Печь косвенного нагрева металла

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл. Р 27 В 9/90 Государственный комитет СССР по аелам изобретений н открытий(53) УДК 621, 783. .246 (088, 8) Дата опубликования описания 30.0 381,",Феской.,щчермет3 Ь 1. Л Московский вечерний м металлургический заво аллургический инстит нСерп и Молот" и Це Заявители 4) ПЕЧЬ КОСВЕННОГО НАГРЕВА МЕТАПЛ шахмлении твщих 15 аждаярукцивй пособом пече пров зали пеши .бенк Изобретение относится к разделу,нагревательных устройств металлургической теплотехники и может быть использовано на заводах металлургической и машиностроительной промышленностив печах для нагрева металла подобработку давлением и в процессе еготермообработки.В настоящее время для повышениякачества нагрвваемых заготовок иэффективности использования топливав печах широко применяют косвенныйрадиационный режим теплообмейа. Этотрежим реализуется при сжигании топлива на поверхности кладки свода,которая является основным источникомизлучения тепла на металл.Эффективность применения косвенного. нагрева в значительной степени .определяется возможностью равномерного разогрева всей .поверхности кладкисвода, участвующей в теплообмене. Дляосуществления в печи режима косвенного нагрева в последнее время используют две схемы отопления, киз которых отличается и констгазогорелочных устройств, и сих установки на печи,В нагревательных и термическихпечах камерного и проходного типа с шириной рабочего пространства до 2,0-2,5 м предпочтение отдается использованию обычных турбулентныхгоре- лок с установкой их тангенциально своду на боковых стенах соосно или ватном порядке. Эта схема отопя лишена многих эксплуатационныххнологических недостатков, присусводовому отоплению плоскопламенными горелками. Установка горелок на боковых стенах не только упрощает их обслуживание, но и исключавт необходимость применения специальных огнеупорных элементов сложной конфигурации, которые используются при сво довом отоплении, серийное производство которых до сих пор . не,налажено, При использовании обычных турбулент- ных горелок в печах косвенного нагрева и установке их на боковых стенах основное внимание необходимо уделять обеспечению равномерного омывания всей излучающей поверхности свода раскаленными продуктами сгорания.Анализ промышленной эксплуатациий косвенного нагрева металла иедвнные в МВМИ исследования покачто этот вопрос может быть усо решен при использовании осоостей аэродинамики закрученногона.:тйльного фак:лч н соотнетс:тнующей отработке конструктивных параметров горелочного устройства.Известна печь косвенного нагрева металла, которая отапливается горелками, установленными на боковых стенах и подающими горящую газовоз 5 душную смесь в виде прямоточных нас,тильных струй 1 .Угол раскрытия на плоскости таких струй достигает лишь 30 а , поэтому для равномерного разогрева всей поверхности свода необходимо установить большое количество горелок, что усложняет систему коммуникаций печи, Однако даже при шахматном расположении горелок равномерность разогрева 15 свода невелика, что нЕблагоприятно сказывается на качестве 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 моет быть использована при отоплении печей, работающих в режиме косвенного нагрева, когда горелки устанавливают тангенциально 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 завихриотеля с простым тангенциальным вводом при изменении конструктивного 4 ц параметра крутки и от 2,43 до 4,8, определяемого по известной формудкбк-агде д- 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 55туннель. При этом верхняя часть туннеля выполнена с тороидальным выходом, а нижняя - с цилиндрическим 2 .Недостатки печи - трудность изготовления горелочных камней с торо. щидальным выходом; недостаточный срокслужбы горелочных камней из-за на"личия прогара в месте стыковки верх"ней и нижней их частей; малый диапазон регулирования горелки, в связи д со срывом пламени с горелочного туннеля сложной формы, а такхе 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 Ч : 0-15 а 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 Ч от О до 15 к плоскости пода. Эти пределы объясняются следующим.При установке горелок с Ч0 резко уменьшается .угол раскрытия настильного факела на поверхности, что отрицательно сказывается на равномерности нагрева свода.При установке горелок с15 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 конструктив" ного выполнения в области Ь с 0,5 дб и уменьшением угла раскрытия на поверхности свода в начальном участке струи при Ь ) 2,0 дд. Следует отметить, что меньшие пределы угла У и расстояния Ь 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 дбпадает угол раскрытия факела на поверхности свода, что обусловлено увеличением потерь энергии при вращении струи в цилиндрическом ка" нале горелки, при е ( 0,45 Ое резко возрастает неравномерность распределения скоростей по окружности струи, что связано с недостаточным временем вращения газовоэдушной смеси в горелочном устройстве.При снижении длины горелочного туннеля е с 1,5 д возрастает опасность обгорения металлических частей горелки, что объясняется значительным про817451 формула изобретения Печь косвенного нагрева металла,содержащая футерованную рабочую камеру, установленные под углом к сводуна боковых стенах плоскопламенные15 гщ,елочные устройства с тангенциально установленным патрубком подводавоздуха, туннелем и выходным соплом, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения качества2 О нагрева заготовок, туннель горелочного устройства выполнен цилиндрическим,.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 253841, кл. С 21 О 9/00, 19682. Авторское свидетеЛьство СССРпо заявке В 2553708,клС 21 О 9/00, 1977. Составитель Г. Назароведактор А. Мотыль Техред Н.Майорош ектор Г. Назарова 1/52 Тираж 658 НИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 5, Москва, 3-35, Раушская, Заказ 1 писное ета СССРытийб., д; 4/5 П "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 фил никновением осевых обратных токов раскаленных продуктов сгорания природного газа в горелочный туннель, при е2,500 становятся заметными потери энергии крутки из-эа трения о стенки горелочного туннеля газо- воздушного потока, что уменьшает угол раскрытия на поверхности настильного закрученного факела.Печь работает следующим образом.Горящие закрученные газовоздушиые струи, вытекающие из вихревых горелок, стелятся по внутренней поверхности свода печи с углом раскры"отия 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 заготовкиЗа 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 создаетэкономию топлива при заданном тепловом режиме в печи, что влечет засобой повышение КПД печи.