Рекуперативный нагревательный колодец
Владельцы патента RU 2637199:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к устройствам для нагрева слитков металла перед прокаткой. Рекуперативный нагревательный колодец содержит камеру в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченную футерованными стенами, подом и перемещаемой крышкой, горелку, расположенную в верхней части фронтальной стены камеры. Камера в нижней части снабжена горелками, расположенными на общей горизонтальной оси на одной из боковых стен на расстоянии от пода, равном 0,25-0,30 от высоты стены. Технический результат заключается в обеспечении уменьшения времени нагрева слитков в печи, повышении производительности, снижении расхода топлива за счет равномерного нагрева слитков металла в колодце. 2 ил.
Изобретение относится к устройствам для нагрева слитков металла перед прокаткой.
Известен рекуперативный нагревательный колодец, состоящий из камеры, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченной футерованными стенами, подом, снабженного перемещаемой крышкой и горелкой (Кривандин В.А., Егоров А.В. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии. - М.: Металлургия, 1989. 462 с.).
Недостатком данной конструкции является неравномерность распределения температур как по длине камеры, так и по высоте слитков, что приводит к необходимости выдерживать слитки в камере колодца дополнительное время и к дополнительному расходу топлива.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является рекуперативный нагревательный колодец, содержащий камеру, выполненную в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченную футерованными стенами, подом и перемещаемой крышкой, горелку, расположенную в верхней части фронтальной стены камеры (RU, №2521772, кл. C21D 9/70, 2014 г.).
Недостатком данного рекуперативного нагревательного колодца является неравномерность распределения тепловых потоков и температур по боковым поверхностям слитков. Боковые поверхности слитков, обращенные к горизонтальной оси симметрии колодца, нагреваются быстрее, так как на эти излучают все зоны нижнего и верхнего факелов. Боковые поверхности слитков, обращенные друг к другу, нагреваются медленнее, так как на них излучение остальных зон факелов экранируется соседними слитками. Неравномерный нагрев боковых поверхностей слитков приводит к дополнительным затратам времени на выдержку слитков в колодце для выравнивания температур по всем четырем боковым поверхностям слитков к дополнительному расходу топлива, так как во время выдержки верхний и нижний факелы не отключаются.
Технической проблемой изобретения является разработка новой конструкции рекуперативного нагревательного колодца с возможность равномерного распределения тепловых потоков.
Техническим результатом является обеспечение уменьшения времени нагрева слитков в печи, повышению производительности, снижение расхода топлива за счет равномерного нагрева слитков металла в колодце.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что рекуперативный нагревательный колодец содержит камеру, в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченную футерованными стенами, подом и перемещаемой крышкой, горелку, расположенную в верхней части фронтальной стены камеры. Согласно изобретению камера в нижней части дополнительно снабжена горелками, расположенными по горизонтальной оси на одной из боковых стен на расстоянии от пода, равном 0,25-0,30 высоте стены.
Наличие горелок, расположенных по горизонтальной оси на одной из боковых стен позволяет создать длинные, узкие факелы в нижней части камеры, причем оси факелов расположены параллельно боковым поверхностям слитков, обращенных друг к другу. При таком расположении факелов они излучают тепло на противоположные поверхности слитков, нагревая их. Мощность факелов такова, что потоки теплового излучения факелов, падающих на поверхности слитков, не вызывает их оплавления. Совместная работа длинных, узких факелов в нижней части камеры с факелом в верхней части камеры обеспечивает равномерность нагрева всех четырех боковых поверхностей слитков, что приводит к уменьшению времени нагрева слитков, повышению производительности, снижению расхода топлива.
При расположении горелок на общей горизонтальной оси на боковой стене на расстоянии, меньшем 0,25 высоты стен от пода, длинные, узкие факелы приблизятся к поду, что вызовет его перегрев футеровки и увеличение тепловых потерь через под. При расположении горелок на общей горизонтальной оси на боковой стене на расстоянии, большем 0,30 высоты стен от пода, длинные, узкие факелы удаляются от нижней части слитков и приближаются к их верхней части, обогреваемой верхним факелом, создаваемым горелкой, расположенной на фронтальной стене. В результате приближения нижних длинных, узких факелов к верхнему увеличиваются тепловые потоки на верхней части слитков и скорость их нагрева и уменьшаются тепловые потоки на нижней части слитков и скорость их нагрева, появляется неравномерность нагрева слитков по их высоте, что приводит к дополнительному расходу топлива, снижению производительности нагревательного колодца.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема рекуперативного нагревательного колодца; на фиг. 2 - вид сверху в разрезе А-А.
Рекуперативный нагревательный колодец состоит из камеры 1, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда. Камера 1 с боков ограничена футерованными стенами: фронтальной 2, боковыми 3, задней 4. Сверху камера 1 ограничена перемещаемой крышкой 5, снизу подом 6. Во фронтальной 2 стене в верхней части камеры 1 колодца установлена горелка 7, которая создает над слитками 8 верхний факел 9. В нижней части камеры 1 колодца в боковой 3 стене над подом 6, на расстоянии 0,25-0,30 высоты стен от пода 6, установлены горелки 10, которые формируют нижние длинные, узкие факелы 11. В нижней части камеры 1 на фронтальной 2 стене расположен канал 13 для удаления продуктов сгорания из камеры 1 колодца.
Рекуперативный нагревательный колодец работает следующим образом. Нагреваемые слитки 8 при открытой перемещающейся крышке 5 устанавливают на под 6 камеры 1, после чего крышкой 5 закрывают камеру 1 колодца. Газ и воздух поступают в установленную на фронтальной 2 стене камеры 1 горелку 7. В горелке 7 формируется газовоздушная смесь, которая истекает из горелки 7, зажигается и создает над слитками 8 верхний факел 9. Одновременно газ и воздух поступают в установленные в боковой 3 стене над подом 6 горелок 10 для создания газовоздушной смеси и образования нижних длинных, узких факелов 11. Образующиеся при горении газовоздушных смесей в верхнем факеле 9 и нижних длинных, узких факелах 11 продукты сгорания выводятся из камеры 1 колодца через канал 13.
Таким образом, нижние длинные, узкие факелы 11 нагревают боковые поверхности слитков 8, обращенные друг к другу и к осям симметрии нижних длинных, узких факелов 11, верхний факел 9 нагревает боковые поверхности слитков 8, обращенные к продольной оси симметрии колодца, а нагретые нижними длинными, узкими факелами 11 боковые 3 стены нагревают обращенные к ним боковые поверхности слитков 8, что приводит к равномерному нагреву всех четырех поверхностей слитков 8. Мощность нижних длинных, узких факелов 11 такова, что потоки их теплового излучения на поверхность слитков 8 не вызывают оплавление поверхности слитков. Так как нижние длинные, узкие факелы 11 нагревают нижние части слитков 8, а верхний факел 9 нагревает верхние части слитков 8, то слитки 8 равномерно нагреваются по высоте. Равномерный нагрев всех четырех боковых поверхностей слитков 8 уменьшает общее время нагрева до заданной температуры, повысит производительность колодца, снизит расход топлива.
В настоящее время изобретение находится на стадии технического предположения.
Рекуперативный нагревательный колодец, содержащий камеру, выполненную в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченную футерованными стенами, подом и перемещаемой крышкой, горелку, расположенную в верхней части фронтальной стены камеры, отличающийся тем, что камера в нижней части снабжена дополнительными горелками, расположенными на общей горизонтальной оси на одной из боковых стен на расстоянии от пода, равном 0,25-0,30 от высоты стены.
