ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ
HEAT TREATMENT FURNACE

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в разных отраслях промышленности, например металлургии, машиностроении, промышленности стройматериалов при нагреве мелких изделий машиностроения под закалку, нормализацию, отпуск и цементацию.
Известна печь для термообработки изделий (JP 2007192471, опубл. 11.09.2001), которая содержит шнековое устройство для перемещения нагреваемых изделий внутри вращающейся горизонтальной печи.
К недостаткам этого устройства относится низкие плотности тепловых потоков к нагреваемому материалу и, связанный с этим, невысокий коэффициент использования топлива.
Прототипом предложенного изобретения является печь для термообработки изделий (RU 2251579, опубл. 10.05.2005), в которой предусмотрен воздушно-факельный нагрев изделий с помощью газовоздушной смеси, при этом факелы расположены перпендикулярно поверхности изделий.
К недостаткам этого устройства относятся: существенное снижение плотности теплового потока на выходе из рабочей камеры из-за разбавления продуктов сгорания, поступающих из зоны горения, воздушными струями, атакующими нагреваемую поверхность и снижающими при этом температурный напор; а также существенные потери теплоты с уходящими газами в связи с разбавлением избыточным воздухом и возможность при переходных режимах «замораживания» непрореагировавшего оксида углерода струями холодного воздуха.
В предложенном изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении энергоэффективности за счет значительного сокращения подачи избыточного воздуха в методическую зону, увеличении температурного напора при высоких скоростях струй продуктов сгорания, натекающих на нагреваемую поверхность методической зоны печи, и значительное увеличение коэффициента использования топлива в связи с повышенной теплоотдачей в методической зоне при малых коэффициентах избытка воздуха, а также существенное снижение выбросов оксида углерода, догорающего в буферной зоне методической секции. Кроме того, обеспечивается возможность интенсивного нагрева изделий в огневой секции за счет обеспечения равномерного прогрева изделий до пластического состояния при их перемешивании шнековым механизмом в методической секции.
Указанный технический результат достигается следующим образом.
Печь для термообработки изделий содержит шнековый механизм для транспортировки нагреваемых изделий, включающий цилиндрический корпус с размещенным в нем шнеком. Коаксиально шнековому механизму установлено струйно-факельное нагревательное устройство, разделенное методическую и огневую секции.
Герметизированная методическая секция примыкает к зоне загрузки изделий и содержит изолированный цилиндрический корпус и установленную коаксиально ему перфорированную жаровую трубу.
Огневая секция примыкает к зоне выгрузки изделий. В торце цилиндрического корпуса огневой секции установлены система подачи потока газа параллельно стенкам корпуса шнекового механизма и система подачи потока воздуха перпендикулярно стенкам корпуса шнекового механизма.
Корпуса методической и огневой секций соединены каналом подачи продуктов сгорания из огневой секции в методическую секцию.
Изобретение поясняется чертежом, где схематически показана конструкция печи для термообработки изделий по предложенному изобретению.
На чертеже изображены шнековый механизм, включающий цилиндрический корпус 1 и шнек 2, методическая секция 3, зона 4 загрузки изделий, огневая секция 5, зона 6 выгрузки изделий, система 7 подачи потока газа, система 8 подачи потока воздуха, система 9 мелких факелов, канал 10 подачи продуктов сгорания, корпус 11 секции 3, перфорированная жаровая труба 12, потоки 13 горячих продуктов сгорания.
Работа печи для нагрева изделий осуществляется следующим образом.
Через зону 4 в шнековый механизм загружаются нагреваемые изделия и с помощью шнека 2 транспортируются вдоль корпуса 1.
В огневой секции 5 поток газа, подаваемый из кольцевого коллектора системы 7 и движущийся параллельно поверхности корпуса 1 шнекового механизма, при взаимодействии с воздушными струями потока воздуха, подаваемого системой 8 перпендикулярно поверхности корпуса 1, образуют систему 9 мелких факелов с эффектом поверхностного горения на корпусе 1. Используемая система нагрева обладает высоким коэффициентом теплоотдачи к нагреваемой поверхности. При этом теплота отработанных продуктов горения эффективно используется в методической секции, существенно повышая коэффициент использования топлива. Применение шнекового механизма позволяет эффективно использовать печь как для нагрева, так и для термообработки, в том числе и химико-термической, например, при подаче вместе с изделиями твердого карбюризатора, равномерно перемешиваемого шнековым механизмом. Отработанные дымовые газы из огневой секции 5 через канал 10 поступают в пространство, образованное в методической секции 3 изолированным цилиндрическим корпусом 11 и перфорированной жаровой трубой 12.
Через отверстия трубы 12 горячие дымовые газы с большой скоростью направляются на поверхность шнекового механизма. Таким образом достигается существенное повышение теплоотдачи от дымовых газов к нагреваемой поверхности шнекового механизма и повышение коэффициента использования топлива за счет эффективного использования дымовых газов в методической секции при коэффициенте избытка воздуха порядка единицы.
Шнековая печь с методической секцией является высокоэффективным тепловым агрегатом и позволяет проводить безокислительный нагрев и химико-термическую обработку изделий с использованием различных сред. Использование струйно-факельного нагрева с эффектом поверхностного горения в огневой секции и последующего струйного нагрева продуктами сгорания в методической секции позволяет существенно повысить коэффициент использования топлива, снизив тепловые выбросы. Многостадийное сжигание топлива путем многоструйной подачи воздуха в огневой секции существенно снижает концентрацию оксидов азота в дымовых газах, а догорание оксида углерода в буферной зоне методической секции приводит его концентрацию в продуктах сгорания практически к нулю, что приводит к значительному снижению вредных выбросов.