Способ отопления камерных нагревательных печей Советский патент 1984 года по МПК C21D9/70 

00 О5

о ю

со Изобретение относится к нагреву металла в камерных нагревательных печах и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности. Известен способ отопления камерных нагревательных печей, включающий стабилизацию расхода топлива и воздуха в период подъема температур а в период выдержки металла - стабилиэацию температуры рабочего пространства печи. Давление в рабочем пространстве стабилизируется на заданном значении независимым контуром управления СЗОднако в период выдержки металла когда температура рабочего простран ства достигает заданного значения, расход топлива непрерывно снижается Известно, что КПД печи достигает максимального значения только при оптимальном расходе топлива, который соответствует максимально допус тимому значению в период подъема температуры. Поэтому работа при пониженных расходах топлива приводит снижению КПД печи и соответственно увеличению удельного расхода топлива. ч1едостатком известного способа является также непрерывность подачи топлива в зону горения в период выдержки металла. Так как температура его поверхности в этот период достигает 1320- 350 С, то имеет место оплавление окалины и пережог металла , Кроме того, изменение расхода воздуха относительно подачи топлива составляющее 20-60 с, запаздывает. Поэтому в период увеличения расхода топлива или его включения в печь вначале подается газ без воздуха Это приводит к непроизводительным потерям тепла и противоречит требованиям техники безопасности (возмож но образование взрывоопасной смеси А в период отключения топлива задер ка отключения воздуха более 30 с приводит к длительной продувке печи воздухом, что увеличивает потери тепла. Наиболее близким к изобретению п технической сущности является спосо отопления камерных нагревательных печей, включающий подачу в рабочее пространство постоянного расхода топлива и воздуха в период подъема температуры, импульсную их подачу в период выдержки металла и сжигание топлива, при этом импульс воздуха подают с запаздыванием после подачи импульса топлива Е22. Для реализации этого способа отопления применяется специальный регулятор, который угфавляется по заданной программе или по команде от вычислительной машины. Алгоритм определения длительности импульсов в известном способе получен на основе расчетов, которые не учитывают теплотехнические особенности печей. Поэтому при реализации способа на действующих агрегатах длительность.импульсов и пауз не соответствует текущему тепловому состоянию системы. Возникают ситуации, при которых температура рабочего пространства печи превышает допустимое значение, а в печь по программе подают топливо и воздух. Это приводит к перерасходу тепла, оплавлению окалины и появлению брака по нагреву. Для данного способа также характерно запаздывание подачи воздуха в начале импульса на 20-60 с, что приводит к отрицательным последствиям « В начале импульса всегда имеет место недожог топлива из-за отставания поступления воздуха в рабочее пространство, что приводит к потерям топлива и нарушению требований техники безопасности. В началу паузы имеет место длительная продувка печи воздухом за счет запаздывания отключения воздуха, что вызывает потери тепла, Целью изобретения является сокращенке расхода топлива и повышение качества нагрева металла. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу отопления камерных нагревательных печей, вклюающему подачу в рабочее пространство постоянного расхода топлива и оздуха в период подъема температуры и импульсную их подачу в период выдержки металла и сжигание топлива, при этом импульс воздуха подают с запаздыванием после подачи импульса топлива, импульсную подачу воздуха топлива осуществляют в период выержки при снижении температуры до инимально допустимой и прекращают при достижении максимально допустимой температуры. Подачу или отключение топлива и воздуха в период выдержки осуществляют с запаздыванием между собой на 10-30 с. Для устранения недостатков известных способов отопления предлагается осуществлять выбор длительности импульсов и пауз по тепловому состоянию системы металл-печь и дол стимому диапазону отклонения температуры вьщержки печи относительно заданного значения. Обычно в печах допускается диапа зон колебаний температуры выдержки в пределах 15-20 С, позтому в инструкции по нагреву указывают верхНИИ и нижний допустимые пределы заданной температуры печи. Это услови позволяет реализовать на печах импульсное отопление с учетом изменения теплового состояния системы металл-печь. Известно, что при импульсном ото лении имеет место периодический нагрев и охлаждение рабочего простран ства печи, что приводит к соответст вующим циклам подъема и снижения те пературы. Если металл плохо прогрет по сечению в начале периода выдерж ки) , то скорость подъема температур меньше, чем в условиях прогретого м талла (в конце периода выдержки ). Способ осуществляется следующим образом. При достижении верхнего допустимого значения температуры печи отключают топливо и через 10-30 с воздух, а после снижения температуры печи до нижнего допустимого предела подают вначале воздух и через 10-30 с - топливо, обеспечивая при этом стабилизацию давления в рабочем пространстве печи. Скорости падения температуры печи в период пау зы и подъема в период импульса зави сят от степени прогрева металла и кладки, максимального значения тепловой мощности и мощности холостого хода печи, т,е, от теплотехничес ких характеристик металла и печи. Диапазон задержки сигнала определяется теплотехническими и конструктивными особенностями агрегата. Минимальный диапазон, составляющий 10 с, необходим для того, чтобы воз дух в начале или конце импульса вытеснил горючие компоненты из рабочего пространства печи и боровов. Подача воздуха в течение 10 с исключает иозможность образования Bspi.i воопасной смеси. Верхний предел диапазона задержки сигнала, составляющий 30 с, опредеяется условиями охлаждения металла и кладки. Экспериментально установено, что через 30 с после подачи воздуха в печь начинает снижаться температура поверхности металла и кладки. Для исключения зтого явления ограничивают верхний диапазон задержки сигнала значением 30 с. Дпя реализации способа камерная нагревательная печь предварительно оснащается следующими элементами автоматики : системами стабилизации расхода топлива и давления, измерительным комплектом приборов расхода воздуха и исполнительным механизмом с регулирующим органом на воздушном трубопроводе, а также двухпозиционным регулятором температуры, выход которого подключен на,входы исполнительных механизмов расхода топлива и воздуха, В каналы связи регулятора и исполнительных механизмов расхода топлива и воздуха включают реле задержки сигнала по времени, что позволяет обеспечить выбранный интервал задержки. Вторичный прибор расхода воздуха подключают на вход регулятора /давления в рабочем пространстве печи, что позволяет осуществлять одновременное перемещение регулирующего органа подачи воздуха и дымового щибера. Такая система управления позволяет реализовать режим работы следующим образом. Когда температура печи достигает верхнего допустимого значения, регулятор температуры подает команду на закрытие регулирующего органа расхода топлива, а затем с задержкой 10-30 с - на закрытие органа расхода воздуха и одновременное закрывается дьмовой шибер. С момента прекращения Подачи топлива температура рабочего пространства печи падает до минимально допустимого значения тe mepaтypы выдержки. Скорость падения температуры зависит от теплового состояния системы металл-печь и мощности холостого хода, В момент достижения минимального значения температуры рабочего пространства печи регулятор температуры подает команду на исполнительные механизмы расхода топлива и воздуха. Прн этом срабатывает реле задержки подачи сигнала на исполнительный ме ханизм подачи топлива на 10-30 с. Поэтому вначале открывается регулирующий орган подачи воздуха и дымовой шибер, а после этого подается топливо в печь. Скорость подъема те пературы печи зависит от степени прогрева металла по сечению и тепловой мощности печи в период имг, пульса. Пример, Промышленную провер ку способа производят на рекуперати ных нагревательных колодцах с центральной горелкой. Задатчиком температуры устанавли вают температуру выдерж.ки 1320 С и зону чувствительности регулятора а давление в рабочем пространстве колодца 10 Па. В этом случае верхНИИ допустимый предел температуры составляет 1325 С, а нижний После посада металла в колодец и закрытия крышки подают в рабочее пространство 500 топлива и 5500 м-/ч воздуха. В качестве топли ва применяют коксодоменную смесь ка -лорийностью 2200 ккал/м. В период подъема температуры рас ходы топлива и воздуха, а также дав ление в рабочей камере не изменяют После достижения заданной температуры отключается 1аз, а через 20 своздух. Затем закрывается дымовой шибер„ Когда температура в рабочем пространстве печи снил ается до регулятор температуры подает команду на подачу воздуха, а через 20 с топлива. Z ымoвoй шибер открывается одно ременпо с открытием регулирующего opi-ана для подачи воздуха, В начале каждого импульса и паузы осуществляется задержка сигнала на отключение воздуха или подачу топ лива на 20 с. Длительность импульсо з и пауз изменяется в зависимости от степени прогрева слитков по сечению. Так, средняя скорость подъема температуры в начале периода выдержки составляет 60 град/ч,через 30 мин от начала вьщержки - 90 град/ч через 1АО мин после начала выдержки - 180 град/ч. Поэтому длительность импульсов для указанных периодов времени составляет соответственно 10, 6 и 3 мин, скорость охлаждения - соответственно 300,, 240 и 150 град,/ч, а поэтому длительность пауз - соответственно 2, 2,5 и 4 мин. На нагревательном колодце по известному способу отопления нагрев садки массой 100 т и температурой посада 800°С длится 4 ч 10 мин. Расход условного топлива составляет 25 кг на i т стали, а угар металла 1,5% от веса садки. Нагрев опытной садки массой 100 г с температурой посада 800°С с применением предлагаемого способа отопления показал, что длительность нагрева не изменяется, расход условного топлива составил 23-25 кг, угар металла 1,2%. Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с базовым объектом, за который принят прототип, обеспечивает снижение расхода топлива на 7 и угара металла на 20%,

1. СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ КАМЕРНЫХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ, включающий подачу в рабочее пространство noc-v . тоянного расхода топлива и воздуха в период подъема температуры и . импульсную их подачу в период выдержки металла и сжигание топлива, при этом импульс воздуха подают с запаздыванием после подачи импульса топлива, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода топлива и повышения качества нагре- . ва, импульсную подачу воздуха и топлива осуществляют в период выдержки при снижении температуры до минимально допустимой и прекращают при достижении максимально допустимой темпе- ратуры. 2. Способ по п.1, отличаю- с щ и и с я тем, что подачу или отклю iS (Л чение топлива и воздуха в период выдержки осуществляют с запаздыванием между собой на 10-30 с.