Методическая печь Советский патент 1984 года по МПК F27B13/00 

Изобретение относится к теплотех нике, в частнойти к нагревательным печам с методическим режимом нагрева, и может быть использовано в металлургической, машиностроительной, автомобильной и ряде других отраслей промышленности. Известна методическая печь, содержащая горелки, монолитньш под, выполненньш с водоохлаждаемыми трубами и толкатель. Топливо сжигается при помощи горелок,.установленных в торцовых степах печи и направленных под углом к поверхности нагр ваемого металла L13. Однако в данной печи вследствие инжектирующего действия продуктов сгорания в томильную зону подсасывается холодньй воздух через окно выдачи, а в методической зоне - через окно загрузки наблюдается выбив пие продуктов сгорания. При этом снижается коэ(|х1)ициент использования топлива в печи, а также затрудняется управление процессом горения. Кроме того, так как газогорелочные устройства в нижней сварочной зоне установлены под углом к поверхности нагреваемого металла, происходит го рение газа непосредственно на повер пости опорных ,и глиссажных труб, чт приводит к их разрушению. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является методическая печь, содержащая мето дическую, верхние и нижние сварочны и томильную зоны с горелками в торц вых стенках, свод, под, выполненный в томильной зоне сплошным, а в остальных зонах - из глиссажных труб, участки загрузки и выгрузки, при этом во второй нижней и верхней сва рочных зонах горелки установлены по углом 5° к поду,-а торцовая стенка методической зоны выполнена со скосом 2. Недостатком известной печи является сложность управления, тепловым режимом в рабочем пространстве, вследствие чего имеет место низкий коэффициент использования топлива в печи. Расположение горелок в торцо. вых стенках в направлении окна загрузки приводит к неравномерному распределению давления продуктов сг рания по длине рабочего пространств Последнее уменьшает равномерность нагрева как поверхности кладки, так и металла и в конечном итоге снижяет эффективность использования топлива в печи. В известной печи в нижней сварочной зоне горелки установлены под углом 5 к поду. Однако установка горелок под таким углом на уровне пода приводит к увеличению подсосов воздуха через окна, предназначенные для очис)ки , пода от окалины, что снижает и равномерность, и интенсивность нагрева кладки пода и металла. Для исключения подсосов воздуха и выбивания продуктов сгорания применяют газовые и паровоздушные завесы, специальные каналы, соединенные с боровами печидля отвода подсасываемого воздуха, перегородки и низкие пережимы для увеличения сопротивления на пути движения продуктов сгорания. Однако, как показывают результаты исследований, применение указанных мер малоэффективно. Целью изобретения является повышение КПД печи за счет повышения эффективности использования топлива. Поставленная цель достигается тем, что в методической печи, содержащей методическую, верхние и нижние сварочные и томильную зоны с горелками, свод, под, выполненный в томильной зоне сплошным, а в остальных зонах - из глиссажных труб, участки загрузки и выгрузки, при этом во второй нижней и верхней сварочных зонах горелки установлены под углом к поду, в верхней первой сварочной и томильной зонах горелки установлены в боковых стенах встречно .: Угол горелок второй нижней сварочной зоны составляет 7-10°,- а расстояние по нормали от оси горелки на уровне среза сопла до продольной оси глиссажных труб составляет 23 диаметра сопла горелки. В своде методической зоны установлены дополнительные горелки. Дополнительные горелки выполнены скоростными.Рассредоточенная подача топлива через боковые горелки по длине рабочего пространства первой сварочной и томильной зонах повышает тепловую мощность зон, что приводит к увеличению интенсивности и равиомерности нагрева металла. 3 На фнг. 1 изображена методическая печь; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Печь содержит методическую зону в своде которой установлены скорост ные горелки 2, первую верхнюю сварочную 3 и томильную 4 зоны, в кото рых горелки 5 установлены в боковых стенах встречнд в горизонтальной плоскости перпендикулярно продольно оси печи, вторую верхнюю сварочную 3O}iy 6, оборудованную тордовыми горелками 7, и нижнюю сварочную зону в которой установлены торцовые горе ки 9, монолитный под 10, глиссажные 11 и опорные 12 трубы, свод 13, нагреваемые заготовки 14, загрузочное .окно 15, окно 16 выдачи, наклонный свод 17. Печь работает следующим образом. Нагреваемые заготовки (слябы, блюмы) 14 перемещаются к загрузочному окну 15 с помощью рольганга и подаются в печь толкателем.(рольганг загрузки и толкатель не показа ны) . Заготовки в печи лежат вплотную одна к другой, соприкасаясь боковыми гранями. При подаче в печь очередной заготовки из окна 16 выда чи на приемный рольганг (не показан вьщается заготовка, нагретая до заданной температуры. При истечении газовых струй из сопл боковых горелок 5 в рабочем пространстве печи увеличивается сопротивление (подпор) продуктам сгорания, истекающим из торцовых горелок 7 во второй сварочной зоне 6. Один подпор образован в первой сварочной зоне 3, второй - в томильной зоне 4, вследствие чего уменьшаются подсосы воздуха между томильной и первой сварочной зонами через боковые окна печи (боковые окна не показаны) , улучшается равномерность нагрева металла за счет выравнивани поля скоростей продуктов сгорания у поверхности заготовок. При этом в рабочем пространстве печи при различных тепловых нагрузках легко под держивается постоянное давление и исключаются подсосы воздуха в томил ную зону через окно 16 вьщачи. Кроме того, повышается тепловая мощность второй сварочной зоны 6, всле стБие чего интенсифицируется процесс теплообмена в печи, сокращаетс время пребывания нагреваемого метал 994 ла в зоне высоких температур, уменьшается окисление и обезуглероживание. При изменении профиля свода первой сварочной зоны 3 за счет ликвидации пережима повышается долговечность печи. При этом увеличивается площадь свода 13, омываемого высокотемпературными продуктами сгорания, способствуя тем самым повьш1ению его температуры и интенсификации теплообмена между кладкой свода и нагреваемым металлом. В методической зоне выполнение свода наклонным под углом 40-45 к продольной оси глиссажных труб улучшает условия обтекания продуктами сгорания кладки свода в этой зоне, способствуя тем самым повышению температуры свода и интенсификации теплообмена в печи. При этом происходит снижение .динамического давления у наклонной части свода и, как следствие, уменьшение выбивания продуктов сгорания через окно 15 загрузки, что. в свою очередь, позволяет также увеличить коэффициент использования топлива. При угле наклона свода у окна загрузки меньше 45° происходит выбивание продуктов сгорания через окно загрузки. Если угол больше 45, интенсивность выбивания уменьшается, но значительно ухудшаются условия смывания продуктами сгорания поверхности кладки свода, снижая тем самым его температуру. Горелки 9 В нижней второй сварочной 8 зоне установлены в торцовой стене по направлен -по продольной оси печи, причем расстояние по нормали между осью среза сопла и продольной осью глиссажной трубы составляет 2-3 диаметра сопла горелки, а угол между продольной осью горелки и продольной осью глиссажной трубы - 7-10. Именно при таком расположении горелок исключается взаимодействие газовых струй, истекающих из сопел, с поверхностью изоляционного слоя опорных и глиссажных труб. При этом повьш1ается долговечность опорных и глиссажных труб, улучшаются условия эксплуатации печи. Кроме того, повышается температура кладки пода, интенсифицируется процесс теплообмена. При .установке горелок в нижней второй сварочной зоне на расстоянии по нормали между осью среза сопла 5 и продольной осью глиссажной трубы большем чем 3 диаметра сопла горелки взаимодействие газовых струй с поверхностью опорных и глиссажных труб исключается, но при этом снижается интенсивность нагрева нижней поверхности заготовок вследствие не равномерного нагрева кладки пода. Если горелки установить выше указанного расстояния, будет происходить прогар изоляционного слоя опор ньк и глиссажных труб из-за непосредственного сгорания газа на их поверхности. При расположении горелок под углом меньше 7 или больше уменьшается равномерность и интенсивност нагрева металла излучением от клад9ки , вследствие неравномерного омывания поверхности кладки пода продуктами сгорания. Применение бокового отопления в сочетании с торцовым позволяет легко управлять процессом нагрева, варьируя расходом топлива в зависимости от температуры посада металла, и способствует интенсификации теплообмена в рабочем пространстве, а также лучшему использованию топлива в печи, что в конечном итоге повьш1ает экономичность работы печи в целом. Ожидаемый экономический эффект от внедрения изобретения составляет 250 тыс. руб. в год на одной печи средней производительности.

1. МЕТОдаЧЕСКАЯ ПЕЧЬ, содержащая методическую, верхние и нижние сварочные и томильную зоны с горелками, свод, под, выполненный в томильной зоне сплошным, а в остальных зонах - из глиссажных труб, участки загрузки и выгрузки, при этом во второй нижней и верхней сварочных зонах горелки установлены под углом к поду, отличающаяся тем, что, с целью повышения К1Щ печи за счет повышения эффективности использования топлива, в верхней первой сварочной и томильной зонах горелки установлены в боковых стенках встречно. 2.Печь по п, 1,, отличающаяся тем, что угол установки горелки второй нижней сварочной зоны составляет 7-10°, а расстояние по нормали от оси горелки на уровне среза сопла до продольной оси глиссажных труб составляет 2-3 диаметра С. сопла горелки. сл 3.Печь по п. 1, отличающаяся тем, что в своде методической зоны установлены дополнительные горелки. 4.Печь по п. 3, отличающаяся тем, что дополнительные горелки вьтолнены скоростными.

I

I

X

У2

У//////////

/2Z

фиг. 2