Способ сжигания газа в плавильных печах и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области металлургической теплотехники и может быть использовано на заводах металлургической , термической и машиностроительной промышленности при разработке нагревательных и плавильных печей, а также других высокотемпературных теплоагрегатов. Целью изобретения является интенсификация процесса плавления. Цель достигается за счет организации чередования сжигания газа в факеле ив слое дробленого огнеупорного материала, причем в период разогрева шихты сжигание газа организуют в объеме плавильной камеры и на перфорированной поверхности крышки плавильной печи за счет выноса факела за пределы слоя и горения над слоем, а в период плавления и доводки для организации беспламенного горения факел погружают в слой за счет снижения подачи газа и воздуха на 15-20%. Устройство для осуществления способа сжигания газа содержит камеру, заполненную слоем дробленого огнеупорного материала, помещенный в слой теплостойкий тигель , съемную огнеупорную камеру, внутренняя часть которой выполнена параболической и сфокусирована в зоне размещения тигля, а также имеет отверстия, соединяющие рабочую камеру с продольньм дымоотводяощм коллектором , проходящим внутри крьшпси. Кроме того, имеется система подготовки и сжигания газа, обеспечивающая подачу в слой газа и воздуха, при этом за счет турбулизирующих свойств засыпки слоя происходит образование газовоздушной смеси, которая, сгорая, разогревает слой и размещенный в слое тигель. Продукты сгорания поступают через радиальные отверстия в крышке в продольный дымовой коллектор, разогревают крьшжу плавильной печи и затем удаляются в атмосферу. 2 з.п. ф-лы,. 1 ил. S О) Од со ю 05 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4258923/23-02 (22) 23. 06. 87 (46) 30.03.89. Бюл. Р 12 (71) Московский вечерний металлургический институт и Проектный и научноисследовательский институт "Мосгазниипр оект" (72} В.А. Давыдов, А. Г. Зеньковский, К.Ф.Ридер, P.Ë.Ðåëèí, E.Н.Шуркин и Е.А.Дорошина .(53) 621.78.012.3:621.745.662.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1121244, кл. С 03 В 5/16, 1983.

Равич М.Б,. Поверхностное беспла менное горение. — М. — Л.: Иэд-so

АН СССР, 1949, с. 11, рис. 4. (54) СПОСОБ СЖИГАНИЯ ГАЗА В ПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области металлургической теплотехники и может быть использовано на заводах металлургической, термической и машиностроительной промышленности при разработке нагревательных и плавильных печей, а также других высокотемпературных теплоагрегатов. Целью изобретения является интенсификация процесса плавления. Цель достигается за счет организации чередования сжигания газа в факеле и в слое дробленого огнеупорного материала, причем в

Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано на заводах металлургической, энергетической и машиностро„,SU„„1469269 А1 период разогрева шихты сжигание газа организуют в объеме плавильной камеры и на перфорированной поверхности крышки плавильной печи эа счет выноса факела эа пределы слоя и горения над слоем, а в период плавления и доводки для организации беспламенного горения факел погружают в слой эа счет снижения подачи газа и воздуха на 15-20Х. Устройство для осуществления способа сжигания газа содержит камеру, заполненную слоем дробленого огнеупорного материала, помещенный в слой теплостойкий тигель, съемную огнеупорную камеру, внутренняя часть которой выполнена параболической и сфокусирована в soне размещения тигля, а также имеет отверстия, соединяющие рабочую камеру с продольным дымоотводящим коллектором, проходящим внутри крышки. Кроме того, имеется система подготовки и сжигания газа, обеспечивающая подачу в слой газа и воздуха, при этом за счет турбулиэирующих свойств засыпки слоя происходит образование газовоздушной смеси, которая, сгорая, разогревает слой и размещенный в слое тигель. Продукты сгорания поступают через радиальные отверстия в крыпке в продольный дымовой коллектор, разогревают крышку плавильной печи и затем удаляются в атмосферу. 2 з.п. ф-лы,. t ил.

2 ительной промыпленности нри разработке нагревательных и плавильньг печей, а также других высокотемпературных теплоагрегатов.

1469269

Цель изобретения — интенсификация процесса плавления.

Согласно способу сжигания газа в плавильных печах, включающему подачу газа и воздуха в слой дробленого огнеупорного материала, образование в этом слое газовоздушной смеси и нагрев шихты продуктами сгорания и тепловым излучением теплоотдающего торца слоя, в период разогрева шихты для выноса факела за пределы слоя и горения над слоем и нагрева поверхности тигля излучением газ :и воздух подают В количестве, соответствующем 15 тепловыделению на единицу площади засыпки слоя дробленого огнеупорного материала 5,8-6,9 ИВт(м, а в период г плавления и доводки для организации беспламенного горения в слое дробленого огнеупорного материала подачу газа и воздуха снижают на 15-20Х, что соответствует величине тепловыделения на единицу площади засылки слоя

5 0-5,5 МВт/мг.

На чертеже приведена схема конструкцИи для осуществления способа сжигания газа в плавильных печах.

Устройство содержит корпус 1, в верхней части которого выполнена .огнеупорная крьппка 2. В крышке 2 выполнен сквозной канал 3, сообщающийся с каналом 4 отсоса и сопряженный с коллектором 5 удаления продуктов сгора ния. Рабочая камера 6 плавильной печи, заполненная слоем 7 дробленого З5 огнеупорного материала, содержит тигель 8, в верхней части которого установлено устройство 9 для загрузки в тигель шихты и удаления расплавленного материала. Под рабочей камерой 40

6 размещен воздушный коллектор 10, подача воздуха в который осуществляется из патрубка 11. В основании рабочей камеры 6 выполнено осевое отверстие 12, в котором с кольцевым зазором 13 установлен патрубок 14 . подачи газа. В. нижней части плавильной печи выполнено устройство 15, обеспечивающее наклон печи для слива расплавленного материала. 50

Устройство работает следующим образом.

После подачи газа через патрубок

Ю

14 и воздуха по патрубку 11, а также . загрузки тигля 8 известным способом 55 производится розжиг плавильной печи.

После поступления в слой 7 дробленого огнеупорного материала газа из патрубка .14 и воздуха, поступающего в этот слой через кольцевой зазор 13 из коллектора 10,за счет турбулизируюцих свойств засыпки слоя 7 происходит образование газовозду ной смеси, которая, сгорая, разогрев ет слой 7.

Образовавшиеся в результате сгорания газовоздушной смеси проду ты сгорания через каналы 4 поступают сквозной канал 3, а затем в дымовои коллектор

5, из которого удаляются атмосферу.

После расплавления мат риала, помещенного в тигле, и до тижения им требуемой температуры про эводится прекращение подачи газа и1воздуха и после отсоединения от печ крышки с помощью устройства 15 про зводится наклон печи для слива рас лавленного материала и загрузка ново партии.

-Интенсификация процесс плавления достигается за счет того,j что при холодной шихте ее эффективнее разогревать с открытой поверхности, а не через стенки тигля, для э того сжигание газа организуют в объ(еме плавильной камеры и на перфорированной поверхности крьппки плавильной печи, при этом температурный уровень перфорированной поверхности крьшпси

1250-1350ОС соответствует условиям интенсивного теплообмена.

По мере разогрева шихты и приближения ее температуры к температуре поверхности крышки ее теплоотдача становится неэффективной. Для повышения температурного уровня теплоотдающей среды до 1600-1650 0 факел "погружают" в слой. Тепло от раскаленного слоя дробленого огнеупорного материала передается теплопроводностью через стенки тигля и при значительном температурном напоре в этот период обеспечивается необходимая скорость разогрева металла в тигле.

Экспериментальные исследования позволили установить, что полнота сжигания газа в слое дробленого. огнеупорного материала обеспечивается при выполнении высоты засыпки слоя не менее

Н =(10 — 12)d, (1) где d - -приведенный средневзвешенный диаметр элемента дробленого огнеупорного материала, м;

Н - высота засыпки слоя дробленого огнеупорного материала, м.

1469269

Физически это объясняется следукщим образом: при тепловьщелениях, меньших 6,9 МВт/и, пламя формируется в

5 плавильной камере непосредственно над слоем, играющим роль горелочного камня, а при тепловыделениях, больших 6,9 МВт/м1, происходит отрыв пламени от слоя и формирование его вблизи перфорированной поверхности крышки .

Интенсификация процесса нагрева материала, размещенного в тигле, способствует также параболическая выточка в крышке печи, сфокусированная в зоне размещения тигля.

Величина тепловыделения на единицу площади в соответствии с принятой схемой печи может быть определена по га фоРмуле в,q, F -F

К т (2) и-Ь

Р= — — — (3) 4

Я

40 (4) Формула иэ обретения

При выполнении высоты засыпки слоя меньше 10 d горение в пределах засыпки не завершается и над слоем огнеупорного материала возникает устойчивый факел,тем самым снижается тепловое напряжение в огнеупорной засыпке.

Выполнение засыпки слоя дробленого огнеупорного материала высотой более 12d приводит к снижению тепловых напряжений в слое и, как следствие, к уменьшению интенсификации процесса плавления.

Вместе с тем при выполнении высоты засыпки слоя дробленого огнеупорного материала Н=(10 - 12)d полнота сгорания топлива обеспечивается таким режимом горения, когда тепловыделение на единицу площади засыпки слоя составляет величину 5,0-5,5 МВт/м .

При снижении тепловыделения на единицу площади до значений, меньпих, чем 5,0 МВт/м, горение в слое

2 полностью не завершается и догорания горючих продуктов над слоем вследствие снижения температурного уровня не дос ти ra ется .

При повышении тепловыделения до значений, превышающих величину

5,5 МВт/м, вследствие увеличения линейных скоростей и, как следствие, сокращения времени пребывания продуктов горения в зоне высоких температур происходит "вынос" факела иэ слоя.

Увеличение величи ны тепловых напряжений дос гига ется, в частности, увеличением подачи газа и воздуха.

Как показали экспериментальные исследования, увеличение подачи газа и воздуха, вызывая "вынос" факела иэ слоя, создает условия для догорання газа в непосредственной близости от теплоотдающей поверхности слоя, обеспечивая таким образом интенсивный разогрев свода печи.

Дальнейшее увеличение подачи газа и воздуха, соответствующее тепловыделению, большему 6,9 МВт/м, не инЪ тенсифицируя теплообмен в объеме плавильной камеры, приводит к незавер шенности процесса выгорания в ней топлива и, как следствие, к частичному догоранию в каналах отсоса. При этом в отходящих газах, удаляемых в атмосферу, появляются продукты недожога (СО и Н ) и снижается коэффициент использования топлива в печи. где F „ - площадь сечения камеры горе25 ния, м

2.

Р— площадь сечения тигля, м .

В соответствии с формулой (2), а также полагая, что величины Г„и

F могут быть определены по формуЗО JISM: и В где  — приведенный диаметр слоя дробленого огнеупорного ма териала, м;

Ь вЂ” приведенный диаметр тигля,м; величина В может быть выражена следующим образом:

Данный способ сжигания газа в плавильных печах н устройство для его

45 осуществления позволяют интенсифицировать процесс плавле ыя, что, в свою очередь, позволяет сократить расход природного газа.

1. Способ сжигания гаэя в плавильных печах, включающий подачу газа и воздуха в слой дробленого огнеупорного материала, образование в этом слое газовоздушной смеси н нагрев пихты продуктами сгорания и тепловым излучением теплоотдающего т ворца слоя, отличающийся тем, что, с

1469269 целью интенсификации процесса плавления, в период разогрева шихты органиsyxrr горение факела над слоем и нагрев поверхности тигля излучением, при этом газ и воздух подают в количестве, соответствующем тепловыделению. на единицу площади saсыпки слоя

5,8-6,9 ИВт/м ., а в период плавления и доводки организуют беспламенное горение в слое дробленого oríåóïoðèoão материала, при этом подачу газа и воздуха снижают до величины, соответствующей тепловыделению на единицу площади засыпки слоя 5,0-5,5 ИВт/м .

2. Устройство для сжигания газа в плавильных .печах, содержащее камеру, состоящую из кожуха с теплоизоляцией, заполненную слоем дробленого огнеупорного материала, теплостойкий тигель, систему подготовки и сжигания топлива, состоящую из газового сопла . и воздушного короба, систему дымоудаления и сьемную огнеупорную кры-. шку, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса плавления, огнеупорная крышка выполнена с продольным дымоотводящим коллектором, проходящим внутри крышки, отверстиями, соединяющими рабочую камеру с продольным дымоотводящим коллектором, при этом, высота засыпки слоя дробленого огнеупорного материала равна (10" 12)d, гд веденный средневзвешенный элемента засыпки дроблено кого материала, а приведе метр. В засыпки слон дробл упорного материала равен

d — придиаметр о огнеупорный диа ного огнегде В„ - расход газа в п вильной l5 печи, м /с; — теплотворная сп обность

Н природного газа, мДж/м

Ч вЂ” тепловыделение н единицу площади засыпки лоя дробле20 ного огнеупорног материала, составляющего (5 05,5) ИВт/м ;

Ь вЂ” приведенный днам тр тигля,м.

3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что нутренняя часть огнеупорной крышки выполнена в ниде параболической пов рхности, сфокусированной в зоне размещения тигля.