Способ отопления нагревательныхпечей

Союз СоветскмхСоциалистическиереспублик ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 11800214(22) Заявлено 18,01.7 9 (2 ) 27 15972/22-02с присоединением заявки РЙио делаю изобретений н втнрыткй(088.8) М, П. Рев н, В. Е, Чернов, М. А, Акбиев 1 Г А. Г. Касаткин и В. П. Грачев 72) Авторы изобретения 1) Заявитель Запорожский индустрнапьный институ(54) СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕ Изобретение относится к области чер- ной металлургии и может применяться на нагревательных колодцах и методических печах, отапливаемых газообразным топливом,Известен способ отопления нагреватель 15 ных колодцев, методических и проходных термических печей заводов черной металлургии, по которому дня нагрева метаппа в рабочее пространство подают газообразное топливо и воздух, Обычно для10 отоппения указанных агрегатов используют коксодоменыую ипи природнодомен-ную смесь с теплоторной способностью 1000-4000 ккал/м, Иногда дпя отопле 15 иия применяется чистый прирЬдный газ. Основная часть колодцев и методических печей оборудована керамическими рекуператорами для подогрева воздуха 1.Однако в известном способе. из-за20 больших и переменных потерь воздуха снижается тепловая мощность агрегатов,что приводит к снижению производительности . и повыщению расхода топлива. На рекуперативных нагревательных колодцах с верхней горелкой осуществляется инжекторная подача воздуха. Поэтому потери воздуха в рекуператорах не проис ходят, Однако из-эа ппохого смешения топлива с воздухом при отоплении оподцев коксодоменной или природнодоменной смесью получают длинный факел, что приводит к неравномерности нагрева слитков по длине коподца и, соответственно, сни,жению технико-економических показатепей.Известный способ имеет также недоотатки при работе колодцев и методических печей на пониженных тепловых нагрузках, вызванных технологической необходимостью. Например, на колодцах в период выдержки металла, а на методических печах 1при снижении темпа выдачи металла. В связи с тему что площадь выходных сече ний сопел, применяемых на указанных печах, не изменяется, то при пониженных тепловых мошностях эа счет снижения расхода, уменйпаются вйходиые скорости топпивв снижается качество смещения а3 8002 1увеличивается длина факела. За счет изменения алины факела увеличивается неравномерность нагрева металла по объему рабочего пространства,Известен способ отопления нагреватель-ных колодцев, предусматривающий подачукислорода в рабочее пространство пропорционально тепловой мощности 2 .Известный способ позволяет компенсировать потери воздуха в рекуператорах,Однако за счет плохого смешения кислорода и топлива новыщаютея затраты иэ-эа потерь части кислорода с продуктами горения,Известен также способ отопления нагревательных печей, првдусматривакщнй с% подачу кислорода в топливную магистраль иа участке между цеховыми коллекторами н вдементами конструкции печи при содержании горючих компонентов в смеси, превышающем верхний концентрационный я црвдвл воспламенения, Как показали результаты исследований, способ отопления двчвй с предварительным смещением топлива с кислородом обеспечивает снижение расхода кислорода при неизменном тепдо- И вом эффекте на нагревательных колодцах на 50%, а на печах с двухцроводныма ,горелками - на 25% 3).Однако и этот способ имеет недостатка, Пра выходе металла на заданную тем-ро пвратуру кислород отключается, Одновременно снижается расход топлива. Поэтому за счет снижения общего расхода комщаватов в топливной магистрали санжаютса скорости на выходе горелочного соп- на, что приводит к увг пичению длины факе" ла и, соответственно, неравномерности нагрева металла. Это, в свою очередь, сни.жает производительность и приводит к появлению местных дефектов нагрева металла, щБель изобретения - повышение равномерности и качества нагрева металла за счет повышения обьема смеси газов, подаваемой через сопло горелки.Поставленная цель достигается тем, 5 что в период нагрева металла дополнительно подают топливо в смеси с воздухом или кислородом пря ствхиометрическом соотношении, в количестве равном разности проектного значения расхода воздуха 0 а максимально возможного поступления воздуха через твплообменннк, и прекращают подачу дополнительной смеси при достижении соотношения расхода основной смеси а дополнительной в смеси с воэду- И хам 1,2:1, и с кислородом 2,6:1.Данный способ позволяет полностьюаспоа зовать преимушества предвврнтельного смешения топлива и кислоропоносителя, так как в момент снижения расхода топлива подача кислородоносителя, в отличие от известного способа, продолжается н прекращается только прн достижении указанных соотношений основного н дополнительного топлива. Для упрощения работы системы управдения отоплением печей дополнительная смесь подается в стехиометрическом соотношении, т,е, количество кисдородоносителей соответствует нх расчетному количеству, необходимому для сжигания дополнительного топлива. Эксперименты подтверждают, что при предварительном смешении комис.юнтов расход кнслородоноснтелей соответствует теоретичес ки необходимому,Нагревательные колодцы, методические и некоторые термические печи металлургических заводов отапливаются коксодоменной или прнроднодоменной смесью с твплотворной способностью 1000 4000 ккад/м . Применяется также отопление природным газом, Как показали расчеты по правилу Ле-йателье, прн тепловой мощности 1 млнфккал/ч верхний концентрационный предел воспламенения достигается при различных расходах воздуха и кислорода в зависимости от теплотворной способности топлива. При предварительном смешении топлива и воздуха верхний концентрационный предел воспламенекия наступает прн следующих расходах воздуха для различной теплотворной способности: з1000 - - -395 - воздуха; 2000 кко"ккал мм ч ф -д3000 - " - "-4604000та- мЗ 470 - ; ддя природного газа -712 фЧСоответственно прн смешении топлива с кжлородом: 1000"-Щл+ кислорода;2000 ЖЫ." 61 ; 3000 ЖР -59 4000 к- для природного газа -л80 - . Абсолютное значение допустимого расхода кислорода нли воздуха определя.ется в зависимости от тепловой мощности Например, при тепловой мощности колодца 5 млн. хф с отоплением коксодоменккалной смесью 2000 - - верхний конценткм лЬрацаонный предел воспламенения наступает при расходе воздуха 2225", а кислорода - 305-ц-ъ Аналогичным способоммч ф определяется максимально допустимый расход воздуха (кислорода) при других значениях тепловой мощности и теплотворной способности тсплнвд.5 8002Как показали результаты расчетов и экспериментальные данные, при дополнительной подаче топливо-воздушной смеси к основному топливу, верхний концентрационный предел воспламенения при неизменной тепловой мощности достигается, в первую очередь, при использовании кок сового газа. Если дополнительное топливо с воздухом подавать в стехиометрическом соотношении, то верхний концентрационный щй предел воспламенения достигается при ми иимальном соотношении основного и дополнительного топлива 1,211. Прн больших расходах основного топлива, а также при использовании топлив другой теплотвор- И ной способности смесь находится за яре делами воспламенения. Поэтому в качестве граничного предела берут соотношение основного и дополнительного топлива при предварительном смешении последнего с И воздухом 1,2:1. Аналогичным образом установлено, что и при предварительном смешении топлива с кислородом верхний концентрационный предел воспламенения достигается,в иер вую очередь, прн сжигании коксового га за при отношении основного топлива к до полнительному 2,6:1, При других теплотворных способностях топлив и больших расходах Основного топлива смесь находит- ся за пределами воспламенения. Поэтому в качестве граничного предела выбирают соотношение Основного и дополнительного топлива при предварительном смешении с кислородом 2,6:1.Для реализации предлагаемого способа Отопления осуществляют подвод к топлив ной магистрали сжатого воздуха или кислорода. Если давление вентиляторного воз я духа составляет 400 500 мм вод,ст., а топлива 200-250 мм вод.стто возможно использование части вентиляторного воздуха для подачи в топливную магистраль. В любом случае на подводящем тру у бопроводе кислородоносителя к топливу устанавливается комплект измерительных приборов: диафрагма, дифманометр и вторичный прибор, а также исполнительный механизм, регулятор и задатчик расхода. у На трубопроводе кислородоиосителя устанавливается также отсечной клапан, который управляется дистанционно от киоцок управления, а также может отключаться от устройства определения граничного эначе ния расхода топлива и от прибора, изме.,рякзлего давление кнслородоносителя,Так как в конкретных условиях работы нагревательной печи нли колодца ис 14 6пользуется. топливо определенной теплотворной опособности, то по расчету заранее определяют, сколько нужно подаватьтоплива на единицу объема воздуха иликислорода в стехиометрическом соотношении Осуществляя подачу вззщхй ию кискоюпорода в топливную магистраль, одновременю увенчивают расход тоааюа. Приэтом расход кислородоносителя яцяетсякосвенным измерителем дополнительногорасхода топлива,Для реалвзациа автоматической отсечки при определенном соотношении основного я дополнительного топлива выполняютследующую схему: выходные ферродинами-ческие преобразователи вторичных приборов общего расхода топлива и кислородоносителей включают встречно, а разностьсигналов подают на вход электронногоусилителя, выходной нагрузкой которогоявляется реле. Контакты реле обеспечивают отключение отсечного клапана, установленного на трубопроводе кислородоносителя. Настройка реле осуществляется яаопределенное значение электрического тока, соответствукзцее минимально допус=тимому соотношению расходов основногои дополнительного топлива, при использованин воздуха 1,2:1, кислорода - 2,6 ф 1,Когда отношение расходов достигнет мииимально допустимого значения, срабатывает реле и отсечной клапан перекрывает канал кислородоносителя в топливнуюмагистраль. Способ отопления опробован на рекупе. ративных нагревательных колодцах с центм ральной горелкой, которые отапливают коксодоменндй смесью калорийностью, 2000- . Максимальная тепловая мацм 3ность колодца, определяемая состоянием 1рекуператоров, составляет 4 млв-ф",НаЩф ячейке выполнен подвод вентиляторнотч) воздуха к топливной магистрали на рабо чей площадке отделения нагревательных колодцев. Отвод воздуха в топливную магистраль выполнен до регулирующего ор гана.П р н м е р. В нагревательный коло дец загружают 5 слитков нз сталиуарки 08 кп с температурой посада 700 С и весом каждого слитка 20 т, После закры. тия крышки в рабочую камеру колодца по3дают 2000 м /ч топлива (коксоддмвинаясмесь калорийностью 2000 ккал/м ) и 4000 м=/ч воздуха, Проектное значение расхода оплива на колодец составляет 2750 м /ч, что соответствует тепловой мощности 5,5 млн ккал/ч. Проектное звв чение расхода воздуха, необходимого для7 8002 сжигания топлива, составляет 5500 м /ч. В процессе эксплуатации колодцев увеличивается потеря воздуха в рекуператорах. Поэтому в рабочее простраство можно подавать не более 4000 м /ч воздуха.Соответственно, максимальный расход топ 1 Э пива на колодец составляет 2000 м /ч. Увеличение расхода топлива в обычном варианте невозможно так как оно не сгорит в рабочем пространстве иэ-эа недостатка воздуха.После подачи основного топлива и воздуха в рабочее пространство, подают 750 м /ч дополнительного топлива и 1500 м /ч воздуха в топливный труболроз5вод. Весь период подъема осуществляют при указанных расходах основного и дополнительного топлива, а также воздуха.При переходе на период выдержки металла регулятор температуры колодца автоматически снижает расход основного топлива, а система соотношения топливо- воздух пропорционально умевыпает расход воздуха, поступающего в колодец через рекунератор. Изменение (снижение) расхода основного топлива осуществляется по экспоненте. Когда расход основного топлива достиг 900 м /ч, отключают воздух, поступающий в трубопровод, и дополнительное топливо. Отключение осуществляется автоматически при достижении заданного значения расхода основного топлива. Таким образом, отключение дополнительного топлива и воздуха в трубопровод происходит при соотношении основного н дополнительного топлива 900/750 й 1,2/1. Окон 35 14чанне периода выдержки осуществляют вобычном режиме,формула изобретенияСпособ отопления нагревательных печей, включающий предварительное смешивание окислителя с топливом, подачу этой смеси и воздуха в рабочее пространство н последующее сжигание, о т л н ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения равномерности и качества нагрева металла, в период нагрева металла дополнитель - но подают топливо в смеси с воздухом, или кислородом при стехиометрическом со - отношении, в количестве равном разности проектного значения расхода воздуха н максимально возможного поступления воздуха через теплообменник, и прекращают подачу дополнительной смеси при достижении соотношещя расхода основной смеси и дополнительной в смеси с воздухом 1,2:1, и с кислородом 2,6:1.. Источники информации,принятые во внимание при аксперснзе1. Иващенко А. И. и др, Метадпурги-ческие печи. ММеталлургиздат, 1964,т. П, с, 217 222, 226-230.2. Авторское свидетельство СССРЖ 375309, кл. С 21 О 9/00, 1970,3. Авторское свидетельство СССР позаявке Ю 2571537/02,кл. С 21 0 9/ОО, .,1978.Составитель Г. НазароваРедактор Е. Вичинская ТехредЛ.Пекарь Корректор С. ШекмарЗаказ 10320/27 Тираж 629 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 5, Раушская иаб., д. 4/5фипиаи ППП фПатентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4