, испарительная ч а ст ь которых размещена в дымо от водящем коллекторе, а конденсационнаяв воз духоподводящем коллекторе, при этом коллекторы выполнены с переменным сечением по высоте с соотношением нижнего и верхнего оснований в дымоотводящем коллекторе равным (1,4-2):1, а в воздухоподводящем — с обратным соотношением.

1065669

Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано в нагревательных печах заводов металлургической и машин:остроительной промышленности .

Известна печь с внутренней рекуперацией тепла, содержащая горелки, рабочую камеру, ограниченную сводом, подом и стенами, футеровка которых имеет газопроницаемый и газонепроницаемый слои и расположенные между этими слоями сборные дымовые колекторы.

В печи сборные дымовые коллекторы выполнены с постоянным поперечным сечением по высоте, а гаэопроницаемый слой имеет сквозные отверстия постоянного сечения, через которые продукты сгорания топлива отводятся в сборные дымовые коллекторы, повышая температуру стен печи. Это способствует интенсивному излучению тепла на осадку, уменьшая одновременно потери тепла через кладку, что ускоряет процесс нагрева металла (Ц .

Однако недостаточно полное использование тепла продуктов сгорания топлива вследствие отсутствия реку4ераторов приводит к повышению удельного расхода топлива.

Кроме того, равномерная по высоте ттены перфорация газопроницаемого слоя не обеспечивает равномерный отвод продуктов сгорания топлива, так как вследствие геометрического напора через верхние отверстия удаляется больше продуктов сгорания . 35

Это приводит к менее интенсивному на -реву нижней части осадки по сравнению с верхней, что снижает качестьо нагрева металла, Наиболее близкой к изобретению 4() по -.ехническому решению является печь с внутренней рекуперацией тепла„, содержащая горелки, рекуператоры, рабочую камеру, ограниченную сводом, подом и стенами Футеровка которых имеет газопроницаемый и гаэонепроницаемый слои и расположенные между этими слоями сборные дымовые коллекторы.

В этой печи сборные дымовые коллекторы имеют постоянное поперечное сеч;-ние по высоте, Газопроницаемый слой изготовлен из шамотного кирпи,ча, зазоры между которыми образуют прямоугольные отверстия переменного сечения по высоте стены с возрастанием общего сечения отверстий поярусно сверху вниз по параболической кривой (2 3.

Однако при таком выполнении перфорации с увеличением высоты газо- 60 проницаемого слоя сечение отверстий нижнего яруса будет возрастать настолько,что это может привести к появлению пятен на поверхности металла вследствие чередования светящихся и темных участков на поверхности газопроницаемого слоя, а следовательно, к снижению качества нагре-. ва металла, Кроме того, температура газопроницаемого слоя, обусловленная таким расположением отверстий, будет неравномерной со стороны рабочей камеры,.что также снижает качество нагрева металла и долговечность самого газопроницаемого слоя вследствие температурных деформаций °

Наряду с этим, удаленность рекуператоров от боковых поверхностей дымовых коллекторов снижает интенсивность теплообмена между продуктами сгорания и воздухом и приводит к потерям тепла продуктов сгорания через футеровку непроницаемого слоя, Все это повышает удельный расход топлива.

Целью изобретения является снижение удельного расхода топлива и повышение равномерности нагрева металла.

Поставленная цель достигается тем, что в печи с внутренней рекуперацией тепла, содержащей футерованную рабочую камеру, имеющую газопроницаемый и газонепроницаеьый слои, горелки с воэдуХоподводящими коллекторами, сборные дымоотводящие коллекторы, расположенные между газопроницаемым и гаэонепроницаемым слоями, и рекуператор, последний выполнен в (виде панели с установленными в ней в шахматном порядке тепловыми трубами, испарительная часть которых размещена в дымоотводящем коллекторе, а конденсационная — в воэдухоподводящем коллекторе, при,этом коллекторы выполнены с переменным сечением по высоте с соотношением нижнего и верхнего оснований в дымоотводящем коллекторе равным (1,4-2):1, а в воздухоподводящем — с обратным соотношением.

На фиг., 1 схематично изображена предложенная печь, поперечный разрез; на фиг. 2 — разрез A-A на фиг. 1 (секция панельного .рекуператора), Печь содержит рабочую камеру 1, ограниченную сводом 2, подом 3 и стенами 4. В своде 2 установлены плоскопламенные горелки 5, Футеровка стен 4 имеет газопроницаемый слой, выполненный в виде равномерно перфорированной по высоте стенки 6, и газонепроницаемый слой, выполненный в виде сплошной стенки 7.

Между стенками 6 и 7 расположены сборные дымоотводящие коллекторы 8, В стенках 4 печи, смежно со сборными дымоотводящими коллекторами 8„ установлены панельные рекуператоры 9 °

Каждый рекуператор 9 имеет переменное по высоте проходное сечение с соотношением нижнего и верхнего оснований 1: 1,4-2, что обеспечивает, 1065669 возможность получить равномерную скорость воздуха в рекуператоре, что снижает гидравлические потери и уменьшает расход энергии на подачу воздуха, Кроме того, панельные рекуператоры переменного по высоте сечения, установленные смежно со сборными дымоотводящими коллекторами, обеспечивают выполнение их тоже переменного сечения с обратным соотношением оснований, Выполнение сборных дымоотводящих коллекторов с переменным по высоте сечением с соотношением нижнего и верхнего оснований (1,4-2):1 позволяет, сохраняя более простую по изготовлению равномерную пО высоте стенок перфорацию, отводить большую часть продуктов сгорания топлива через нижнюю часть перфорированной стенки в нижнюю, более широкую часть дымового коллектора, что улучшает . нагрев нижней части садки и дает воэможность поддерживать более равномерную температуру в рабочей камере.

Все это повыаает качество нагрева металла.

Установка тепловых труб в панельном рекуператоре позволяет более эффективно использовать тепло уходящих газов и нагревать воздух за счет более развитой поверхности теплообмена между продуктами сгорания топлива и воздухом, более высокого коэффициента теплопередачи через эту поверхность теплообмена и соответственно более высокого теплового потока через нее.

Кроме того, тепловые трубы не охлаждают перфорированный слоЯ футеровки, так как заполнены теплоносителем с высокой температурой кипения °

Высокая температура тепловых труб и слой изоляции на стенке рекуператора со стороны воздуха приводят к тому, что температура поверхности рекуператора со стороны дымового коллектора приближается к температуре перфорированного слоя футеровки.

Установка тепловых труб в шахматном порядке позволяет турбулизировать поток продуктов сгорания топлива и поток воздуха, в результате чего увеличивается интенсивйость. теплообмена.

Все это обеспечивает снижение удельного расхода топлива и повыша- ет качество нагрева металла.

Использование предлагаемой печи с внутренней рекуперацией тепла обеспечит по сравнению с базовым объектом более высокую эффективность

3а счет дымовых коллекторов переменного по высоте сечения, которые позволяют сохранять болеЕ простую по изготовлению, равномерную по высота (. выполнение дымоотводящего коллектора 8 с переменным по высоте проходным сечением с соотношением нижнего и верхнего оснований(1,4-2):1.

Принимать в соотношениях нижнего и верхнего оснований рекуператора

1:(1,4-2) и дымоотводящего коллектора (1,4-2):1 нижний предел меньше чем 1,4 нецелесообразно, так как поперечное сечение рекуператора и соответственно дымоотводящего коллектора будет приближаться к прямоугольному, что приведет к удалению большей части продуктов сгорания топлива через верхние отверстия перфорированной стенки 6, а следовательно, к 15 менее интенсивному нагреву нижней части садки 10,.что снизит качество нагрева металла.

Принимать нижний предел больше чем 2 нецелесообразно, так как с 2р .дальнейшим увеличением основания наклон стенки, разделяющей рекуператор и дымоотводящий коллектор, будет увеличиваться настолько, что приведет к нарушению ее устойчивости.

Панельные рекуператоры 9 имеют систему тепловых труб 11, расположенных в шахматном порядке, При этом конденсационная часть 12 тепловых труб 11 расположена в рекуператоре 9,ЗО а испарительная часть 13 — в дымоотводящем коллекторе.

В нижней части рекуператоров .9 расположены патрубки 14 для подвода холодного воздуха, а в верхней части — патрубки 15 для отвода горячего воздуха., Печь работает следующим образом.

Продукты сгорания, выходя из горелок 5, омывают поверхности свода 2, перфорированных стенок 6 и садку 10 4() и удаляются через отверстие перфорированной стенки 6 в сборные дымоот1 водящие коллекторы 8. Отдавая тепло испарительной части 13 тепловых труб I l, продукты сгорания по систе- 45 ме дымовых каналов 16 поступают в дымовой боров (не показан) и удаляются из печи.

Холодный воздух поступает через патрубки 14 в нижнюю часть рекуператоров 9, омывает конденсационные части 12 тепловых труб 11. Затем, нагреваясь, воздух расширяется, занимает большую верхнюю часть рекуператоров 9. Иэ патрубка 15 отводится горячий воздух и поступает к горелкам 5.

Достоинствами панельного рекуператора являются простота конструкции и дешевизна изготовления, а также уменьшение теплоотдачи стенок в 6О окружающее пространство, Причем конструктивное выполнение панельных рекуператоров с переменным по высоте сечением с соотношением нижнего и верхнего оснований 1:(1,4-2) дает 65

1065669

Составитель Г м иа

Редактор В. Иванова Техред Ж. Кастелевич корректор >.Ференд

Заказ 11024/40 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Ужгород, ул.Проектная, 4 стенок перфорацию и отводить большую часть продуктов сгорания топлива через нижнюю часть перфорированной стенки в нижнюю, более широкую часть дымового коллектора, что улучшает нагрев нижней части садки и дает

5 возможность поддерживать более равномерную температуру в рабочей камере.

Установка смежно со сборными дымовыми коллекторами панельных рекуператоров переменного сечения, снабженных. системой расположенных в шахматном порядке тепловых труб, позволяет более полно испольэовать тепло уходящих газов, что снижает удельный расход топлива и повышает качество нагрева металла.

Экономический эффект в сравнении с базовым объектом будет получен эа счет снижения удельного расхода топлива и повышения качества нагрева, что ведет к увеличению долговечности изделий. Ориентировочно укаэанный эффект составит 19 тыс.рублей.