SU761814A1

SU761814A1 - Reflective furnace

Info

Publication number: SU761814A1
Application number: SU792719856A
Authority: SU
Inventors: Leonid Danilov; Fedor M Chernomurov; Yurij A Zhuravlev; Valerij V Mechev; Aleksandr V Spesivtsev; Dzhonson T Khagazheev; Aleksandr P Konchakov; Zinovij V Zorij; Nikolaj G Davydov; Oleg N Alpatov
Original assignee: Norilsk Gorno Metall; Ky I Tsvetnykh Metall; Norilskij Vechernij Ind I
Priority date: 1979-02-02
Filing date: 1979-02-02
Publication date: 1980-09-07

Description

Изобретение относится₎ к металлургии, в" частности к металлургическим печам/ например отражательным с охлаждаемым' •сводом и подогревом дутья.The invention _relates) to metallurgy, in 'particular to metallurgical furnaces / reflective e.g. chilled' • vault and heated blast.

Известна нагревательная печь с‘инжекционными горелками' для беспламенного сжигания газа и с подогревом воздуха н газа теплом отходящих продуктов горения, причем под подом печи выложены ГорИЗонталйные^каналы для прохождения обменивающихся 'теплом воздуха и 'отходящих' продуктов горения (1]. При этом происходит более полное охлаждение отходящих продуктов' горения С одновременным' нагревом пода п§чи для, достижения равномерного прогрева ванны пб глубине со всех сторон. ' а . .A heating furnace with 'injection burners' for flameless gas combustion and with heated air and gas with the heat of combustion waste products is known, with horizontally placed ^ channels for the passage of heat-exchanging air and combustion exhaust gases (1). more complete cooling of the waste products of the 'burning With simultaneous' heating of the submerged pscha for, achieving uniform heating of the bath pb depth on all sides.' a.

Однако указанная конструкция не позволяет эффективно использовать тепло в силу малого коэффициента теплосъема со стенок охлаждаемых участков движущимися воздухом и газом. С увеличением расхода воздуха и топлива/'т. е. с увеличением скорости их поДачи к газогорелочному устройству, степень их нагрева резко падает.However, this design does not allow efficient use of heat due to the low coefficient of heat removal from the walls of the cooled areas with moving air and gas. With increasing air and fuel consumption / 't. E. With an increase in the speed of their transmission to the gas-burning device, the degree of their heating drops sharply.

Известна также отражательная печь, содержащая плавильную камеру, аптейк и боров, · свод которых' выпблнен из подвесных блоков, и газогорелочные устройства с магистралями подвода воздуха’и топливаAlso known is a reflective furnace containing a melting chamber, an apteyk and a bore, the set of which was' blown out of suspended blocks, and gas-burning devices with air supply lines for fuel

\ . ' 2 ' "\. '2' "

[2]. В известной печи не предусмотрено охлаждение'футеровки свода,' а воздух и топливо подогре'ваются в рекуператорах.[2]. In the known furnace, there is no provision for cooling the linings of the roof, and the air and fuel are heated in recuperators.

Недостатками’ известной печи являетсяThe disadvantages of the ’famous oven are

5 невозможность повышения ' ее производительности и малый срок службы. Это вызвано теМ/Йто отсутствие охлаждения футеровки не дает возможности' увеличить температуру' внутрипечного пространства И5 the inability to improve its performance and short service life. This is caused by the TEM / Ito lack of cooling of the lining does not allow to 'increase the temperature' of the intrahepatic space AND

10' тем самым производительность лечи.' Веде- ние же процесса в максимально выгодных’10 "thereby performance lechi." Keeping the process as profitable as possible ’

. для плавления условиях, т. е. прй предельно допустимых температурах, ограничивает < кампанию печи. Указанные недостатки ог15 ранйчивают подогрев воздуха и топлива, а также верхнюю границу обогащения дутья кислородом (до Э5%), что ограничивает' термический коэффициент полезного действия печи. ' ·, . ¹ . for melting conditions, i.e. maximum permissible temperatures, limits the <campaign of the furnace. These disadvantages limit the heating of air and fuel, as well as the upper limit of the enrichment of the blast with oxygen (up to E5%), which limits the thermal efficiency of the furnace. '·,. ^one

20 Целью изобретения является увеличение кампании печи, повышение производительности и термического' коэффициента полезного действия.' '.../.20 The aim of the invention is to increase the kiln campaign, increase productivity and thermal efficiency. '... /.

Поставленная цель достигается тем, чтоThis goal is achieved by the fact that

25 в предлагаемой'отражательной печи блоки., сводов алтейка, борова й ^!/₃ длины свода плавильной камеры со стороны газогорелочных устройств выполнены пустотелыми, герметично' закрытыми, частично заполнен30 ными легкокипящим теплоносителем, и ’ · ^; ' ' . 7 ' . ' ' - С 4 25 in the proposed 'reflective kiln blocks., Arches Alteyka, hog ^! ( _{3) the} length of the vault of the melting chamber on the side of the gas-burning devices are hollow, hermetically closed, partially filled with low-boiling coolant, and '· ^; ''. 7 '. '' - C 4

761814761814

33

снабжены конденсационными устройствами, выполненными в виде пучков труб с трубными досками, соединенными с магистралями подвода воздуха и топлива, а огневря поверхность блоков футерована слоем огнеупорного материала.equipped with condensation devices made in the form of tube bundles with tube plates connected to the air and fuel supply lines, and upon the surface of the blocks lined with a layer of refractory material.

ТакоИ выполнение овода плавильной камеры аптейка и борова дает возможность повысить температуру внуприпечного пространства, т. е. производительность печи в целом.Such an implementation of the melting chamber of the apteika and hog melting chambers makes it possible to raise the temperature of the inner-well space, that is, the productivity of the furnace as a whole.

С целью уменьшения веса подвесных блоков конденсационные устройства, выполненные в виде лучков труб, могут быть вынесены и размещены внутри стационарно установленных магистралей для подвода воздуха. Прй этом воздухоподводящие магистрали могут быть расположены над поверхностью свода в наиболее удобных местах по ширине и длине печи.In order to reduce the weight of the suspended units, condensation devices made in the form of pipe beams can be brought out and placed inside permanently installed air supply lines. Pryu this air supply lines can be located above the surface of the arch in the most convenient places along the width and length of the furnace.

Соединение охлаждающих элементов' в секциях и самих секций последовательно, параллельно или смешанно дает возможность осуществить регулирование количества и температуры подогрева* дутьевого воздуха и топлива, а экранизация наружной поверхности охлаждающих элементов со стороны подвода тепла огнеупорным слоем способствует интенсификации теплообмена в рабочем пространстве печи.The connection of the cooling elements in the sections and the sections themselves sequentially, in parallel or mixed, makes it possible to regulate the quantity and temperature of the preheating * of the blast air and fuel, and the screening of the outer surface of the cooling elements from the heat supply side by the refractory layer contributes to the intensification of heat exchange in the furnace working space.

На фиг. 1 изображен продольный разрез печи; на фиг. 2 — печение А—А фиг. 1; на фиг. 3 — то же, вид сверху; на фиг. 4 — изображен общий вид подвесного блока; на фиг. 5 — его продольный разрез; на фиг. 6 — сечение Б—Б фиг. 4.FIG. 1 shows a longitudinal section of the furnace; in fig. 2 — Cookie A — A of FIG. one; in fig. 3 - the same, top view; in fig. 4 shows a general view of the suspension unit; in fig. 5 - its longitudinal section; in fig. 6 — section B — B FIG. four.

Отражательная печь, содержащая фундамент 1, подину 2, стены 3, газогорелочные устройства 4 с магистралями 5 тл 6 подвода воздуха и топлива соответственно снабжена на ^]/₃ свода со стороны газогорелочных устройств 4 подвесными блоками 7. Своды 8 аптейка 9 и борова выполнены из аналогичных блоков.Reflective furnace containing foundation 1, hearth 2, walls 3, gas-burning devices 4 with 5 t lines 6 supplying air and fuel, respectively, are supplied to ^] / _{3 of the} arch from the gas-burning devices 4 suspended blocks 7. The arches 8 of the aptyka 9 and hog are made of similar blocks.

Подвесной блок 7 как элемент свода плавильной камеры, аптейка 9 и борова \ печи 'имеет форму' параллелепипеда, состоит из герметичного корпуса 10, например, прямоугольного сечения, частично за' полненного легкокипящим теплоносителем. Блоки 7 снабжены конденсационными устройствами 11, выполненными в виде пучков 6 параллельно расположенных труб с трубными досками 12, входного распределительного' и выходного сборочного коллекторов \13 и 14, соответственно, герметично соединенных с патрубками 15. и 16 подвода и отвода охлаждающего агента. —The suspension unit 7, as an element of the vault of the melting chamber, the apteka 9 and the hog \ oven 'has the shape of a' parallelepiped ', consists of a hermetic body 10, for example, of rectangular cross section, partially filled with a lightly boiling heat carrier. Blocks 7 are equipped with condensation devices 11, made in the form of bundles of 6 parallel-arranged pipes with tube plates 12, inlet distribution 'and outlet assembly headers \ 13 and 14, respectively, hermetically connected to the branch pipes 15. and 16 for supplying and discharging the cooling agent. -

воздуха или топлива.' ^! /_л/. у ',air or fuel. ' ^! / _l /. y ',

’ Предлагаемая печь работает , следующим образом. . .The proposed stove operates as follows. . .

Воздух и топливо, проходя через блокиAir and fuel passing through the blocks

7, из которых выполнена '/₃ часть свода7, of which made '/ ₃ part of the arch

плавильной камеры, а своды 8 аптейка 9< иmelting chamber, and vaults 8 apteka 9 <and

борова полностью нагреваются до опреде4boar fully heated to oprede4

Ленной температуры, зависящей от типа теплоносителя и технологических особенностей конструкции печи в целом, и по магистралям 17 и 18 соответственно подаются .через центральные магистрали 19 и 20 подвода воздуха и топлива в газогорелочные устройства 4, где топливо сжигается. Под действием тепла факела происходит плавление шихты, загружаемой в плавильную камеру. Продукты сгорания топлива отводятся через аптейк 9 в боров, а продукты плавки выводятся,, например, через летку 21. Схема подключения блоков 7, охлаждающим агентом для которых служит воздух или топливо (жидкое или -газообразное), может быть, например, такой, как показана на фиг. 3. Соотношение количества блоков 7, охлаждаемых воздухом и топливом, подбирается в зависимости от конкретных условий и может быть изменено в довольно широких пределах, вплоть до исключения одного из охлаждающих агентов по каким-либо причинам (например/ техника безопасности)..Lena temperature, depending on the type of coolant and technological features of the furnace design as a whole, and through lines 17 and 18, respectively, are fed through central highways 19 and 20 of the air and fuel supply to gas burner devices 4, where fuel is burned. Under the action of the heat of the torch, the charge is melted, loaded into the melting chamber. Combustion products are discharged through the apteik 9 into the burs, and the smelting products are discharged, for example, through a tapping point 21. The wiring diagram of the blocks 7, for which air or fuel (liquid or gaseous) serves as a cooling agent, can be, for example, shown in FIG. 3. The ratio of the number of blocks 7, cooled by air and fuel, is selected depending on the specific conditions and can be changed within fairly wide limits, up to the exclusion of one of the cooling agents for some reason (for example / safety precautions) ..

Известно,' что подогрев воздуха и газа (всего или частично), поступающих в газогорелочное устройство, приводит к увеличению интенсивности горения топлива, т. е. к более полному его сгоранию.It is known that the heating of air and gas (in whole or in part) entering the gas-burning device leads to an increase in the intensity of combustion of the fuel, i.e., to its more complete combustion.

При прохождении относительно холодного дутьевого воздуха или топлива по трубам конденсационных устройств 11 на наружных поверхностях последних происходит конденсация паров теплоносителя. В результате'этого происходит теплопередача от теплоносителя к дутьевому воздуху Цли топливу, которые затем поступают в газогорелочные устройства 4. Таким образом, происходит возврат т'епла, отведенного от охлаждаемых участков свода, а значит, повышается термический коэффициент полезного действия печи·With the passage of relatively cold blast air or fuel through the pipes of the condensation device 11 on the outer surfaces of the latter condensation of the coolant occurs. This results in heat transfer from the coolant to the blast air of the Cyli fuel, which then enters the gas burner devices 4. Thus, the heat withdrawn from the cooled portions of the roof is returned, which means that the thermal efficiency of the furnace increases ·

Предельная' температура внутрипечного пространства регламентируется, как правило, стойкостью огнеупоров в наиболее теплонапряженных участках свода.The limiting temperature of the intrahepatic space is regulated, as a rule, by the resistance of refractories in the most heat-stressed parts of the roof.

Как показывает опыт эксплуатации -отражательных печей, теплонапряженные участки свода имеют локальное распространение и располагаются, в основном, в области %—’/₃ свода печи со стороны газогорелочных устройств 4.Experience shows operation -otrazhatelnyh furnaces, heat-stressed arch portions have a local distribution and are arranged substantially in% - '/ ₃ from arch furnaces gas burner device 4.

Испытаниями на модели и тепловыми расчетами г применением ЭВМ установлено, что выполнение ‘/₃ свода плавильной камеры печи их охлаждаемых блоков' 7 повышает предельно допустимую температуру огнеулоррв..Tests on a model of the thermal and r calculations using a computer revealed that perform '/ ₃ reduces their melting chamber furnace-cooled units' 7 increases the maximum allowable temperature ogneulorrv ..

. , Работа,, одного блока 7 такова: при подводе тепла'к герметичному корпусу 10 в зоне испарения часть жидкого теплоносителя изменяет- свое агрегатное состояние (испаряется) и под действием естественного градиента Давления, направленного от зоны подвода тепла к зоЩе конденсации, движется в зо761814. The operation of one unit 7 is as follows: when heat is applied to the hermetic case 10 in the evaporation zone, a part of the heat transfer fluid changes its state of aggregation (evaporates) and under the action of the natural pressure gradient directed from the heat supply zone to the condensation zone, moves to 761814

ну конденсации и, конденсируясь под действием сил тяжести, возвращается в зону испарения.Well, condensation and, condensing under the action of gravity, returns to the evaporation zone.

Изготовление сводов из подвесных блоков 7 предлагаемой конструкции позволит осуществить при необходимости замену блоков без остановки агрегата.Making vaults of suspended blocks 7 of the proposed design will allow, if necessary, the replacement of blocks without stopping the unit.

Испытание опытной модели предлагаемой отражательной печи в лабораторных условиях, а также тепловые расчеты, выполненные с использованием ЭЦВМ, показали принципиальную возможность увеличения производительности в 1,5—1,7 раза, повышения термического коэффициента полезного действия до 40% при одновременном увеличении кампании печи в 1,2—1,4 раза по сравнению с известными.Testing the experimental model of the proposed reflective furnace in the laboratory, as well as thermal calculations performed using the electronic computer, showed that it is possible in principle to increase productivity by 1.5–1.7 times, to increase the thermal efficiency by up to 40% while simultaneously increasing the furnace campaign in 1 , 2-1,4 times in comparison with the known.

Предлагаемый вариант тепловой нагрузки печи был проверен ,на математической модели теплообмена плавильной печи, что и позволило выбрать 'наиболее оптимальные толщину торкретиррванно-го слоя - огнеупорной обмазки на блоках 7 и расположение последних на оводе отражательной печи при работе на высокофорсированных режимах. · .The proposed variant of the furnace heat load was tested on a mathematical model of the heat exchange of a melting furnace, which allowed us to choose the most optimal thickness of the gunning layer - the refractory coating on blocks 7 and the location of the latter on the reflector furnace gadfly when working on highly accelerated modes. ·.

Так, при тепловой нагрузке 80 млн. ккал/час, содержании кислорода в дутье' _ζ 40% и температуре дутья 300° С необходимо кессонирование передней стенки печиThus, when the heat load 80 Mill. Kcal / h, the oxygen content in the blast _'ζ 40% and a temperature of 300 ° C blowing necessary kessonirovanie front wall of the furnace

(толщина торкретированного слоя 20 мм) и свода на участке длиной 9 м, что составляет ’/з от начала печи (толщина торкретированного слоя 10—15 мм). При этом снижается пик температур на наиболее теплонапряженных участках кладки, а максимальная по длине печи температура свода составляет 1560° С. Использование торкретированного слоя огнеупорной обмазки большей толщины приводит к его перегреву, а использование более тонких слоев приводит к чрезмерным потерям тепла через кессоны.(thickness of the gunned bed is 20 mm) and the roof in a section 9 m long, which is ’/ s from the beginning of the furnace (gunned bed thickness is 10-15 mm). This reduces the peak temperature in the most heat-stressed parts of the masonry, and the maximum for the length of the furnace is 1560 ° C. The use of a shotcrete layer of refractory coating of greater thickness leads to overheating, and the use of thinner layers leads to excessive heat loss through the caissons.

Такой же максимальной температуре свода (1560°С) соответствует обычный режим работы.печи (без применения охлаждения) при тепловой .нагрузке 80 млн. ккал!час и содержании кислорода в неподогретом дутье 22%. Сравнение двух указанных вариантов с учетом несоответ6The same maximum temperature of the vault (1560 ° C) corresponds to the normal operation of the furnace (without using cooling) at a thermal load of 80 million kcal! An hour and an oxygen content in the unheated blast of 22%. Comparison of these two options with the inconsistency6

μμ

ствия модели реальному объекту показы- . вает, что при одинаковых температурных условиях работы кладки использование локального охлаждения свода в предлагаемой плавильной печи' позволяет'увеличить производительность печи на 5%.model’s real object demonstration. It is noted that under the same temperature conditions of the masonry operation, the use of local cooling of the roof in the proposed smelting furnace allows one to increase the furnace productivity by 5%.

¹ Дополнительные тепловые расчеты показывают, что предлагаемое 'техническое решение отражательной печи с утилизацией тепла для подогрева дутья на 100°С позволяет при условии сохранения постоянства проплава шитхы снизить расход природного газа на 635 нм?1час или 5080 тыс. нм³’год. ¹ Additional thermal calculations show that the proposed 'technical solution of a reflective furnace with heat utilization for heating the blast at 100 ° C allows, while maintaining the constancy of the Shithi propyl, to reduce the consumption of natural gas by 635 nm? 1 hour or 5080 thousand nm ³ ' year.

Таким образом, предлагаемая конструкция плавильной печи, как следует из вышеизложенного, позволит повысить производительность, увеличить термический коэффициент полезного действия и кампанию печи. Thus, the proposed design of the smelting furnace, as follows from the foregoing, will improve productivity, increase thermal efficiency and the furnace's campaign.

Claims

Claim

Reflective furnace containing a melting chamber, apteyk and burs, the vault of which is made of suspended blocks, and gas-burning devices with highways, air and fuel supply, characterized in that, in order to increase the kiln’s campaign, increase productivity and thermal efficiency, Alteyka blocks; the hog and * / s length of the vault of the melting chamber on the side of gas-burning devices are hollow, hermetically sealed, partially filled with low-temperature coolant and equipped with "condensation devices made in the form of tube bundles with tube plates connected to the air and fuel supply lines, and the fire surface blocks lined with a layer of refractory material.