Печь косвенного нагрева металла

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >817451 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеио26,12.78 (21) 269 7109/22-02 с присоединением заявки ¹ (a Kn 3

27 В 9/()О

Государственный комитет

СССР ио аелаи изобретений н откоытнй (23) ПриоритетОпубликовано300381. Бюллетень No 12 (53) УДК 621. 783.

° 246 (088. 8) Дата опубликования описания 30.0 331 (72) Авторы изобретения

В. В. Костяков, А. Г. Зеньковский, В. А. Давыдов, В. Г. Смирнов, А . В.. Аксенов, Е. Й. Самсоно

Д. Д. Шишлов, A. Г. Конышев, Л. И. Миливвск

М. Ае Вассерман, Е. As Коньков и Ае Л. Шврв

Московский вечерний металлургический инстит металлургический завод "Серп и Молот" и Це (71) Заявители (54) ПЕЧЬ КОСВЕННОГО НАГРЕВА МЕТАПЛА

Изобретение относится к разделу ,нагревательных устройств металлургической теплотехники и может быть использовано на заводах металлургической и машиностроительной промышленности в печах для нагрева металла под обработку давлением и в процессе его термообработки.

В настоящее время для повышения качества нагрвваемых заготовок и эффективности использования топлива в печах широко применяют косвенный радиационный режим теплообмейа. Этот режим реализуется при сжигании топлива на поверхности кладки свода, которая является основным источником излучения тепла на металл.

Эффективность применения косвенного. нагрева в значительной степени . определяется возможностью равномерного разогрева всей .поверхности кладки свода, участвующей в теплообмене. Для осуществления в печи режима косвенного нагрева в последнее время используют две схемы отопления, каждая из которых отличается и конструкцией газогорелочных устройств,.и способом их установки на печи.

В нагревательных и термических печах камерного и проходного типа с шириной рабочего пространства до

2,0-2,5 м предпочтение отдается использованию обычных турбулентных горе-.. лок с установкой их тангенциально своду на боковых стенах соосно или в шахматном порядке. Эта схема отопления лишена многих эксплуатационных и технологических недостатков, присущих сводовому отоплению плоскопламенными горелками. Установка горелок на боковых стенах не только упрощает их обслуживание, но и исключает необходимость применения специальных огнеупорных элементов сложной конфигу15 рации, которые используются при сво« довом отоплении, серийное производство которых до сих пор . не .налажено.

При использовании обычных турбулент- ных горелок в печах косвенного нагре20 ва и установке их на боковых стенах основное внимание необходимо уделять обеспечению равномерного омывания всей излучающей поверхности свода раскаленными продуктами сгорания.

25 Анализ промышленной эксплуатации печей косвенного нагрева металла и проведенные в МВМИ исследования показали, что этот вопрос может быть успешно решен при использовании осо30 .бенностей аэродинамики закрученного на..тйльног<> ф<н«:л<»> с.оответстнующей отработке конструктивных парам TpoB горелочного устройства.

Известна печь косвенного нагрева металла, которая отапливается горелками, установленными на боковых стенах и подающими горящую газовоз5 душную смесь в виде прямоточных нас:тильных струй >1) .

Угол раскрытия на плоскости таких струй достигает лишь ЗОО, поэтому для равномерного разогрева всей поверхности свода необходимо установить большое количество горелок, что усложняет систему коммуникаций печи.

Однако даже при шахматном располо><еиии горелок равномерность разогрева 15 свода невелика, что неблагоприятно сказывается на кач<>стве нагрева металла, особенно в печах садочного типа.

К основным особенностям распро- щ странения свободных закрученных струй следует отнести значительно больший, по сравнению с прямоточной струей, угол раскрытия, который в зависимости от степени крутки и типа завихрителя может достигать 101

Эта особенность аэродинамики закрученных струй мо><ет быть использована при отоплении печей, работающих в режиме косвенного нагрева, когда горелки. устанавливают тангенциалbно излучающей поверхности свода. Проведенные исследования подтвердили, что по аналогии со свободной и полуограниченной прямоточными струями настильная закрученная струя в сравнении со свободной закрученной увеличивает угол раскрытия на поверхности на 22 — 75 для завихрио теля с простым тангенциальным вводом при изменении конструктивного 4О параметра крутки и от 2,43 до 4,8, определяемого по известной формула(6к-а>

П где d — диаметр цилиндрической камеры горелки, а — размеры прямоугольного патрубка подвода воздуха.

Известна печь косвенного нагрева металла, содержащая футерованную рабочую камеру, установленные под сводом на боковых стенах горелочные устройства, включающие цилиндрическую камеру с тангенциально установленным патрубком подвода воздуха и горелочным камнем, который состоит иэ двух состыкованных по осевой плоскости частей, составляющих один общий Ы туннель. При этом верхняя часть туннеля выполнена с тороидальным выходом, а нижняя - с цилиндрическим L2) .

Недостатки печи — трудность изготовления горелочных камней с торо щ идальным выходом ; недостаточный срок службы горелочных камней из-за наличия прогара в месте стыковки верхней и нижней их частей; малый диапазон регулирования горелки, в связи д со срывом пламени с горелочного туннеля сложной формы, а так>хе недостаточная дальнобойность факела, что приводит к неравномерности разогрева излучающего свода по длине факела и, как следствие этого, к снижению КПД печи.

Цель изобретения — повышение качества нагрева заготовок и КПД печи, эа счет более равномерного нагрева свода.

Поставленная цель достигается тем, что каждое горелочное устройство расположено под углом P = 0-15 к горизонтальной.

На чертеже изображена предлагаемая печь, поперечный разрез.

Печь содержит футерованную рабочую камеру 1, свод 2, под 3, боковые стены 4 с установленными на них под сводом в шахматном порядке горелочные устройства 5, цилиндрическую камеру 6 с тангенциальным патрубком

7 для подвода воздуха и горелочный камень 8 с цилиндрическим туннелем 9.

Ось горелочного устройства располагается под углом 4 от 0 до 15 к гглоскости пода. Эти пределы объясняются следующим.

При установке горелок с 4 < 0 резко уменьшается .угол раскрытия настильного факела на поверхности, что отрицательно сказывается на равномерности нагрева свода.

При установке горелок с < > 15 возрастает ударное действие факела на поверхности свода и возможен локальный перегрев участка свода,что такие ухудшает равномерность его нагрева.

Пределы расстояния от продольной оси горелки до линии сопряжения поверхностей свода и боковой стены обусловлены сложностью конструктивного выполнения в области h с 0,5 dO и уменьшением угла раскрытия на поверхности свода в начальном участке струи при h ) 2,0dp Следует отметить, что меньшие пределы угла Y и расстояния h более приемлемы для установки горелок на печах .с плоским сво.,дом,а большие на печах с арочным сводом.

При возрастании расстояния е от начала воздушного патрубка до торца цилиндрической камеры горелки больше

1,9 д<>падает угол раскрытия факела на поверхности свода, что обусловлено увеличением потерь энергии при вращении струи в цилиндрическом ка" нале горелки, при е (О,II5 d<> резко возрастает неравномерность распределения скоростей по окружности струи, что связано с недостаточным временем вращения газовоэдушной смеси в горелочном устройстве.

При снижении длины горелочного туннеля e c 1,5dp возрастает опасность обгорения металлических частей горелки, что объясняется значительным про817451

Формула изобретения

Составитель Г. Назарова

Редактор A. Мотыль Техред Н.Майорош

Корректор Г. Назарова

Заказ 1311/52 Тираж 658 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 никновеннем осевых обратных токов раскаленных продуктов сгорания природного газа в горелочный туннель, при е 2,5d становятся заметными потери энергии крутки из-эа трения о стенки горелочного туннеля газовоздушного потока, что уменьшает угол раскрытия на поверхности настильного закрученного факела.

Печь работает следующим образом.

Горящие закрученные газовоздушрые струи, вытекающие из вихревых горелок, стелятся по внутренней поверхности свода печи с углом раскрыо тия у корня факела до 152 и дальнобойностью в 2-2,5 большей, чем у известного устройства. Наряду с устранением недостатков горелочных камней с тороидальным выходом и расширением диапазона регулирования горелки одной горелкой отапливается площадь, по форме близкая к прямоугольнику, большая сторона которого совпадает с осью горелочного устройства. Стелящиеся факелы отдельных горелок равномерно разогревают всю поверхность свода печи косвенного нагрева металла, который затем излучает тепло на нагреваемые заготовки ° За счет повышения равномерности нагрева излучающего свода увеличивается его средняя эффективная температура и степень черноты. Это обеспечивает равномерный тепловой поток с излучающего свода на заготовки, что улучшает качество их нагрева и создает экономию топлива при заданном тепловом режиме в печи, что влечет за собой повышение КПД печи.

Печь косвенного нагрева металла, содержащая футерованную рабочую камеру, установленные под углом к своду на боковых стенах плоскопламенные

15 гщ,елочные устройства с тангенциально установленным патрубком подвода воздуха, туннелем и выходным соплом, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества

2О нагрева заготовок, туннель горелочного устройства выполнен цилиндрическим..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 253841, кл. С 21 0 9/00, 1968 °

2. Авторское свидетеЛьство СССР по заявке В 2553708, кл..С 21 0 9/00, 1977.