Способ отопления нагревательныхпечей

Способ отопления нагревательныхпечей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмк

Социалистические

Респу6пнк

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i j800214 (6l ) Дополнительное к авт. с вид-ву (22) Заявлено 18.01.7 9 (2! ) 27 15972/22-02 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 30.01.81. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 30.01,81 (51)M. Кл.

С 21 В 9/00

ГввудврстввнныН квинтет

СССР ио денем изобретений н открытий (53) УДК621 783 (088.8 ) фвой, М. П. Ревун, В. Е. Чернов, М. A. Акбиев, Г.

A. Г. Касаткин и В. П. Грачев (72) Авторы изобретения

Запорожский индустриальный институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ

Изобретение относится к области чер- ной металлургии и может применяться на ,нагревательных колодцах и методических печах, отапливаемых газообразным топливомм.

Известен способ отопления нагреватель1 ных колодцев, методических и проходных термических печей заводов черной металлургии, по которому для нагрева металла в рабочее пространство подают газообразное топливо и воздух. Обычно для т0 отопления указанных агрегатов используют коксодоменыую или природнодомен- ную смесь с теплот орной способностью

1000-4000 ккал/м . Иногда для отопле1S ния применяется чистый прирЬдный raa.

Основная часть колодпев и методических печей оборудована керамнчес®ими рекуператорами для подогрева воздуха (13.

Однако в известном способе из-за

20 больших и переменных потерь воздуха casкается тепловая мощность агрегатов,что приводит к снижению производительности . и повышению расхода топлива.

На рекуперативных нагревательных колодцах с верхней горелкой осуществляется инжекторная подача воздуха. Поэтому потери воздуха в рекуператорах не проис ходят. Однако из-за плохого смешения топлива с воздухом при отоплении колодцев коксодоменной или природнодоменной смесью получают длинный факел, что приводит к неравномерности нагрева слитков по длине колодца и, соответственно, сни,жению технико-экономических показателей.

Известный способ имеет также недоотатки при работе колодцев и методических печей на пониженных тепловых нагрузках, вызванных технологической необходимостью. Например, на колодцах в период выдержки металла, а на методических печах1 при снижении темпа выдачи металла. В связи с TeMð что площадь выходных сече» ний сопел, применяемых на указанных печах, не изменяется, то при пониженных тепловых мощностях эа счет снижения расхода, уменйпаются вйходиые скорости топлива, снижается качество cMBUleHRs a

3 8002 1

/ увеличивается длина факела. За счет изменения алины факела увеличивается неравномерность нагрева металла по объему рабочего пространства, Известен способ отопления нагреватель- ных колодцев, предусматривакхций подачу кислорода в рабочее пространство пропорционально тепловой мощности f 2$

Известный способ позволяет компенсировать потери воздуха в рекуператорах.

Однако за счет плохого смешения кислорода и топлива новышаютея затраты иэ-эа потерь части кислорода с продуктами горения.

Известен также способ отопления на гревательных печей, предусматривакщнй с подачу кислорода в тоцливиую магистраль иа участке между цеховыми коллекторами н апементами конструкции печи при содержании горючих компонентов в смеси, превышающем верхний концентрационный цредел воспламенения, Как показали результаты исследований, способ отопления дачей с предварительным смещением топлива с кислородом обесцечнвает снижение расхода кислорода при неизменном тепло- И иам эффекте на нагревательных колониях

1 на 50%, а на печах с двухцроводнымя ,горелками - на 25% f3).

Однако и этот способ имеет недостатки. При выходе металла на заданную тем-рй перятуру кислород отключается. Одновременно снижается расход топлива. Поэтому за счет снижения общего расхода комщнвеитов в топливной магистрали снижаются скорости на выходе горелочного соп- на, что приводит к ув пичению длины факе ла и, соответственно, неравномерности нагрева металла. Это, в свою очередь, сни,жает производительность и приводит к появлению местных дефектов нагрева металла. эа

Uemü изобретения - повышение равномерности и качества нагрева металла за счет. повышения 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 стехиометрическом соотношении, в количестве равном разности проектного значения расхода воздуха и максимально возможного поступления иовдуха через теплообменннк, и прекращают подачу дополнительной смеси при достижении соотношения расхода основной смеси и дополнительной в смеси с воэду- И хом 1,2:1, и с кислородом 2,6:I.

Данный способ позволяет полностью использовать преимушества предварнтельного смешения топлива н кислородоносителя, так как в момент снижения расхода топлива подача кислородоносителя, в отличие от известного способа, продолжается н прекращается только прн достижении указанных соотношений основного н дополнительного топлива. Для упрощения работы системы управления отоплением печей дополнительная смесь подается в стехиометрическом соотношении, т.е, количество кисаородоносителей соответствует нх расчетному количеству, необходимому для сжигания дополнительного топлива. Эксперименты цодтверждают, что при предварительном смешении комис.юнтов расход кнслородоноснтелей соответствует теоретичес« ки необходимому.

Нагревательные колодцы, методические и некоторые термические печи металлургических заводов отапливаются коксодоменной или природнодоменной смесью с теплотворной способностью 1000

4000 ккал/м . Применяется также отопление природным газом. Как показали расчеты по правилу Ле-Шателье, прн тепловой мощности 1 млн ккал/ч верхний концентрационный предел воспламенения достигается прн различных расходах воздуха и кислорода в зависимости от теплотворной способности топлива. При предварительном смешении топлива н воздуха верхний концентрационный предел воспламенекия наступает прн следукнцих pacxoflax воздуха для различной теплотворной способности:

1000 — - -395 — воздуха; 2000

KKdA M м ч ° -д»445 3000 — " — -460 4000 а- ВФ

470 —; для природного газа — 712 ф ч

Соответственно прн смешении топлива с кжлородом: 1000"-Щ -7!Фц- кислорода;

2000й й®-"-61 ; 3000 Ж -59

4000 -59- - для природного газа— А

80 — „. Абсолютное значение допустимого расхода кислорода нли воздуха определя.ется в зависимости от тепловой мошяости

Например, при тепловой мощности колодца 5 млн. к х" с отоплением коксодоменккял ной смесью 2000 — - верхний конценткм л ка рационный предел воспламенения наступает при расходе воздуха 2225, а кислорода - 305 — „-. Аналогичным способом м ч определяется максимально допустимый расход воздуха (кислорода) при других значениях тепловой мощности и теплотворной способности тсллнва.

5 8002

Как показали результаты расчетов и экспериментальные данные, при дополнительной подаче топливо-воздушной смеси к основному топливу, верхний концентрационный предел воспламенения при неизменной тепловой мощности достигается, в первую очередь, при использовании кок« сового газа. Если дополнительное топливо с воздухом подавать в стехиометрическом соотношении, то верхний концентрационный и предел воспламенения достигается при ми иимальном соотношении основного и дополнительного топлива 1,2 1. Прн больших расходах основного топлива, а также при использовании топлив другой твплотвор у ной способности смесь находится за ярв делами воспламенения. Поэтому в качестве граничного предела берут соотношение основного и дополнительного топлива при предварительном смешении последнего с И, воздухом 1,2:1.

Аналогичным образом установлено, что и при предварительном смешении топлива с кислородом верхний концентрационный предел воспламенения достигается,в ивр вую очередь, прн сжигании коксового га эа при отношении основного топлива к до полнитвльному 2,6:1. При других теплотворных способностях топлив и больших расходах основного топлива смесь находит- ся за пределами воспламенения. Поэтому в качестве граничного предела выбирают соотношение ОсновиОГО и доно лнитвльного топлива при предварительном смешении с кислородом 2,6:1.

Для реализации предлагаемого способа отопления осуществляют подвод к топлив ной магистрали сжатого воздуха или кислорода. Если давление вентиляторного возя духа составляет 400 500 мм вод.ст., а топлива 200-250 мм вод,ст., то возможно использование части вентиляторного воздуха для подачи в топливную магистраль. В любом случае на подводящем тру- 4 бопроводе кислородоиосителя к топливу устанавливается комплект измерительных приборов: диафрагма, дифманометр и вторичный прибор, а также исполнительный механизм, регулятор и эадатчик расхода.

На трубопроводе кислородоносителя устанавливается также отсечной клапан, который управляется дистанционно от кнопок управления, а также может отключаться от устройства определения граничного энвче ния расхода топлива и от прибора, изме.,ряквлего давление кнслородоносителя.

Так как в конкретных условиях работы нагревательной печи или колодца ис14 6 пользуется. топливо определенной тенлотворной опособности, то по расчету зара» нее определяют, сколько нужно подавать топлива на единицу объема воздуха или кислорода в ствхиометрическом соотноше нии. Осуществляя подачу возруха sos кислорода в топливную магистраль, одиовре менно увецнчивают расход топлива. При этом расход кислородоноситвля является косвенным измерителем дополнительного расхода топлива. для реализации автоматической отсечки при определенном соотношении основного и дополнительного топлива выполняют следующую схему: выходные ферродинами- ческие преобразователи вторичных прибо« ров общего расхода топлива и кислородо» носителей включают встречно, а разность сигналов подают на вход электронного усилителя, выходной нагрузкой которого является реле. Контакты реле обеспечивают отключение отсечного клапана, установ« ленного на трубопроводе кислородоноситв ля. Настройка реле осуществляется иа определенное значение электрического то» ка, соответствукзпее минимально допус= тимому соотношению расходов основного и дополнительного топлива, при испопьзо ванин воздуха 1,2:1, кислорода - 2,6Й.

Когда отношение pscxoaos достигнет ми» нимально допустимого значения, сраба тывает реле и отсечной клапан перекрывает канал кислородоносителя в топливную магистраль.

Снособ отопления опробован на рекуае» ративных нагревательных колодцах с цент» ральной горелкой, которые отапливают коксодоменной смесью калорийностью, 2000 . Максимальная тепловая мащ м% ность колодца, определяемая состоянием

1 рвкуператоров, составляет 4 мпн- @,На

Щф ячейке выполнен подвод вентиляторнотч) воздуха к топливной магистрали на рабо чей площадке отделения нагревательных колодцев. Отвод воздуха в топливную ма гистраль выполнен до регулирующвго ор гана.

Пример. В нагревательный коло дец загружают 5 слитков нэ сталиуарки

08 кп с температурой посада 700 С и весом каждого слитка 20 т, После закраьтия крышки в рабочую камеру колодца по

3 дают 2000 м /ч топлива (коксоддмвнная смесь калорийностью 2000 ккал/м ) и

4000 м=/ч воздуха. Проектное значение расхода топлива на колодец составляет

2750 м /ч, что соответствует тепловой мощности 5,5 млн ккал/ч. Проектное зна» челне расхода воз пуха, необходимого для

7 8002 сжигания топлива, составляет 5500 м /ч.

В процессе эксплуатации колодцев увеличивается потеря воздуха в рекуператорах.

Поэтому в рабочее пространство можно подавать не более 4000 м /ч воздуха.Соответственно, максимальный расход топФ ф пива на колодец составляет 2000 м /ч.

Увеличение расхода топлива в обычном варианте невозможно так как оно не сгорит в рабочем пространстве нэ-эа недостатка воздуха.

После подачи основного топлива и воздуха в рабочее пространство, подают

750 м /ч дополнительного топлива и

1500 м /ч воздуха в топливный труболро- д

3 вод. Весь период подъема осуществляют при указанных расходах основного и дополнительного топлива, а также воздуха.

При переходе на период выдержки металла регулятор температуры колодца автоматически снижает расход основного топлива, а система соотношения топливовоздух пропорционально умеиыпает расход воздуха, поступающего в колодец через реку ератор. Изменение (снижение ) расхопа основного топлива осуществляется по экспоненте. Когда расход основного топлива достиг 900 м /ч, отключают воздух, поступающий в трубопровод, и дополнительное топливо. Отключение осуществляется автоматически при достижении заданного

Ф значения расхода основного топлива. Таким образом, отключение дополнительного топлива и воздуха в трубопровод происходит при соотношении основного н дополнительного топлива 900/7501,2/1. Окон35

14 чанне периода выдержки осуществляют в обычном режиме. формула изобретения

Способ отопления нагревательных печей, включающий предварительное смешивание окислителя с топливом, подачу этой смеси и воздуха в рабочее пространство н последующее сжигание, о т л и ч а юшийся 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 стехиометрическом со— отношении, в количестве равном разности проектного значения расхода воздуха н максимально возможного поступления воздуха через теплообменник, и прекращают подачу дополнительной смеси при достижении соотноше щя расхода основной смеси

s дополнительной в смеси с воздухом

1,2:1, и с кислородом 2,6:1. . Источники информации, принятые во внимание при экспер-сиэе

1. Иващенко А. И. и др. Металлурги- ческие печи. М., Металлургиздат, 1964, т. П, с, 217-222, 226-230.

2. Авторское свидетельство СССР

Ж 375309, an. С 21 9 9/00, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Ю 2571537/02, кл. С 21 0 9/ОО, .,1978.

Составитель Г. Назарова

Редактор F..Оичинская Техред Л.Пекарь Корректор С. Шекмар

Заказ 10320/27 Тираж 629 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 5, Раушская наб., д. 4/5

Фипиаи ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4