4.2. Методические нагревательные печи

Методические толкательные печи (ТП), печи с шагающим подом (ПШП) и с шагающими балками (ПШБ), кольцевые печи (КП) работают при противоточном движении металла и продуктов сгорания в рабочем пространстве печи. Тепловая мощность крупных печей составляет 200 МВт и выше.

Существующие ТП отапливают чаще всего с помощью торцевых горе­лок (рис. 4.2), расположенных на одном, трех, четырех или пяти горелочных торцах верхней и нижней зон обогрева.

Большое значение для работы методических печей имеет способ выдачи металла из печи. Различают торцевую и боковую выдачу металла. При торцевой выдаче необходим толкатель, который и выполняет роль выталкивателя.

Конструкцию методических печей выбирают в зависимости от типа стана и вида топлива. Тип стана определяет производительность печей, толщину применяемой заготовки, температуру нагрева металла и его сортамент. От вида используемого топлива зависит конструкция горелочных устройств и применение рекуператоров. При использовании трехзонных методических толкательных печей на среднесортных и крупносортных станах под печи выполняют прямым, с торцевой подачей и выдачей металла.

В нижнем подогреве ПШБ (рис. 4.3) в большинстве случаев установке торцевых горелок препятствует наличие большого числа стационарных и подвижных балок. Поэтому здесь применяют горелки, установленные на продольных стенах или сочетание боковых и торцевых горелок.

В зонах верхнего обогрева методических печей могут быть

установлены торцевые горелки (рис. 4.2 и 4.3, а) и сводовые плоско пламенные горелки по всей длине печи (рис. 4.3, б) или в отдельных зонах, чаще всего в томиль­ной.

Расположение горелок на ПШП аналогично их расположению в верхнем обогреве ТП или ПШБ.

В КП при ширине пода до 3,5 м горелки устанавливают только на наруж­ной стене. Горелки располагают тангенциально, так, чтобы факелы были направлены навстречу движению металла. При ширине пода 4,5 м и более горелки устанавливают на наружной и внутренней стенах радиально. На КП возможно также применение сводовых плоскопламенных горелок.

Методические нагревательные печи отапливают газом с различной теплотой сгорания, мазутом или комбинировано – газом и мазутом.

В связи с тем, что в этих печах необходима высокая калориметрическая температура сгорания (приблизительно 2000⁰С), схемы их отопления сильно зависят от вида и характеристики топлива или, наоборот, для определенного типа или конструкции печи требуется определенное топливо.

Если для отопления печи должен быть применен доменный газ или смесь коксового и доменного газов с Q<5,85 МДж/м³, система отопления может быть решена на основе применения инжекционных горелок полного предварительного смешения в сочетании с высокотемпературным подогревом компонентов сгорания. Воздух следует подогревать в керамическом блочном рекуператоре до 500-600 ⁰С, газ – в металлическом трубчатом рекуператоре до 250-300 ⁰С. При работе инжекционных горелок с α=1,00-1,05 при этих условиях удается достичь высоких температур вблизи горелок и обеспечить нагрев металла до температуры прокатки.

Для работы на смеси коксового и доменного газов с Q^Р=6,25-7,55 МДж/м³ при установке инжекционных горелок достаточно подогревать только воздух в керамическом рекуператоре до 500-550⁰С. Для экономии топлива можно подогревать газ до 250-300 ⁰С или установить за печью котел-утилизатор.

Следует отметить, что печи с инжекционными горелками и керамическим рекуператором получаются весьма громоздкими и дорогими. Такую конструкцию следует применять только при отсутствии более богатого топлива. С ПШБ, ПШП и КП керамические блочные рекуператоры скомпоновать очень трудно, поэтому для указанных печей такая схема отопления практически неприемлема.

Рис. 4.2. Схема толкательных печей (ТП):

а — однозонная;

б — трехзонная;

в — четырехзонная печь

Рис. 4.3. Схема печей с шагающими балками:

а - (ПШБ): с торцевым отоплением верхнего обогрева;

б - с верхним сводовым

отоплением

Отопление методических нагревательных печей смесью коксового и до­менного газов с Q^р = 7,55-10,00 МДж/м³ или смесью природного и домен­ного газов с Q ^р < 18,75 МДж/м³ нежелательно. При применении таких сме­сей резко возрастает опасность проскока (смесь коксового и доменного га­зов) и уменьшается теплопроизводительность инжекционных горелок. Го­релки без предварительного смешения типа "труба в трубе" могут обеспе­чить необходимую температуру в печи только при достаточно высокой сте­пени подогрева воздуха.

Оптимальным топливом для рассматриваемых печей являются природ­ный газ и смеси коксового и доменного газов с Q^р > 10,00 МДж/м³ и при­родного и доменного газов с Q^р > 18,75 МДж/м³. Для отопления этими газа­ми можно применять горелки типа "труба в трубе" (для торцевого отопле­ния) или сводовые плоскопламенные горелки. Для сокращения расхода топ­лива воздух следует подогревать в металлических рекуператорах до 400 °С.

В данном случае конструкция печи получается наиболее простой, компакт­ной, а стоимость сооружения печи — наименьшей.

Мазут для отопления нагревательных печей используют весьма редко.

Гораздо чаще применяют комбинированное газо-мазутное отопление с раз­дельным или совместным сжиганием газа с высокой теплотой сгорания и мазута.

Осуществление совместного сжигания газа и мазута наиболее сложно. В этом случае значительно усложняется система автоматического регулирова­ния теплового режима печи. Кроме того, газ, сгорая быстрее, потребляет кислород воздуха для горения в первую очередь. В результате горение мазу­та затягивается и образуются продукты химического и механического недо­жога, в том числе сажистый углерод. Поэтому, как правило, газ и мазут сжи­гают раздельно, причем мазут является резервным топливом.

При газомазутном отоплении чаще всего применяют горелочные устрой­ства, представляющие собой горелку без предварительного смешения типа "труба в трубе" со встраиваемой в газовое сопло форсункой высокого давле­ния или специальные газомазутные горелки. Воздух для горения подогрева­ют в металлическом рекуператоре до 400 °С.

В случае отопления рассматриваемых печей мазутом на них устанавли­вают форсунки высокого давления с двойным распыливанием. Воздух также подогревают до 400 °С.