Способ управления факелом

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 09.03,77 (21) 2459781/22-0 с присоединением заявки1 Р 9/ дарственный комите СССР риоритет(088.8) тень32 43) Опубликова 45) Дата опубл о 30.08.79, Бю кования опис по делам изобретений н открытий(71) Заявитель С. И, Аверин и Л. Г. Панюхно епропетровский ордена Трудового Красного Знаме металлургический институт(54 Изобретение относится клургии, к области нагревапрокаткой.Известен способ управления факела, повышающий равномерность нагрева камеры и слитков 1. Над горловиной колодца установлена огнеупорная П-образная перегородка. В таком колодце рабочее пространство разделено на две части; топливо и воздух, поступая из горловины, ударяются об огнеупорну.ю перегородку и распределяются по камерам. В момент удара и обтекания огнеупорной перегородки значительно улучшается процесс перемешивания газа с воздухом и происходит сокращение длины факела, фронт горения перемещается несколько ближе к подине. Именно в этом сказывается одна из положительных сторон управления фалека в колодце.Однако в управлении факела такого колодца имеются серьезные недостатки. Прежде всего должна сказываться возможная неравномерность распределения топлива и воздуха между отдельными камерами, Ничто не препятствует произвольному появлению в камерах индивидуального теплового и температурного режимов.Известен способ управления факелом, например, в рекуперативных нагревательных колодцах с отоплением из центра пода,включающии подачу газовоздушного потока и дополнительного энергоносителя 21.Недостатком указанного способа является невозможность управления местоположеб нием фронта пламени по высоте колодца внепосредственной близости от низа слитков по заранее заданной программе,Целью изобретения является регулирование положения и геометрии факела, интен О сификация сжигания топлива, увеличениестойкости кладки, более равномерное распределение температурных зон в рабочем пространстве, сокращение времени нагрева и улучшение процесса жидкого шлакоуда ления.Поставленная цель достигается тем, чтогазовоздушный поток и дополнительный энергоноситель на входе в колодце затормаживают с помощью отражателя.20 Торможение потока в значительной мерепроизводится путем гашения энергии движения при ударе о препятствие, для чего на пути топливно-воздушного потока внутри рабочей камеры над горловиной уста навливается твердое тело заданной геометрической формы (отражатель), После соприкосновения с отражателем топливно- воздушный поток становится менее энергичным, что облегчает возможность управле- ЗО ния его формой и дальнейшим перемещени 3 68257445 50 бб 60 65 ем. Механический отражатель выполняет работу и по частичному отклонению потока в заданном направлении.Основная роль в формировании факела отводится потоку дополнительно введенного в рабочее пространство колодца энергоносителя, например воздуха. Дополнительный воздух подается в пространство между рабочей поверхностью отражателя и топливо-воздушным потоком в количестве и с параметрами достаточными для дальнейшего торможения как центральных, так и периферийных, по отношению к отражателю, участков топливного потока и рекуперативного воздуха, а также для придания нового заданного направления движения топливно- воздушной смеси.Сочетание операции торможения регулируемого потока на отражателе, по поверхности которого движется жесткая струя дополнительно поданного воздуха, с направленным воздействием этого потока на топливно-воздушную смесь позволяет легко управлять факелом колодца.Наличие отражателя частично перекрывает центральную верхнюю часть рабочей камеры колодца, оттесняя от нее факел.Процесс управления формой и размерами факела происходит внутри рабочего пространства над горловиной колодца.Отопление колодца происходит следующим образом.Топливо и нагретый в рекуператорах воздух поступает через горловину. При отсутствии дополнительного энергоносителя топливо с воздухом на горение соприкасается с отражателем и, в зависимости от энергичности удара, образует факел, несколько отраженный в стороны к слиткам, но по- прежнему вытянутый вверх к крышке колодца,Положение резко меняется после подачи дополнительного энергоносителя (воздуха) . Появление нового аэродпнамически активного потока решающим образом изменяет картину движения газов в рабочей камере колодца. Вовлекая в свое движение ранее подторможенный топливно-воздушный поток, дополнительный поток энергоносителя сообщает ему направление движения и придает ему геометрическую форму, близкую к геометрии самого жесткого потока. Количество движения энергоносителя, место его ввода в рабочее пространство, направление движения после отражения подчинено решению главной задачи - занять геометрическое положение в рабочем пространстве колодца, которое является наиболее предпочтительным для размещения в нем факела. Исследования показывают, что угол отражения жесткого потока энергоносителя зависит от его количества движения в момент соприкосновения с поверхностью отражателя. 1 О 1 б 20 2 б 3040 На чертеже показана схема управления факелом в рабочем пространстве колодца.Топливо п воздух на горение поступают через горловину 1 в рабочее пространство колодца 2. На пути топливно-воздушной смеси внутри рабочего пространства над горловиной колодца, исключающей ее аэродинамическое перекрытие, установлено твердое тело - отражатель 3. Дополнительный энергоноситель, воздух, подается к отражателю.Управление факелом и температурным режимом нагрева слитков в любой заданный момент работы, вне зависимости от тепловой нагрузки, осуществляется изменением расхода (давления) дополнительного воздуха. На чертеже пунктиром показаны различные варианты возможного расположения факела. Стрелки а, показывающие направление течения отраженного от твердого тела воздуха, иллюстрируют тот факт, что при подаче различного количества энергоносителя (воздуха) на отражатель, угол его отражения изменяется и это обстоятельство позволяет энергично воздействовать на топливно-воздушный поток, поворачивая его вниз к подине.Конструктивные элементы, участвующие в организации описанного способа сжигания топлива, имеют конкретную геометрическую форму и размеры в зависимости от характеристик топливно-воздушной струи и параметров дополнительного энергоносителя.Пример, Рекуператпвный нагревательный колодец с отоплением пз центра подины оборудован принятой для такого типа колодцев горловиной, через которую в рабочее пространство поступает нагретый воздух. По центру горловины установлена горелочная труба. Над горечной трубой укреплен отражатель, расположенный внутри рабочего пространства колодца. Дополнительный воздух на отражатель подан через трубу. Управление факелом осуществляется изменением положения заслонки (дросселя), установленной над подводящей управляющей воздух магистрали.Как показывает эксперимент, полный предел управления факела в диапазоне от вертикального до стелющегося по подине достигается при использовании компрессорного воздуха с давлением 1,5 - 2,5 ати и расходом, составляющим 0,03 - 0,15 от стехиометричсского количества воздуха на горение.В качестве управляющей среды мохкет быть использован любой другой газообразный или парообразный энергоноситель.Управление факела по предлагаемому способу позволит не только равномерней нагревать слитки по высоте и поперечному сечению, но и включить в процесс интенсивного теплообмена дополнительные поверхности нагрева слитков. Это позволит эконо682574 тельного энергоносителя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью регулирования положения и геометрии факела, газовоздушный поток и дополнительный энергоноситель на входе в колодец затормаживают с помощью отражателя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 508545, кл. С 21 Р 9/70, 1976,2. Авторское свидетельство СССР162561, кл. С 21 Р 9/70, 1964,Составитель Г. Назарова ректор Т, Добровольска едактор Т. Пилипенк аказ 2119/5 Изд.521 НПО Поиск Государственного комитета СССР п 113035, Москва, Ж, Раушскпография, пр. Сапунова, 2 мить время как в периоде томления слитков, так и в периоде подъема температуры (при условии достаточной тепловой мощности колодца).По предварительной оценке производи тельность колодцев может быть увеличена на 20 - 25%. Формула изобретенияСпособ управления факелом, например, в 10 рекуперативных нагревательных колодцах с отоплением из центра пода, включающий подачу газовоздушного потока и дополнираж 658 Подписноеделам изобретений и открытийнаб., д, 4/5