Термическая печь Советский патент 1984 года по МПК C21D9/00 F23D13/12 

1

Изобретение относится к разделу нагревательных устройств металлурги,ческой теплотехники и может быть использовано в термических печах заводов металлургической и машиностроительной промьпдленности.

Известна печь, в которой для на грева металла установлены плоскопламенные горелки и за счет этого обеспечивается равномерный поток лучистой энергии от разогретой поверхности кладки Cl .

Однако при термической обработке (нагреве) сложных садок с внутренними га-зовыми прослойками, например для садок, сформированных насыпными деталями, бунтами проволоки, прутками и т.д. , температурный перепад между изделиями, расположенными в наружных частях садки и в центральных ее частях,превышает допустимые нор мы из-за наличия застойных газовых зон.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является термическая печь, содержащая футерованную камеру, горелки низкого давления с аксиальным газовым соплом и воздушным каналом и устройства aк ттичecкиx колебаний с патрубками для подвода газа и воздуха и обратными- клапанами, в которой использованы акустические устройства с выходным каналом, примыкающим к горелочгному туннелю печи С23.

Недостатком известной печи является то, что акустическое устройство выполнено автономным,с отдельной подачей воздуха и соотношения газ-воздух,

Цель изобретения - упрощение обуслуживания печи.о

Поставленная цель достигается тем, что в термической печи, содеращей футерованную рабочую камеру, горелки низкого давления с аксиальным газовым соплом и воздушным кана(Гм и ycтJ oйcтвa акустических колебаний с патрубками для подвода газа воздуха и обратными клапанами, стройство акустических колебаний бразовано аксиальным газовым сопом горелки и цилиндром, расположеным в воздушном канапе горелки коаки-ально с газовым соплом, при этом

Рц - dc

(0,3 - 0,35)Н,

где D ц - внутренний диаметр цилиндра устройства акустических колебаний J

843l52

dj. - наружный диаметр газового

сопла-,

Н - высота печи,

патрубки для подвода газа и воздуха 5 выполнены в виде цилиндрических каналов в стенках соответственно газового сопла и цилиндра на расстоянии (0,25-0,3) (Оц - d) от торца горелки, а обратные клапаны - в виде 10 единой кольцевой полости, открытой в верхней части и имеющей отверстия в донной части ее.

Ка газовом сопле установлен кольцевой буртик на: расстоянии (0,5-0,6) 15 (Оц - dj;) от торца горелки.

На фиг. 1 показана предлагаемая печь, поперечный разрез , на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

2Q Термическая печь содержит футерованную рабочую камеру 1, горелку 2 низкого давления, включающую корпус 3 горелки, патрубок 4 подвода воздуха и газовое сопло 5, дополни25 тельный цилиндр 6 акустической камеры, патрубки 7 и 8 подачи газа и воздуха в акустическое устройство, обратный клапан 9 с отверстиями 10, кольцевой буртик 11, горелочный камень 12 с тороидальным внутренним каналом 13, дымовые каналы 14 печи, в которой сформирована насыпная садка 15.

Печь работает следующим образом.

Закрученный факел, образующийся при сжигании топлива в горелке и распространяющийся по тороидальной поверхности горелочного камня печи, размыкается и разогревает поверхность кладки свода, который излуча ет тепло на поверхность садки.

Газ и воздух через патрубки по-, ступают в акустическое устройство, смешиваются, и на выходе из него смесь воспламеняется от обратных токрв продуктов сгорания из печи, затем мгновенно сгорает внутри цилиндра 6 хлопком, и поток продуктов Сгорания с высокой скоростью периодически устремляется к поверхности 50 садки и за счет высокой кинемати- . ческой энергии перемещает газы в застойных зонах садки, образуюи ихся в промежутках между нагретыми изделиями, формирующими садку, выравни55 вая ее температурное поле.

Импульсный- характер работы акустического устройства обеспечивается периодическим запиранием подачи

газа и воздуха обратным клапаном. В момент хлопка давление под обратным клапаном больше, чем над ним, и под действием разности давлений клапан поднимается вверх и боковыми стенками перекрывает подачу газа и воздуха через патрубки подачи газа и воздуха. После хлопка в пространстве под клапаном давление резко снижается до отрицательного, и клапан опускается вниз до упора в буртик. Пережим, которьй создается донной частью клапана с отверстиями 10, приводит к запаздыванию распространения области высокого давления в пространство над клапаном в момен хлопка, т.е. способствует движению клапана вверх, а .после хлопка задерживает снижение давления в этой .части и, таким образом, ускоряет возвращение клапана в нижнее положение .

Для преодоления гидравлического сопротивления садки струя, создаваемая акустическим устройством, должна обладать определенной кинематической энергией и определенным количеством движения, которые в свою очередь определяются выходным сечением акустического устройства и его объемом, заключенным между газовым соплом и дополнительным цилиндром.

Опыты показывают, что необходимая энергия струи, определяемая размерами акустического устройства, достигается при

С0,3 - 0,35)Н,

°с

а частота хлопков зависит от количества поступающего в него воздуха и газа.

При зна 1ениях 0,ЗН

°с

струя, создаваемая акустическим устройством, вызывает движение газов внутри только части садки. При

0, количество тепла.

которым обладает струя, становится столь большим, что зто может привести к местным перегревам поверхности садки.

Удаление воздушного и газового патрубков акустического устройства от торца горелки, равное (0,25-0,3)

(DU, clc) определяется размерами обратного клапана, так как для исключения перекосов при его движении высота клапана h должна быть не меньше (Вц - dj.)-0,25, т.е. толщи ны кольца клапана. Выполнение высоты клапана 0,3h ухудшает его работу, так как увеличение массы клапана увеличивает его инерционность. Иначе говоря, удаление воздушного и газового патрубков от торца составляет половину высоты h обратного кляпана.

Из этих же соображений выбирают удаление кольцевого буртика от торца горелки, равным (0,5-0,6) (1)ц

принимая ход обратного клапана, равным его высоте. Большее удаление буртика от торца горелки нецелесообразно , поскольку увеличение хода обратного клапана усиливает удар о

торцовую стенку горелки.

Экономический э()фект при внедрении предлагаемой печи в основном достигается за счет улучшения качества нагрева и уменьшения возврата в повторную термообработку и при производительности печи 900 т в год составит примерно 20 тыс. руб. в год.

1.

Фиг.1

Фиг. 2

1. ТЕРМИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ, содержащая футерованную рабочую камеру, горелки низкого давления с аксиальным газовым соплом и воздушньм каналом и устройства акустических колебаний с патрубками для подвода газа и воздуха и обратными клапанами, отличающаяся тем, что, с целью упрощения обслуживания печи, устройство акустических колебаний образовано аксиальным газовым соплом горелки и цилиндром, расположенным в воздушном канале горелки коаксиально с газовым соплом, при этом Dn- d с