Нагревательная печь Советский патент 1982 года по МПК F27B3/02 

(54) НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ

1

Изобретение относится к металлургии, в частности к печам для нагрева теплотехнически массивных изделий из титановых и жаропрочных сплавов под дальнейшую обработку давлением.

Известно устройство, в котором сжигание топлива осуществляют в слое, заполненном шарами, равномерно размешенными в мелкодисперсном слое огнеупорного материала 1}.

Однако такое вьшолнение слоя не обеспечивает равномерное тепловыделение по его высоте, так как выгорание топлива в основном заканчивается в нижней его части. Это является причиной неравномерной тектературы по высоте излучающих экранов, отделяющих камеры предварительного сжигания с огнеупорной засьшкой от рабочего пространства печи.

Наиболее близкой к предлагаемой является нагревательная печь, содержащая камеры предварительного сгорания с соплами для подачи газовоздущной смеси, выполненные в боковых стенках, отделенные от рабочего пространства

излучающими экранами и заполненные засьшкой из огнеутюрного материала 2.

Недостатком такой конструкции является невозможность обестечения равномерного нагрева изделий в печи, так как засьшка носит неупорядоченный характер, что не обеспе1швает равномерное тепловыделение по высоте слоя, из-за выгорания топлива в его нижней части.

Цель изобретения - обеспечение равномер10ной температуры по излучающей поверхности экранов нагревательной печи.

Поставленная цель достигается тем, что в печи, содержащей рабочую камеру, излучающие экраны и камеры предварительного сгорания

ts топлива с соплами подачи газовоздушной смеси и с засыпкой из огнеупорного материала, которые отделены от рабочей камеры излучающими экранами, засьшка выполнена из нескольких слоев: ингибиторного с высоктой (5-5,5)d и порозностью 0,195-0,205, нейтрального с высотой (12-12,5)d и порозностью 0,395-0,405 и каталитического с высотой (3-3,5) d и порозностью 0,595-0,605, где d - диаметр сопел, подающих газовоздушную смесь в засьшку. Нэ чертеже представлена конструкция пред лагаемой нагревательной печи. Печь содержит рабочую камеру 1, боковы стены 2 с камерами 3 предварительного сгорания, выполненными огнеупорной засьшкой 4, выполненной из нескольких слоев с изменяющейся по высоте порозностью и материалом наполнителя, сопел 5, подающих горячую смесь в засьшку, карборундовых из лучающих экранов 6, отделяющих камеры предварительного сгорания от рабочей камеры и свода 7. Печь работает следующим образом. Подготовленная газовоздущная смесь через ряд сопел 5, расположенных в боковых стенах 2 с определенным шагом, подается в камеры 3 предварительного сгорания, где горит в огнеупорной засьщке 4. Выделяющееся тепло передается карборундовым излучающим экраном 6. Продукты полного сгорания из камер 3 подаются встречными потоками настильно ча свод 7. Потоки встречаются в центре свода и циркулируют в вертикальной плоскости. Огнеупорная засыпка на высоте (5-5,5) d выполнена из ингибиторного материала, например хромомагнезита, с порозностью 0,195-0,205, затем на высоте (12ll,5)d - из нейтрального материала, наприме высокоглинозема, с порозностью 0,395-0,405, и на высоте (3-3,5)d - из каталитического материала, например никель-глинозема (ГИАП-8) с порозностью 0,595-0,605, где d - диаметр сопел, подающих горячую смесь При сжиганий газообразного топлива полное выгорание газа (90%) с имеющей место на практике при неупорядоченной укладке порозностью порядка 0,6 происходит в преде лах высоты слоя около 5-6d. что приводит к чрезмерному разогреву нижней части панел В предлагаемой печи выбраю{ая порозность 0,195-0,205 приводит к переносу горения в средний и верхний слой. Нижний слой разогр вается только за счет тепла, переданного от верхних слоев, теплопроводностью и частично излучением от граничного между нижним и средним слоем промежуточного ряда зерен. Материал-ингибитор предотвращает горение газа внутри слоя несмотря на его разогревПри высоте слоя менее 5d нагрев щаров нижнего слоя приводит к разогреву соответственно газовоздушной смест в смесителе. Это, в свою очередь, вызьшает проскок пламени внутрь смесителя, и наступает -более ранее выгорание газовоздушной смеси и последующих слоях в связи с предварительным нагревом смеси в смесителе. При высоте нижнего слоя более 5,5d не обеспечивается 4 его достаточный прогрев, наблюдается охлаждение нижних рядов слоя и не обеспечивается необходамая степень накала нижней части панелн. Материал гранул второго слоя, например, глинозем, является нейтральным к процессу горения. Высота второго слоя принята равной (1212,5)d при порозности 0,395-0,405. При указанном значении порозности в слое поддерживается устойчивое горение, и оно частично выносится в верхний слой. При высоте слоя менее 12d, горение с большей мере переносится в верхний слой. В результате этого наблюдается перегрев верхней части панели и появляются продукты неполного сгорания над торцом верхнего слоя форкамеры. При высоте второго подслоя более 12,5d, горение завершается, в основном, в пределах этого слоя. При этом отмечается его сильный перегрев, что приводит к локальному разогреву панели в средней части. Высота третьего слоя принята равной (33,5)d. Материал слоя обладает каталитическими свойствами. Порозность равна 0,595- 0,605, что обеспечивает благоприятные условия для полного выгорания газа и равномерного разогрева зерен-шаров. Несмофя на то, что торец наполнителя излучает около 30% тепла, интенсивное горение газовоздушной смеси в каталитическом слое обеспечивает интенсивный теплопер нос к панели благодаря высокому значению (примерно 120 Вт/м) коэффиилента эффективной теплопроводности. Это позволяет поддерживать необходимую степень разогрева панели в верхней части. При уменьшенин высоты слоя до значений менее 3d, над торцом форкамерь{ отмечаются продукты неполного сгорания газа, и верхняя часть панели охлаждается. При увеличении высоты верхнего слоя более 3,5d второй разогревается, в нем интенсифицируется горение и теплоотвод к панели. Панель становится раскаленной в средней части. Таким образом, предлагаемая конструкцня обеспечивает достижение высокой равномерности распределения температуры во всем объеме печи и позволяет выдержать основные требования технологии нагрева титановых и жаропрочных сплавов. Формула изобретения Нагревательная печь, содержащая рабочую камеру, излучающие экраны и камеры предварительного сгорания топлива с соплами подачи газовоздуцшой смеси и с засьшкой из огнеупорного материала, которые отделен от рабочей камеры излучающими экранами, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения равномерной температуры по излучающей поверхности экранов, засьшк выполнена из нескольких слоев; ингибиторного с высотой (5-5,5)d и порозностью 0,195-0,205, нейтрального с высотой (1212,5)d и порозностью 0,395-0,405 и катали4{3-3,5)d и порозносгью тического с высотой 0,595-0,605, где d диаметр сопел. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 374377, кл. С 21 D 9/00, 1971. 2.Равич М. Б. Поверхностное горение. М-Л. Мзд.-во АН СССР, 1946, с. 17, рис. 5.