НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ ЩЕЛЕВАЯ ПЕЧЬ

Полезная модель относится к области металлургии и машиностроения в частности к нагревательным печам.
Известна щелевая печь, содержащая футерованную рабочую камеру, щелевое окно, расположенное во фронтальной части печи, над которым в теле футеровки размещен дымовой канал, выполненный сообщающимся с дымоотводом через регулировочное устройство и рабочей камерой - через щелевое отверстие, выполненное в футеровке рабочей камеры. Причем дымовой канал соединен с рекуператором, предназначенным для подогрева воздуха, а в боковых стенах печи установлены две мазутные форсунки (см. пат. США №4060379, F 27 D 17/00).
Недостатком данной печи являются высокие тепловые потери, которые вызваны разностью температур внутри пространства рабочей камеры и окружающей среды. Использование подогретого воздуха в качестве компонента горения, обуславливает высокий температурный уровень рабочей камеры, что увеличивает разность температур внутри пространства рабочей камеры печи и окружающей среды, и, как следствие, увеличивает тепловые потери теплопроводностью через кладку.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является щелевая нагревательная печь, содержащая футерованную рабочую камеру прямоугольного сечения, сводовую плоскопламенную горелку, щелевое окно, расположенное во фронтальной части печи, над которым в теле футеровки размещен дымовой канал, выполненный сообщающимся с дымоотводом через регулировочный шибер и рабочей камерой - через щелевое отверстие, выполненное в футеровке рабочей камеры. Причем печь оборудована рекуператором для подогрева используемого при горении воздуха (см. Бергауз А.Л., Розенфельд Э.И. Повышение эффективности
сжигания топлива в нагревательных и термических печах. - Л.: Недра, 1984. С.113).
Недостатком данной печи являются высокие тепловые потери за счет того, что подача подогретого после прохождения через рекуператор воздуха увеличивает приток тепла в рабочую камеру, что при прочих равных условиях повышает, в том числе, тепловые потери теплопроводностью кладки за счет увеличения температурного градиента.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является снижение тепловых потерь, что приводит к увеличению к.п.д. и снижению расхода топлива за счет утилизации теплоты продуктов сгорания.
Техническая задача решается тем, что в известной нагревательной щелевой печи, содержащей футерованную рабочую камеру прямоугольного сечения, сводовую плоскопламенную горелку, щелевое окно, расположенное во фронтальной части печи, над которым в теле футеровки размещен дымовой канал, выполненный сообщающимся с дымоотводом через регулировочный шибер и рабочей камерой - через щелевое отверстие, выполненное в футеровке рабочей камеры, согласно изменению, она снабжена второй сводовой плоскопламенной горелкой, рабочая камера разделена на две секции расположенной перпендикулярно фронтальной стенке печи огнеупорной перегородкой со сквозным щелевым отверстием в нижней части, совмещенным со щелевым окном, при этом сводовая плоскопламенная горелка установлена в каждой секции рабочей камеры, щелевое окно выполнено сквозным на длину печи, а дымовой канал размещен по периметру рабочей камеры и разделен перегородкой со стороны задней стенки печи на два дымохода, каждый из которых совмещен с соответствующим ему дымоотводом через один из двух регулировочных шиберов, причем в нижней части со стороны щелевого окна дымовой канал снабжен парой расположенных выступов, выполненных в форме Г-образного клина с монотонно возрастающей высотой в направлении движения продуктов сгорания.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен профильный разрез нагревательной щелевой печи;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.
Нагревательная щелевая печь состоит из рабочей камеры 1 (фиг.1-3) прямоугольного сечения с футеровкой 2, выполненной многослойной, например, трехслойной. Рабочая камера 1 разделена огнеупорной перегородкой 3 из высокотемпературного огнеупорного материала на две секции 4 (фиг.2, 3), в каждой из которых установлена сводовая плоскопламенная горелка 5 (фиг.1-3). В нижней части огнеупорной перегородки 3 расположено сквозное щелевое отверстие 6 (фиг.1, 3), соединяющее секции 4 (фиг.2, 3), и совмещенное со щелевым окном 7 (фиг.1, 3), выполненным на длину печи и расположенным в ее фронтальной части.
Дымовой канал 8 (фиг.1-3) размещен по периметру рабочей камеры 1 в теле футеровки 2 над щелевым окном 7 (фиг.1, 3). Со стороны задней стенки печи дымовой канал 8 (фиг.1-3) разделен перегородкой 9 на два дымохода 10 (фиг.2, 3), каждый из которых совмещен через один из двух регулировочных шиберов 11 с соответствующим ему дымоотводом 12 (фиг.1, 3). В качестве регулировочных шиберов 11 (фиг.2, 3) могут быть использованы любые известные устройства, осуществляющие регулировку режима давления путем изменения сопротивления потока.
Дымовой канал 8 (фиг.1-3) в нижней части со стороны щелевого окна 7 (фиг.1, 3) снабжен парой симметрично расположенных выступов 13 (фиг.1-3), выполненных в форме Г-образного клина с монотонно возрастающей высотой в направлении движения продуктов сгорания.
Причем выступы 13 расположены под углом α=2÷7° к поверхности футеровки 2, при этом их ширина равна b=0,05÷0,2 высоты дымового канала 8, а максимальная высота h=0,7÷1,0 ширины дымового канала 8.
Устройство работает следующим образом.
Предварительно нагревательную щелевую печь разогревают до температуры технологического процесса путем подачи смеси топлива и воздуха в сводовые плоскопламенные горелки 5 (фиг.1-3).
Заготовку (на рис. не показана) через щелевое окно 7 (фиг.1, 3) загружают в рабочую камеру 1 (фиг.1-3), после чего она поступательно перемещается через секции 4 (фиг.2, 3), в которых осуществляют ее нагрев, и через щелевое отверстие 6 (фиг.1, 3), совмещенное со щелевым окном 7.
Движение продуктов сгорания, полученных в результате сжигания смеси топлива и воздуха в плоскопламенных горелках 5 (фиг.1-3), имеет закрученный вид, что способствует равномерному поступлению продуктов сгорания в дымовой канал 8 через щелевое окно 7 (фиг.1, 3).
После поступления в дымовой канал 8 продукты сгорания движутся по периметру рабочей камеры 1 в направлении дымоходов 10 (фиг.2, 3). Равномерный подсос продуктов сгорания по ходу их движения из рабочей камеры 1 (фиг.1-3) в дымовой канал 8, обеспечивается вследствие выравнивания газодинамического сопротивления потоку выступами 13 за счет их формы и габаритов.
При этом в результате прохождения продуктов сгорания в дымовом канале 8, расположенном в теле футеровки 2, происходит снижение тепловых потерь теплопроводностью внутреннего слоя футеровки 2 рабочей камеры 1 и тепловых потерь с уходящими продуктами сгорания за счет утилизации их теплоты. Так как технологический процесс и теплогенерация происходят непосредственно в рабочей камере 1, то при снижении тепловых потерь рабочей камеры 1, происходит экономия топлива и повышается к.п.д. печи.
При значении ширины (b) выступов 13 (фиг.1, 3) более 0,2 высоты дымового канала 8 не происходит разделения потоков продуктов сгорания на подсасываемую часть, распложенную в зоне выступов 13, и проточную часть, расположенную в дымовом канале 8 выше уровня выступов 13, следствием чего является нарушение системы разделения потоков и выравнивания газодинамического сопротивления по длине дымового канал 8, что приводит
к неравномерному поступлению продуктов сгорания в дымовой канал 8 из рабочей камеры 1, а, следовательно, к нарушению режима работы печи. Выполнение выступов 13 с шириной (b) менее 0,05 высоты дымового канала 8 нецелесообразно вследствие недостаточной прочности выступов 13 и возможности их разрушения.
Разделение потоков и выравнивание газодинамического сопротивления по длине дымового канала 8 обеспечивает равномерное поступление в него продуктов сгорания, что влияет на снижение тепловых потерь внутренним слоем футеровки 2 рабочей камеры 1.
Кроме того, на снижение тепловых потерь влияет и заявляемая величина угла наклона (α) выступов 13 (фиг.2), определяющая равномерность поступления продуктов сгорания в дымовой канал 8 по его длине.
Расположение выступов 13 с углом наклона (α) более 7° создает повышенное газодинамическое сопротивление с торцов печи и поступление продуктов сгорания в дымовой канал 8 будет неравномерным, а при величине угла наклона (α) выступов 13 менее 2°, возникает пониженное газодинамическое сопротивление с торцов печи и поступление продуктов сгорания в дымовой канал 8 также будет неравномерным, что приводит к нарушению режима работы печи.
Максимальная высота (h) выступов 13 (фиг.2, 3) определяется возможностью поступления продуктов сгорания в дымовой канал 8 из рабочей камеры 1. Выполнение выступов 13 с максимальной высотой (h) менее 0,7 ширины дымового канала 8 нецелесообразно, так как это повлияет на газодинамическое сопротивление потоку продуктов сгорания из секций 4 (фиг.2, 3) рабочей камеры 1 (фиг.1-3) в дымовой канал 8, в результате чего, поступление продуктов сгорания в последний будет преобладать с торцевых частей рабочей камеры 1.
Максимальная высота (h) выступов 13 ограничена шириной дымового канала 8 и целесообразна при выполнении выступов 13 на глубину щелевого
окна 7 (фиг.1, 3). При этом происходит равномерный подсос продуктов сгорания из рабочей камеры 1 (фиг.1-3) в дымовой канал 8 за счет выравнивания газодинамического сопротивления по длине последнего, и работа печи происходит в нормальном режиме.
Продукты сгорания из дымового канала 8 поступают в два дымохода 10 (фиг.2, 3), в которых происходит регулирование разряжения, создаваемого дымососом или дымовой трубой (на рис. не показаны), регулировочными шиберами 11. Регулирование разряжения корректируется в зависимости от расхода смеси топлива и воздуха в плоскопламенных горелках 5 (фиг.1-3) и позволяет создать необходимый режим давлений в плоскости щелевого окна 7 (фиг.1, 3), который определяет процесс удаления продуктов сгорания из рабочей камеры 1 (фиг.1-3) в дымовой канал 8 и влияет на тепловую работу печи. Из дымоходов 10 (фиг.2, 3) продукты сгорания поступают в дымоотводы 12 (фиг.1, 3) и покидают печь.
Нагретую заготовку (на рис. не показана) после прохождения секций 4 (фиг.2, 3) рабочей камеры 1 (фиг.1-3) подают на последующую обработку давлением.
Таким образом, заявляемая нагревательная щелевая печь позволяет снизить тепловые потери, в том числе потери теплопроводностью кладки, тепловые потери излучением, потери теплопроводностью металла, потери с уходящими продуктами сгорания, а, следовательно, увеличить к.п.д. и снизить расход топлива за счет утилизации теплоты продуктов сгорания, что в сочетании с режимом косвенно-направленного теплообмена в печи позволяет организовать более равномерный нагрев конца заготовки. Кроме того конструкция печи позволяет осуществлять в широком диапазоне тепловую регулировку, снижает тепловые потери с аккумуляцией теплоты кладкой при работе печи в переменных режимах и позволяет организовать конвейерный способ перемещения заготовок, что повышает производительность и снижает необходимость в ручном труде.