Способ отопления промышленных печей Советский патент 1985 года по МПК F23C11/00 

САЭ ОО 4 СЛ i Изобретение относится к защите атмосферы от вредных выбросов и может быть использовано в нагревательных и термических печах черной и цветной металлургии и машиностроении. Известен способ подачи газов в рабочее пространство печи импульсами или последовательно чередующимися расходными порциями, что позволяет вести малоокислительный и безокислительный нагревы стали 1. Однако равномерность нагрева загото-О вок при этом не улучшается. Наиболее близким к изобретению является способ отопления промышленных печей, включающий введение через горелки в рабочее пространство топливовоздущной,5 смеси последовательно чередующимися расходными порциями подстехиометрического и надстехиометрического составов 2. Недостатками извесного способа являются значительная неравномерность температур по длине факелов, а следовательно, и20 низкая равномерность рагрева заготовок, Значительная неравномерность температур вызывает также и рост образования окислов азота в атмосфере печи, что отрицательно сказывается на чистоте воздушного25 бассейна региона. Цель изобретения - уменьшение образования окислов азота и повышение равномерности нагрева заготовок. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу отопления промышленных30 печей, включающему введение через горелки в рабочее пространство топливовоздущной смеси последовательно чередующимися расходными порциями подстехиометрического и надстехиометрического состаBOBj расходную порцию надстехиометричес- 5 кого состава внедряют в расходную порцию подстехиометрического состава, подавая ее со скоростью, большей скорости расходной порции подстехиометрического состава, при этом длительность подачи каж-40 Дой порции составляет 0,8-1,0 от разности времени пробега ими полной длины рабочего пространства печи. Кроме того, коэффициент расхода воздуха устанавливают в подстехиометрической смеси (0,5-0,8), а в надстехиометри-5 ческой смеси - (1,3-1,6). Предлагаемый способ отопления промышленных печей позволит при реализации его в пламенных печах сократить выбросы оксидов азота в атмосферу и улучшитьJQ равномерность нагрева заготовок. Процент образования окислов азота уменьшается путем ликвидации пиков температуры в факелах. Равномерность нагрева заготовок повышается из-за более равномерного по длине факела выгорания55 топлива, что, в свою очередь, связано с догоранием продуктов неполного горения вдали от выходного сопла горелки. 113345 7 2 Способ реализуется следующим образом. g „ец через горелочные устройства ввод т чередующиеся порции топливно-окислительной смеси с различной реакционной способностью - подстехиометрические (сильная восстановительная среда) и надстехиометрические (сильная окислительная среда) При движении вдоль линии тока факела в начальной стадии сжигания идет процесс горения в каждой порЦР,Л отдельно. В надстехиометрической порццц „рр, большем избытке окислителя всту„дют в реакцию все горючие компоненты однако температура горения топлива при этом более низкая, чем в стехиометричес их смесях, что снижает образование оксидов азота. В подстехиометрической порции топливо сгорает частично и оксиды азота „ образуются из-за восстановительного характера среды. Так как смежные подстехиометрические и надстехиометрические порции вводят с различной скоростью, то „ри движении вдоль линии тока от выхода из горелочного туннеля до дымоотводящего канала порции, обладающие большей начальной скоростью, последовательно и равномерно внедряют в порции, движущиеся с меньшей скоростью. В результате производят равномерное смешение по длине рабочего пространства надстехиометрических „ подстехиометрических порций и постепенное дожигание оставшейся части в подстехиометрических порциях, Согласно предлагаемому способу отопления промышленных печей получают значительное сокращение образования и выбросов в атмосферу оксидов азота в присутствии недожога топлива. Одновременно улучщается равномерность нагрева металлических изделий в печах или равномерность обогрева других элементов, так как выравнивается температура по объему газовой фазы печи и исключаются локальные зоны с пиковыми значениями температур, Величина коэффициента расхода возДУ з ( ) равная 0,5-0,8 в подстехиометрических порциях и 1,6-1,3 в надстехиометрических порциях выбрана из условий достижения минимального образования оксиДОв азота при полном сжигании топлива в рабочем пространстве. При значениях ,5 трудно сжигать топливо без внешних источников тепла. При значениях ,8 чрезмерно возрастает количество образующихся оксидов азота. Значение коэфф.ициента расхода окислителя в надстехиометрических порциях, равное 1,6-1,3 является следствием выбранных его значений для подстехиометрических порций из условия необходимого общего количества окислителя для полного сжигания топлива. Длительность ввода в печь каждой из подстехиометрических и надстехиометрических расходных порций, составляющая долю 0,8-1,0 от разности времени пробега ими полной длины рабочего пространства,, выбрана из условий полного сжигания топлива в печи и минимального образования оксидов азота. При значении этого соотношения более 1,0 часть каждой подстехиометрической порции остается не смешанной с окислителем надстехиометрических порций, что вызовет пульсирующий недожог топлива в печи. При значении этого соотношения менее 0,8 полное смешение и сжигание смежных подстехиометрических и надстехиометрических расходных порций будет происходить задолго до выхода их из рабочего пространства, что вызовет повышение локальных температур при повышенной окислительной способности газовой среды и вследствие этого чрезмерный рост концентрации оксидов азота, окисления металла, неравномерности нагрева тел в печи. Пример 1 Печь, для нагрева стальных заготовок перед прокатной производительностью ПО т/ч отапливается природным газом с помощью горелок двухстади иного смешения. Длина рабочего пространства печи 30 м. Область пиковых температур находится на расстоянии 1-2 м от горелок. Концентрация оксидов азота в отходящих дымовых газах 300 мг/м угар металла 1,2% Для осуществления предлагаемого способа в воздушный коллектор перед горелками вводят дросселирующее подвижное устройство, снабженное управляемой системой двухпозиционного автоматического регулирования. Для подачи в печь над стехиометрической порции газовоздушной смеси дроссель устанавливают в открытое положение, при этом коэффициент расхода воздуха XH.. 1,6. Для подачи в печь подстехиометрической порции газовоздушной смеси и обеспечения при этом коэффициентов расхода воздуха Лц 0,5 дроссель устанавливают в крайнее прикрытое положение. Средняя скорость газовоздушной смеси на срезе сопла горелки при этом минимальна (30 м/с). Средняя скорость движения надстехиометрических порций в рабочем пространстве печи 30 .. м/с, подстехиометрических 12 м/с. Время «пробега надстехиометрической порцией рабочего пространства печи при этом€11. 1 с, подстехиометрической €н. 5 с.. На основании этого устанавливают длительность ввода в рабочее пространство каждой порции Со 1, Сл 4 с. В результате получают равномерное выгорание горючих компонентов топлива вдоль рабочего пространства. Концентрация оксидов азота в отходящих дымовых газах 100 мг/м, угар металла 0,7%. Неравмомерность нагрева металла не обнаружена. Недожог топлива отсутствует. Пример 2. Печь для нагрева стальных заготовок перед прокаткой производительностью 180 т/ч отапливается коксовым газом известным способом с помощью горелок двухстадийного смешения и впрыском топлива при коэффициенте избытка воздуха на выходе из печи больп1е чем 1,0. Длина рабочего пространства печи 35 м. Средняя концентрация оксидов азота в дымовых газах на выходе из печи 180 мг/м , угар металла 1,0%, средний недожог топлива 3%. Для осуществления предлагаемого способа в воздушный коллектор перед горелками вводят дросселирующее подвижное устройство, снабженное управляемой системой двухпозиционного автоматического регулирования, обеспечивающей коэффициент расхода воздуха оСп. 0,8 в подстехиометрических порциях и«н 1,3 в надстехиометрических. Средняя скорость движения подстехиометрических порций в рабочем пространстве печи 10 м/с, надстехиометрических 20 м/с. Время «пробега -подстсхиометрической порцией рабочего пространства печи при этом л . 3,5 с, палстсхиоо - метрической 1- -у , с. На основании этого устанавливают длигельность ввода в рабочее пространство каждой порции ,8(Сп-Тн) 1,4 с. В результате получают равномерное выгорание горючих компонентов топлива вдоль рабочего пространства. Копцентрация оксидов азота в отходящих дымовых газах 80 мг/м , угар металла 0,. Не,равномерность пагрева металла пе обнаружена. Недожог топлива отсутствует. Пример 3. Печь для пагрева стальных, заготовок перед прокаткой производительностью 70 т/ч отапливается природпококсовым смещенным газом с помощью двухпроводных горелок двухстадийного сжигания топлива. Длина рабочего пространства печи 22. м. Концентрация оксидов азота в отходящих дымовых газах 220 мг/м,. угар металла 1,1%, недожог топлива 1,5%. Для осуществления предлагаемого способа в воздушный коллектор перед горелками вводят дросселирующее подвижное устройство, спабжеппое управляемой, системой двухпозиционного автоматического регулмровапия. В налстехиомстрических порциях обеспечивают коэффициент расхода воздуха . 1,5, а в подстехиометрических Лп - 0,6. Средняя скорость Движения надстехиометрических порций в рабочем пространстве печи 40 м/с, подстехиометрических 15 м/с. Время «пробега надстехиометрической порцией рабочего пространства 0,55 с, подстехиометрической 1,5 с. На основании этого устанавливают длительность ввода каждой порции в печь €р 0,9() 0,9 с.

В результате получают равномерное выгорание топлива вдоль линии тока факела. Концентрация оксидов азота в отходящих дымовых газах 85 мг/м. Неравномерность нагрева металла не обнаружена. Недожог топлива отсутствует.

Предложенный способ отопления промышленных печей позволит сократить валовые выбросы оксидов азота в атмосферу в 2-3 раза и улучшить равномерность нагрева металла.

1. СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ, включающий введение через горелки в рабочее пространство топливовоздушной смеси последовательно чередующимися расходными порциями подстехиометрического и надстехнометрического составов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения образования окислов азота и повышения равномерности нагрева заготовок, расходную порцию надстехиометрического состава внедряют в расходную порцию подстехиометрического состава, подавая ее со скоростью, большей скорости расходной порции подстехиометрического состава, при этом длительность подачи каждой порции составляет 0,8- 1,0 от разности времени пробега ими полной длины рабочего пространства печи. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент расхода воздуха устанавливают в подстехиометрической смеси с $ (0,5-0,8) а в надстехиометрической смеси