Способ отопления камерных нагревательных печей

 

1. СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ КАМЕРНЫХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ, включающий подачу в рабочее пространство noc-v . тоянного расхода топлива и воздуха в период подъема температуры и . импульсную их подачу в период выдержки металла и сжигание топлива, при этом импульс воздуха подают с запаздыванием после подачи импульса топлива, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода топлива и повышения качества нагре- . ва, импульсную подачу воздуха и топлива осуществляют в период выдержки при снижении температуры до минимально допустимой и прекращают при достижении максимально допустимой температуры . 2. Способ по п.1, отличаюс щ и и с я тем, что подачу или отклю iS (Л чение топлива и воздуха в период выдержки осуществляют с запаздыванием между собой на 10-30 с.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

3(5)) С 21 1) 9/70

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3484697/22-02 (22) 12.08.82 (46) 15.04.84.Бюл. 9 14 (72) M.Ï.ÐåâóH, Я.Ю.Сайфаров, Ф.Ф.Франк, В.П.Грачев и Б.Г.Высочин (71) Запорожский индустриальный институт (53) 621.783.224(088.8) (56) l. Свиридов 10.А. Автоматизация нагревательных печей. М,, Металлургиздат, 1965, с.78-87.

2. Глинков М.А, Каганов В.Ю. и др. Исследование теплового режима нагревательного колодца с одной верхней горелкой при импульсном отоплении. -"Сталь", 1973, У 2, с.171-173. (54)(57) 1. СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ KAMEPHbIX 11АГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ, включающий подачу в рабочее пространство пос+ тоянного расхода топлива и воздуха в период подъема температуры и импульсную их подачу в период выдержки металла и сжигание топлива, при этом импульс воздуха подают с запаздыванием после подачи импульса топлива, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода топлива и повышения качества нагре- . ва, импульсную подачу воздуха и топлива осуществляют в период выдержки при снижении температуры до минимально допустимой и прекращают при достижении максимально допустимой темпе-ратуры.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что подачу или отклю 3 чение топлива и воздуха в период выдержки осуществляют с запаздыванием между собой на 10-30 с.

108б023

Изобретение относится к нагреву металла в камерных нагревательных печах и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности.

Известен способ отопления камерных нагревательных печей, включающий стабилизацию расхода топлива и воздуха в период подъема температуры а в период выдержки металла — ста- 1б билизацию температуры рабочего пространства печи. Давление в рабочем пространстве стабилизируется на заданном значении независимым контуром управления P1 ). !

Однако в период выдержки металла когда температура рабочего пространства достигает заданного значения, расход топлива непрерывно сии>кается.

Известно, что КПД печи достигает максимального значения только при оптимальном расходе топлива, который соответствует максимально допустимому значению в период подъема температуры. Поэтому работа при пониженных расходах топлива приводит к снижению КПД печи и соответственно увеличению удельного расхода топ— лива, Недостатком известного способа

30 является также непрерывность подачи топлива в зону горения в период выдержки металла.. Так как температура его поверхности в этот период достигает l320-l350 Ñ, то имеет место оплавление окалины и пережог меПостаьленная цель достигается тем, что согласно способу отопления камерных нагревательных печей, включающему подачу в рабочее пространство постоянного расхода топлива и возцуха в период подъема температуры и импульсную их подачу в период выдержки металла и сжигание топлива, при этом импульс воздуха подают с запаздыванием после подачи импульса топлива„ импульсную подачу воздуха и топлива осуществляют в период выдержки при снижении температуры до минимально допустимой и прекращают при достижении максимально допустимой температуры. талла.

Кроме того, изменение расхода воздуха относительно подачи топлива .>ñcòàâëÿþùåå 20-60 с, запаздывает.

Поэтому в период увеличения расхода"топлива или его включения в печь вначале подается гаэ без воздуха, Это приводит к непроизводительным потерям тепла и противоречит требованиям техники безопаснос-,и (возможно образование взрывоопасной смеси ), А в период отключения топлива задержка отключения воздуха более 30 с приводит к длительной продувке печи воздуХом, что увеличивает потери S:>

I тепл"..

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ отопления камерных нагревательных печей, включающий подачу в рабочее у пространство постоянного расхода топлива и воздуха в период подъема температуры, импульсную их подачу в период выдержки металла и сжигание топлива, при этом импульс воздуха подают с запаздыванием после подачи импульса топлива (2).

Для реализации этого способа отопления применяется специальный регулятор, который уг,равляется по заданной программе или по команде от вычислительной машины.

Алгоритм определения длительности импульсов в известном способе получен на основе расчетов, которые не учитывают теплотехнические особенности печей. Поэтому при реализации способа на действующих агрегатах длительность. импульсов и пауз не соответствует текущему тепловому состоянию системы.

Возникают ситуации, при которых температура рабочего пространства печи превышает допустимое значение, а в печь по программе подают топливо и воздух. Зто приводит к перерасходу тепла, оплавлению окалины и появлению брака по нагреву.

Для данного способа также характерно запаздывание подачи воздуха в начале импульса на 20-б0 с, что приводит к отрицательным последствиям, В начале импульса всегда имеет место недожог топлива из-за стставания поступления воздуха в рабочее пространство, что приводит к потерям топлива и нарушению требований техники безопасности. В начале паузы имеет место длительная продувка печи воздухом за счет запаздывания отключения воздуха, что вызывает потери тепла, Целью изобретения является сокращение расхода топлива и повышение качества нагрева металла. з 1086

Подачу или отключение топлива и воздуха в период выдержки осуществляют с запаздыванием между собой на 10-30 с.

Для устранения недостатков из5 вестных способов отопления предлагается осуществлять выбор длительности импульсов и пауз по тепловому

=остоянию системы металл-печь и до 9стимому диапазону отклонения тем— пературы выдержки печи относительно заданного значения.

Обычно в печах допускается диапазон колебаний температуры выдержки в пределах 15-20 С, поэтому в ино струкции по нагреву указывают верх-» ний и нижний допустимые пределы заданной температуры печи. Это условие позволяет реализовать на печах импульсное отопление с учетом изменения теплового состояния системы металл-печь °

Известно, что при импульсном отоп лении имеет место периодический нагрев и охлаждение рабочего пространства печи, что приводит к соответствующим циклам подъема и снижения температуры. Если металл плохо прогрет по сечению (в начале периода выдержки), то скорость подъема температуры

30 меньше, чем в условиях прогретого металла (в конце периода выдержки ).

Способ осуществляется следующим образом.

При достижении верхнего допустимого значения температуры печи отключают топливо и через 10-30 с воздух, а после снижения температуры печи до нижнего допустимого предела подают вначале воздух и через

10-30 с — топливо, обеспечивая при

/ этом стабилизацию давления в рабочем пространстве печи. Скорости падения температуры печи в период паузы и подъема в период импульса зависят от степени прогрева металла и кладки, максимального значения тепловой мощности и мощности холостого хода печи, т.е. от теплотехнических характеристик металла и печи.

Диапазон задержки сигнала определяется теплотехническими и конструктивными особенностями агрегата.

Минимальный диапазон, составляющий

10 с, необходим для того, чтобы воздух в начале или конце импульса вы- 55 теснил горючие компоненты из рабочего пространства печи и боровов.

Подача воздуха в течение 10 с ис023 4 ключает возможность образования вары воопасной смеси.

Верхний предел диапазона задержки сигнала, составляющий 30 с, определяется условиями охлаждения металла и кладки. Экспериментально установлено, что через 30 с после подачи воздуха в печь начинает снижаться температура поверхности металла и кладки. Для исключения этого явления ограничивают верхний диапазон задержки сигнала значением 30 с.

Для реализации способа камерная нагревательная печь предварительно оснащается следующими элементами автоматики. системами стабилизации расхода топлива и давления, измерительным комплектом приборов расхода воздуха и исполнительным механизмом с регулирующим органом на воздушном трубопроводе, а также двухпоэиционным регулятором температуры, выход которого подключен на входы исполнительных механизмов расхода топлива и воздуха. В каналы связи регулятора и исполнительных механизмов расхода топлива и воздуха включают реле задержки сигнала по времени, что позволяет обеспечить выбранный интервал задержки. Вторичный прибор расхода воздуха подключают на вход регулятора давления в рабочем пространстве печи, что позволяет осуществлять одновременное перемещение регулирующего органа подачи воздуха и дымового шибера.

Такая система управления позволяет реализовать режим работы следующим образом. Когда температура печи достигает верхнего допустимого значения, регулятор температуры подает команду на закрытие регулирующего органа расхода топлива, а затем с задержкой 10-30 с — на закрытие органа расхода воздуха, и одновремен-. ное закрывается дымовой шибер. С момента прекращения подачи топлива температура рабочего пространства печи падает до минимально допустимого значения температуры выдержки.

Скорость падения температуры зависит от теплового состояния системы металл-печь и мошности холостого хода.

В момент достижения минимального значения температуры рабочего пространства печи регулятор температуры подает команду на исполнительные механизмы расхода топлива и воздуха.

1 086023

Составитель В.Бербенев

Редактор Н.111выдкая Техред В.Далекорей Корректор В.Синицкая

Заказ 2188/26 Тираж 540 Подписное

ВН1111ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фи п ал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

При этом срабатывает реле задержки подачи сигнала на исполнительный и»ханизм подачи топлива на 10-30 с.

Поэтому вначале открывается регулирующий орган подачи воздуха и дыма- 5 вой шибер, а после этого подается топливо в печь. Скорость подъема тем пературы печи зависит от степени прогрева металла по сечению и тепловой мощности печи в период им-. пульса.

Пример. Промышленную проверку способа производят на рекуператив- ных нагревательных колодцах с центральной горелкой. 15

Задатчиком температуры устанавливают температуру выдержки 1320 С и о зону чувствительности регулятора 10 Г, а давление в рабочем пространстве колодца !О Па. В этом случае верх- 20 ний допустимый предел температуры составляет 1325оС, а нижний — 1315 С.

После посада металла в колодец и закрытия крышки подают в рабочее пространство 1500 м5/ч топлива и 2s

5500 м /ч воздуха. В качестве топлива применяют коксодоменную смесь ка-лорийностью 2200 ккал/м .

В период подъема температуры расходы топлива и воздуха, а также давление в рабочей камере не изменяют.

После достижения заданной температуры отключается газ, а через 20 своздух. Затем закрывается дымовой шибер. Когда температура в рабочем

0 . :5 пространстве печи снижается до 1315 C регулятор температуры подает команду на подачу воздуха, а через 20 с

"топлива. Дымовой шибер открывается одновременно с открытием регулирующе1 о органа для подачи воздуха.

В начале каждого импульса и паузы осуществляется задержка сигнала на отключение воздуха или подачу топ лива на 20 с. Длительность импульсов и пауз изменяется в зависимости от степени прогрева слитков по сечению. Так, средняя скорость подъема температуры в начале периода выдержки составляет 60 град/ч,через

30 мин от начала выдержки — 90 град/ч через 1 40 мин после начала выдержки — 180 град/ч. Поэтому длительность импульсов для указанных периодов времени составляет соответственно 1О, 6 и 3 мин, скорость охлаждения — соответственно 300, 240 и

150 град,/ч, а поэтому длительность пауз — соответственно 2, 2,5 и 4 мин.

На нагревательном колодце по известному способу отопления нагрев садки массой 100 т и температурой о посада 800 С длится 4 ч 10 мин. Расход условного топлива составляет

25 кг на 1 т стали, а угар металла

1,5Е от веса садки.

Нагрев опытной садки массой

100 г с температурой посада 800 С с применением предлагаемого способа отопления показал, что длительность нагрева не изменяется, расход условного топлива составил 23-25 кг,угар металла 1,27..

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с базовым объектом, за который принят прототип, обеспечивает снижение расхода топлива на

7 v угар- металла на 20K.