Рециркуляционная пламенная печь Советский патент 1990 года по МПК F27B3/00 

4, образующие камеру нагрева. В боко™ вой стене камеры нагрева на уровне пода 4 установлены скоростные горел- ки 5, а на противоположной боковой стене под сводом установлены горел™ ки 6„ Горелки установлены попарно в одном поперечном сечении печи, заподлицо с боковыми стенами, выполненными сплошными и гладкими, В основании 3 камеры нагрева под выходными от™ верстиями горелок 5 выполнены дымо- отводящие каналы 7, суммарная площадь сечения которых равна 1-2 сум™ марным площадям выходных отверстий всех горелок. На выкатном поду 4 установлены подставки 8, образующие смесительные каналы 9, соосные с ос™ новными горелками. Высота подставок и их расстояния от боковых стен оди™ каковы и равны не менее четырех диа™ метров выходного отверстия горелки (калибров), а ширина выкатного пода равна 40-50 калибрам выходного отверстия горелки.

Величина суммарной площади дымо™ отводящих каналов установлена экспериментально на огневом стенде при проведении режимов термообработки в интервале температур 500-950°С, В ходе эксперимента изменялась площадь сечения каждого из четырех дымоотво™ дящих каналов на одну и ту же вели™ чину так, что суммарная площадь изменялась в интервале 0,5-2,5 от суммарной площади выходных отверстий горелок. При этом измерялось давление в камере нагрева на уровне пода. Результаты эксперимента приведены в табл, 1.

При повышении давления в камере нагрева выше 2,0 Па начинается интенсивный разогрев наружной поверхности камеры, а при разрежении выше 2,5 Па - подсос холодного воздуха в камеру, что нарушает достигнутую равномерность нагрева и приводит к возрастанию расхода топлива. Зависимост давления в камере нагрева от относительной суммарной площади дымоотво™ дящих каналов представлена графиком (фиг ,4),- где предпочтительный интервал плрщади ограничен значениями

Для обеспечения интенсивной рециркуляции греющих газов высоту под ставок и их расстояние от боковых стен, а также ширину пода выбирают в зависимости от калибра выходного

5

0

5

0

5

отверстия горелки, Значения этих со™ отношений устанавливают на гидравлических и огневых моделях,

В табл.2 приведены значения отно™ сительной кратности рециркуляции К/Кмакс, полученные при изменении S/h в интервале 0,5-2,0 для Кмаксв интервале 3-10.

Как видно из данных, приведенных в табл,2, с увеличением относительного расстояния подставок до боковых стен S/h (S - расстояние подставки от боковой стены, м; h - высота под™ ставки, м) кратность рециркуляции к/кмакс Kw reмаксимальное значение кратности рециркуляции, обеспечиваемое горелкой определенной мощности в свободном пространстве, т.е. в камере без подставок) растет, но с разной скоростью. Кривая (фиг.5) показывает, что при значениях S/h больших 1,0 значения К/К асимптотически приближаются к 0,5.

Таким образом, равенство высоты подставки и ее расстояний-от боковых стен обеспечивает достаточную кратность рециркуляции без значительного увеличения габаритов камеры нагрева и принимается за оптимальную величину

В табл,3 приведены экспериментальные данные, в интервале температур 500-950 С, по неравномерности нагрева при высоте подставок, изменяющейся в интервале от 3 до 5,5 калибров выходного отверстия горелки (d),

0

Эффект & 0,65 u ™ ц -1- ма ксИ -I

0,1

л т т u - -/макс 1 г

Р

к.н

макс &Т Т - Тк.н

5

0

5

рр

температура продуктов сгорания

на выходе из горелки в центре выходного отверстия горелки; Т - температура печных газов, инжектируемых струей продуктов сгорания в смеситель ный канал, (измеряется на стороне основных горелок по центру зазора между кладкой и садкой на уровне высоты подставки); Т к.н ™ температура смеси продуктов сгорания, выходящих из горелки и печных газов, инжекти- руемых в смесительный канал. (Измеряется на стороне дополнительных горелок по центру зазора.между кладкой и садкой на уровне высоты подставки), ТГЈЬ 1673 К.

1555608 наибольшая ется

5

Как видно из габлаЗ, еравномерность при h/d меньше четыех калибров выходного отверстия гоелки. Кривая (фиг.6) показывает, h

то при т

d

4,0, высота подставок и.

ки, а ры на лы, В цирку зов в счет скоро ния н рине ние г принц ти тя моотв давле

следовательно, габариты камеры нагрева, увеличиваются быстрее, чем снижается неравномерность температур. Следовательно, высота подставок и их расстояние от боковых стен должны быть не менее четырех калибров выходного отверстия горелки.

В табл.А приведены значения относительной ширины пода B/d (В - шири™ на пода, м), при котором установлена минимальная неравномерность температур на противоположной от нижних горелок стороне камеры нагрева, т.е. на стороне верхних горелок (&.Т).

Увеличение неравномерности нагрева при увеличении ширины пода более 50 калибров в ыходного отверстия го- релки вызвано резким затуханием струи (фиг.7). В числителе дроби

W - текущее значение осегои ско-

Ь

гор

рости, в знаменателе - осевая ско-

рость струи в выходном сечении горелки. Уменьшение неравномерности при увеличении ширины пода от 30 до 40 калибров выходного отверстия горелки связано с интенсивным перемешиванием газов в смесительном канале.

Печь работает следующим образом. Садка устанавливается на подставки с одинаковым расстоянием от пода, свода и боковых стен. Струи продук- тов сгорания, выходящие из нижних горелок с большой скоростью (более 80 м/с) инжектируют часть газов, заполняющих рабочее пространство камеры нагрева между садкой, боко- вой стеной с нижними горелками и сво дом, смешиваются с ними в смесительном канале, выходят в рабочее пространство камеры нагрева между садкой, боковой стеной с верхними го- релками, откуда инжектируются под свод верхним рядом горелок, где смешиваются с продуктами сгорания их верхних горелок. Затем смесь поступает в рабочее пространство между садкой и боковой стеной с нижними горелками, где часть газов вовлекав повторное движение вокруг сад

5

0

5

0

5

0 5 0 5

ки, а остальные газы уходят из камеры нагрева через дымоотводяише каналы, В печи данной конструкции ре циркуляционное движение греющих га- зов вокруг садки осуществляется за счет разности давлений, создаваемой скоростными струями продуктов сгорания нижних и верхних горелок, по ширине и высоте камеры нагрева, Удале ние газов из камеры происходит по принципу газослива за счет разности тяги, создаваемой горелками и ды моотводящим трактом, и избыточного давления в камере нагрева печи.

Эффект от внедрения новой печи состоит в сокращении времени обработ- ки за счет равномерного и интенсивного нагрева, сокращении удельных расходов топлива из-за уменьшения потерь тепла, что повышает КПД печи до 40-50%.

Предлагаемые конструктивные изменения могут быть использованы в камерных печах со стационарным подом, в колпаковых, ямных, многокамерных и проходных (например, туннельных) печах.

Формула изобретения

Рециркуляционная пламенная печь, содержащая камеру нагрева с основанием и выкатным подом с подставками на нем, а также горелки9 расположенные в боковых стенках камеры в одном поперечном сечении на уровне пода и под сводом в противолежащих стенках, и дымоотводящие каналы, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД печи за счет более интенсивного нагрева и сокращения удельного расхода топлива, дымоотводящие каналы выполнены в основании камеры нагрева под выходными отверстиями нижних горелок, причем горелки установлены заподлицо с ее боковыми стенками и выполнены скоростными, а суммарная площадь поперечых сечений ды моотводящих каналов равна 1-2 суммарным площадям выходных отверстий всех горелок, расстояние от боковой стенки до подставки и высота последней равна не менее четырех, а ширина зы катного пода - 40-50 диаметрам выходного отверстия горелки.

Таблица 1

Изобретение относится к камерным печам и может быть использовано в процессах термической обработки

нагрева или обжига в металлургическом, машиностроительном производствах. Цель изобретения - повышение КПД печи за счет снижения ее материалоемкости, уменьшения тепловых потерь и расхода топлива, особенно при резких колебаниях тепловой мощности печи при смене режима работы. Суть изобретения заключается в том, что контур рециркуляции в каждом поперечном сечении обеспечивает равномерную раздачу теплоты свежих порций продуктов сгорания по высоте рабочего пространства. При этом улучшаются условия теплообмена, что наряду с интенсивной рециркуляцией греющих газов в зазоре между кладкой и садкой приводит к сокращению продолжительности нагрева и экономии топлива. Все геометрические соотношения связаны с выходным диаметром горелки, единственным побудителем интенсивной рециркуляции всей массы греющих газов по единому контуру. Эти соотношения связывают ширину печи и подсадочного пространства, зазоры между садкой и стенками печи и сечение дымоотводящих каналов. 7 ил., 4 табл.

Примечание: 2F

2F

3 - суммарная площадь сечения дымоотводя

щих каналов, м2;

I

гор

- суммарная площадь выходного отверстия

всех горелок, м .

I

Таблица2

Таблица 3

Таблица 4

Ц Фаг. J

W tf// //////

3

61

РЖ&

«

I

Фм.2

А-А

/

1

/

8

J5

Qi РЖ&

г

V

ш

«

i

ш

: о г

2 ///////// //////

a-g

S t o l s O

о ог ufvd

8095S5I

AT д Гmet

0.6

OA 0.2

0.0

3,3 J.B 41.0 4,5

Фиг. б

b/a