Способ отопления рекуперативного колодца с центральной горелкой Советский патент 1992 года по МПК C21D9/70 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к устройствам для нагрева металла перед прокаткой на обжимных станах.

Известен способ отопления рекуперативных нагревательных колодцев с центральной горелкой, включающий подачу газообразного топлива и воздуха, инжектируемого через рекуператор паровыми инжекторами.

Недостатками известного способа являются: увеличение удельных расходов топлива, угара металла, возрастание заноса дымовых каналов рекуператора и сокращение длительности периода работы колодца с высокой тепловой мощностью.

Эти недостатки являются следствием применения пара, который, являясь балластом, снижает температуру подогрева воздуха, увеличивает количество продуктов сгорания и содержание в них водяных паров.

Наиболее близким по технической сущности и достигнутому результату к заявляемому является способ отопления рекуперативного колодца с центральной горелкой, включающий непрерывную подачу топлива и основной части воздуха, а также подачу в период подъема температуры в ячейке дополнительной части воздуха

Недостатком известного способа отопления являются заниженные технико-экономические показатели работы колодца. Колодец имеет заниженную производительность и повышенные удельные расходы топлива из-за недостаточно полного исU ч ел

ND

вшД

о

пользования имеющейся тепловой мощности и недост-гго о высокого качества сжигания топлива. Эти недостатки связаны с отсутствием рациональных ограничивающих пределов в подаче дополнительной части воздуха, наличием погрешностей в установке расхода дополнительной части воздуха для компенсации утечек воздуха в керамическом рекуператоре, несоответствием между количеством дополнительно подаваемого воздуха и потребностями в воздухе для полного сжигания топлива по условиям теплообмена в рабочем пространстве колодца (с учетом переменных потерь воздуха в керамическом рекуператоре по ходу кампании).

Цель изобретения - повышение технико-экономических показателей работы колодца.

Поставленная цель достигается тем, что, в известном способе отопления рекуперативного колодца с центральной горелкой, включающем непрерывную подачу топлива и основной части воздуха, а также подачу в период подьема температуры в ячейке дополнительной части воздуха, дополнительную часть воздуха подают в количестве, определяемом из соотношения

Уд.в. - (0,28 + 0,00197h1 75)V06u4, где /общ - общее количество воздуха, необходимого для сжигания;

h - разрежение за рекуператором, а время подачи дополнительной части воздуха увеличивают на (0,15-0,25) длительности периода топления слитков.

Увеличение времени подачи дополнительной части воздуха и изменение ее по приведенному выражению позволяет практически точно устанавливать ее расход в соответствии с меняющейся в процессе эксплуатации величиной утечек воздуха в рекуператоре, т.е. осуществлять качественное сжигание топлива за счет обеспечения оптимального коэффициента расхода воздуха.

Увеличение времени подачи дополнительной части воздуха в течение 0,15-0,25 длительности периода томления слитков объясняется необходимостью сохранения требуемых высоких удельных тепловых потоков на металл в начале периода томления за счет обеспечения полного сжигания достаточно высоких количеств топлива.

При увеличении времени подачи дополнительной части воздуха менее 0,15 длительности периода томления слитков, техйшо-экономические показатели работы колодца будут занижены, т.к. по условиям теплообмена в этот промежуток времени количества подаваемого топлива еще велико, а количество основного вентиляторного

воздуха недостаточно для его полного сжигания из-за утечек воздуха в рекуператоре. Если увеличение этого времени будет превышать 0,25 длительности периода том5 ления слитков, то технико-экономические показатели работы колодца будут также занижены вследствие сжигания топлива с увеличенным коэффициентом расхода воздуха и снижения общей температуры воздуха,

0 поступающего на сжигание газа.

На чертеже представлен продольный разрез рекуперативного нагревательного колодца, в котором реализуется способ отопления и блок-схема управления, пояс5 няющая реализацию способа.

Рекуперативный нагревательный колодец содержит рабочую камеру 1, по обеим сторонам которой расположены керамические рекуператоры 2, соединенные кольце0 выми каналами 3 для подачи основной части воздуха в горловину 4 колодца. По оси горловины 4 размещены наружная труба 5 для подачи дополнительной части воздуха к трубе 6, для подачи газообразного топлива

5 к соплу 7. Колодец оснащен датчиком разрежения за рекуператором 8, блоком 9 - определения текущего расхода дополнительной части воздуха в соответствии с приведенной зависимостью. Блок 9 входит в систему

0 автоматического контроля и регулирования расхода дополнительной части воздуха. Эта система, а также системы автоматического контроля и регулирования температуры в рабочей камере и соотношения топли5 во:воздух на чертеже не показаны, т.к. являются общеизвестными.

Способ реализуется следующим образом.

После посада металла в рабочую камеру

0 1 по трубопроводу 6 и через керамические рекуператоры 2 подают соответственно газообразное топливо и вентиляторный воздух, являющийся основной частью воздуха, идущего на сжигание топлива. Одновремен5 но по трубопроводу 5 подают дополнительную часть воздуха, необходимого для сжигания топлива и обеспечивающего компенсацию утечек воздуха в керамических рекуператорах. Газ, истекая из сопла 7, сме0 шивается в горловине 4 колодца с основной частью воздуха, поступающей по кольцевым каналам 3 из рекуператоров 2 и дополнительной частью воздуха, который в необходимом количестве поступает в горловину 4

5 по трубе 5. Тепло от горения топлива передается нагреваемому металлу в рабочей камере 1, после чего продукты сгорания поступают в рекуператоры 2 и через борова удаляются в атмосферу. Расход основной

части воздуха, подводимой к рекуператорам 2 соответствует количеству воздуха, необходимого для сжигания наибольшего ко- личества топлива и поддерживается регулятором соотношения топливо:воздух. Однако из-за наличия утечек воздуха в рекуператорах основной части воздуха не хватает для обеспечения максимальной тепловой мощности колодца. Компенсация утечек воздуха осуществляется за счет подачи дополнительной части воздуха, расход которой устанавливается следующим образом. Сигналы отдатчика 8 и задатчика регулятора соотношения топливо:воздух (не показан), пропорциональные соответственно разрежению за рекуператором h и общему количеству воздуха, необходимому для сжигания топлива /общ, поступают на блок 9 определения текущего расхода дополнительной части воздуха VA.B. С выхода этого блока сигнал, пропорциональный величине VA.B., определяемый по приведенному выше выражению, подается в качестве задания регулятору расхода дополнительной части воздуха (не показан). Благодаря этому обеспечивается качественное текущее сжигание топлива без недожога или излишнего избытка воздуха. Отключение подачи дополнительной части воздуха осуществляется по истечении 0,15-0,25 длительности периода томления слитков. Этим обеспечивается устранение недожога топлива в течение времени когда расход топлива не снизится до величины, сжигание которой можно обеспечить за счет основной части воздуха.

Изобретение осуществляется следующим образом.

В рекуперативном нагревательном колодце нагревают 10 слитков массой 8,0 т каждый из ст. 5 с температурой посада 850°С до температуры прокатки 1270°С. Контрольная температура в колодце устанавливается 1380°С. Для отопления колодца используется природный газ. В период нагрева расход природного газа составляет 700 м3/ч, что соответствует максимальный тепловой мощности 26,04 106 кДж/ч. Для сжигания 700 м3/ч природного газа с коэффициентом расхода воздуха 1,15 регулятором соотношения топливо:воздух поддерживается расход вентиляторного воздуха (основная часть воздуха) 7960 м3/ч. Датчиком разрежения измеряется величина разрежения h за рекуператором (8,05 мм вод.ст.), преобразуется в электрический сигнал и посылается в блок вычисления расхода дополнительной части воздуха. На этот же блок поступает сигнал, пропорциональный общему количеству воздуха У0бщ 7960

м /ч, необходимого для сжигания 700 м /ч природного газа с заданным коэффициентом расхода воздуха, равным 1,15. Согласно полученным сигналам h и /0бщ в блоке вычислений по приведенному выражению

VA.B. (0,28 + 0,00197п1 75)Уобщ (0,28 + 0,00197 х 8.05175) х7960 - 2835 определяется величина расхода дополнительной части воздуха, которую необходимо подать для компенсации утечек воздуха в керамическом рекуператоре. Величина расхода дополнительной части воздуха Уд.в. 2835 м3/ч по полученному сигналу от блока вычислений отрабатывается регулятором расхода. При достижении в рабочей камере

колодца контрольной температуры 1380°С дополнительная часть воздуха продолжает подаваться в течение 0,2 длительности периода томления, т.е. в течение 10 мин. По истечении этого времени подача дополнительной части воздуха прекращается. Общее время нагрева сокращается на 25 мин, удельный расход топлива снижается на 4,1 кг/т.

Экономический эффект от использования предложенного способа составляет 69300 руб., только в условиях Днепропетровского металлургического.завода им. Петровского за счет сокращения удельного

расхода топлива на нагрев металла. Формула изобретения Способ отопления рекуперативного колодца с центральной горелкой, включающий непрерывную подачу топлива и

основной части воздуха, а также подачу в период подъема температуры в ячейке дополнительной части воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей работы, дополнительную часть воздуха подают в количестве Х/д.в. определяемом из соотношения

Уд.в. (0,28 + 0,00197h1 75) Уобщ, где - общее количество воздуха, необходимого для сжигания топлива;

h - разрежение за рекуператором, а время подачи дополнительной части воздуха составляет 0,15-0,25 длительности томления слитков.

Осноднои Воздух

, Дополнитель

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для отопления рекуперативных нагревательных колодцев с центральной горелкой. Цель изобретения состоит в повышении производительности и снижении удельных расходов топлива на нагрев металла. Сущность изобретения: способ включает непрерывную подачу топлива и основную часть воздуха и дополнительную часть воздуха, компенсирующую потери воздуха в керамических рекуператорах в количестве 0,28-0,45 от общего количества воздуха, необходимого для сжигания топлива, увеличивая ее подачу на 0,15-0,25 длительности периода томления слитков, а расход дополнительной части воздуха определяют в зависимости от разрежения за рекуператором по установленной зависимости Vg (0,28+0,00197h1l75)Vo6in, где Уобщ- общее количество воздуха, необходимое для сжигания топлива, h - разрежение за рекуператором. 1 ил. СО С

От задатчика регулятора i, сооптношения „ то пли 8о - 8оздух

Крегулятору расхода до- пол нательного Воздуха У

Зоздух Газ