Способ отопления рекуперативной нагревательной печи

Способ отопления рекуперативной нагревательной печи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

{n>945198

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (6!) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 1712.80 (2> ) 3,219511/22-02 (И) М. Кл. с присоединением заявки ¹

С 21 0 1/34

С 21 0 9/70

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий . (23) Приоритет ($3) УДК б21.783

224 (088 8) Опубликовано 230782 Бюллетень ¹ 27

Дата опубликования Описания 23р782

В.К. Лисица и Г.М. Хамидова

l,, ЪрС

>

Запорожский индустриальный институт (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ РЕКУПЕРАТИВНОЙ

НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к черной металлургии и может. бить использовано в рекуперативных нагревательных печах.

Недостатком ре суперативных-.нагревательных печей периодического действия, в частности. рекуперативных нагревательных колодцев с центральной подовой горелкой является большая и нестабильная потеря горячего воздуха в рекуператоре на его дымовую сторону. Потеря эта обусловлена наличием неплотностей между воздушным и дымовым трактами рекуператора. При этом потери воздуха, состоящие 5-10в у нового рекуператора в процессе эксплуатации, быстро увеличиваются и во второй половине кампании колодцев могут достигать 50-б0%. Настолько же уменьшается и тепловая мощность и .производительность колодца, увеличивается удельный расход топлива и угар металла, т.е. существенно снижается эффективность работы колодца.

Потери воздуха через неплотности рекуператора переменны не только в течение кампании колодца, но и в течение одного цикла нагрева.

Это объясняется тем, что в процессе нагрева садки расход воздуха, регулируемый существующей системой автоматического регулирования (CAP ) соотношения топливо-воздух .до рекуператора, изменяется от максимального до расхода холостого хода, а при отсечках факела — до нуЛя. При этом соответственно изменяется градиент давления между воздушным и дымовым трактами рекуператора.

Поэтому с уменьшением абсолютного расхода воздуха на входе в рекуператор уменьшается относительная доля потери воздуха в дымовой .тракт, а следовательно увеличивается доля воздуха, поступающего в горелку.

При постоянстве коэффициента расхода воздуха (с 1,3-1,4) на входе в рекуператор, поддерживаемого существующей САР соотношения топливовоздух, фактический коэффициент расхода в рабочем пространстве изменяется от 1,05 в период подъема температуры до 3-3,5 в период томления.

Это дополнительно увеличивает угар металла и удельный расход топлива.

Таким образом, существующая CAP соотношения топливо-воздух на такого рода печах не в состоянии поддерживать -оптимальный коэффициент расхода воздуха в рабочем пространстве.

945198

Переменный расход воздуха через рекуператор способствует увеличению амплитуды колебаний средней темпера-. туры стенок рекуператора, а следовательно и амплитуды его теплового расширения, т.е. степени и скорости раз- 5 уплотнения его стыков; управление расходом воздуха до рукеператора, изменяя градиент давления между воздушным и дымовым его трактами, дополнительно расшатывает и раэуплотняет стыки элементов рекуператора.

Основной причиной развития неплотностей в рекуператоре является разрушение верхней (выходной по воздуху 5 и входной по дыму) части рекуператора в результате тепловых ударов. Тепловые удары возникают при отсечках факела и открытиях крьыки колодца заслонки печи),.Отсечка факела, сопровождающаяся и отсечкой воздуха, пре кращает охлаждение рекуператора, что вызывает перегрев его верха.

Открытие крышки рабочего пространства, чему предшествует отсечка факела, приводит к поступлению холодного атмосферного воздуха на верх рекуператора, что вызывает растрескивание и разрушение верха рекуператора.

Таким образом, для предотвращения разуплотнения рекуператора следует стабилизировать градиент давления между воздушным и дымовым его трактами, обеспечить охлаждение воздушного его тракта при отсечках факела, ликвидировать или минимизировать поступле- 35 ние атмосферного воздуха через открытое рабочее пространство к верху рекуператора.

Известен способ отопления и регулирования давления в топках рекупе- 40 ративной нагревательной печи, заклю:чающийся в том, что, с целью предотвращения подсосов атмосферного воздуха в топку при уменьшении ее тепловой нагрузки, избыточную часть 45 воздуха, нагнетаемого вентилятором, сбрасывают до горелки в дымоотводящий тракт топки, чем увеличивают его аэродинамическое сопротивление, а следовательно и давление в топке.

Сброс воздуха в дымовой тракт синхронно с уменьшением тепловой нагрузки предваряет уменьшение давления в топке и существенно повышает ,качество регулирования давления Г1).

Однако известный способ не в состоянии решить весь комплекс перечис ленных выше задач по повышению газоплотности рекуператора, так как относится к топке беэ подогрева воздуха, и управление расходом сбрасыва-60 емого воздуха осуществляется по условию постоянства давления в топке.

Вместе с тем этот способ можно испольэовать для защиты верха рекуператора от холодного. атмосферного 65 воздуха при открытии крышки колодца (заслонки печи).

Известен также способ отопления процессом сжигания топлива в рекуперативной нагревательной печи (колодge с верхней горелкой), включающий раздельную подачу топлива и воздуха, через рекуператор, сжигание топлива, отвод продуктов сгорания и нагрев ими воздуха, подачу горячего воздуха в, влечь и сброс его за рекуператором, где с целью уменьшения коэффициента расхода воздуха в рабочем пространстве в период томления после отключе" иия эжектора, избыточный воздух. сбрасывают из сборного коллектора горячего воздуха после рекуператора в дымовой тракт колодца и регулируют расход сбрасываемого воздуха в этот период так, чтобы давление воздуха в сборном коллекторе оставалось постоянным на уровне 2 Па (2).

Недостатком известного способа является то, что расход воздуха на входе в рекуператор в предыдущие периоды изменяется в заданном соотношении с расходом топлива и отсекается при отсечках факела.

Поэтому сохраняются такие разуплотняющие рекуператор факторы, как переменный градиент давления между воздушным и дымовым трактами рекуператора, большая амплитуда тепловых расширений рекуператора и опасность тепловых ударов верха рекуператора при отсечках факела и открытиях крышки.

Кроме того, сброс воздуха в.дымоотводящий тракт производят только тогда, когда отключение побудителя расхода воздуха уже не в состоянии снизить коэффициент расхода воздуха в рабочем пространстве до оптимального значения. А так как это имеет место лишь во второй половине периода томления, когда общий расход воздуха через рекуператор близок к расходу холостого хода, то сбрасываемого воздуха недостаточно для заметного аэродинамического подпирания дымоотводящего тракта колодца.

Поэтому известный способ не в состоянии предотвратить посупление холодного атмосферного возхуда к верху рекуператора нри открытиях крышки колодца.

Цель изобретения — повышение эффективности и надежности работы печи.

Цель достигается способом отопления рекуперативной нагревательной пе-чи, включающем раздельную подачу топлива и воздуха через рекуператор, сжигание топлива, отвод продуктов сгорания и нагрев ими воздуха, подачу горячего воздуха в печь и сброс его за рекуператом, расход воздуха, подаваемого в. рекуператор, поддерживают постоянным, а сброс горячего

945198 воздуха осуществляют обратно пропорционально расходу воздуха, поступающего в печь для сжигания топлива.

Поддержание постоянного максимального расхода воздуха через рекуператор при всех режимах работы печи, 5 обеспечивая максимальную ее тепловую мощность, стабилизирует градиент между воздушным и дымовым трактами рекуператора, т.е. ликвидирует его как разуплотняющий фактор. 10

Одновременно при этом за счет постоянного интенсивного охлаждения минимизируется амплитуда колебаний средней температуры стенок рекуператора, а следовательно минимизируется степень разуплотнения рекуператора за счет его теплового расширения.

Пропуск постоянного максимального расхода воздуха через рекуператор обеспечивает интенсивное охлаждение последнего и при отсечках факела, чем уменьшается опасность тепловых ударов и разрушение верха рекуператора при отсечках факела и открытиях крышки.

Одновременно, сброс всего горючего воздуха в дымоотводящий тракт при отсечках обеспечивает достаточное его аэродинамическое подпирание и предотвращает поступление холодно.го атмосферного воздуха к верху рекуператора при открытиях крышки. Сов-З0 местное действие двух последних факторов ликвидирует тепловые удары, .а следовательно и разуплотнение верха рекуператора.

Таким образом, предлагаемый способ35 отопления позволяет решить все поставленные задачи по обеспечению и стабилизации .максимальной газоплотности рекуператора.

Естественно при этом минимизируют-40 ся и стабилизируются потери воздуха в рекуператоре, что позволяет резко повысить тепловую мощность печи и точность регулирования горения, так как на постоянную величину потерь 45 воздуха легко ввести постоянную поправку.

Управление расходом сбрасываемого воздуха согласно предлагаемому способу (как и известному) осуществляют перестановкой дросселя в сбросном борове, соединяющем сборный коллектор горячего воздуха с дымовым боровом печи.

Однако если согласно известным способам перестановку этого дросселя осуществляют так, чтобы поддерживалось постоянное давление в топке или в сборном коллекторе го рячего возду- ха в период томления, то в предлагаемом — чтобы поддерживалось заданное 60 соотношение расходов топлива и воздуха, поступающего в рабочее прост-. ранство.

Способ осуществляется следующим образом. 65

После посада металла и закрытия крышки в печь подают максимальный расход топлива.

При этом непрерывно подаваемый в рекуператор воздух с максимальным расходом после рекуператора поступает на горелку с расходом, необходимым для оптимального сжигания топлива.

Для этого дроссель в сбросном тракте полностью закрывается, а если есть резерв по рорячему воздуху, то он прикрывается на необходимую величину для обеспечения полноты сжигания поступающего топлива.

Так как весь первый период подъема температуры поверхности металла до заданной происходит при постоянном и максимальнсм расходе топлива, то и дроссель в сбросном тракте остается в постоянном прикрытом положении, а сброс горячего воздуха равен нулю или минимален, а тяга печи максимальна.

С началом второго периода нагрева — периода томления - при неизменном максимальном расходе холодного воздуха на рекуператор по мере прогрева металла и уменьшения расхода топлива пропорционально ему приоткрывается дроссель в сбросном тракте, увеличивая расход горячего воздуха на сброс и таким образом, уменьшая расход горячего воздуха на горение по условию постоянства соотношения расходов топлива и воздуха, поступающего в горелку.

При отсечках топлива, при выдаче и посаде металла в печь расход хо- . лодного воздуха на рекуператор попрежнему остается постоянным и максимальным, а дроссель в бросном тракте устанавливается в положение "Открыто", обеспечивая сброс всего горячего воздуха мимо горелки в дымоотводящий тракт.

При этом за счет сбрасываемого горячего воздуха соответственно увеличивается объем отходящих продуктов горения и уменьшается тяга печи, что предотвращает подсос.холодного воздуха в рабочее пространство печи.

Ввиду постоянства прихода воздуха из рекуператора в сборный коллектор перепад давлений на дросселе в сбросном борове прямо пропорционален расходу воздуха на горение (при пол ностью закрытом дросселе максимален расход воздуха на горение и максимамален перепад давлений на дросселе, а при полностью открытом дросселе расход воздуха на горение минимален и минимален перепад давлений на дросселе) .

Поэтому постоянство расхода воздуха через рекуператор и обусловлечное этим постоянство потерь воздуха в нем обеспечивают постоянство связи между расходом топлива в печь и пе945198

Формула изобретения

Составитель Г. Назарова

Редактор Н. Рогулич Техред Ж. Касталевич Корректор А. Гриценко

Заках 5262/35 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 репадом давлений на дросселе, управ-. ляющем расходом сбрасываемого возду-.. ха, а следовательно и постоянство коэффициента расхода воздуха на горения при всех режимах работы печи.

Следовательно, перепад давления на 5 дросселе с бросном тракте можне использовать как" информацию о расходе горячего воздуха, поступающего в горелку.

Предлагаемый способ можно ocy- fp ществлять с помощью следующей система автоматического управления.

Система состоит иэ комплекта измерения расхода топлива, комплекта измерения перепада давлений на дросселе, управлякидем расходом сбрасываемого горячего воздуха в дымовой боров, автоматического регулятора, на вход которого поданы выходы указанных комплектов измерения, задатчика Моэффициента расхода воздуха с корректором величины потерь воздуха в рекуператоре, исполнительного механизма, на вход которого подан выход автоматического регулятора и выход системы отсечки, и..укаэанного дросселя в сбрасном борове, сочлененного с исполнительным механизмом.

Таким образом, предлагаемый способ, обеспечивая(защиту рекуператара от разуплотнения, а следовательно, и необходимый резерв по воздуху и высокую стабильную тепловую мощность в течение капании печи, одновременно обеспечивает постаянство коэффициента расхода воздуха в течение цикла нагрева металла.

Это позволит не только повысить производительность печи и среднем sa ее компаний на 15-205, -но и уменьшить удельный расход топлива и угар металла на 10-15%, а также увеличить межремантнйй период рекуператора.

Способ отопления рекуперативной нагревательной печи, включающий раздельную подачу топлива и воздуха через рекуператор, сжигание топлива, отвод продуктов сгорания и нагрев ими воздуха, подачу горячего воздуха в печь и сброс его эа рекуператором, отличающийся тем, что, с целью повышения зффектив-! ности и надежности в работе печи, расход воздуха, подаваемого в рекуператор, поддерживают постоянным, а сброс горячего воздуха осуществляют обратно пропорционально расходу воздуха, поступающего в печь для сжигания топлива.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Японии Р 52-2731, кл. F 23 М 3/00, опублик. 1977.

2. Чернецкий A.Н. и др. Усовершенствование процесса сжигания топлива в рекуперативном нагревательном колодце. -"Известия вузов". ЧМ, 1980, Р 5, с. 133-13б.