Способ отопления нагревательныхпЕчЕй Советский патент 1981 года по МПК C21D9/00 

(54) СПСЮОБ ОТОПЛЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ

Изобретение относится к области черной металлургии и может применяться на .нагревательных колодцах и методических печах, отапливаемых газообразным топливом. Известен способ отопления нагревател ных колодцев, методических и проходных термических печей заводов черной металлургии, но которому для нагрева металла в рабочее пространство подают газооб разное топливо и воздух. Обычно для отоштення указанных агрегатов ясшзаь- зуют коксодоменную вли пряроднодоменную смесь с теплотворной еахособностью 1ООО-4ООО ккал/м . Иногда для отоплеяия применяется чистый прирЬкный газ. Освоввая часть колоопев и мвтоднчвскшс печей оборудована керамическими рекупе- раторами для подогрева воздуха fl Однако в известном способе больших и переменных потерь воздуха сни жается тепловая мощность агрегат,что приводит к снижению производнтельноств и повышению расхода топлива. На рекуперативных нагревательных колодцах с верхней горелкой осуществляется инжекторная подача воздуха. Поэтому потери воздуха в рекуператорах не происходят. Однако из-за плохого смешения топлива с воздухом при отоплении колодцев коксодоменной или првроднодоменной смесью получают длинный факел, что приводит к неравномерности нагрева слитков по длине колодца и, соответственно, сын- жению технико-экономических показателей. Известный способ имеет также недостатки при работе колодцев и методнческвх печей на пониженных тепловых нагрузках, вызванных технологической необходимостью. Например, на колодцах в период выдержки металла, а на методических печах- при снижении темпа выдачи металла, ё связи с тем, что площадь выходных сечений сопел применяемых на указанных печах, не изменяется, то при пониженных тепловых мощностях за счет снижения расхода, ;гмев1д1аются выходвые скоростя топлива, снижается качество смешения в

38002

увеличивается длина факела. За счет изменения апины факела увеличивается неравномерность нагрева металла по объему рабочего пространства.

Известен способ отопления нагреватель ных колодцев, предусматривающий подачу киспооода в рабочее пространство пропорционально тетшовой мощности 2.

Известный способ позволяет компенсировать потери воздуха в рекуператорах. Однако за счет плохого смешения киспорода и Tonniffia новьпваются затраты потерь части кисло рода с продуктам и горевия

Известен также способ отопления нагревательных пече предусматривающий подачу кислорода в топливную магистраль на участке между цеховыми колпектс ами и аяементами конструкция печи при содержании горючих компсдаентов в смеси, превышаюшвм верхний кошхентрационный предел воспламенения. Как показали результаты исследований, способ отсшления дечвй с предварительным смещением топяява с кислородом обеспечивает снижение расхова кислорода при неизменном теплоiBOM аффекте на нагревательных колодцах на 5О%, а i печах с двухпроводными ,го1 елками - на 25% Сз}.

Однако и этот способ имеет недостатке. При выходе металла на заданную темдературу кислород отключается. Одвовременж) снижается расход топлива. Поэтому за счет снижения общего расхода комповевтов в топливной магистрали снижаются скорости на выходе г ч елочного ccatпа, что приводит к увеличению длины факела и, соответственно, неравномериости на1Грева металла. Это, в свою очередь, сни:Жает производительность и приводит к появпеншю местных дефектов нагрева металла,

Цель изобретения - повышение равномерности и качества нагрева металла за сче повышеш1Я объема смеси газов, подаваемой через сопло горелки.

Поставленная цель достигается тем, что в период нагрева металла дополнительно подают топливо в смеси с воздухом или кислородом при стехиометрическю соотношении, в ксмигчестве равном разности проектного значения расхода воздуха ш максимально возможного поступления ш)здуха через теплообменник, и прекрашают подачу дополнительной смеси при йоспжеиии соотношения расхода основной СЫ9СЛ и дополнительной в смеси с воздухом 1,2:1, и с кислородом 2,6:1.

Данный способ позволяет пол1юстью шспольэовать преимущества преаваритель-

него смешения тся1лива и кислородоносителя, так как в момент снижения расхода топлива подача кислородоносителя, в отличие от известного способа, продолжается и прекращается только при достижении указанных соотношений основного и дополнительного топлива. Для упрощения работы системы управления отоплением печей дополнительная смесь подается в стехиометрическом соотношении, т.е. количество кислородоносителей соответствует их расчетному количеству, необходимому для сжигания допол1штельного топлива. Эксперименты подтверждают, что при предварительном смешении компонентен расход кислоройоносйТелей с ютветствует теоретически необходимому.

Нагревательные колодцы, методические и некоторые термические печи металлургических заводов отапливаются коксодоменной или природнодоменной смесью с теплотворной способностью 1ООО 4ООО ккал/м . Применяется также отопление природным газом. Как показали расчеты по правилу Ле-Шателье, при тепловой мсацности 1 млнккал/ч верхний концентрационный предел воспламенения достигается при различных расходах воздуха и кислорода в зависимости от теплотворной способности тс«1лива. При предварительном смешении топлива и воздуха верхний концентрационный предел воспламенения наступает при следующих расходах воздуха для различной теплотворной сяособностн:j

1000- -395 воздуха} 2000 А

3000 -460Й4000

мъ

,к

для природного газа -712

Соответственно при смешении топлива с кислородом: lOOO У -75 кwэтopoдa;

2000JUia -6lJU. - W

4ОООЬ 9й 59-й для природного газа v80-. Абсолютное значение допустимого

расхода кислорода нли воздуха определя,ется в зависимости от тепловой мощност Например, при тепловой мощности колодца 5 млн. с отоплением коксодоменной смесью 2ООО- верхний концентрационный предел воспламеневЕя наступает при расходе «эздуха 2225- «, а кислорода - 3O5-S. Аналогичным способом определяется максимально допустимый расход воздуха (кислорода) при других значениях тепловой мощности и теплотворной способности тсллнва. Как показали результаты расчетов и . экспериментальные данные, при дополнительной подаче топливо-воздушной смеси к основному топливу, верхний концентрационный предел воспламенения при неизменной тепловой мснцности достигается, Б первую очередь, при использовании коксового газа. Если дополнительное топливо с воздухом подавать в стехиометрическом соотношении, то верхний ковдентрационный fo предел воспламенешя достигается при ми нимальном соотношении основного и допол нительного топлива 1,2:1. При больших расходах основного топлива, а также при испопьзшании топлив другой теппотвор- ной способности смесь находится за вре делами воспламенения. Поэтому в качестве граничного предела берут соотношение основного и дсшопнительного топлива при предварительном смешении последнего с воздухом 1,2:1. Аналогичным образом установлено, ч5чэ и при предварительном смешении тонпвва с кислородом верхний кош1ентрациониый предеп воспламенения достигается,в иер вую очерещь, при сжигании коксовето газа при отношении основного топлива к дополнительному 2,6:1. При других теппот&ориых способностях Соплив и больших расходах основтюго топлива смесь нвхоавт ся за пределами воспламе ния. Поэтому в качестве граничного предела выбирают соотношение основного и дополнительного топлива при предварительном смешение с кислородом 2,6:1. Для реализации предлагаемого способа отоплеш1я осуществляют подвод к топливной магнстрапи сжатого воздуха или кислорода. Если давление вентиляторного воз духа составляет 4ОО-5ОО мм вод.ст., а топтава 20О-250 мм вод.ст., то возможно использование части вентиляторного Еювдуха для подачи в топливную магист- раль. В любом случае на подводящем трубопроводе кислородоносителя к топливу устанавливается комплект измерительных приборов: диафрагма, дифманометр и вторичный прибор, а также исполнительный мехавизм, регулятор и задатчик расхода. На трубопроводе квслородовоситепя устанавливается также отсечной клапан, который управляется дистатахнонно от кнопок уп равления, а также может отключаться от устройства определения граничного эначения расхода топлива и от прибора, измеряющего давление кислородоносителя. Так как в конкретных условиях работы нагревательной печи или колодца ис8146 пользуется топливо определенной теплотворной опособности, то по расчету заранее определяют, сколько нужно подавать топлива на единицу объема воздуха иле кислорода в стехвометрическом соотношенни. Осуществляя подачу еозоуха игая квс- порода в топ/швную магистраль, одновр менно уввшчнвают расход Tonmtae. При этом расхоя кисдоройоноснтеля ябдается ксювенньтм измерйтепем аополгатеиь Яо расхода топшва. Для реапязацш Автоматической отсечки при опреде ниом соотношенви основного а допопинтегеьного топлива выполняют спевующую сзсему: выходные ферродинамические преобразователи вторичных приборов общего расхода топлива и кислородонноситепей включают встречно, а разность сигналов подают на вход влектронного усилителя, выходной нагрузкой ко1чэрого является реле. Контакты реле обеспечивают отключение отсечного клапана, установленного на трубопроводе кислородоносите ля. Настройка реле осуществляется на определенное значение электрического тока, соответствукшее минимально Допустимому соотношению расходов основного и дсяюпнительного топлива, при испотшзо .вании воздуха 1,2:1, кислорода - 2,6:1. Когда отношение расходов достигнет мк{шмально допустимого значения, срабатывает репе и отсечной клапан перекрывает канал кислородоноситепя в топливную магистраль. Способ отопления опробован на рекуперативных нагревательных колодцах с USHTW ральной гсфелкой, которые отапливают OKcofloMeHHQft смесью калорийностью., „ . Максимальная тепловая Mon-i ость колодца, определяемая состояш ем екуператоров, составляет 4 чейке выполнен подвод вентипяторного оздуха к топливной магистрали на рабоей площадке отделения нагревательных колодцев. Отвод воздуха в топливную магистраль выполнен до регулирующего органа. П р и м е р. В нагревательный каподец загружают 5 слитков из стала ларки О8 кп с температурой посада 7ОО л1 в весом каждого слитка 2О т. После закрытия крышки в рабочую камеру колодца подают 2ОрО м /ч топлива (коксодоменкая смесь кдаорийностью 20ОО ккал/Nr ) а 4ООО п/ч воздуха. Проектное значеняв расхода уоплива на колодец составляет 27 SO м /ч, что соответствует тепловой мошностн 5,5 млнккал/ч. Проектное значение расхода воздуха, необходимого ДЛЯ сжигания топлива, составляет 5500 В процессе эксплуатации колодцев увеличивается потеря воздуха в рекуператорах. Повтому в рабочее пространство можно подавать не более 4000 м /ч воздуха.Соответственно, максимальный расход топлива на Молодец составляет 20бо м /ч. Увеличение расхода топлива в обычном ва риаите невозможно, так как оно не сгорит в рабочем пространстве иэ-ва недостатка воздуха. После подачи основного топлива и воздуха в рабочее пространство, подают 750 м /ч дополнительного топлива и 15ОО м /ч воздуха в топливный трубопровод. Весь период подъема осуществляют при указанных расходах основного и допол нительного топлива, а также воздуха. При переходе на период выдержки металла регулятор температуры колодца ав тематически снижает расход основного топлива, а система соотношения топливовоздух пропорционально уменьшает расход воздуха, поступающего в колодец через рекуператор. Изменение (снижение) расхоаа основного топлива осуществляется по акспоненте. Когда мсход основного топлива достиг 90О м /ч, отключают воздух, поступающий в трубогфовод, и дополнитель ное топливо. Отключение осуществляется автоматически при достижении заданного аначення расхода основного топлива. Таким образом, отключение дополнительного тошпюа и воздуха в трубопровод происходит при соотношении основного и дополнительного топлива 9OO/75OS1,2/1. Окон848 чание периода выдержки осуществляют в обычном режиме. Формула изобретени Способ отопления нагревательных печей, включающий предварительное смешивание окнсяитепя с топливом, подачу этой смеси и воздуха в рабочее пространство и последующее сжигание, отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения равномерности и качества нагрева металла, в период нагрева металла дополнитель-но подают топливо в смеси с воздухом или кислородом при стехиометрия веком соотнсмиекии, в количестве равном разности npoesTHort) значения расхода воздуха и максимально воаможного поступления воз духа через теплообменник, и прекращают подачу доаопнительной смеси при достижении сооТ1юшения расхода основной смеси и дополнительной в смеси с воздухом 1,2:1, и с кислородом 2,6:1. .(Источники информации, принятые во внимание при эксперчиве 1.Ивашенко А. И. и др. Металлургические печи. М., Металлургиздат, 1964, т. И. с. 217-222, 226-230. 2.Авторское свидетельство СССР N9 3753О9, кл. С 21 D 9/ОО, 197 О. 3. свидетельство СССР по заявке J 257iS37/O2, кл. С 21 D 9/ОО, .1978.