Регенеративный нагревательный колодец

 

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН цц 1 С 21 D 9/70 (21) 3775936/22-02 (22) 26.07.84 (46) 15.02.86,Бюл. 9 6 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) И.И.Кригульский, Ю.С.Аджигитов, А.Н.Романчук, А.А.Карпенко, Е.В.Троценко и И.M.Áîéêî (53) 621.783.224(088.8) (56) Бергауз А.Л., Гусовский В.Л. и др. Справочник конструктора печей прокатного производства. M.: Металлургия. 1970.

Авторское свидетельство СССР

У 806781, кл. С 21 D 9/70, 1981.

„„SU„„1211317 A (54) (57) РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КОЛОДЕЦ, содержащий камеру нагрева с наднасадочными каналами, газовые и воздушные регенераторы и раз" делительную стенку между нийи, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения расхода топлива, rioвышения равномерности нагрева и увеличения производительности колодца, наднасадочные каналы выполнены переменного сечения с сужением над разделительной стенкой и расширением в сторону камеры нагрева, причем высота канала в узкой части составляет 0,4-0,7 высоты наднасадочного канала воздушного регенератора а угол раскрытия расширяющегося канала составляет 20-45

С:

1211317

Изобретение относится к устройствам для нагрева металла перед обработкой давлением и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — снижение расхода топлива, повышение равномерности нагрева и уВеличение производительности.

На чертеже изображен предлагаемый регенеративный нагревательный колодец.

Нагревательный колодец содержит камеру 1 нагрева, слитки 2, левый 3 н правый 4 воздушные регенераторы, левый 5 и правый 6 газовые регенераторы, сужающиеся каналы 7 и 8,. плавно расширяющиеся каналы 9 и 10, разделительную стенку 11 между регенераторами.

Нагревательный колодец работает следующим образом.

Воздух для сжигания топлива по1 ступает из воздушного регенератора

3 в сужающийся канал 7, в котором скорость воздуха увеличивается и изменяется направление его движения в сторону поверхности насадки газового регенератора 5, из которого выходит газ. Воздушный и газовый потоки интенсивно перемешиваются, смесь воспламеняется с образованием факела, который по нлавнорасширяющемуся каналу 9 входит с малой скоростью в камеру нагрева, где равномерно омывает и обогревает поверх- ность слитков. Продукты сгорания из камеры нагрева выходят в плавно расширяющийся канал 10 малого газодинамического сопротивления, набегают на наклонную против потока поверхность насадки газового регенератора б и частично отводятся в него равномерно по сечению насадки. Другая часть продуктов сгорания движется через сужающийся канал 8, расширяется после него и распределяется по горизонтальному сечению насадки воздушного регенератора 4. После реверсироваиия факела движение газов направляется в обратную сторону, и ввиду симметрии конструкции газовых трактов процессы становятся аналогичными. Вследствие улучшения качества сжигания топлива путем интенсивного перемешивания газового и воздушного потоков снижается расход топлива. Плавное и более полное раскры35 . Результаты отношения высоты канала в узкой части к высоте надна40

5 !

О

30 тие факела по высоте, снижение его скорости у поверхности слитков и равномерное распределение по объему камеры повышает, равномерность обогрева слитков. Повышение температуры в камере нагрева и сокращение времени нагрева слитков увеличивают производительность нагревательного колодца.

Кроме того, плавно расширяющиеся в сторону камеры нагрева каналы 9 и

10 переизлучают тепловую энергию в камеру нагрева, что уменьшает потери энергии излучением через каналы, дает снижение удельного расхода топлива, повышает температуру в камере нагрева, сокращает время нагрева слитков и, следовательно, увеличивает производительность. нагревательного колодца. Сужающиеся каналы 7 и

8 обеспечивают пропорциональное распределение продуктов сгорания в насадки газового и воздушного регенераторов, что дает качественный прогрев насадок, улучшение утилизации тепла и, следовательно, зкономию топлива.

Отношение высоты канала в узкой части к высоте наднасадочного канала воздушного регенератора и угол раскрытия плавно расширяющегося канала выбраны из оптимальных условий качества сжигания топлива и равномерности обогрева слитков. садочного канала воздушного регенератора влияющие на удельный расход условного топлива, брак по перегреву и пережогу металла и производительность нагревательного колодца, представлены в табл.1.

При отношении высоты канала в узкой части к высоте наднасадочного канала воздушного регенератора менее 0,4 значительно возрастает гаэодинамическое сопротивление канала как при поступлении воздуха для смешивания с газом,,так и при отводе продуктов сгорания. Это влечет эа собой недостаточное перемешивание воздуха с топливом, низкое качество сжигания топлива, снижение температуры в камере нагрева и, соответственно, дополнительный расход топлива и снижение производительности колодца.

1211317

При значениях угла раскрытия плавно расширяющегося канала более 45 снижается скорость воздушного потока за счет отрыва его от стен канала и образования циркуляционных потоков, что вызывает ухудшение смешения с топливом, низкое качество сжигания и, следовательно, увеличение.расхо40 да топлива. Производительность нагревательного колодца в этом случае уменьшается.

Кроме того, ухудшается равномер45 ность нагрева металла по высоте, возникает локальный перегрев слитков расположенных перед факелом, ввиду уменьшения сечения последнего цирку" ляционными потоками и образования

50 узконаправленного факела.

Кроме того, вследствие возрастания скорости топливно-воздушной смеси и узкой направленности факела увеличивается локальный перегрев слитков, расположенных перед факелом. 5

При увеличении отношения высоты канала в узкой части к высоте наднасадочного канала воздушного регенератора от 0,4 до 0,7 включительно снижается расход топлива ввиду улучшения качества сжигания топлива, путем увеличения скорости воздуха, изменения направления его движения в сторону поверхности насадки газового регенератора и интенсивного перемешивания воздушного и газового потоков. Улучшается равномерность обогрева слитков по объему камеры вследствие хорошо перемешанного с высокими тепловыми свойствами факела, повышается температура в камере нагрева, что ведет к сокращению времени нагрева слитков и, следовательно, к увеличению производительности нагревательного колодца.

При отношении канала в узкой части к высоте наднасадочного канала воздушного регенератора более 0,7 снижается качество сжигания топлива . ввиду уменьшения скорости воздушного З0 потока, ухудшения перемешивания его с газом, что приводит к повышенному расходу топлива, снижению температуры в камере нагрева, увеличению времени нагрева слитков и, следовательно, уменьшает производительность нагревательного колодца. Кроме того, при ухудшении перемешивания воздуха с газом факел растягивается, догорание смеси происходит в насадках противоположных регенераторов вследствие чего снижается равномерность нагрева слитков, имеет место перегрев. . Результаты угла раскрытия плавно расширяющегося канала, влияющие на удельный расход условного топлива брак по перегреву и пережогу металла и производительность нагревательного колодца, представлены в табл.2.

При значении угла раскрытия плаво но расширяющегося канала менее 20 ввиду узкой направленности факела, снижается равномерность нагрева по высоте слитка и по объему камеры в целом, увеличивается локальный перегрев слитков, расположенных перед факелом. Кроме того, ухудшается перемешивание воздуха о газом, вследствие снижения скорости воздушного потока, что ведет к снижению качества сжигания топлива, понижению температуры в камере нагрева, увеличению времени нагрева слитков.

При значениях угла раскрытия плавно расширяющегося канала от 20 до о

450 за счет увеличения скорости воздушного потока воздух и гаэ интенсивно перемешиваются, что улучшает качество сжигания топлива, снижает его расход, а также повышается температура в камере нагрева и снижается время нагрева слитков. Кроме того, улучшается равномерность ббогрева слитков, уменьшается перегрев вследствие плавного и более полного раскрытия факела по высоте, снижения его скорости у поверхности слитков и равномерного распределения по объему камеры.

1211317

Таблица 1

Производительность нагревательного колодца, т/сут

Брак по перегреву и . пережогу металла, 7.

Удельный расход условного топлива, кг/т

Отношение высоты канала в узкой части к высоте наднасадочного пространства воздушного регеНератора, Предлагаемый

0,2

0,7

51,7

0,08

48,1

0,4

46,1

О,О

0,55

48,5

0,1

0,7

53,6

0,5

0,9

0,9

55,2

Прототип

Таблица 2

Брак по пе- Производительность регреву и пе нагревательного корежогу метал лодца, т/сут ла, Ж

Удельный расход условного топлива, кг/т

Угол раскрытия плавного расширяющегося канала, град

Предлагаемый

1,5

56,4.l 0

0,3

51,6

0,0

48,3

0,8

53,1

1,2

254,4

55,4

250,6

1,7

58,6

Прототип

Составитель В.Бербенев

Редактор С.Лисина Техред С.Мигунова Корректор И.Бутяга

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 612/32 . Тираж 552 Подписное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

248,0

264,5

274,1

267,6

261,1

247,3

258,3

265,3

273,8

268,4