Способ отопления рекуперативной нагревательной печи

1945198 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 171280 (21) 3219511/22-02 1 И 1 М. Кл.з с присоединением заявки Мо С 21 О 1/34 С 21 0 9/70 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,Опубликовано 23,0782, Бюллетень Мо 27 Дата опубликования описания 230782го ,г ф"1К. Лисица и Г.М. Хамидова(54) СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ РЕКУПЕРАТИВН НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ к чернойиспользовавательных Изобретение относитсяметаллургии и может. битьно в рекуперативных нагре печах.Недостатком ресуперативных-.нагревательных печей периодического действия, в частности. рекуперативных нагревательных колодцев с центральной подовой горелкой является большая и нестабильная потеря горячего воздуха в рекуператоре на его дымовую сторону. Потеря эта обусловлена наличием неплотностей между воздушным и дымовым трактами рекуператора. При этом потери воздуха, состоящие 5-10 у нового рекуператора в процессе эксплуатации, быстро увеличиваются и во второй половине кампании колодцев могут достигать 50-б 0. Настоль" ко же уменьшается и тепловая мощность и производительность колодца, увеличивается удельный расход топлива и угар металла, т.е. существенно снижается эффективность работы колодца.Потери воздуха через неплотности рекуператора переменны не только в течение кампании колодца, но и в те" чение одного цикла нагрева.Это объясняется тем, что в процес. се нагрева садки расход воздуха, регулируемый существующей системой автоматического регулирования ( САР ) соотношения топливо-воздух,до рекуператора, изменяется от максимального до расхода холостого хода, а при отсечках факела - до нуЛя. При этом соответственно изменяется градиент давления между воздушным и дымовым трактами рекуператора.Поэтому с уменьшением абсолютного расхода воздуха на входе в рекуператор уменьшается относительная доля потери воздуха в дымовой тракт, а следовательно увеличивается доля воздуха, поступающего в горелку,При постоянстве коэффициента расхода воздуха (са 1,3-1,4) на входе в рекуператор, поддерживаемого существующей САР соотношения топливо- воздух, фактический коэффициент расхода в рабочем пространстве изменяется от 1,05 в период подъема температуры до 3-3,5 в период томления.Это дополнительно увеличивает угар металла и удельный расход топлива.Таким образом, существующая САР соотношения топливо-воздух на такого рода печах не в состоянии поддерживать оптимальный коэффициент расхода воздуха в рабочем пространстве.Переменный расход воздуха черезрекуператор способствует увеличениюамплитуды колебаний средней темпера-.туры стенок рекуператора, а следовательно и амплитуды его теплового расширения, т.е. степени и скорости разуплотнения его стыков;управление расходом воздуха до рукеператора, изменяя градиент давления между воздушным и дымовым еготрактами, дополнительно раааатывает 10и раэуплотняет стыки элементов рекуператора.Основной причиной раавития неплотностей в рекуператоре является разрушение верхней ( выходной по воздуху 5и входной по дыму)части рекуператора в результате тепловых ударов. Тепловые удары возникают при отсечкахфакела и открытиях крьыки колодцазаслонки печи),.Отсечка факела, сопровождающаяся и отсечкой воздуха, прекращает охлаждение рекуператора, чтовызывает перегрев его верха,Открытие крышки рабочего пространства, чему предшествует отсечкафакела, приводит к поступлению холодного атмосферного воздуха на верхрекуператора, что вызывает растрескивание и разрушение верха рекуператора.Таким образом, для предотвращенияразуплотнения рекуператора следуетстабилизировать градиент давления между воздушным и дымовым его трактами,обеспечить охлаждение воздушного еготракта при отсечках факела, ликвидировать или минимизировать поступление атмосферного воздуха через открытое рабочее пространство к верхурекуператора.Известен способ отопления и регулирования давления в топках рекуперативной нагревательной печи, заклю:чающийся в том, что, с целью предотвращения подсосов атмосферноговоздуха в топку при уменьшении еетепловой нагрузки, избыточную часть 45воздуха, нагнетаемого вентилятором,сбрасывают до горелки в дымоотводящий тракт топки, чем увеличивают егоаэродинамическое сопротивление, аследовательно и давление в топке.Сброс воздуха в дымовой трактсинхронно с уменьшением тепловой нагрузки предваряет уменьшение давления в топке и существенно повышает,качество регулирования давления 1.Однако известный способ не в состоянии решить весь комплекс перечисленных выше задач по повышению газоплотности рекуператора, так как относится к топке беэ подогрева воздуха, и управление расходом сбрасыва емого воздуха осуществляется по условию постоянства давления в топке.Вместе с тем этот способ можноиспольэовать для защиты верха рекуператора от холодного. атмосферного 65 воздуха при открытии крышки колодца( заслонки печи ).Известен также способ отопленияпроцессом сжигания топлива в рекуперативной нагревательной печи ( колодце с верхней горелкой), включающийраздельную подачу топлива и воздуха,через рекуператор, сжигание топлива,отвод продуктовсгорания и нагрев имивоздуха, подачу горячего воздуха в,йечь и сброс его за рекуператором, гдес целью уменьшения коэффициента расхода воздуха в рабочем пространстве в период томления после отключе"иия эжектора, избыточный воздух.сбрасывают из сборного коллекторагорячего воздуха после рекуператорав дымовой тракт колодца и регулируют расход сбрасываемого воздуха вэтот период так, чтобы давлениевоздуха в сборном коллекторе оставалось постоянным на уровне 2 Па Г 23Недостатком известного способаявляется то, что расход воздуха навходе в рекуператор в предыдущие периоды изменяется в заданном соотношении с расходом топлива и отсекается при отсечках факела,Поэтому сохраняются такие разуплотняющие рекуператор факторы, какпеременный градиент давления междувоздушным и дымовым трактами рекуператора, большая амплитуда тепловыхрасширений рекуператора и опасностьтепловых ударов верха рекуператорапри отсечках факела и открытияхкрышки.Кроме того, сброс воздуха в дымоотводящий тракт производят толькотогда, когда отключение побудителярасхода воздуха уже не в состоянииснизить коэффициент расхода воздухав рабочем пространстве до оптимального значения. А так как это имеетместо лишь во второй половине периодатомления, когда общий расход воздухачерез рекуператор близок к расходухолостого хода, то сбрасываемоговоздуха недостаточно для заметногоаэродинамического подпирания дымоотводящего тракта колодца.Поэтому известный способ не в состоянии предотвратить посупление холодного атмосферного возхуда к верхурекуператора -ри открытиях крышкиколодца.Цель изобретения - повышение эффективности и надежности работы печи,Цель достигается способом отопления рекуперативной нагревательной печи, включающем раздельную подачу топлива и воздуха через рекуператор,сжигание топлива, отвод продуктов сгорания и нагрев ими воздуха, подачугорячего воздуха в печь и сброс егоза рекуператом, расход воздуха, подаваемого в рекуператор, поддерживают постоянным, а сброс горячеговоздуха осуществляют обратно пропорционально расходу воздуха, поступающего в печь для сжигания топлива.Поддержание постоянного максимального расхода воздуха через рекуператор при всех режимах работы печи, 5обеспечивая максимальную ее тепловуюмощность, стабилизирует градиент между воздушным и дымовым трактами рекуператора, т.е. ликвидирует его какразуплотняющий фактор. 10Одновременно при этом за счет постоянного интенсивного охлаждения минимизируется амплитуда колебаний средней температуры стенок рекуператора,а следовательно минимизируется степень разуплотнения рекуператора засчет его теплового расширения.Пропуск постоянного максимальногорасхода воздуха через рекуператоробеспечивает интенсивное охлаждениепоследнего и при отсечках факела, чемуменьшается опасность тепловых ударови разрушение верха рекуператора приотсечках факела и открытиях крышки.Одновременно, сброс всего горючего воздуха в дымоотводящий трактпри отсечках обеспечивает достаточное его аэродинамическое подпираниеи предотвращает поступление холодного атмосферного воздуха к верху рекуператора при открытиях крышки. Сов-З 0местное действие двух последних факторов ликвидирует тепловые удары, .аследовательно и разуплотнение верхарекуператора.Таким образом, предлагаемый способ 35отопления позволяет решить все поставленные задачи по обеспечению истабилизации .максимальной газоплотности рекуператора,Естественно при этом минимизируют ся и стабилизируются потери воздухав рекуператоре, что позволяет резкоповысить тепловую мощность печи иточность регулирования горения, таккак на постоянную величину потерь 45воздуха легко ввести постоянную поправку,Управление расходом сбрасываемого воздуха согласно предлагаемомуспособукак и известному) осуществляют перестановкой дросселя всбросном борове, соединяющем сборныйколлектор горячего воздуха с дымовымборовом печи.Однако если согласно известным способам перестановку этого дросселя э 5осуществляют так, чтобы поддерживалось постоянное давление в топке илив сборном коллекторе го рячего возду-ха в период томления, то в предлагаемом - чтобы поддерживалось заданное 60соотношение расходов топлива и воздуха, поступающего в рабочее пространство.Способ осуществляется следующимобразом. 65 После посада металла и закрытиякрышки в печь подают максимальныйрасход топлива.При этом непрерывно подаваемый врекуператор воздух с максимальным рас.ходом после рекуператора поступаетна горелку с расходом, необходимымдля оптимального сжигания топлива.Для этого дроссель в сбросном трактеполностью закрывается, а если есть резерв по рорячему воздуху, то он прикрывается на необходимую величину для обеспечения полноты сжигания поступающего топлива.Так как весь первый период подъема температуры поверхности металла до заданной происходит при постоянном и максимальнсм расходе топлива, то и дроссель в сбросном тракте остается в постоянном прикрытом положении, а сброс горячего воздуха равен нулю или минимален, а тяга печи максимальнаС началом второго периода нагрева - периода томления - при неизменном максимальном расходе холодного воздуха на рекуператор по мере прогрева металла и уменьшения расходатоплива пропорционально ему приоткрывается дроссель в сбросном тракте, увеличивая расход горячего воздуха на сброс и таким образом, уменьшая расход горячего воздуха на горение по условию постоянства соотношения расходов топлива и воздуха, поступающего в горелку.При отсечках топлива, при выдаче и посаде металла в печь расход хо- . лодного воздуха на рекуператор по- прежнему остается постоянным и максимальным, а дроссель в бросном тракте устанавливается в положение фОткрыто", обеспечивая сброс всего горячего воздуха мимо горелки в дымоотводящий тракт.При этом за счет сбрасываемого горячего воздуха соответственно увеличивается объем отходящих продуктовгорения и уменьшается тяга печи, чтопредотвращает подсос.холодного воздуха в рабочее пространство печи.Ввиду постоянства прихода воздуха из рекуператора в сборный коллектор перепад давлений на дросселе всбросном борове прямо пропорционаленрасходу воздухана горение (при полностью закрытом дросселе максималенрасход воздуха на горение и максимамален перепад давлений на дросселе,а при полностью открытом дросселерасход воздуха на горение минималени минимален перепад давлений на дросселе),Поэтому постоянство расхода воздуха через рекуператор и обусловлечное этим постоянство потерь воздухав нем обеспечивают постоянство связимежду расходом топлива в печь и пе945198 Формула изобретения Составитель Г. Назарова Редактор Н. Рогулич Техред Ж. Кастелевич Корректор А. ГриценкоЗаках 5262/35 Тираж 587 ф Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по деламизобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5филиал ППП фПатент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 репадом давлений на дросселе, управ-, ляющем расходом сбрасываемого возду- ха, а следовательно и постоянство коэффициента расхода воздуха на горения при всех режимах работы печи.Следовательно, перепад давления на 5 дросселе с бросном тракте можно использовать как" информацию о расходе горячего воздуха, поступающего в горелку.Предлагаемый способ можно осу ществлять с помощью следующей система автоматического управления.Система состоит иэ комплекта измерения расхода топлива, комплекта измерения перепада давлений на дросселе, управляквем расходом сбрасываемого горячего воздуха в дымовой боров, автоматического регулятора, на вход которого поданы выходы указанных комплектов измерения, задатчика Моэффициента расхода воздуха с корректором величины потерь воздуха в рекуператоре, исполнительного механизма, на вход которого подан выход автоматического регулятора и выход системы отсечки, и.укаэанного дросселя в Сбрасном борове, сочлененного с исполнительным механизмом. Таким образом, предлагаемый способ, обеспечивая защиту рекуператара от разуплотнения, а следовательно, и необходимый резерв по воздуху и высокую стабильную тепловую мощность в течение капании печи, одновременно обеспечивает постаянство коэффициента расхода воздуха в течение цикла нагрева металла.Это позволит не только повысить праизвоцительность печи Ю среднем за ее компаний на 15-20, но и уменьшить удельный расход топлива и угар металла на 10-15, а также увеличить межремантнйй период рекуператора. Способ отопления рекуперативнойнагревательной печи, включающий раздельную подачу топлива и воздуха через рекуператор, сжигание топлива,отвод продуктов сгорания и нагревими воздуха, подачу горячего воздуха в печь и сброс его эа рекуператором, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения зффективности и надежности в работе печи,расход воздуха, подаваемого в рекуператор, поддерживают постоянным, асброс горячего воздуха осуществляют обратно пропорционально расходувоздуха, поступающего в печь длясжигания топлива.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Заявка Японии Р 52-2731,кл. Г 23 М 3/00, опублик, 1977.2. Чернецкий А.Н. и др. Усовершенствование процесса сжигания топливав рекуперативном нагревательном колодце. -"Известия вузов". ЧМ, 1980,9 5, с. 133-13 б.