Печь с внутренней рекуперацией тепла Советский патент 1984 года по МПК F27B9/00 

Изобретение относится к метагшургической теплотехнике и может быть использовано в нагревательных печах заводов металлургической и машиностроительной промышленности.

Известна печь с внутренней рекуперацией тепла, содержащая горел:ки, рабочую камеру, ограниченную сводом подом и стенами, футеровка которых имеет газопроницаемый и газонепроницаемый слои и расположенные между этими слоями сборные дымовые колекторы,

В печи сборные дымовые коллектор выполнены с постоянным поперечным сечением по высоте а газопроницаемый слой имеет сквозные отверстия постоянного сечения, через которые продукты сгорания топлива отводятся в сборные дымовые коллекторы, повышая температуру стен печи. Это способствует интенсивному излучению тепла на осадку, уменьшая одновременно потери тепла через кладку, чт ускоряет процесс нагрева мета,Ш1а I

Однако недостаточно полное исползование епла продуктов сгорания топлива вследствие отсутствия рекуператоров приводит к повышению уделного расхода топлива,

Кроме того, равномерная по высот т;тены перфорация газопроницаемого слоя не обеспечивает равномерный отвод продуктов сгорания топлива, так как вследствие геометрического напора через верхние отверстия удаляется больше продуктов сгорания , Это приводит к менее интенсивному нагреву нижней части осадки по сравнению с верхней, что снижает качество нагрева металла.

Наиболее близкой к изобретению по техническому решению является печь с внутренней рекуперацией тепла,, содержащая горелки, рекуператоры, рабочую камеру, ограниченную сводом, подом и стенами, футеровка которых имеет газопроницаемый н газонепроницаемый слои и расположенные между этими слоями сборные дымо зые к олле кт оры.

В этой печи сборные дымовые коллекторы имеют постоянное поперечное сечение по высоте Газопроницаемый слой изготовлен из шамотного кирпи,ча, зазоры между которыми образу-ют прямоугольные отверстия переменного сечекия по высоте стены с возрастанием общего сечения отверстий поярусно сверху вниз по параболической

кривой t23, :

Однако при таком выполнении перфорации с увеличением высоты газо-. проницаемого слоя сечение отверстий нижнего яруса будет возрастать настолько,что это может привести к появлению пятей на поверхности мегалла вследствие чередования светя дихся и темных участков на поверхности газопроницаемого слоя, а следовательно, к снижению качества нагрена металла.

Кроме того, температура газопроницаемого слоя, обусловленная таким расположением отверстий, будет неравномерной со стороны рабочей камеры,, что также снижает качество нагрева металла и долговечность самого газопроницаемого слоя вследствие температурных деформаций,

Наряду с этим, удаленность рекуператоров от боковых поверхностей дымовых коллекторов снижает интенсивность теплообмена между продуктами сгорания и воздухом и приводит к потерям тепла продуктов сгорания через футеровку непроницаемого слоя. Все это повьшает удельный расход топлива

Целью изобретения является снижение удельного расхода топлива и повышение равномерности нагрева металла.

Поставленная цель достигается тем, что в печи с внутренней рекуперацией тепла, содержгццей футерованную рабочую камеру, имеющую газопроницаемый и газанепроницае1 а;1й слои, горелки с воздуноподводящими коллекторами, сборные дымоотводящие коллекторы, расположенные между газопроницаемым и газонепроницаемым слоями, и рекуператор, последний выполнен в. виде панели с установленными в ней в шахматном порядке тепловыми трубами, испарительная часть которых размещена в дымоотводящем коллекторе, а конденсационная - в воздухоподводящем коллекторе, при.этом коллекторы выполнены с переменным сечением по высоте с соотношением нижнего и верхнего оснований в дымоотводящем коллекторе равным (i,4-2):l, а в воздухоподводящем - с обратным соотношением.

На фиг,. 1 схематично изображена предложенная Т1ечь, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (секция панельного jpeKynepaтора).

Печь содержит рабочую камеру 1, ограниченную сводом 2, подом 3 и стенами 4. В своде 2 установлены плоскопламенные горелки 5.

Футеровка стен 4 имеет газопроницаемый слой, выполненный в виде равномерно перфорированной по высоте стенки 6, и газонепроницаемый слой, выполненный в виде сплош юй стенки 7 Между стенками 6 к 7 расположены сборные дымоотводящие коллекторы 8,

В стенках 4 печи, смежно со сборными дымоотводящими коллекторами 8, установлены панельные рекуператоры 9

Каждый рекуператор 9 имеет переменное по высоте проходное сечение с соотношением нижнего и верхнего оснований 1: 1,4-2, что обеспечивает

выполнение дымоотводящего коллектора 8 с переменным по высоте проходным сечением с соотношением нижнего и верхнего оснований 1,4-2):1.

Принимать в соотношениях нижнего и верхнего оснований рекуператора 1:(1,4-2) и дымоотводящего коллектора (1,4-2):1 нижний предел меньше чем 1,4 нецелесообразно, так как поперечное сечение рекуператора и соответственно дымоотводящего коллектора будет приближаться к прямоугольному, что приведет к удалению большей части продуктов сгорания топлива через эерхние. отверстия перфорированной стенки 6, а следовательно, к менее интенсивному нагреву нижней части садки 10,.что снизит качество нагрева металла.

Принимать нижний предел больше чем 2 нецелесообразно, так как с дальнейшим увеличением основания наклон стенки, разделяющей рекуператор и дымоотводящий коллектор, будет увеличиваться настолько, что приведет к нарушению ее устойчивости.

Панельные рекуператоры 9 имеют систему тепловых труб 11, расположенных в шахматном порядке. При-этом конденсационная часть 12 тепловых труб 11 расположена в рекуператоре 9 а испарительная часть 13 - в дымоотводящем коллекторе.

В нижней части рекуператоров -9 расположены патрубки 14 для подвода холодного воздуха, а в верхней части - патрубки 15 для отвода горячего воздуха,,

Печь работает следующим образом.

Продукты сгорания, выходя из горелок 5, омывают поверхности свода 2, перфорированных стенок 6 и садку ГО и удаляются через отверстие перфорированной стенки 6 в сборные дымоотводящие коллекторы 8. Отдавая тепло испарительной части 13 тепловых труб II, продукты сгорания по системе дымовых каналов 16 поступают в дымовой боров (не показан) иудаляются из печи.

Холодный воздух поступает через патрубки 14 в нижнюю часть рекуператоров 9, омывает конденсационные части 12 тепловых труб 11. Затем, нагреваясь, воздух расширяется, занимает большую верхнюю часть рекуператоров 9. Из патрубка 15 отводится горячий воздух и поступает к горелкам 5.

Достоинствами панельного рекуператора являются простота конструкции и дешевизна изготовления, а также уменьшение теплоотдачи стенок в окружающее пространство. Причем конструктивное выполнение панельных рекуператоров с переменным по высоте сечением с соотношением нижнего и верхнего оснований 1:(1,4-2) дает

возможность получить равномерную скорость воздуха в рекуператоре, что снижает гидравлические потери и уменьшает расход энергии на подачу воздуха.

Кроме того, панельные рекуператоры переменного по высоте сечения, установленные смежно со сборными дымоотводящими коллекторами, обеспечивают выполнение их тоже переменного сечения с обратным соотношением оснований.

Выполнение сборных дымоотводящих коллекторов с переменным по высоте сечением с соотношением нижнего и верхнего оснований (1,4-2):1 позволяет, сохраняя более простую по изготовлению равномерную по высоте стенок перфорацию, отводить большую часть продуктов сгорания топлива через нижнюю часть перфорированнЬй стенки в нижнюю, более широкую часть дымового коллектора, что улучшает нагрев нижней части садки и дает возможность поддерживать более равномерную температуру в рабочей камере.

Все это повышает качество нагрева металла,

Установка тепловых труб в панельном рекуператоре позволяет более эффективно использовать тепло уходящих газов и нагревать воздух за счет более развитой поверхности теплообмена между продуктами.сгорания топлива и воздухом, более высокого коэффициента теплопередачи эту поверхность теплообмена и соответственно более высокого теплового потока через нее.

Кроме того, тепловые трубы не охлаждают перфорированный слой футеровки, так как заполнены теплоносителем с высокой температурой кипения. Высокая температура тепловых труб и (слой изоляции на стенке рекуператора со стороны воздуха приводят к тому, что температура; поверхности рекуператора со стороны дымового коллектора приближается к температуре перфорированного слоя футеровки.

Установка тепловых труб в шахматном порядке позволяет турбулизировать поток продуктов сгораниятоплива и поток воздуха, в результате чего увеличивается интенсивйость. теплообмена.

Все это обеспечивает снижение удельного расхода топлива и повышает качество нагрева металла.

Использование предлагаемой печи с внутренней рекуперацией тепла обеспечит по сравнению с базовым объектом более высокую эффективност за счет дымовых коллекторов переменного по высоте сечения, которые позволяют сохранять более простую по изготовлению, равномерную по высоту стенок перфорацию и отводить большую часть продуктов сгораиня топлива через нижнюю часть перфорированной стенки в нижнюю, более широкую часть дымового коллектора, что улучшает нагрев нижней части садки и дает возможность поддерживать более равно мерную температуру в рабочей камере. Установка смежно со сборньлми дымовыми коллекторами панельных рекуператоров переменного сечения, снабженных системой расположенных в шахматном порядке тепловых труб, позволяет более полно использовать тепло уходящих газов, что снижает удельный расход топлива и повышает качество нагрева метгшла. Экономический эффект в сравнении с базовым объектом будет получен за счет снижения удельного расхода топлива и повышения качества нагрева, что ведет к увеличению долговечности изделий. Ориентировочно указанный эффект составит 19 тыс.рублей.

ПЕЧЬ С ВНУТРЕННЕЙ РЕКУПЕРА ЦИЕЙ ТЕПЛА, содержащая футерованную рабочую камеру, имеющую газопроница мый и газонепроницаемый слои, горел ки с воздухоподводящими коллекторами, сборные дымоотводящие коллекторы, расположенные между газопроницаемым и газонепроницаемым слоями, и рекуператор, отличающаяся тем, что, с целью снижения удельного расхода топлива и повышения равномерности нагрева металла, рекуператор выполнен в виде панели с установленными в ней в шахматном порядке тепловыми трубами, испарительная часть которых размещена в дымоотводящем коллекторе, а конденсационнаяв воздухоподводящем коллекторе, при этом коллекторы выполнены с переменным сечением по высоте с соотношением нижнего и верхнего оснований в дымоотводящем коллекторе равным