Печь для нагрева труб

 

Сущность изобретения: печь содержит радиационную и конвективную части. При этом горелки выполнены инжекционными и размещены в радиационной части печи, выполненной в виде усеченного конуса. Горелки размещены в несколько рядов со смещением по образующим конуса. Имеется дымосос с каналом для выхода продуктов сгорания, оборудованный шибером. Корпус помещен в защитный кожух, а торцевые его части выполнены в виде сменных элементов с регулируемым зазором между поверхностью трубы и элементами. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам нагрева и может быть использовано для нагрева труб в различных технологических процессах.

Известна печь для нагрева труб, содержащая корпус, охватывающий радиационных и конвективную части, горелки, размещенные в радиационной части, выполненной в виде усеченного конуса, и дымосос с каналом, оборудованный шибером [1] Недостаток известного устройства заключается в его низком КПД из-за ухудшенных условий теплообмена в конвективной части печи.

Прототипом изобретения является печь для нагрева труб, содержащая корпус, размещенный в защитном кожухе, горелки, дымоотвод, корпус и кожух образуют каналы, соединенные с горелками [2] Прототип имеет тот же недостаток, что и описанное выше устройство.

Цель изобретения улучшение теплообмена.

Цель достигается тем, что печь для нагрева труб, содержащая корпус, размещенный в защитном кожухе, горелки, дымоотвод, корпус и кожух образуют каналы, соединенные с горелками, печь по длине выполнена из двух частей, радиационной и конвективной, радиационная часть выполнена по форме в виде усеченного конуса с размещенными по его поперечному сечению горелками с излучающими поверхностями, в n рядов, где n 1, а торцевые части печи выполнены в виде съемных элементов.

На чертеже приведена конструкция предлагаемой печи.

Устройство содержит корпус 1, охватывающий радиационную 2 и конвективную 3 части печи. Горелки 4 выполнены с излучающими поверхностями и размещены в радиационной части 2 печи, выполненной в виде усеченного конуса. Горелки 4 размещены в несколько рядов со смещением по образующим конуса. Имеется дымоотвод 5 с каналом 6 для выхода продуктов сгорания, оборудованный шибером 7. Канал 6 соединен с корпусом 1 конвективной части 3 печи у его торца. Корпус 1 помещен в защитный кожух 8, а торцевые его части выполнены в виде сменных элементов 9, 10 с регулируемым зазором между поверхностью трубы 11 и элементами 9, 10. При этом кожух 8 и корпус 1 образуют каналы 12, соединенные с горелками 4. Элемент 9 представляет собой крышку с цилиндрической частью, охватывающей трубу 11 и образующей ее с поверхностью длинный канал с малым поперечным сечением. Величина аэродинамического сопротивления этого канала рассчитывается.

Элемент 10 представляет собой крышку с установленной на ней цилиндрической щеткой, соприкасающейся с трубой 11. Повышенное аэродинамическое сопротивление проходящему в кольцевом зазоре воздуху создается путем изменения осевой длины щетки и плотностью заполнения ее игольчатых элементов.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Труба 11 подается в печь для нагрева с поступательно-вращательным движением или в осевом направлении без вращения. В зависимости от требований, определяемых режимом нагрева, труба 11 может подаваться как со стороны радиационной части 2, так и конвективной части 3. Через горелки 4 подается газовоздушная смесь, продукты сгорания которой проходят через насадку горелки 4, нагревают ее и поступают в радиационную часть 2. Затем под действием дымососа 5 продукты сгорания поступают в конвективную часть 3 и через канал 6 удаляются в атмосферу.

Корпус 1 радиационной части 2 выполнен в виде усеченного конуса для улучшения аэродинамики топочного пространства при прохождении через него продуктов сгорания газа: общий поток продуктов сгорания в этой части корпуса имеет направление от торца с узким сечением к широкому сечению, а объем продуктов сгорания газа возрастает в этом направлении от одного к другому ряду горелок 4. Горелки размещают в несколько рядов по высоте усеченного конуса для того, чтобы сформировать тепловой поток излучения на определенной длине нагреваемой труба 11. В рядах горелки 4 размещены со смещением для образования равномерного потока тепла по образующим трубы 11. Конвективная часть 3 выполнена в виде цилиндрического отрезка печи, проходя через который продукты сгорания взаимодействуют с поверхностью трубы 11 и конвективным путем нагревают ее. Корпус 1 радиационной 2 и конвективной 3 частей печи помещен в защитный кожух 8 для того, чтобы снизить потери тепла в окружающую среду через стенки корпуса.

В каналах 12, образованных стенками корпуса 1 и кожуха 8, проходит воздух, который отбирает тепло от стенок корпуса 1, нагревается и подается к горелкам 4 для образования газовоздушной смеси, сгорающей в горелках 4.

Сменные элементы 9 предназначены для ограничения объема топочного пространства и для создания аэродинамического сопротивления, препятствующего излишнему притоку воздуха из окружающей среды в топочный объем.

Поскольку в объеме печи при работе поддерживается небольшое разрежение, количество подсасываемого воздуха зависит от сечения кольцевого зазора между трубой 11 и корпусом 1 печи с обоих торцов. Минимальное расстояние от трубы 11 и корпусом 1 печи определяется конструктивными характеристиками конвейера и кривизной трубы 11 и должно иметь конечную величину, гарантирующую отсутствие касания трубы 11 с корпусом печи. С целью еще большего уменьшения площади кольцевого зазора для притока воздуха размещены щетки, уплотняющие характеристики которых зависят от плотности волокон щетки и ее осевой длины.

В случаях, когда полностью исключается возможность касания щетками трубы, применяется элемент 9, если же допускается возможность касания трубы щетками, то применяется элемент 10. Длина цилиндрической части элемента 9, 10 зависит от диаметра трубы 11 и минимально допустимого объема подсасываемого воздуха: чем меньше требуется обеспечить подсос, тем больше длина элементов 9, 10, чем меньше диаметр трубы 11, тем меньшая допустимая длина элементов 9, 10 при одном и том же объеме подсасываемого воздуха. При использовании в качестве элемента с высоким аэродинамическим сопротивлением подсасываемому воздуху щетки 10 на торце радиационной части может достигаться очень большое значение указанного сопротивления, практически полностью исключающее подсос через торец.

Каналы 12, соединяющие горелки 4 с пространством между кожухом 8 и корпусом 1 печи, должны иметь аэродинамическое сопротивление существенно более низкое, чем разрежение, создаваемое эжектирующим устройством горелки 4. За счет дымососа 5 топочный объем печи находится под разрежением, поэтому продукты сгорания не выносятся в окружающее пространство в зоне печи. Температура уходящих газов может регулироваться с помощью изменения аэродинамического сопротивления сменного элемента 9, устанавливаемого в торце конвективной части 3 печи.

Формула изобретения

1. ПЕЧЬ ДЛЯ НАГРЕВА ТРУБ, содержащая корпус, размещенный в защитном кожухе, горелки, дымоотвод, корпус и кожух образуют каналы, соединенные с горелками, отличающаяся тем, что печь по длине выполнена из двух частей, радиационной и конвективной, радиационная часть выполнена по форме в виде усеченного конуса с размещенными по его поперечному сечению горелками с излучающими поверхностями в n рядов, где n1, а торцевые части печи выполнены в виде съемных элементов.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что при n>1 горелки смещены одна относительно другой по образующим конуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1