Способ отопления нагревательного колодца с горелкой в центре пода

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 47900 А 9) в)4 С 2109/7 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ гит с а Илодцы17-1акру 77. 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯОРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский вечерний меческий институт(56) Аксейеруд Л.Г., Сухов ИТымчан В.М. Нагревательные кМ Металлургиздат, 1962, с.Ахмедов Р.Б.Аэродинамикаченной струи. М.: Энергия,54) СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬ ГО КОЛОДЦА С ГОРЕЛКОЙ В ЦЕНТРЕ ПО(57) Изобретение относится к металлургической теплотехнике и можетбыть использовано в эффективных схемах отопления нагревательных колодцев.металлургических заводов. Цельизобретения - повышение равномерности нагрева слитков, удлинение срокаслужбы футеровки свода. Способ.включает формирование свободного факела с периодически изменяемой длиной,который дополнительно закручивают,меняя степень крутки, и подают с каж"дой боковой стены из-под свода поодной струе сжатого воздуха по касательной к образующей факела с возможностью плавного отклонения синхронно с изменением длины факела всторону пода на угол 40-50 и обратно, устанавливая наибольший уголотклонения струй при минимальной длине. факела и наименьший - при максимальной длине факела, при этом крутящий момент пары встречных струйорганизуют в направлении закруткифакела. Воздух, идущий на горениечерез горелку и струями, подают соответственно в количестве 0,85-0,9и 0,2-0,15 от теоретически необходи.мого количества, при этом с увеличением степени нрутки факела расходвоздуха через горелку уменьшают, аструями увеличивают, с уменьшениемстепени крутки расход воздуха черезгорелку наоборот увеличивают, а струями - снижают. 2 ил.Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано в эффективных схемах отопления нагревательных колодцев металлургических заводов..Цель изобретения - повышение рав" номерности нагрева слитков, удлинение срока службы футеровки свода. Повышение равномерности нагрева слит" 10 ков обеспечит улучшение качества тепловой обработки, снизит расход потребляемого топлива. Увеличение срока службы футеровки приведет к экономии огнеупорных материалов и повыше нию производительности из-за более продолжительной межремонтной компании колодца. Снижение окислов азота в продуктах горения служит решению проблемы соблюдения чистоты воздуш ного бассейна промышленных районов.На фиг. 1 представлена схема нагревательного колодца, иллюстрирующая .способ отопления, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1,.Нагревательный колодец состоит иэ рабочей камеры 1, каналов 2 дымоудаления с размещенными в них рекуператорами 3. В центре пода установлена вертикально горелка 4, которая представляет собой камерный завихритель с двумя тангенциальными вводами воздуха 5. В корпус по оси размещен газовый коллектор, выполненный из двух коаксиальных трубок 6. Внутренняя имеет одно осевое отверс-., тие, наружная - 6-8 радиальных отверстий для истечения газообразного топлива в закрученный поток воздуха.40На боковых стенах,под сводом при" мерно на равном расстоянии от оси факела и продольной стены установле", ны сопла 7, выполненные с возмож.ностью наклона в вертикальной плос- . 45 кости на угол 40-50 , формирующие струи сжатого воздуха 8.На фиг.2 схематично показаны эпю.-; ры скоростей и внешняя граница сво- . бодного закрученного факела в произ вольный момент времени. Естественные границы закрученного факела изменяют свое положение по высоте колодца с изменением длины факела. Каждому сечению в произвольный момент времени соответствует своя эпюра скоростей.Способ осуществляют следующимФакел с изменяемой длиной и углом раскрытия формируют в рабочей камере колодца, на поду которого размещены слитки, подвергаемые нагреву перед обработкой давлением, Образующиеся про,"укты горения топлива отводят в дымоотводящие каналы. В рекуператорах за счет тепла дыма подогревают воздух и направляют его в горелку через два тангенциальных вводафакел с изменяемой геометрией формируют воздействуя на смешениефвоздуха и топлива следующим образом Изменяют плавно степень крутки воздушного потока с помощью шиберов, установленных в воздушных тангенциальных вводах 5 горелки. Крутку изменяют от наибольшей до наименьшей и обратно, например, от п=2,3 до 0,5 и обратно за выбранный интервал времени.Крутка характеризует степень закрученности потока (струи, факела) и представляет собой отношение тангенциальной составляющей полной скорости к аксиальной (продольной) составлякщей в какой-либо точке на окружности, образованной в поперечном сечении струи. Крутку потока изменяютварьируя параметр крутки на срезе сопла горелки 4п=п- конструктивный параметркрутки, который равенй=йй-а)/а Ь;- диаметр цилиндрическойкамеры завихрителя горелки (он неизменный); - размеры воздушного прямоугольного тангенциальногопатрубка горелки. где и а, Ъ Ширинупатрубка (поперек оси горелки) а изменяют поворотным шибером,Одновременно. с изменением крутки перераспределяют газообразное топливо по трубкам коллектора по следукицему закону. При увеличении степени крутки плавно уменьшают количество газа А (фиг. 1) и увеличивают количество газа к и наоборот при уменьшении степени крутки плавно увеличивают количество газа А и уменьшают количество газа К. В предельных положениях регулирования смешения наибольшей крутке воздушного потока50 соответствует подача газа только ра-"диально (газ К - 100 ). Наименьшей -только аксиально (газ А - 100 ). Всередине интервала варьирования крутки (и = 1,4) имеет место подача газа в количестве 5 ОХ радиально и 50 Х аксиально. Такое регулирование обеспечивает изменение Формы Факела от узкого длинного (малый угол раскрытия и большая дальнобойность) до широкого короткого (большой угол раскрытия и малая дальнобойность).С боковых стен из-под свода подают струи сжатого воздуха так, что они постоянно плавно отклоняются вниз и вверх на угол МОот горизонта. Отклонение организуют синхронно с изменением длины факела. В том случае, когда факел организован с наибольшей длиной, струи направлены горизонтально. Затем факел постепенно укорачивается и струи вслед за ним отклоняются на угол 40-50. Далее факел и струи движутся в про- тивоположном направлении (вверх) и процесс повторяется. Пределы диапазона углов обусловлены тем, что при угле меньшем 40 происходит дальней-. шее укорачивание факелаа струя остается и не касается самого факела. При угле большем 50 происходит ка. сание струями поверхности слитков с одной стороны и снижение величины крутящего момента. При расположении струй горизонтально у свода возникает положительный эффект, связанный с защитой свода от пережога факелом, что удлиняет срок службы футеровки.Пара струй сжатого воздуха, пода" ваемых по касательной к образукщей факела, образует крутящий момент, совпадающий по направлению с круткой Факела. Тем самым происходит как бы передача дополнительной энергии вращения от струй факелу, что повышает турбулизацию и общее перемешивание дымовых газов в рабочей камере и вы равнивает, как следствие, поле температур в объеме вокруг слитков. Че рез горелку подают первичный воздух ,в количестве(0,85-0,9)от теоретически необходимого для горения топлива количества. Вторичный воздух подают струями сжатого воздуха в количестве (0,2-0,15) от теоретически необходимого. Такая система подачи предопреде-. ляет двухстадийное сжигание топлива: 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 собственно н Факеле с изменяемой геометрией и дожигание на подмешиваемых к факелу струях сжатого воздуха,Одновременно с увеличением степени крутки факела (т.е. Факел становится коротким и широким) расход воздуха через горелку уменьшают от 0,9 до 0,85, а струями увеличивают от О, 15 до 0,2. С уменьшением степени крутки наоборот расход воздуха через горелку увеличивают от 0,85 до 0,9 а струями снижают от 0,2 до О, 15. Двухстадийное сжигание при указанном соотношении расходов первичного и вторичного воздуха и закономерностях их изменения приводит к снижению образования окислов азота в факеле, так как снижается тем пература в зоне горения, сглаживают,ся пики температур.Указанная закономерность (при уве,личении крутки снижают количество первичного воздуха и наоборот) отражает то явление, при котором увеличивается температура горения топлива с увеличением интенсивности смешения топлива с воздухом. Чтобы этого не происходило, снижают количество окислителя и, как следствие, подавляют образование окислов азота в факеле, Выбранные интервалы варьиро-. вания объясняются следующими причинамиеПри подаче первичного воздуха менее 0,85 и вторичного более 0,2 возможно образование значительного количества ядовитой окиси углерода, которую трудно дожечь на струях. Кро. ме того, при избытке вторичного воздуха может быть снижен общий температурный уровень в печи, что.нежелательно. Если первичный воздух подать более 0,9 от.теоретически необходимого количества и вторичный менее О, 15, то значительного "сглаживания" пиков температур в факеле не наблюдается и вследствие этого образовываются в продуктах горения нежелательные окислы азота. Сумма количеств первичного и вторичного воздуха остается при регулировании постоянной и равной 0,9+0,15=0,85+0,2-" 1,05, т,е. это число является оптимальным для вихревых горелок,.которые формируют закрученные факелы. Способ отопления исследован на неизотермической воздушной моделиколодца. В качестве движущейся сре 1447900ды был использован воздух, подавае мьп 1 через модель горелки. Геометрию факела изменяли по описанному закону, Модели заготовок (слитки) были выполнены полыми и подогревались нихромовыми спиралями, размещенными внутри слитков. О равномерности наг,рева слитков судили по перепадам температур их поверхности, которую 10 измеряли зачеканенными термопарами. С равномерностью нагрева отождеств,ляли равномерность охлаждения поверхности слитков холодным Воздухом С боковых стен подавали струйки сжато го воздуха, которые синхронно с "Факелом" отклонялись и внедрялись в него по касательной к его поверхности, Отклонение производили от горизонтальной лйнии до угла 45 и обрат ,но. Одновременно количество воздуха через горелку меняют от 0,85 до 0,9 .от общего количества и обратно, и ,вторичного от 0,2 до О, 15 и обратно.Опыты показали, что при оргащ- эации способа отопления регулируемым факелом во взаимодействии со струя"ми сжатого воздуха перепады температур по поверхности слитков не прес вышают погрешности эксперимента +5 С. З 0Из сравнения полученных показателей по равномерности распределения температур с базовым техническим ре шением следует, что данный способ обеспечивает высокую равномерность нагрева слитков, следовательно, улучшенное качество продукции, Базовым способом более высокие показатели не достигаются, поскольку имеет место нагрев одних слитков и недогрев других эа одицаковое время нагреваи возможен пережог Футеровки свода при ударе о него Факела,Зкономическая эффективность по ,сравнению с базовым объектом от реализации предлагаемого способа заключается в улучшении качества нагре ва слитков, что дает либо экономию топлива при заданной неизменной производительности, либо повышение производительности при постоянном расходе топлива. Кроме того, повышение стойкости футеровкн свода продлевает межремонтную кампанию и позвол.;ет сэкономить огнеупорные материалы. Снижение окислов азота н дымовых газах, уходящих из колодца, улучшает экологическое состояние воздушного бассейна промышленного предприятия.Формула и з о б р е т е н и яСпособ отопления нагревательного колодца с горелкой в центре пода, включающий формирование свободного факела с периодически изменяемой длиной, подачу газа в горелку двумя потоками -радиальным и аксиальным, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения равномерности нагрева слитков и удлинения срока службы футеровки свода, на факел воздействуют воздушным потоком и изменяют степень крутки Факела и пропорционально изменяют расход газа, подаваемого радиально в горелку, и факел дополнительно закручивают путем подачи с двух боковых сторон его изпод свода колодца дополнительных струй сжатого воздуха но касательной и образукщей Факела с возможностью плавного их отклонения синхронно с изменением длины факела, причем струи при максимальной длине Факела отклоняют на 40-50"от горизонтали в сторону пода колодца, а воздух, идущий на горение через горелку и дополнительными струями, подают соответственно в количестве 0,85-0,9 и 0,2-0, 15 от теоретически необходимого, расход воздуха через горелки изменяют обратно пропорционально степени крутки Факела, а суммарный расход газа и воздуха на горение сохраняют постоянным.1447900 г 2 ставитель Г.Наумо Т екРед М.Ходанич КорректоР Г.Реветни едактор М.Недо Подпис акаэ 6812/31 Тирах 545КИПИ Государственного комитета по изобр113035, Москва, Ж, Рауш ытияу де ка еское предприятие, г. Уюород, ул. Проектная, 4 оизводственно-полиг