Нагревательная кузнечная печь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ФСГСОва,5 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТ,801064104 А зв Г 27 В 9/00; С 21 Р 9/00 рабочую камеру со сводом и подом, раз деленную на методическую зону и высоко температурную зону с перфорированны сводом и дымоотводящим коллектором, под сводовые и торцовые горелки, рекуперато и сопла подачи вторичного воздуха, отди чающаяся тем, что, с целью повышени КПД печи и уменьшения окалинообразо вания нагреваемого металла," методическа зона снабжена сводовым дымоотводящи коллектором, соединенным с коллекторо высокотемпературной зоны посредство канала, в котором размещены соила подач вторичного воздуха.1Изобретение относится к нагревательным устройствам металлургической тепло техники н может быть использовано в вы- сокотемпературных печах для нагрева метал ла под обработку давлением на заводах ма.шиностроительной и металлургической про мышленностн,Известна нагревательная печь, содер.жащая рабочую камеру с перфорированным сводом, система дымоотводящих отверстий которого объединена коллектором, и горел 10 ки, установленные на боковых стенах под сводом 11).Известная лечь обеспечивает высокие показатели качества нагрева заготовок и эффективного использования топлива.Однако режимы работы нагревательных 15 кузнечных печей имеют особенности, которые . накладывают специфические требования к их устройству, В кузнечных печах нагре- ваются заготовки, которые затем подвергаются обработке давлением на кузнечнопрессовом оборудовании, Номенклатура получаемых на таком оборудовании изделий обычно широка, а переналадка его не требует значительного времени, так как при: этом только устанавливаются новые матрица и штамп, Производительность кузнеч но прессового оборудования выражается количеством изделий, обработанных в единицу времени, и от массы заготовки зависит незначительно.При переходе с обработки более массивных изделий на менее массивные количест- З 0 во изделий, снимаемых с пода, не изменяется, но масса металла, нагреваемого в единицу времени, т. е, производителыность печи, уменьшается. Это приводит к росту времени пребывания заготовок в печи и увеличению величины образования окалины. З 5 Для предупреждения этого процесса при снижении произвддительности кузнечной печи необходимо обеспечить безокислитель-ный нагрев, т. е. создавать более стабильный защитный слои продуктов неполного 40 горения.Другой особенностью работы кузнечнцх печей является то, что во время небольших перерывов при переналадке или мелких ремонтах кузнечно-прессового оборудования, а также при перерывах на обед 45 заготовки из печи не вынимаются, т. е." возникает режим холостого хода, В этом случае заготовки находятся в печи без дви.жения, резко увеличивается время их пребывания в высокотемпературной зоне, и увеличивается окалинообразование. Поэтому при холостом ходе также необходимо создать более стабильный защитный слой продуктов неполного горения.В известной печи при пониженной производительности или холостом ходе необхо-димо сжигать топливо в горелках с коэффициентом раехода воздуха меньшим единицы. Образующиеся при этом продукты неполного горения предохраняют нагрева. емый металл от окалинообразования, Но в этом случае резко падает температура Свода и продуктов горения, что ведет к снижению КПД печи.и необходимости увеличения расхода топлива.Если же оставлять коэффициент расхода воздуха, обеспечивающий полное сжигание топлива, то значительно увеличивается окалинообразование. При этом исключена возможность управления степенью рециркуляции продуктов горения через свод.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является нагревательная печь, .содержащая футерованную рабочую камеру со сводом и подом, разделенную на методическую зону и высоко- температурную зону с перфорированным сводом, система дымоотводящих отверстий которого объединена коллектором, подсвободовые и торцовые горелки, рекуператор для нагрева воздуха и устройство подачи вторичного воздуха 12.В известной печи требуемое качество нагрева металла достигается за счет отсоса части продуктов полного горения через свод и подачи на металл продуктов неполного горения, образующихся при сжигании топлива в торцовых горелках с коэффициентом расхода воздуха, равным п = 0,4- 0,5. Однако отсасываемые через свад высокотемпературные продукты горения далее не используются для нагрева металла, так как не поступают в методическую зону. Таким образом, количество продуктов горения, омывающих нагреваемцй металл в методической зоне, уменьшается, что ведет к снижению КПД печи.Кроме того, при снижении производительности печи отсос продуктов горения из высокотемпературной зоны приводит к увеличению неорганизованного подсоса холодного воздуха из окружающего пространства в рабочее, что увеличивает окалинообразование металла и его подстуживание у выгрузочного окна.Во время холостого хода для защиты металла от окисления необходимо поддерживать коэффициент расхода воздуха менее единицы не только на торцовых, но и на подсводовых горелках. При этом в результате химического недожога отсасываемцх через свод продуктов горения дополнительно теряется тепло и снижается КПД печи,Цель изобретения - повышение КПД печи и уменьшение окалинообразования нагреваемого металла,Поставленная цель достигается тем, что в нагревательной кузнечной печи, содержащей футерованную рабочую камеру со сводом и подом, разделенную на методическую зону и высокотемпературную зону с перфо. рированным сводом и дымоотводящим кол.1064104 3лектором, подсводовые и торцовые горелки,рекуператор и сопла подачи вторичного воз.духа, методическая зона снабжена сводовым дымоотводящим коллектором, соеди-ненным с коллектором высокотемпературной эоны посредством канала, в которомразмещены сопла подачи вторичного воздуха.На фиг, 1 схематично изображена предлагаемая печь, общий вид в разрезе; нафиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1. ОПечь содержит высокотемпературную,зону 1 с перфорированным сводом 2, отверстия которого объединены в дымоотвоаящий коллектор 3, методическую зону 4 сдымоотводящим сводовым коллектором ввиде системы отверстий в своде 5, Коллектор 6 свода 5 соединен с коллектором 3посредством канала 7, в котором установленэжектор 8 для подачи вторичного воздуха.В высокотемпературной зоне 1 на боковых стенах 9 под сводом 2 установленыгорелки 10, а в торцовой стенке 11 - горелки 12.В дымоотводящем канале 13 размещенрекуператор 14 для нагрева воздуха,Печь работает следующим образом.При номинальной производительности 25на подсводовые горелки 10 топливовоздуш.ная смесь подается в соотношении, при котором происходит полное горение топлива.Струя продуктов горения распространяетсяпо поверхности перфорированного свода2, разогревая его, Основная часть продуктов З 0горения поступает из высокотемпературнойзоны 1 в методическую 4 непосредственночерез рабочее пространство печи. Оставшая.ся часть эжектируется эжектором 8 черезперфорированный свод 2 и коллектор 3"я канал 7 и далее по коллектору 6 через З 5перрорацию свода 5 в методическую зону4. Эжектирование осуществляется струейвоздуха, необходимого для дожи га ния в методической зоне 4 продуктов неполного горения, поступающих из высокотемпературной зоны 1, где они образуются в результате подачи на торцовые горелки 12 топливовоздушной смеси с коэффициентом расходавоздуха, равным п=0,4-0,6, что предохраняет нагреваемый металл от окалинообразования при высоких температурах. 45Воздух, подаваемый на дожигание, поступает в методическую зону 4 нагретым засчет смешивания с эжектируемыми им продуктами горения из высокотемпературнойзоны .После дожигания в методической зоне 504 продукты горения поступают в дымоотводящий канал 13 и нагревают воздух в рекуператоре 14.При работе печи на уменьшенной . производительности и в режиме холостого хода подсводовые горелки 1 О также работаютс коэффициентом расхода воздуха, меньшим единицы. Это вызвано значительным увеличением времени пребывания нагреваемого металла в высокотемпературнойзоне 1.и поэтому необходимость создаватьболее стабильный слой защитной атмосфе-"ры над металлом, что возможно при сжигании топливовоздушной смеси с коэффициентом расхода воздуха меньшим единицы, как на. торцовых 12, так и на под-сводовых0 горелках, При таком режимеработы печи увеличивается количество воздуха, подаваемого через эжектор 8, причемпроцесс дожигания начинается уже в коллекторе 6, так как по каналу 7 эжектируются продукты неполного горения, которыевступают в реакцию с воздухом сразу после .смешивания. Это также поднимает температуру воздуха, поступающего через перфори.рованный свод 5 в методическую зону 4.Начинающийся в коллекторе 6 и отверстиях перфорации свода 5 процесс дожигания дополнительно разогревает свод 5,что увеличивает теплоотдачу к металлу вмеетодической зоне 4.Поток вертикальных струй воздуха надожигание в смеси с продуктами горенияиз высокотемпературной зоны 1 через перфорированный свод Ь выполняет дополни.тельную функцию аэродинамического затвора для горизонтального потока продуктовгорения, движущихся в методической зоне 4.При. снижении производительности печиили переходе на режим холостого хода, ког.да уменьшается коэффициент расхода воздуха на горелках 10 и 12 и соответственноуменьшается объем образующихся в высокотемпературной зоне 1 продуктов горения,увеличение объема воздуха, подаваемогона их дожигание, приводит к возрастаниюколичества движения вертикального потока в методической зоне 4 и, таким образом,к увеличению статического давления в высокотемпературной зоне 1, снижению подсоса в нее холодного воздуха.Рекуператор 14 омывается достаточноостывшими продуктами горения, что облегчает его работу.Данная конструкция печи может бытьреализована как в печах с арочным сводом,так и с плоским подвесным сводом,Снабжение методической зоны сводовымдымоотводящим коллектором и соединениеего с коллектором свода высокотемпературной эоны посредством канала, в которомустановлен эжектор, позволяет эжектировать часть продуктов горения из высокотемпературной эоны в методическую через перфорированный свод струей воздуха, подаваемого для дожигания продуктов горения,поступающих из высокотемпературной зоны в методическую, непосредственно черезметодическую зону проходят все образовавшиеся продукты горения. Соблюдение этого условия лежит в основе нагрева металлав методической зоне, что повышает КПДпечи.10641 04 авитель Г. Казаел И. Вересж 615арстЬенного кизобретенийиЖ - 35, Раушстэ, г. Ужгоро роваКорректор М. Деми1 Подписноеомнтета СССРоткрытийкая наб., д, 4/5д ул Проектная 4 Тек Тир Госуела м сква, аПате Редактор А. МотыльЗаказ 10347/4ВНИИПИпо113035, МФилиал ППП Кроме того, воздух, подаваемый для дожигания продуктов горения, поступает в методическую зону нагретым эа счет смешивания с эжектируемымн им продуктами горения иэ высокотемпературной эоны, что дополнительно. повышает КПД печи.Установка эжектора в канале, соединяющем коллекторы высокотемпературной и методической зон, обеспечивает при режиме печи на пониженной производительности начало процесса дожигания продуктов го О ренин уже в коллекторе свода методической зоны. Начинающийся в этом коллекторе и в отверстиях перфорации свода методической зоны процесс дожигания обеспечивает дополнительный разогрев свода методиЧеской эоны, что увеличивает теплоот дачу к. металлу в этой зоне и соответственно КПД печи.Подача воздуха на дожигание в смеси с продуктами горения из высокотемпературной зоны через перфорированный свод методической эоны перпендикулярно основному потоку продуктов горения, движущихся в методической зоне, позволяет автоматически поддерживать положительное давление во всей высокотемпературной зоне и поэтому значительно снижать неорганизованный подсос холодного воздуха из окружающего пространства в рабочее. Это обеспечивает поддержание стабильной защит- ной атмосферы в высокотемпературной зоне на всех режимах работы печи, что максимально уменьшает процесс окалннообраэования нагреваемого металла.Использование предлагаемой нагревательной печи позволит на номинальной производительности увеличить КПД на 6- 8%, снизить окалинообразование на 0,4- 0,6% от веса нагреваемого металла, а при производительности печи, вдвое меньшей номинальной, КПД увеличить на 10-12%, окалннообразование металла снизить на 0,9-1,2% от его веса.Экономический эффект в сравнении с базовым объектом будет получен эа счет экономии топлива в результате повышения КПД печи и экономии металла за счет снижения окалинообразовання при его нагреве и составит более 4 тыс. руб в год.