Печь косвенного нагрева металла Советский патент 1981 года по МПК F27B9/00 

(54) ПЕЧЬ КОСВЕННОГО НАГРЕВА МЕТАЛЛА

Изобретение относится к разделу нагревательных устройств метгшлургической теплотехники и может быть использОвано на заводах металлургической и машиностроительной промышленное печах для нагрева металла под обработку давлением и в процессе его т ермообработ ки. В настоящее время для повышения качества нагреваемых заготовок и эффективности использования топлива в печах широко применяют косвенный радисщионный режим теплообмайа. Этот режим реализуется при сжигании топлива на поверхности кладки свода, которая является основным источником излучения тепла на метгшл. Эффективность применения косвенного нагрева в значительной степени определяется возможностью равномерно го разогрева всей .поверхности кладки свода, участвующей в теплообмене. Дл осуществления в печи режима косвенно го нагрева в последнее время используют две схемы отопления, каждая из которых отличается и конструкцией газогорелочных устройств, и способом их установки на печи. В нагревательных и термических печах камерного и проходного типа с шириной рабочего пространства до 2,0-2,5 м предпочтение отдается использованию обычных турбулентных горелок с установкой их тангенциально своду на боковых стенах соосно или в шахматном порядке. Эта схема отопления лишена многих эксплуатационных и технологических недостатков, присущих сводовому отоплению плоскопламенными горелкс1ми. Установка горелок на боковых стенах не только упрощает их обслуживание, но и исключает необходимость применения специальных огнеупорных элементов сложной конфигурации, которые используются при сводовом отоплении, серийное производство которых до сих пор не.налажено. При использовании обычных турбулент-i ных горелок в печах косвенного нагрева и установке их на боковых стеках основное внимание необходимо уделять обеспечению равномерного омывания всей излучакт ей поверхности свода раскаленными продуктами сгорания. Анашиз промышленной эксплуатации печей косвенного нагрева металла и проведенные в МВМИ исследования показали , что этот вопрос может быть успешно решен при использовании особенностей аэродинамики закрученного на .;т;1лы1О1у л cooTfjeTcrr«ующеЯ отрлОотке конструктивных параметров горелочного устройства. Иивестна печь косвенного нагрева металла, которая отапливается горелками, установленными на боковых стенах и noflarowHNm горящую газовоздушную смесь в виде прямоточных нас,тильных струй l . Угол раскрытия на плоскости таких струй достигает лишь 30° , поэтому для равномерного разогрева всей поверхности свода необходимо установит большое количество горелок, что усложняет систему коммуникаций печи. Однако даже при шахматном расположе нии горелок равномерность разогрева свода невелика, что неблагоприятно сказывается на: качестве fsarpeBa металла, особенно в печах садочного типа. К основным особенностям распространения свободных закрученных струй следует отнести значительно больший, по сравнению с прямоточной струей, угол раскрытия, который в зависимости от степени крутки и типа з-,авихрителя может достигать 101° Эта особенность аэродинамики закрученных струй быть использована при отоплении печей, работающих в режиме косвенного нагрева, когда горелки устанавливают тангенциально излучающей поверхности свода. Проведенные исследования подтвердили, что по аналогии со свободной и полуограниченной прямоточньЦЛи струями настильная закрученная струя в сравнении со свободной закрученной увеличивает уголраскрытия на поверхности на 22 - 75° для завихрителя с простым тангенциальным вводом при изменении конструктивного параметра крутки п от 2,43 до 4,8, определяемого по известной формуг,„ „ l.) . ле п где d 1 - диаметр цилиндрической камеры горелки; а - размеры прямоугольного патрубка подвода воздуха Известна печь косвенного нагрева металла, содержащая футерованную рабочую камеру, установленные под сводом на боковых стенах горелочные .устройства, включающие цилиндрическую камеру с тангенциально установл ным патрубком подвода воздуха и горелочным Кс1мнем, который состоит и двух состыкованных по осевой плоск ти частей, составляющих один общий туннель. При этом верхняя часть ту неля выполнена с тороидальным выхо дом, а нижняя - с цилиндрическим Недостатки печи - трудность изг товления горелочных камней с торогидальным выходом; недостаточный ср службы горелочных камней из-за наличия прогара в месте стыковки вер ней и нижней их частей; малый диап зон регулирования горелки, в связи со срывом пламени с горелочного туннеля сложной формы, а также недостаточная дальнобойность факела, что приводит к неравномерности разогрева излучающего свода по длине факела и, как следствие этого, к снижению КПД печи. Цель изобретения - повышение качества нагрева заготовок и КПД печи, за счет более равномерного нагрева свода. Поставленная цель достигается тем, что каждое горелочное устройство расположено под углом Н o-i5° к горизонтальной. На чертеже изображена предттагаемая печь, поперечный разрез. . Печь содержит футерованную рабочую камеру 1, свод 2, под 3, боковые стены 4 с установленными на них под сводом в шахматном порядке горелочные устройства 5, цилиндрическую камеру 6 с тангенциальным патрубком 7 для подвода воздуха и горелочный камень 8 с цилиндрическим туннелем 9. Ось горелочного устройства располагается под углом Ч от О до 15 к п-лоскости пода. Эти пределы объясняются следующим. При установке горелок с :. О резко уменьшается .угол раскрытия настильного факела на поверхности, что отрицательно сказывается на равномерности нагрева свода. При установке горелок с IS возрастает ударное действие факела на поверхности свода и возможен локальный перегрев участка свода,что также ухудшает равномерность его нагрева. Пределы расстояния от продольной оси горелки до линии сопряжения поверхностей свода и боковой стены обусловлены сложностью конструктивного выполнения в области h 0,5 d и уменьшением угла раскрытия на поверхности свода в начальном участке струи при ,0d(;. Следует отметить,. что меньшие пределы угла Ч и расстояния h более приемлемы для установки горелок на печах с плоским сво;дом,а большие на печах с арочным сводом. При возрастании расстояния е от начала воздушного патрубка до торца цилиндрической камеры горелки больше 1,9 doпaдaeт угол раскрытия факела на поверхности свода, что обуслов.лено увеличением потерь энергии при вращении струи в цилиндрическом канале горелки, при е О, dg резко возрастает неравномерность распределения скоростей по окружности струи, что связано с недостаточным временем вращения газовоздушной смеси в горелочном устройстве. При снижении длины горелочного туннеля е 1,5do возрастает опасность обгорения металлических частей горелки, что объясняется значительным про