Способ отопления промышленных печей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 Ш Г 23 С 1100 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ БН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР755892, кл. С 23 С 11/10, 1980.Я,Заявка Японии55-14967,кл. Г 23 С 11/00, 1980,(54) (57) 1. СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ, включающий введение через горелки в рабочее пространство топливовоздушной смеси последовательно чередующимися расходными порциями 801133457 А подстехиометрического и надстехиометрического составов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения образования окислов азота и повышения равномерности нагрева заготовок, расходную порцию надстехиометрического состава внедряют в расходную порцию подстехиометрического состава, подавая ее со скоростью, большей скорости расходной порции подстехиометрического состава, при этом длительность подачи каждой порции составляет 0,8 - 1,0 от разности времени пробега ими полной длины рабочего пространства печи.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент расхода воздуха устанавливают в подстехиометрической смеси (0,5 - 0,8) а в надстехиометричсской сме- Ж си (1,3 - 1,6).Изобретение относится к защите атмосферы от вредных выбросов и может бытьиспользовано в нагревательных и термических печах черной и цветной металлургиии машиностроении.Известен способ подачи газов в рабочеепространство печи импульсами или последовательно чередующимися расходными порциями, что позволяет вести малоокислительный и безокислительный нагревы стали 11.Однако равномерность нагрева заготовок при этом не улучшается,Наиболее близким к изобретению является способ отопления промышленных печей, включающий введение через горелкив рабочее пространство топливовоздушнойсмеси последовательно чередующимися расходными порциями .подстехиометрическогои надстехиометрического составов 2.Недостатками извесного способа являются значительная неравномерность температур по длине факелов, а следовательно, и 20низкая равномерность рагрева заготовок,Значительная неравномерность температурвызывает также и рост образования окислов азота в атмосфере печи, что отрицательно сказывается на чистоте воздушногобассейна региона.Цель изобретения - уменьшение образования окислов азота и повышение равномерности нагрева заготовок.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу отопления промышленных ЗОпечей, включающему введение через горелки в рабочее пространство топливовоздушной смеси последовательно чередующимися расходными порциями подстехиометрического и надстехиометрического составов расходную порцию надстехиометричес-/кого состава внедряют в расходную порцию подстехиометрического состава, подавая ее со скоростью, большей скоростирасходной порции подстехиометрическогосостава, при этом длительность подачи каждой порции составляет 0,8 - 1,0 от разностивремени пробега ими полной длины рабочего пространства печи.Кроме того, коэффициент расхода воздуха устанавливают в подстехиометрической смеси (0,5 - 0,8), а в надстехиометрической смеси - (1,3 - 1,6).Предлагаемый способ отопления промышленных печей позволит при реализации егов пламенных печах сократить выбросыоксидов азота в атмосферу и улучшитьравномерность нагрева заготовок. Процент образования окислов азота уменьшается путем ликвидации пиков температуры в факелах. Равномерность нагрева заготовок повышается из-за более равномерного по длине факела выгорания 55топлива, что, в свою очередь, связано с догоранием продуктов неполного горения вдали от выходного сопла горелки. Способ реализуется следующим образом.В печь через горелочные устройства вводят чередующиеся порции топливно-окислительной смеси с различной реакционной способностью - подстехиометрические (сильная восстановительная среда) и надстехиометрические (сильная окислительная среда) При движении вдоль линии тока факела в начальной стадии сжигания топлива идет процесс горения в каждой порции отдельно. В надстехиометрической порции при большем избытке окислителя вступают в реакцию все горючие компоненты, однако температура горения топлива при этом более низкая, чем в стехиометрических смесях, что снижает образование оксидов азота. В подстехиометрической порциитопливо сгорает частично и оксиды азота не образуются из-за восстановительного характера среды. Так как смежные подстехиометрические и надстехиометрические порции вводят с различной скоростью, то при движении вдоль линии тока от выхода из горелочного туннеля до дымоотводящего канала порции, обладающие большей начальной скоростью, последовательно и равномерно внедряют в порции, движущиеся с меньшей скоростью. В результате производят равномерное смешение по длине рабочего пространства надстехиометрическихи подстехиометрических порций и постепенное дожигание оставшейся части топлива в подстехиометрических порциях.Согласно предлагаемому способу отопления промышленных печей получают значительное сокращение образования и выбросов в атмосферу оксидов азота в присутствии недожога топлива, Одновременно улучшается равномерность нагрева металлических изделий в печах или равномерность обогрева других элементов, так как выравнивается температура по объему газовой фазы печи и исключаются локальные зоны с пиковыми значениями температур.В еличина коэффициента расхода воздуха (й), равная 0,5 - 0,8 в подстехиометрических порциях и 1,6 - 1,3 в надстехиометрических порциях выбрана из,условий достижения минимального образования оксидов азота при полном сжигании топлива в рабочем пространстве. При значениях сс 0,5 трудно сжигать топливо без внешних источников тепла. При значениях а.0,8 чрезмерно возрастает количество образующихся оксидов азота. Значение коэффициента расхода окислителя в надстехиометрических порциях, равное 1,6 - 1,3 является следствием выбранных его значений для подстехиометрических порций из условия необходимого общего количества окислителя для полного сжигания топлива. Длительностьввода в печь каждой из подстехиометрических и надстехиометрических расходных порций, составляюшая долю 0,8 - 1,0 от разности времени пробега ими полной длины рабочего пространства,. выбрана из условий полного сжигания топлива в печи и минимального образования оксидов азота. При значении этого соотношения более 1,0 часть каждой подстехиометрической порции остается не смешанной с окислителем надстехиометрических порций, что вызовет пульсирующий недожог топлива в печи. При значении этого соотношения менее 0,8 полное смешение и сжигание смежных подстехиометрических и надстехиометрических расходных порций будет происходить задолго до выхода их из рабочего пространства, что вызовет повышение локальных температур при повышенной окислительной способности газовой среды и вследствие этого чрезмерный рост концентрации оксидов азота, окисления металла; неравномерности нагрева тел в печи,Пример 1 Печь. для нагрева стальных заготовок перед прокатной производительностью 110 т/ч отапливается природным газом с помощью горелок двухстадийного смешения, Длина рабочего пространства печи 30 м. Область пиковых температур находится на расстоянии 1 - 2 м от горелок. Концентрация оксидов азота в отходящих дымовых газах 300 мг/мф, угар металла 1,2% 1 О 15 20 25ЗО тельность ввода в рабочее простра иствудкаждой порцииСо.=. 1,Оп - . Сн =, 4 с. 55 Для осуществления предлагаемого способа в воздушный коллектор перед горелками вводят дросселирующее подвижное устройство, снабженное управляемой системой двухпозицион ного автоматического регулирования. Для подачи в печь над стехиометрической порции газовоздуш ной смеси дроссель устанавливают в открытое положение, при этом коэффициент расхода 4 О воздуха хн=. 1,6. Для подачи в печь подстехиометрической порции газовоздушной смеси и обеспечения при этом коэффициентов расхода воздуха осн = 0,5 дроссель устанавливают в крайнее прикрытое положение. Средняя скорость газовоздуш 45 ной смеси на срезе сопла горелки при этом минимальна (30 м/с).Средняя скорость движения надстехиометрических порций в рабочем пространстве печи 30,. м/с, подстехиометрических 12 м/с. Время пробега надстехиометрической порцией рабочего пространства печи при этом =1 с, подстехиометрической т,н=. 5 с.На основании этого устанавливают длиВ результате получают равномерное выгорание горючих компонентов топлива вдольрабочего пространства. Концентрация оксидов азота в отходящих дымовых газах100 мг/мэ, угар металла 0 7 "/н. Неравномерность нагрева металла не обнаружена.Недожог топлива отсутствует.Пример 2. Печь для нагрева стальныхзаготовок перед прокаткой производительностью 180 т/ч отапливается коксовым газом известным способом с помощью горелокдвухстадийного смешения и впрыском топлива при коэффициенте избытка воздухана выходе из печи болыие чем 1,0.Длина рабочего пространства печи 35 м.Средняя концентрация оксидов азота в5дымовых газах на выходе из печи 180 мг/м,угар металла 1,0%, средний недожог топлива 3/Для осушествления предлагаемого способа в воздушный коллектор перед горелками вводят дросселируюшее подвижноеустройство, снабженное управляемой системой двухпозицион ного автоматическогорегулирования, обеспечивающей коэффициент расхода воздуха СЕ= 0,8 в полстехиометрических порциях и ссн = 1,3 в ндлстехиометрических. Срелняя скорость движенияподстехиометрических порций в рабочемпространстве печи 10 м/с, ндлстехиометрических 20 м/с. Время пробега полстехиометрической порцией рабочего пространствапечи при этом 1 и = -- = 3,5 с, ндлстехио 55Г 35метрическои 1 н = - р - = 1, с.На основании этого устдндвливдк)т ллигельность ввода в рабочее пространствокаждой порции о = 0,8 1 Сп - /,н ) = 1,4 с,В результате получают равномерное выгорание горючих компонентов топлива вдоль рабочего пространства. Концентрация оксидов азота в отхолягцих дымовых газах 80 мг/м, угар металла 08%. Неравномерность нагрева металла пе обнаружена. Недожог топлива отсутствует.Пример 3. Печь для нагрева стальных, заготовок перед прокаткой производительностью 70 т/ч отапливается природно- коксовым смешейным газом с помощью двухпроводных горелок двухстдлий ного сжигания топлива. Длина рабочего пространства печи 22. м. Концентрация оксидов азота в отхолягцих дымовых газах 220 мг/м, угар металла 1,1 "/о, нсложог топлива 1,5"/оДля осугцествления преллдгдемого способа в воздушный коллектор перел горелками вводят лросселируюшее подвижное устройство, снабженное управляемой системой двухпозиционного автоматического рсгулировд н ия. В ндлстех иометриц вских и ор1133457 Составитель В. Смирнов Редактор А, Козориз Техред И. Верес Корректор С. Черни Заказ 9579/33 Тираж 526 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, 4циях обеспечивают коэффициент расхода воздуха н. = 1,5, а в подстехиометрических Ан .= 0,6. Средняя скорость движения надстехиометрических порций в рабочем пространстве печи 40 м/с, подстехиометрических 15 м/с, Время пробега надстехиометрической порцией рабочего пространства 0,55 с, подстехиометрической 1,5 с. На основании этого устанавливают длительность ввода каждой порции в печьс/:а 0,9(ьв - Йк) = 0,9 с. В результате получают равномерное выгорание топлива вдоль линии тока факела. Концентрация оксидов азота в отходящих дымовых газах 85 мг/м. Неравномерность нагрева металла не обнаружена. Недожог топлива отсутствует,Предложенный способ отопления промышленных печей позволит сократить валовые выбросы оксидов азота в атмосферу в 2 - 3 раза и улучшить равномерность нагрева металла.,