Способ разогрева печи

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам разогрева промьпяленной печи. Цель изобретения - уменьшение образования окислов азота, В печь раздельно подают топливо и газообразный окислитель . При сжигании топлива образуются печные газы, которые подсасывают в газообразный окислитель перед сжиганием . В качестве окислителя используют кислород или обогащенный кислородом воздух. Печь работает с чередованием периодов низкой и высокой тепловых нагрузок. В период низкой тепловой нагрузки, равной 5,5ккал/с, в печь дополнительно в качестве окислителя подают воздух..В период высокой тепловой нагрузки,равной 51 - 63 ккал/с, прекращают подачу в печь воздуха, а в качестве окислителя подают кислород с задержкой по времет 5 . ни, равной S 4,12-10 Ч/ft, где S О время задержки, с; V - объем печи,м ; f - тепловая нагрузка в период высокой тепловой нагрузки, ккал/с; t - заданная температура, К. Изобретение позволяет снизить образование N0 на 40-53%. 4 ил., 1 табл. (О а с

CDO3 СОВЕТСНИХ

СИ1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

АЗ ов SU un л)4 С 21 С 5/04

ОГ1ИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (54) СПОСОБ РАЗОГРЕВА ПЕЧИ

ГССУДАРСТВЕННЬ Й НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3532553/23-02 (22) 05. 01. 83 (31) 337 115 (32) 05. 01. 82 (33) US (46) 30. 06. 88, Бюл. ¹ 24 (7 1) Юнион Карбид Корпорейшн (US) (72) Хисаси Кобаяси (JP) и Эрлинг

Андерсон (US) (53) 669.183.212.217 (088.8) (56) Сталеплавильное. производство.

Справочник, т.2/Под ред. А.Н.Самари— на, М.: Металлургия, 1964, с.713.

Заявка США ¹ 1387 59, кл. F 23 D 13/20, 1980 ° (57) Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам разогрева промышленной печи, Цель изобретения — уменьшение образования окислов азота, В печь раздельно подают топливо и газообразный окислитель. При сжигании топлива образуются печные газы, которые подсасывают в газообразный окислитель перед сжиганием. В качестве окислителя используют кислород или обогащенный кислородом воздух. Печь работает с чередованием периодов низкой и высокой тепловых нагрузок. В период низкой тепловой нагрузки, равной 5,5 ккал/с, в печь дополнительно в качестве окислителя подают воздух..В период высокой тепловой нагрузки, равной 51

63 ккал/с, прекращают подачу в печь воздуха, а в качестве окислителя подают кислород с задержкой по време- Я ни,, равной Б = 4,12 10 V/ft, где S— время задержки, с; V — объем печи,м

i — тепловая нагрузка в период высокой тепловой нагрузки, ккал/с; заданная температура, К. Изобретение позволяет снизить образование МО„ на

40-53Х. 4 ил., 1 табл.

1407403

8 4,12 ° 10 ° Ч/ЕТ, где S — время задержки, с;

Ч вЂ” объем печи, мз; тепловая нагрузка во время периода высокой тепловой нагрузки, ккал/с;

Т вЂ” заданная, температура, К.

Термин "обогащенный кислородом воздух" используется для определения

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способу разогрева печи, в котором в качестве окислителя используется кислород или обогащенный кислородом воздух, а работа печи характеризуется наличием цИклов разогрева с низкой и высокой тфпловымн нагрузками.

Цель изобретения — уменьшение образования окислов азота.

Сущность предлагаемого способа разогрева печи заключается в сжиган»»и топлива и газообразного окислителя с образонанием печных газов, в к 1тором по крайней мере одна струя газообразного окислителя, выбираемого из группы, включающей обогащенный кислс родом воздух и кислород, и по крайие и мере одна струя топлива вдувает- 20 сй в печь, в результате чего достигается всасывание печных газов окисли1елем до сжигания., Разогрев печи дланя поддержания температурного диапазона, включающего заданную темпера-25 ту у, производится с применением че- . редующихся периодов высокой и низкой тепловых нагрузок. Период низкой тепловой нагрузки характеризуется вдувайием в печь топлива и окислителя прй таких скоростях подачи, что происходит значительная утечка воздуха в Печь. А следующий за ним период выеокой тепловой нагрузки характеризу6тся вдуванием в печь топлива и оки(слителя при таких скоростях подачи,, которые выше соответствующих ск остей подачи во время периода низ ой тепловой нагрузки, что привод к небольшой утечке воздуха в печ, либо такой утечки вообще не происходит. При этом достигается уменьшение выделений ИО», основанное на задержке вдувания окислителя в началЕ периода высокой тепловой нагрузки на конечный промежуток времени, не превышающий величину S которая выводится из формулы воздуха, содержание кислорода в котором превышает естественное содержание кислорода.

На фиг. 1 показана схематически печь, применяемая для осуществления предложенного способа, вид сверху; на фиг.2 — то же, вид сбоку; на фиг.З и 4 — графическое изображение вьщелений NO в зависимости, от времени, полученных в примере t и 2 соответственно.

Когда печь, использующая в качестве окислителя кислород или обогащенный кислородом воздух, действует таким образом, что печные газы всасываются окислителем до сжигания и применяются чередующиеся периодь1 высокой и низкой .тепловой нагрузки, значительное сокращение вьщелений NO< достигается во время периода высокой тепловой нагрузки н том случае, если увеличение скорости подачи окислителя задерживается на конечный период времени после начала периода высокой тепловой нагрузки; причем такой период задержки не превышает периода времени Б.

Время задержки является конечным, т.е. всегда больше нуля. Однако не существует абсолютного нижнего периода, поэтому некоторое уменьшение образования NO„ будет наблюдаться даже при небольших временных задержках, равных, например, 1с. В большинстве случаев временная задержка составляет 0,1 — 0,8 S, а в основном — 0,30,7 $, Установлено, что при применении данного способа временная задержка составляет 5 — 10 с.

Хотя скорости подачи окислителя во время задержки меньше скорости подачи во время периода высокой тепловой нагрузки, они не должны равняться нулю или быть равной скорости подачи во время периода низкой тепловой нагрузки. Скорость подачи окислителя во время задержки может быть примерно такой же, как во время периода низкой тепловой нагрузки.

В процессе работы печи печные газы удаляются из печи, например, через трубу и вокруг люков печи. В то вре-. мя, когда печь действует с высокой теплоной нагрузкой, высокая скорость подачи топлива и окислителя в печь для достижения высокой тепловой нагрузки является достаточной для замены печных газон, которые удаляются из

1407403 печи. Таким образом, происходит небольшая утечка воздуха в печь, либо такой утечки вообще не происходит.

Однако в период работы печи с низкой тепловой нагрузкой более низкая скорость подачи топлива и окислителя в печь является недостаточной для замены печных газов, которые удаляются из печи. Это приводит к созданию отрицательного давления внутри печи и утечке воздуха в печь через ряд отверстий.

Известно, что образование ИО„ значительно увеличивается при повышен- 5 ных температурах. При осуществлении способа, когда печные газы, которыми обычно являются углекислый газ и водяной пар, всасываются в струю окислителя до сжигания, температура пла- 20 мени оказывается ниже по сравнению с обычной вследствие более низкой концентрации кислорода, возникающей в результате разбавления окислителя печными газами. Эта более низкая по сравнению с обычной температура пламени приводит к меньшему образованию NO„ . Однако, когда такой способ разогрева печи осуществляется при использовании чередующихся пери30 одов низкой и высокой тепловых нагрузок, печная атмосфера в конце периода низкой тепловой нагрузки представляет в основном воздух из-за ранее рассмотренной утечки воздуха в печь. Поэтому во время периода высокой тепло- 35 вой нагрузки в струю окислителя вместо печных газов всасывается воздух.

Это приводит к более высокой концентрации кислорода, что способствует повышению температуры пламени и выделению большего количества NO Скорость образования NO„ óìåíüøàåòñÿ при замене воздуха в печи печными газами, поскольку во время периода высокой тепловой нагрузки не происходит утеч- 45 ки воздуха в печь.

Когда в начале периода высокой тепловой нагрузки вдувание окислителя со скоростью подачи, характерной для высокой тепловой нагрузки, за- 50 держивается иа короткий промежуток времени, топливо первоначально сжигается с кислородом в воздухе внутри печи. Благодаря высокой скорости подачи топлива этот кислород в воздухе 55 быстро истощается, а когда окислитель вдувается в печь со скоростью подачи, характерной для высокой тепловой нагрузки, внутри печи остается мало кис.лорода для всасывания в струю окислителя, либо такой кислород вообще отсутствует. Таким образом, окислитель разбавляется без смешивания с содержащим кислород воздухом, в результате чего появляется возможность избежать высокой концентрации кислорода. Это приводит к более низкой температуре пламени и меньшему образованию NO .

Примеры осуществления предлагаемого способа, Опытная печь 1 объемом 3, 6 м дейСтвовала с использованием высокой тепловой нагрузки до достижения заданной высокой температуры. После этого применяли чередующиеся периоды высокой и низкой тепловой нагрузки. Топливо, которым являлся природный гаэ, обладающий высшей теплотворной способностью, равной примерно 9000 ккал/м,. вводили с низкой скоростью подачи, характерной для низкой тепловой нагрузки, в печь 1 через горелку 2. Через эту горелку также вводили небольшое количество окислителя ° Воздух вводили в печь через отверстие 3 с тем, чтобы имитировать утечку воздуха в печь во время периода низкой тепловой нагрузки, происходящую в промышленной печи. Газы выпускались через газоотводы 4, где их анализировали в отношении содержания NO

Когда температура достигала нижней заданной точки, печь начинала действовать с высокой тепловой нагрузкой до тех пор, пока не достигалась верхняя заданная точка температуры. Во время периода высокой тепловой нагрузки в печь воздух не вводили.

Каждый пример, представленный в таблице, выполнялся в два этапа. На первом этапе окислитель вводился сразу же после начала периода высокой тепловой нагрузки, т.е. без временной задержки. Таким образом, первый этап каждого примера иллюстрирует работу печи без применения предложенного способа. На втором этапе окислитель вводился после определенной временной задержки (в примере 1 временная задержка равнялась 7 с, а в примере 2 — 9,8 с. Таким образом, второй этап каждого примера иллюстрирует работу печи с применением предложенного способа. В каждом примере используемым окислителем был технически чистый кислород.

5 14

Мгновенные показатели содержания

NO â отходящем газе в частях на мил— лион (pym) показаны в графической форме на фиг ° 3, 4. На фиг. 3 иллюстрируется мгновенная концентрация NO â отходящем газе в зависимости от времени, характерная для примера 1. Сплошная линия представляет концентрацию МО„ на первом этапе примера 1, а пунктирная линия представляет концентрацию NO„ на втором этапе 2 примера 1. Аналогичным образом на фиг.4 иллюстрируется мгновенная концентрация ХОх в отходящем газе, характерная для примера 2, причем сплошная линия иредставляет первый этап, а

1 .пунктирная линия прецставляет второй этап примера.

Результаты примеров 1 и 2 приведены в таблице.

Как видно из таблицы и фиг.3,4, начительное сокращение образования

О„ достигается в результате применения способа по изобретению (этапы 2 примеров 1 и 2) по сравнению с извеСтным (этапы 1примеров 1и 2).Изобретение позволяет снизить образование NO> на 40-537.

Пример 1 по этапу Пример 2 по этапу

20,4

20,4

25,2

25,2

2,2

2,2

2,2

2,2

45,6

54,7

45,6

54,7

4,5

4,5

4,5

4,5 низкой

Тепловая нагрузка, ккал/с высокая

63

5,5

5,5

5,5

5,5 низкая

77,3

164

77,9

1260

1260

1260

12 60

Характеристика способа

t (корость подачи топлива, к /ч ; во время тепловой нагрузки: высокой низкой

Скорость подачи окислителя, м /ч, во время тепловой нагрузки: высокой

Расход воздуха, м /ч о

Требуемая температура, С

07403 6

Формула изобретения

Способ разогрева печи, включающий раздельную подачу в печь топлива и газообразного окислителя, например

5 кислорода или обогащенного кислородом воэдуха, сжигание топлива с образованием печных газов, подсос печных газов в газообразный окислитель перед сжиганием, при этом разогрев печи производят до заданной температуры с чередованием периодов высокой и низкой тепловых нагрузок с соответствующими скоростями подачи топлива и окислителя, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью уменьшения образования окислов азота, в период низкой тепловой нагрузки 5,5 ккал/с в печь дополнительно подают в качестве окислителя воздух, в период высокой тепловой нагрузки 51-63 ккал/с прекращают подачу в печь воздуха, а в качестве окислителя подают кислород с задержкой по времени S равной

25 S = 4,12-10 V/ft, где S — время задержки с

Ч вЂ” объем печи, м

f — тепловая нагрузка в период высокой тепловой нагрузки, 30 ккал/с; — заданная температура, К, 1407403

1 2

1280

1280

1270

1270

1210

1210

1250 низкой

1250

19

9,8 с

0,61

0,36

17,8

29,8

7,1

15 1

57

12 низкой

53 общее

Характеристика способа Гемпература заданной точки, о

С, во время тепловой нагрузки: высокой

S c

Фактическая временная задержка:

Общее содержание NO

10 - г/Дж

Уменьшение содержания NO„ во время тепловой нагрузки: высокой

Пример 1 по этапу

Продолжение таблицы.

Пример 2 по этапу к

) 407,ПЗ

ВИИИПИ Заказ 3214/53 Тира.к 57 5

Подписное

Произв. — полигр. пр-тие, г. У кгород, ул. Проектная. 4