Нагревательный колодец с отоплением из центра пода Советский патент 1985 года по МПК C21D9/70 

Изобретение относится к технике нагрева металла перед обработкой давлением и может быть использовано на нагревательных колодцах обжимных станов металлургических заводов. Известны рекуперативные нагревательные колодцы с отоплением из центра пода, содержащие рабочую камеру, футерованную огнеупорным i aтериалом, керамические рекуператоры для подогрева воздуха и йеталлические рекуператоры для подогрева газообразного топлива J, Однако в этих колодцах в процессе их эксплуатации от воздействия высокотемпературных дымовых газов выходя из строя верхние ряды насадок, а так же снижается плотность внутрейних рядов насадки, что приводит к большим, достигающим 50%, потерям воздуха. Из-за этого снижается тепловая мощность колодца и соответственно ув личивается время нагрева и удельный расход топлива на нагрев металла. Известны также колодцы с отоплением из центра пода, содержащие рабочую камеру, керамические рекупера торы для подогрева воздуха, металлические рекуператоры для подогрева газа и инжекторы для подачи дополнительного воздуха к горелочному устройству 23. В известной конструкции колодца устраняется недостаток, связанный с потерями воздуха. Применение инжекторов позволяет за счет устройства подачи дополнительного воздуха увеличивать выход воздуха до проектного значения по мере износа рекупера тора. При использовании инжекторов также увеличивается расход воздуха через керамический рекуператор за счет снижения потерь, определяемых перепадом давлений между воздушным и дымовым каналами, так как разрежение, создаваемо инжектором, снижает давление в воздушном канале. Стабилизация расхода воздуха на проектном значении позволяет обеспечить постоянную тепловую мощность колодца на всех этапах эксплуатации и соответственно увели:чить техникоэкономические показатели. 0;цнако и усовершенствованный вариант имеет существенные недостатки: подача холодного компрессорного воздуха осуществляется через инжектор в рабоче пространство колодцаt Подогревать компрессорный воздух в керамических рекуператорах невозможно. Использование холодного воздуха снижает КПД устройства и соответственно увеличивает удельный расход топлива. Кроме того, в известном устройстве имеет место воздействие высокотемпературных газов на верхние ряды насадок керамических рекуператоров. Цель изобретения - повышение КПД и срока службы колодца. Поставленная цель достигается тем, что нагревательный колодец с отоплением из центра пода, содержащий рабочую камеру с горелкой в центре подины с газоотводящим вертикальным каналом и воздухоподводящими горизонтальнь ми каналами, fcepaмические рекуператоры, устройство подачи дополнительного воздуха и металлический рекуператор подогрева газа, снабжен дополнительными струйными рекуператорами подогрева дополнительного воздуха, вмонтированными в боковые стены надрекуператорного пространства. На фиг. 1 схематично показан предлагаемый нагревательный колодец, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Подача топлива в рабочее пространство 1 осуществляется снизу через газовый канал 2, а воздуха - через вертикальный 3 и горизонтальный 4 каналы. Продукты сгорания удаляются через два керамических рекуператора для подогрева воздуха 5, расположенных по сторонам рабочего пространства, а затем подаются в металлический рекуператор для подогрева газа б, расположенный в дымовом канале за керамическими рекуператорами. Дополнительный воздух подается в горелочное устройство через струй ные рекуператоры 7, вмонтированные в боковые стены надрекуперативного пространства керамических рекуператоров, а ввод его в горелочное устройство осуществляется с помощью сопел 8. Струйные рекуператоры вмонтированы, в боковые стены выше уровня насадки керамических рекуператоров. В свя;зи-с тем, что температура насадки керамических рекуператоров возрастает при перемещении к рабочему прост,ранству колодца, высота-струйного р куператора выполнена переменной пропорционально высоте надрекуперато .ного пространства керамического рекуператора, т.е. верхняя сторона, струйного рекуператора выполнена параллельной поверхности свода керамического рекуператора. Этим обеспе чивается больший отбор тепла от насадки керамического рекуператора вблизи рабочего пространства и меньш1й - у торцевой стены. Сопла .8, через которые воздух из струйного peijynepaTOpa подают в горелочное устройство, установлены таким образом, чтобы ось сопел была направлена на верхнкио кромку вертикального воздушного, канала 3. Такая установка сопел исключает создание гидравлического сопротивления и способствует инжекции воздуха из керамического рекуператора. Торец сопла при этом устанавливают заподлицо с кладкой вертикального канала что исключает его повреждение при чистке этого канала. Струйный рекуператор выполняется, из листовой нержавеющей стали, что обеспечивает стойкость его работы в предлагаемом устройстве. Колодец работает следующим образом. Через струйные рекуператоры подают до 25% воздуха, необходимого для сжигания топлива в рабочем пространстве. При этом за счет отбора тепла поверхностью струйных рекуператоров от движущихся дымовых газов температура надсадочного пространства сни жается на . Поэтому ввод тепла с подогретым воздухом, который поступает через керамические рекуператоры, остается практически на прежнем уройне. Одновременно за счет подогрева 25% воздуха в струйных рекуператорах до 550-650 С обеспечивается увеличение ввода физического тепла на 4-6% по сравнению с работой известного устройства. Это приводит к тому, что в период подъема температуры и вьщержки металла расход топлива снижается на величину, пропорциональную вводимому физическому теплу с дополнительным воздухом. При неизменной длительности нагрева сокращается удельный.рас-ход топлива. Снижение температуры в наднасаДочном пространстве керамических рекуператоров способствует повышению срока их службы. При проведении промышленных испытаний в колодец сажают 6 слитков общим весом 120 т с температурой пот сада 750С. В период подъема температуры в колодец подают 3000 м/ч природно-доменного газа с теплотворной способностью 8375 кДж/м, воздуха через керамический рекуператор - 4500 м/ч, а через струйный 1500 м/ч. Период подъема температуры длится 2ч, После вькода температуры металла на заданное значение расход топлива снижается по. экспоненциальному закону и составляет в конце периода 900 м/ч. Расход воздуха через струйный рекуператор остается неизменным, а через керамический уменьшается пропорционально расходу топлива и к концу нагрева составляет 300 . Длительность периода выдержки 1 ч. 55 мин. Общий расход условного топлива за нагрев 23,75 кг, а в известном колодце для рассматриваемых условий нагрева - 25 кг. Таким образом, экономия топлива составляет 6%. Применение струйных рекуператоров способствует также снижению затрат на воздух, так как в известном уст ройстве используется компрессорный воздух, а в предлагаемом колодце вентиляторный, стоимость которого в 4 раза меньше. Одценка эффективности от повышения стойкости элементов кладки керамического рекуператора и свода за счет снижения температурного уровня надрекуператорного пространства может быть определена после двух лет эксплуатации.

Фиг. 2

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КОЛОДЕЦ С ОТОПЛЕНИЕМ ИЗ ЦЕНТРА ПОДА, содержащий рабочую камеру с горелкой в центре подины с газоотводящим вертикальным каналом и воздухоподводящими горизонтальными каналами, керамические рекуператоры, устройство подачи дополнительного воздуха и металлический рекуператор подогрева газа, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и срока службы колодца, он снабжен дополнительными струйными рекуператорами подогрева дополнительного воздуха, вмонтированными в боковые стены надрекуператорного пространства. (Л Воздух со 00 4аь to воздух Топливо (Dvz.f