книги из ГПНТБ / Гилод В.Я. Сжигание мазута в металлургических печах

своде печи. Нижний обогрев во всех зонах осуществля­

газов и металла совпадают, а во второй сварочной зоне образуют противоток. Ширина печи в свету превышает

менении расхода топлива в широких пределах. Этот эф­

предназначены для работы на мазуте и 7 рассчитаны на комбинированное газо-мазутное отопление [263].

Оригинальная печь с шагающим подом построена в Великобритании для непрерывного проволочного стана одного из металлургических заводов. Отопление печи исключительно сводовое. В семь рядов по длине и пят­ надцать по ширине свода печи установлены 105 излуча­ ющих горелок фирмы Selas (ФРГ), предназначенные для сжигания легкого жидкого топлива или природного газа. Горелки снабжены излучающими керамическими блоками, имеющими форму вогнутой чаши. Топливо-

ном распиливании — 0,5 [268] (разница объясняется окислительным действием водяного пара). Исследовате­ лями сделан вывод о том, что при содержании в мазуте серы порядка 2% и более безокислительный нагрев ста­

снижающим теплотехнический к. п. д. печи, но и резко ухудшающим условия ее эксплуатации. Ввод пара, яв­ ляющийся одним из средств подавления сажеобразования, оказывает в данном случае, как упоминалось выше, и обратное воздействие, требуя еще 'более значительно­ го, чем при его отсутствии, снижения коэффициента рас­ хода воздуха. Поэтому возможность организации без­ окислительного и малоокислительного нагрева металла до высоких температур целиком зависит от создания го­ релочного устройства, способного сжигать тяжелое

необходимость учета кинетики процесса неполного сжи­ гания топлива, т. е. длительности его протекания. В этом смысле очень важно обеспечить интенсификацию процесса горения в условиях недостатка воздуха. По свидетельству упомянутых авторов, наилучшие резуль­ таты могут быть получены путем организации рецирку­ ляции высокотемпературных газов, содержащих проме­ жуточные продукты неполного сгорания (в том числе химические радикалы), к корню факела, как это сдела­ но, например, в горелочных устройствах с рециркуляци­ онной вставкой. Указанные горелочные устройства по­ зволяют резко снизить сажевыделение при малых значе­ ниях коэффициента расхода воздуха и поэтому доста­ точно перспективны для опробования на промышленных печах безокислительного нагрева с мазутным отоплени­ ем. За рубежом рециркуляционные форсунки, работаю­

Одним из способов интенсификации процесса горе-

ния топлива является наложение на факел акустических колебаний (см. .гл. I I I ) . Пока отсутствует опыт промыш­ ленной эксплуатации акустических форсунок с сс<1, од­ нако известны положительные результаты применения газовых горелок с акустическим излучателем конструк­

работающей на природном газе. На печи было установ­

центрация сажистых частиц в продуктах неполного сго­

положительные результаты экспериментов [272] по сжиганию легкого жидкого топлива (газойля) в

с а=0,4 — 0,5, было отделено промежуточным сводом из корундового кирпича от камеры дожигания, -куда на­ правляли недостающий (вторичный) воздух. При подо­ греве воздуха в рекуператоре до-520°С температура в ра­ бочей камере составляла 1250, а в камере дожигания 1550°С. Было отмечено появление некоторого коксового налета на стенах печи и на поверхности заготовок, кото­ рый, однако, быстро выгорал при увеличении а до 0,7. Расход топлива на печь составлял 15—25 кг/ч. Конст­ рукцию форсунки исследователи не указывают.

В высокопроизводительной (225 т/ч) 5-зонной мето­ дической печи для малоокислительного нагрева слябов толщиной до 275 мм перед прокаткой на широкополос­ ном стане [273] мазут используют в комбинации с газо­ образным топливом. В обеих зонах нагрева (в каждой имеется верхний и нижний обогрев) мазут сжигают совместно с доменным газом; томильная зона обогре­ вается только смесью коксового и доменного газов. Об-

щая доля мазута в тепловой нагрузке печи составляет 52—57%, расход мазута на печь —более '8 т/ч. Каждая газо-мазутная горелка обслуживается индивидуальным топливным насосом. Регулирование теплового режима осуществляется изменением расхода газа, количество сжигаемого мазута стараются не изменять. При нагреве стали рядовых марок восстановительной атмосферы со­ знательно избегают, чтобы воспрепятствовать плотному прилипанию окалины к поверхности слябов. Мини­ мальное значение коэффициента расхода воздуха, под­ держиваемое в томильной зоне, 0,8. Средний угар ме­ талла составляет 0,7—1,0%. Подина в томильной зоне выполнена из электроплавленого корунда. Напряжен­ ность активного пода печи ©50—778 кг/ (м2-ч).

Способы непрямого безокислительного нагрева ме­ талла под прокатку в металлургии не нашли распрост­ ранения. Муфелированный нагрев посредством радиа­ ционных труб до температур выше 1050°С пока невоз­ можен. Нагрев в жидких средах (например, в расплав­ ленных стекломассах), нашедший некоторое распрост­ ранение в точном машиностроении, для масштабов ме­ таллургии остается неразработанным. К тому же он связан с необходимостью очистки заготовок от стекла перед прокаткой, что вызывает потребность в разработ­ ке и эксплуатации сложного механического оборудова­ ния.

щих образованию окалины (высокая температура, окис­ лительная или слабоокислительная атмосфера). Хотя окалинообразования полностью избежать не удается, пе­ чи скоростного нагрева весьма перспективны вследствие ряда технологических и теплотехнических преимуществ по сравнению с описанными выше пламенными печами безокислительного и малоокислительного нагрева: ско­ рость нагрева выше в 2—4 раза, а удельный расход теп­ ла в 2—3 раза ниже [274],

Необходимость создания высокоскоростного потока продуктов сгорания на выходе из горелочного устройст­ ва также, в случае использования жидкого топлива, связана с решением ряда проблем. Однако осуществле­ ние этой задачи вызывает меньшие затруднения, чем описанные выше попытки сжигания мазута с большим недостатком воздуха.

Уже в одном из первых обстоятельных исследований скоростного нагрева металла [275] была подтверждена возможность работы высоконапряженных секционных печей на легком жидком топливе (кинематическая вяз­ кость около 3 ест или 1,2°ВУ при 38°С). Длительность нагрева оказалась такой же, что и на высококалорий­ ном газообразном топливе (пропане), а толщина обез-

ва металла, работающим на жидком топливе, является секционная печь, установленная перед проволочным станом на одном из французских заводов и предназна­ ченная для дополнительного нагрева заготовок с 650— 950 до 1050—1080°С. Размеры квадратных заготовок: толщина ідо 80 мм, длина 6—9 м-. Трубчатая секционная печь с роликовым подом состоит из 27 секций, 24 из «их

нематическая вязкость 75—300 ест или 10—40°ВУ при 50°С).

Потери с окалиной при нагреве стальных заготовок

с содержанием углерода 0,7% не превышали 0,2%, при

В Сибирском металлургическом институте (г. Новокуз­

них располагалась в продольном осевом сечении агрега­

длины следует признать удовлетворительным. При наг­

тенсивного горения, устойчиво работающие при весьма значительных выходных скоростях газов. К ним можно отнести, например, горелочные устройства с распреде­ ленной подачей воздуха и с организованной рецирку­ ляцией продуктов сгорания, способность которых к ге­ нерации высокоскоростного теплоносителя подтвержде­ на экспериментально (см. гл. I I I ) . В. М. Бабошин [279]

рекомендует применять в печах скоростного нагрева с форкамерами эмульсионные форсунки, разработанные во ВНИИМТ (см. рис. 17).

агрегатов весьма мала. В силу своей простоты и уни­ версальности наиболее широко распространены как в нашей стране, так и за рубежом камерные нагреватель­ ные печи. В ГДР, например, камерные печи составляют около 65% .всех кузнечных печей.

Теплотехнической особенностью камерных кузнечных печей, в особенности малого и среднего размера (пло­ щадь пода до 4 м2), являются высокие тепловые напря­ жения рабочего пространства, часто вызывающие при отоплении мазутом неполное сгорание топлива в печи и догорание его в дымовых каналах [280]. Это обстоя­ тельство приводит к снижению качества нагрева метал­ ла, низким экономическим показателям и существенно­ му ухудшению условий работы теплоиспользующих ус­ тановок — рекуператоров.

Неправильный выбор горелочных устройств является одной из основных причин неудовлетворительной рабо­ ты кузнечных печей. На одной из двухкамерных печей с площадью пода 3,2 м2, предназначенной для нагрева заготовок перед ковкой до 1100—1300°С, были установ­ лены две форсунки низкого давления конструкции Стальпроекта производительностью по 70—80 кг/ч. Одна­ ко этим форсункам свойственна увеличенная длина фа­ кела; в данном случае факел достигал 2 м при ширине

вало положительного эффекта. Удельный расход топли­ ва на 1 кг нагреваемого металла составил около 2400 шал, что в пять раз выше, чем в экономично работаю­ щих печах. Средняя производительность печи была в два раза ниже проектной [281]. -

В камерных печах, аналогичных испытанной, реко­ мендуется применять короткофакельные форсунки низ­ кого давления — например конструкции А. И. Карабина, дающие факел длиной не более 0,6—'0,8 м и обеспечива­ ющие хорошее качество распыливания топлива при да­ влении воздуха 2,5—3 кн/м2 (250—300 мм вод. ст.). Мо­ гут быть применены также горелочные устройства высокоинтенснвного горения (см. гл. I I I ) , позволяющие ре­ гулировать длину факела в зависимости от конкретных условий. Длнннофакельные форсунки высокого давле­ ния без индивидуальных горелочных туннелей, снабжен­ ных устройствами для интенсификации сжигания, можно рекомендовать лишь в отдельных случаях, в печах с большими размерами рабочего пространства.

На рис. 97 показан один из удачных вариан­ тов установки горелоч­ ного устройства на ка­ мерных кузнечных печах. Форсунки установлены в боковых стенах печи и направлены под острым углом к своду, чтобы избежать прямого воздей­ ствия факела на металл. При нагреве заготовок для ответственных дета­ лей, когда необходимо исключить возможность

7. ТЕРМООБРАБОТКА

Термические печи прямого нагрева

Отличительные особенности печей для термообра­ ботки готовых изделий или полуфабрикатов (относи­ тельно низкая температура в рабочем пространстве, не­ обходимость регулирования тепловой нагрузки в широ­ ком диапазоне, повышенные требования к равномерно-

сти нагрева) подчеркивают важность правильного выбора горелочных устройств для этих агрегатов.

Из-за отсутствия нужных 'форсунок часто приходит­ ся сооружать выносные топки или отделять различными способами камеры горения от рабочего пространства печи. Соответствующие проектные разработки известны [257]. Так, на термической печи с шагающими балками, предназначенной для нагрева листов до 700—Т0О0°С,

.институт «Стальпроект» рекомендует располагать фор­ сунки в верхней части рабочего пространства, отделен­ ной от металла решетчатым сводом. В печи с роликовым подом для нагрева листового проката до 950—1050°С применены две системы отопления: верхняя зона печи снабжена выносными топками, а нижняя обогревается непосредственно, поскольку ролики выполняют в данном

случае функции экрана. В конвейерных печах с односто­ ронним верхним нагревом предусматриваются только выносные топки.