Способ отопления нагревательного колодца с горелкой в центре пода

 

Изобретение относится к метал лургической теплотехнике и может быть использовано в эффективных схе мах отопления нагревательных колодцев металлургических заводов. Цель изобретения - повьппение равномерное ти нагрева слитков, удлинение срока службы футеровки свода. Способ вклкг чает формирование свободного факела с периодически изменяемой длиной, который дополнительно закручивают, меняя степень крутки, и подакгт с каждой боковой стены из-под свода по одной струе сжатого воздуха по касательной к образукядей факела с возможностью плавного отклонения синхронно с изменением длины факела в сторону пода на угол 40-50 и обратно , устанавливая наибольший угол отклонения струй при минимальной длине факела и наименьший - при максимальной длине факела, при этом крутящий момент пары встречных струй организуют в направлении закрутки факела. Воздух, идущий на горение через горелку и струями, подают соответственно в количестве 0,85-0,9 и 0,2-0,15 от теоретически необходимого количества, при этом с увеличением степени крутки факела расход воздуха через горелку уменьшают, а струями увеличивают, с уменьшением степени крутки расход воздуха через горелку наоборот увеличивают, а стру ями - снижают, 2 ил. СО с 4 41) «

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<5ц 4 С 21 D 9/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ОРИ ГКНТ СССР! (21) 4213919/31-02 (22) 31.03.87 (46) 30. 12.88. Бюл. У 48 (71) Московский вечерний металлургический институт (72) В. Г.Смирнов, А.-Г.Зеньковский, А.В.Аксенов и Л.О.Александрова (53) 621. 733.66 (088.8) (5e) Аксейеруд Л.Г., Сухов И.И., Тымчан В.М. Нагревательные колодцы.

М. . Металлургиздат, 1962, с.117-118.

Ахмедов P.Á.Àýðîäèíàèèêà закрученной струи. М.: Энергия, 1977. (54) СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНОГО КОЛОДЦА С ГОРЕЛКОЙ В ЦЕНТРЕ ПОДА (57) Изобретение относится к метал лургической теплотехнике и может быть использовано в эффективных схе мах отопления нагревательных колодцев.металлургических заводов. Цель изобретения — повышение равномернос ти нагрева слитков, удлинение срока службы футеровки свода. Способ.вклю чает формирование свободного факела

„„Я0„„1447900 А 1 с периодически изменяемой длиной, который дополнительно закручивают, меняя степень крутки, и подают с каж" дой боковой стены из-под свода по одной струе сжатого воздуха по касательной к образующей факела с возможностью плавного отклонения синхронно с изменением длины факела в сторону пода на угол 40-50 и обратно, устанавливая наибольший угол отклонения струй при минимальной длине факела и наименьший - при максимальной длине факела, при этом крутящий момент пары встречных струй организуют в направлении закрутки факела. Воздух, идущий на горение через горелку и струями, подают соответственно в количестве 0,85-0,9 и 0,2-0,15 от теоретически необходимого количества, при этом с увеличением степени нрутки факела расход

3 воздуха через горелку уменьшают, а струями увеличивают, с уменьшением степени крутки расход воздуха через раиф горелку наоборот увеличивают, а стру- фЬ ями — снижают. 2 ил. 4ь

1447900

Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано в эффективных схемах отопления нагревательных колодцев металлургических заводов. .Цель изобретения - повышение равномерности нагрева слитков, удлинение срока службы футеровки свода.

Повышение равномерности нагрева слит- 10 ков обеспечит улучшение качества тепловой обработки, снизит расход потребляемого топлива. Увеличение срока службы футеровки приведет к экономии огнеупорных материалов и повыше- 1 нию производительности из-за более продолжительной межремонтной компании колодца. Снижение окислов азота в продуктах горения служит решению проблемы соблюдения чистоты воздуш- 20 ного бассейна промышленных районов.

На фиг. 1 представлена схема нагревательного колодца, иллюстрирующая .способ отопления, продольный разрез на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1,.

Нагревательный колодец состоит иэ рабочей камеры 1, каналов 2 дымоудаления с размещенными s них рекуператорами 3. В центре пода установлена вертикально горелка 4, которая представляет собой камерный завихритель с двумя тангенциальными вводами воздуха 5. В корпус по оси размещен газовый коллектор, выполненный из двух коаксиальных трубок 6.

Внутренняя имеет одно осевое отверс-.. тие, наружная — 6-8 радиальных отверстий для истечения газообразного топлива в закрученный поток воздуха.

На боковых стенах,под сводом при" мерно на равном расстоянии от оси факела и продольной стены установле", ны сопла 7, выполненные с возмож.ностью наклона в вертикальной плос- - 45 кости на угол 40-50, формирующие струи сжатого воздуха 8..

На фиг.2 схематично показаны эпю.-; ры скоростей и внешняя граница свободного закрученного факела в произ 50 вольный момент времени. Естественные границы закрученного факела изменяют свое положение по высоте колодца с изменением длины факела. Каждому сечению в произвольный момент времени соответствует своя эпюра скоростей.

Способ осуществляют следующим

% бразом.

dg

n=n — конструктивный параметр крутки, который равен

n=d „(d „-а) /а Ь; — диаметр цилиндрической камеры завихрителя горелки (он неизменный); — размеры воздушного прямоугольного тангенциального патрубка горелки. где п а, Ъ

Ширину патрубка (поперек оси горелки) а изменяют поворотным шибером.

Одновременно, с изменением крутки перераспределяют газообразное топливо по трубкам коллектора по следукицему закону. При увеличении степени крутки плавно уменьшают количество газа А (фиг.1) и увеличивают количество газа к и набборот при уменьшении степени крутки плавно увеличивают количество газа А и уменьшают количество газа R. В предельных положениях регулирования смешения наибольшей крутке воздушного потока

Факел с изменяемой длиной и углом раскрытия формируют в рабочей камере колодца, на поду которого размещены слитки, подвергаемые нагреву перед обработкой давлением. Образующиеся про,"укты горения топлива отводят в дымоотводящие каналы. В рекуператорах за счет тепла дыма подогревают воздух и направляют его в горелку через два тангенциальных ввода..Факел с изменяемой геометрией формируют воздействуя на смешение воздуха и топлива следующим образом

Изменяют плавно степень крутки воздушного потока с помощью шиберов, установленных в воздушных тангенциальных вводах 5 горелки. Крутку изменяют от наибольшей до наименьшей и обратно, например, от п=2,3 до 0,5 и обратно за выбранный интервал времени.

Крутка характеризует степень закрученности потока (струи, факела) и представляет собой отношение тангенциальной составлякщей полной скорости к аксиальной (продольной) составлякщей в какой-либо точке на окружности, образованной в поперечном сечении струи. Крутку потока изменяют варьируя параметр крутки на срезе сопла горелки

1447900 соответствует подача газа только ра диально (газ R — 100 ). Наименьшей— только аксиально (газ А — 100K). В середине интервала варьирования крутки (n = 1,4) имеет место подача газа в количестве 50Х радиально и 507 аксиально. Такое регулирование обеспечивает изменение формы факела от узкого длинного (малый угол раскрытия и большая дальнобойность) до широкого короткого (большой угол раскрытия и малая дальнобойность).

С боковых стен из-под свода подают струи сжатого воздуха так, что они постоянно плавно отклоняются вниз и вверх на угол чО-50 от горизонта. Отклонение организуют синхронно с изменением длины факела. В том случае, когда факел организован с наибольшей длиной, струи направлены горизонтально. Затем факел постепенно укорачивается и струи вслед за ним отклоняются на угол 40-50О.

Далее факел и струи движутся в про- тивоположном направлении (вверх) и процесс повторяется. Пределы диапазона углов обусловлены тем, что при угле меньшем 40 происходит дальней-. шее укорачивание факела а струя остается и не касается самого факела.

При угле большем 50 происходит ка. сание струями поверхности слитков с одной стороны и снижение величины крутящего момента. При расположении струй горизонтально у свода возникает положительный эффект, связанный с защитой свода от пережога факелом, что удлиняет срок службы футеровки.

Пара струй сжатого воздуха, пода ваемых по касательной к образукщей факела, образует крутящий момент, совпадающий по направлению с круткой факела. Тем самым происходит как бы передача дополнительной энергии вращения от струй факелу, что повышает турбулизацию и общее перемешивание дымовых газов в рабочей камере и вы равнивает, как следствие, поле температур в объеме вокруг слитков. Че рез горелку подают первичный воздух ,в количестве(0,85-0,9)от теоретически необходимого для горения топлива количества. Вторичный воздух подают струями сжатого воздуха в количестве (0,2-0, 15) от теоретически необходимо

ro. Такая система подачи предопреде-. ляет двухстадийное сжигание топлива:

50 тоянной и равной 0 ° 9+0,15=0,85+0,2-" 1 05 т е. это число является

55 оптимальным для вихревых горелок которые формируют закрученные факелы.

Способ отопления исследован на неизотермической воздушной модели колодца. В качестве движущейся сре5

45 собственно н факеле с изменяемой геометрией и дожигание на подмешиваемых к факелу струях сжатого воздуха.

Одновременно с увеличением степени крутки факела (т.е. факел становится коротким и широким) расход воздуха через горелку уменьшают от

0,9 до 0,85, а струями увеличивают от 0,15 до 0,2. С уменьшением степени крутки наоборот расход воздуха через горелку увеличивают от 0,85 до 0,9 а струями снижают от 0,2 до

О, 15. Двухстадийное сжигание при указанном соотношении расходов первичного и вторичного воздуха и закономерностях их изменения приводит к снижению образования окислов азота в факеле, так как снижается тем.-. пература в зоне горения, сглаживают,ся пики температур.

Указанная закономерность (при уве,личении крутки снижают количество первичного воздуха и наоборот) отражает то явление, при котором увеличивается температура горения топлива с увеличением интенсивности смешения топлива с воздухом. Чтобы этого не происходило, снижают количество окислителя и, как следствие, подавляют образование окислов азота в факеле. Выбранные интервалы варьиро-. вания объясняются следующими причинамие

При подаче первичного воздуха менее 0,85 и вторичного более 0,2 возможно образование значительного количества ядовитой окиси углерода, которую трудно дожечь на струях. Кро. ме того, при избытке вторичного воздуха может быть снижен общий температурный уровень в пени, что.нежелательно. Если первичный воздух подать более 0,9 от.теоретически необходимого количества и вторичный менее

О, 15, то значительного "сглаживания" пиков температур в факеле не наблюдается и вследствие этого обра зовываются в продуктах горения нежелательные окислы азота. Сумма количеств первичного и вторичного воздуха остается при регулировании пос1447900 ды был использован воздух, подавае- мьп1 через модель горелки. Геометрию факела изменяли по описанному закону, Иодели заготовок (слитки) были выполнены полыми и подогревались нихромовыми спиралями, размещенными внутри слитков. О равномерности наг,рева слитков судили по перепадам температур их поверхности, которую 10 измеряли зачеканенными термопарами.

С равномерностью нагрева отождеств,ляли равномерность охлаждения поверхности слитков холодным Воздухом» С боковых стен подавали струйки сжато 15

ro воздуха, которые синхронно с "факелом" отклонялись и внедрялись в него по касательной к его поверхности. Отклонение производили от гори зонтальной лйнии до угла 45 и обрат- 20 ,но. Одновременно количество воздуха через горелку меняют от 0,85 до 0,9 . от общего количества и обратно, и ,вторичного от 0,2 до О, 15 и обратно.

Опыты показали, что при органиэации способа отопления регулируемым факелом во взаимодействии со струя"ми сжатого воздуха перепады температур по поверхности слитков не прес вышают погрешности эксперимента +5 С. З0

Из сравнения полученных показателей по равномерности распределения температур с базовым техническим ре шением следует, что данный способ обеспечивает высокую равномерность нагрева слитков, следовательно, улучшенное качество продукции. Базовым способом более высокие показатели не достигаются, поскольку имеет мес то-нагрев одних слитков и недогрев других эа одинаковое время нагрева

1 и возможен пережог футеровки свода при ударе о него факела.

Зкономическая эффективность по ,сравнению с базовым объектом от реализации предлагаемого способа заключается в улучшении качества нагре ва слитков, что дает либо экономию топлива при заданной неизменной производительности, либо повышение производительности при постоянном расходе топлива. Кроме того, повышение стойкости футеровкн свода продлевает межремонтную кампанию и позвол.;ет сэкономить огнеупорные материалы.

Снижение окислов азота н дымовых газах, уходящих из колодца, улучшает экологическое состояние воздушного бассейна промышленного предприятия.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ отопления нагревательного колодца с горелкой в центре пода, включающий формирование свободного факела с периодически изменяемой длиной, подачу газа в горелку двумя потоками.-радиальным и аксиальным, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности нагрева слитков и удлинения срока службы футеровки свода, на факел воздействуют воздушным потоком и изменяют степень крутки факела и пропорционально изменяют расход газа, подаваемого радиально в горелку, и факел дополнительно закручивают путем подачи с двух боковых сторон его изпод свода колодца дополнительных струй сжатого воздуха но касательной и образукщей факела с возможностью плавного их отклонения синхронно с изменением длины факела, причем струи при максимальной длине факела отклоняют на 40-50 от горизонтали в сторону пода колодца, а воздух, идущий на горение через горелку и дополнительными струями, подают соответственно в количестве 0,85-0,9 и 0,2-0, 15 от теоретически необходимого, расход воздуха через горелки изменяют обратно пропорционально степени крутки факела, а суммарный расход rasa и воздуха на горение сохраняют постоянным.

1447900

4@И

Фиг.2

Составитель Г.Наумова

Т екред M. Ходанич КорректоР Г.Реаетник

Редактор М. Недолу кенко

Заказ 6812/31

Тирах 545 Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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