Способ рециркуляции газов в пламенных печах Советский патент 1993 года по МПК F27D7/04 

Изобретение относится к термическим и камерным печам и может быть использовано на заводах металлургической и машиностроительной промышленности.

Цель изобретения - снижение расхода топлива, повышение качества нагрева металла с одновременным удалением слоя окалины с поверхности нагреваемого металла.

На фиг. 1 схематически изображена печь для осуществления предлагаемого способа.

Циклограмма работы устройства на фиг.2.

Печь включает в себя: рабочую камеру 1; топки 2, расположенные с одной стороны печи, выдвижную подину с бугелями 3; коллекторы подачи дымовых газов 4 и 5; инжек- ционные устройства с фурмами б и 7; дымовые каналы 8 и 9; дополнительные дымовые каналы 10; дымовой боров 11;устрой- ство пульсирующего горения 12.

Устройство пульсирующего горения. 12 состоит из: вихревого смесителя с газовоздухопроводами 13; форкамеры 14; импульсных камер 15; блока защиты 16.блока зажигания 17; реле времени 18. Энергия заряда смеси в устройстве выбирается в пределах 40 - 80 кДж в зависимости от объема рабочей камеры 1. Время полного заполнения смесью устройства - 4 - 4,5 сек. Развиваемый удельный импульс ударной волны регулируется частотой зажигания смеси по реле времени в пределах 0,25 - 1,0 Гц или 4-1 с.

Способ осуществляют следующим образом. Природный газ и вентиляторный воздух с давлением 5000 - 8000 Па смешиваются в вихревом смесителе 13 в концентрации 1 : 10, происходит стабилизация горючей смеси в форкамере 14 и заполнение импульсных камер 15. В период подъема и выдержки температуры устанавливается частота генерации импульсов ударной волны 0,5 - 1,0 Гц, что соответствует периодам подачи искры от блока зажигания 17, задаваемым реле времени 18, в пределах 1-2 сек.

(Л

с

00

о

GO V|

О

Во время подачи искры происходит воспламенение смеси, возникновение фронта пламени, прогрессивное его ускорение и по- сл.едующий выброс продуктов сгорания через фурмы инжекционных устройств б и 7. Скорость газовых струй при этом достигает 800 - 1000 м/с и обеспечивает инжекцию дымовых газов по каналам 8 и 9 из дымового борова 11 и свежих продуктов сгорания по дополнительным каналам 10 из выносных топок 2 для создания температурной однородности рециркулирующих газовых потоков, со стороны садки, противоположной топкам 2.

Первоначальное разрежение в каналах 4, 5, 10 составляет 2500 - 3000 Па и постепенно в соответствии с инерционностью системы падает до следующего импульса до 100 - 150 Па, Среднее за период разрежение составляет 1000 - 1500 Па, что соответствует 30 - 35% инжектируемых дымовых газов от общего объема газов, покидающих рабочую камеру. Температура инжектируемых газов в зависимости периодов операции термообработки составляет 450 - 600°С.

Аналогично изменяется и скорость истечения инжектируемых дымовых газов, составляя в среднем 350 - 400 м/с, что значительно выше, чем у ранее применяемых способах и, в конечном счете, обеспечивает повышенную рециркуляцию газов в рабочей камере и интенсификацию процессов конвек- тивнрго теплообмена.

Истечению горящей струи из фурм инжекционных устройств 6.и 7 предшествует ударная волна, воздействующая на тепловой пограничный слой, образующийся на поверхности садки и, разрушая его, ведет к дальнейшему улучшению теплообмена между газами и садкой.

0

5

0

5

0

.5

0

5

В период охлаждения металла в печи реле времени устанавливается период подачи искры зажигания, равный 3-4 сек, что соответствует частоте импульсов 0,25 - 0,5 Гц при этом за счет более полного заполнения горючей смесью импульсных камер 15, удельный импульс ударной волны составляет 150 - 200 Н с/м и превышает критические значения импульса, необходимого для разрушения слоя окалины. Работа в таком режиме продолжается в течение 1,0 - 3,0 ч до полного разрушения слоя окалины по всему объему садки.

В табл.1 и табл.2 приведены результаты осуществления способа в промышленных условиях.

Использование способа позволит- снизить расход топлива на 3 - 4%, повысить производительность печей на 8 - 10%, увеличить выход годного металла на 0,15 - 0,2%.

Одновременно, за счет лучшей циркуляции дымовых газов снижается выброс NOX со 150 до 80 мг/м3.

Формула изобретения

Способ рециркуляции газов в пламенных печах, включающий сжигание топлива в выносных топках, подачу побудителя рециркуляции продуктов горения в виде отходящих дымовых газов в период подъема температуры и выдержки с наложением колебаний, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода топлива, повышения качества нагрева металла с одновременным удалением слоя окалины с поверхности нагреваемого металла, подачу в него дымовых газов с наложением колебаний производят путем инжекции газодинамическим импульсом, генерируемым в устройстве пульсирующего горения с частотой 0,5- 1,0 Гц в период подъема температуры и выдержки, и частотой 0,25 - 0,5 Гц в период охлаждения металла в печи.

Т а б л и ц а 1

Сущность способа состоит в том, что подачу побудителя рециркуляции продуктов сгорания в виде отходящих дымовых газов в печь осуществляют путем инжекции газодинамическим импульсом, генерируемым в устройстве пульсирующего горения, с частотой в период подъема и выдержки температуры 0,5 - 1,0 Гц, а в период охлаждения металла в печи - 0,25 - 0,5 Гц. 2 ил.

Результаты опытных испытаний способа рециркуляции газов на термических печах со средней садкой 26-28 тн (период подъема и выдержки температуры)

.Таблица 2

Результаты опытных испытаний способа рециркуляции газов на термических печах со , средней садкой 26-28 тн (период охлаждения металла в печи)

Полное время охлаждения садки в печи

Продолжение табл. 1

Фиг.1

S

I

|«w

I ш

I § zw

I

Заполнение

7

К

Фиг.2

4 Период пульсаций, С