Способ нагрева металла Советский патент 1992 года по МПК C21D9/00 

Изобретение относится к газопечной теплотехнике и может быть использовано преимущественно в нагревательных печах с методическим режимом нагрева в металлургической, машиностроительной и других областях промышленности.

Целью изобретения является сокращение расхода топлива и уменьшение образования NOx.

Способ нагрева металла осуществляется следующим образом,

Подогретый в рекуператоре воздух имеет температуру порядка 180-200°С, Перед подачей воздуха в горелки печи поток разделяют на два потока, один из которых используют в качестве эжектирующей среды с давлением 0,08-0,1 кгс/см2, Из дымопровода после печи (перед рекуператором) посредством эжектора отбирают часть горячих дымовых газов, имеющих температуру 650- 750°С, в количестве 0,2-0,3 от общего часового расхода подогретого воздуха, В резуЬьтате смешения его с эжектирующим

воздухом температура полученной Смеси дополнительно повышается и становится выше температуры подогретого воздуха, выходящего из рекуператора, Подогретую смесь подают на дополнительное смешение с вторым потоком подогретого воздуха. Затем воздушно-дымовую смесь подают к горелкам для стехиометрического сжигания топлива.

Пример, До включения в работу системы в соответствии со способом нагрева металла на печь подают 1200 м3/ч природного газа, коэффициент расхода воздуха 1,05, температура в методической зоне печи (1 зона) 800°С, а температура отходящих продуктов сгорания после печи (перед рекуператором) с учетом неорганизованных подсосов воздуха 700°С.

Состав продуктов сгорания в зоне горения при« 1,05, об.%: С02 9; 02 0,9; НЬО

19 ;N71,1.

Состав продуктов сгорания в дымопроводе после печи (перед рекуператором) с

(Л

С

2

ю ю о

Јь

учетом неорганизованных подсосов воздуха и использования воздушно-дымовой смеси на горение, об.% С02 7; Ог 5,4; HzO 14,8; N2 72,8,

Состав продуктов сгорания в зоне горе- ния при использовании воздушно-дымовой смеси на горение,об.%: С02 8,53; 02 1,82; Н20 17,65; N2 72,

В эжектор подают3564-5310 м /ч эжек- тирующего воздуха (200°С, Р 900 кгс/м2), который своей энергией в приемной камере эжектора создает разрежение. Благодаря этому разрежению из дымопровода перед рекуператором отбирают 2376-3530 м /ч отходящих из печи горячих продуктов сгора- ния с температурой 700°С (соответствующих 0,2-0,3 часового обьема подогретого воздуха, направляемого на горение).

После смешения в эжекторе (1 ступень смешения) полученную таким образом воз- душно-дымовую смесь направляют на дополнительное смешение (2 ступень смешения) с подогретым воздухом, после чего температура воздушно-дымовой смеси увеличивается на86-121°С по отношению к температуре подогретого воздуха и далее подается в горелки для стехиометрического сжигания природного газа.

Расход природного газа уменьшается и составляет 1115 м3/ч, а количество тепла, направляемого в печь, остается неизменным.

Полученные результаты характеризуются следующими полиномами второй степени: для часового расхода природного газа на печь в зависимости от расхода утилизируемых продуктов сгорания;

Вг

1200 - 0,02 х Vynr - 1,35 х х fi,f,

где Вг - часовой расход газа на печь, м /ч; 40

Vynr - часовой расход утилизируемых продуктов сгорания, м3/ч;

для концентрации NOX в продуктах сгорания в зависимости от расхода утилизируемых продуктов сгорания:45

NOx - 3,877 х V2ynr - 0,04331 х Vynr+ + 200, 975,

где NOx - концентрация NOX в продуктах сгорания, мг/м .50

Значения функции измеряются в интервале

О Vynr :Ј 4752 м3/ч.

Способ нагрева металла по сравнению с прототипом позволяет сократить расход природного газа, подаваемого на горение, на 55-85 м3/ч, повысить производительность печи на 3-5%, уменьшить образование NOx в 2-3 раза.

Согласно способу нагрева металла количество тепла, выделяющегося при сжигании топлива и поступающего в печь, остается неизменным при одновременном сокращении расхода топлива и увеличении поступающих в печь продуктов сгорания, что обеспечивает снижение температурного уровня (калориметрической температуры продуктов сгорания) процесса горения топлива. Снижение калориметрической температуры сокращает образование NOX, a увеличение обьема продуктов сгорания улучшает условия теплообмена и повышает равномерность распределения температуры в рабочем объеме печи и, тем самым, обеспечивает минимальный температурный перепад по сечению металла, что позволяет при заданном перепаде температур по сечению металла увеличить производительность печи.

Формула изобретения Способ нагрева металла преимущественно в нагревательных печах, включающий подачу топлива к горелкам с последующим его сжиганием, подогрев воздуха за счет тепла отходящих горячих продуктов сгорания в рекуператоре, подачу подогретого воздуха на горение, отбор продуктов сгорания из печи, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода топлива и уменьшения образования NOX, поток воздуха после рекуператора разделяют на два потока, один из потоков смешивают посредством эжектора с отходящими горячими продуктами сгорания, отбираемыми перед рекуператором в количестве 0,2-0,3 от общего часового расхода подогретого воздуха, полученную смесь подают на дополнительное смешение с вторым потоком подогретого воздуха, а затем направляют к горелкам.

Сущность изобретения: способ включает подачу топлива в горелки с последующим его сжиганием, подогрев воздуха дли горения в рекуператоре за счет тепла отходящих горячих продуктов сгорания. Перед подачей воздуха в горелки поток его после рекуператора разделяют на два потока. Один из них подают на смешение с отходящими горячими продуктами сгорания, отбираемыми перед рекуп.ератором в количестве 0,2-0,3 от общего часового расхода подогретого воздуха. Полученную смесь дополнительно смешивают с вторым потоком подогретого воздуха после рекуператора. Затем полученную таким образом смесь направляют на горение с температурой, превышающей температуру подогретого воздуха.