САЭ ОО 4 СЛ i Изобретение относитс к защите атмосферы от вредных выбросов и может быть использовано в нагревательных и термических печах черной и цветной металлургии и машиностроении. Известен способ подачи газов в рабочее пространство печи импульсами или последовательно чередующимис расходными порци ми , что позвол ет вести малоокислительный и безокислительный нагревы стали 1. Однако равномерность нагрева загото-О вок при этом не улучшаетс . Наиболее близким к изобретению вл етс способ отоплени промышленных печей , включающий введение через горелки в рабочее пространство топливовоздущной,5 смеси последовательно чередующимис расходными порци ми подстехиометрического и надстехиометрического составов 2. Недостатками извесного способа вл ютс значительна неравномерность температур по длине факелов, а следовательно, и20 низка равномерность рагрева заготовок, Значительна неравномерность температур вызывает также и рост образовани окислов азота в атмосфере печи, что отрицательно сказываетс на чистоте воздушного25 бассейна региона. Цель изобретени - уменьшение образовани окислов азота и повышение равномерности нагрева заготовок. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу отоплени промышленных30 печей, включающему введение через горелки в рабочее пространство топливовоздущной смеси последовательно чередующимис расходными порци ми подстехиометрического и надстехиометрического состаBOBj расходную порцию надстехиометричес- 5 кого состава внедр ют в расходную порцию подстехиометрического состава, подава ее со скоростью, большей скорости расходной порции подстехиометрического состава, при этом длительность подачи каж-40 Дой порции составл ет 0,8-1,0 от разности времени пробега ими полной длины рабочего пространства печи. Кроме того, коэффициент расхода воздуха устанавливают в подстехиометрической смеси (0,5-0,8), а в надстехиометри-5 ческой смеси - (1,3-1,6). Предлагаемый способ отоплени промышленных печей позволит при реализации его в пламенных печах сократить выбросы оксидов азота в атмосферу и улучшитьJQ равномерность нагрева заготовок. Процент образовани окислов азота уменьшаетс путем ликвидации пиков температуры в факелах. Равномерность нагрева заготовок повышаетс из-за более равномерного по длине факела выгорани 55 топлива, что, в свою очередь, св зано с догоранием продуктов неполного горени вдали от выходного сопла горелки. 113345 7 2 Способ реализуетс следующим образом . g „ец через горелочные устройства ввод т чередующиес порции топливно-окислительной смеси с различной реакционной способностью - подстехиометрические ( сильна восстановительна среда) и надстехиометрические (сильна окислительна среда) При движении вдоль линии тока факела в начальной стадии сжигани идет процесс горени в каждой порЦР ,Л отдельно. В надстехиометрической порццц „рр, большем избытке окислител всту„дют в реакцию все горючие компоненты однако температура горени топлива при этом более низка , чем в стехиометричес их смес х, что снижает образование оксидов азота. В подстехиометрической порции топливо сгорает частично и оксиды азота „ образуютс из-за восстановительного характера среды. Так как смежные подстехиометрические и надстехиометрические порции ввод т с различной скоростью, то „ри движении вдоль линии тока от выхода из горелочного туннел до дымоотвод щего канала порции, обладающие большей начальной скоростью, последовательно и равномерно внедр ют в порции, движущиес с меньшей скоростью. В результате производ т равномерное смешение по длине рабочего пространства надстехиометрических „ подстехиометрических порций и постепенное дожигание оставшейс части в подстехиометрических порци х, Согласно предлагаемому способу отоплени промышленных печей получают значительное сокращение образовани и выбросов в атмосферу оксидов азота в присутствии недожога топлива. Одновременно улучщаетс равномерность нагрева металлических изделий в печах или равномерность обогрева других элементов, так как выравниваетс температура по объему газовой фазы печи и исключаютс локальные зоны с пиковыми значени ми температур, Величина коэффициента расхода возДУ з ( ) равна 0,5-0,8 в подстехиометрических порци х и 1,6-1,3 в надстехиометрических порци х выбрана из условий достижени минимального образовани оксиДОв азота при полном сжигании топлива в рабочем пространстве. При значени х ,5 трудно сжигать топливо без внешних источников тепла. При значени х ,8 чрезмерно возрастает количество образующихс оксидов азота. Значение коэфф.ициента расхода окислител в надстехиометрических порци х, равное 1,6-1,3 вл етс следствием выбранных его значений дл подстехиометрических порций из услови необходимого общего количества окислител дл полного сжигани топлива. Длительность ввода в печь каждой из подстехиометрических и надстехиометрических расходных порций, составл юща долю 0,8-1,0 от разности времени пробега ими полной длины рабочего пространства,, выбрана из условий полного сжигани топлива в печи и минимального образовани оксидов азота . При значении этого соотношени более 1,0 часть каждой подстехиометрической порции остаетс не смешанной с окислителем надстехиометрических порций, что вызовет пульсирующий недожог топлива в печи. При значении этого соотношени менее 0,8 полное смешение и сжигание смежных подстехиометрических и надстехиометрических расходных порций будет происходить задолго до выхода их из рабочего пространства, что вызовет повышение локальных температур при повышенной окислительной способности газовой среды и вследствие этого чрезмерный рост концентрации оксидов азота, окислени металла , неравномерности нагрева тел в печи . Пример 1 Печь, дл нагрева стальных заготовок перед прокатной производительностью ПО т/ч отапливаетс природным газом с помощью горелок двухстади иного смешени . Длина рабочего пространства печи 30 м. Область пиковых температур находитс на рассто нии 1-2 м от горелок . Концентраци оксидов азота в отход щих дымовых газах 300 мг/м угар металла 1,2% Дл осуществлени предлагаемого способа в воздушный коллектор перед горелками ввод т дросселирующее подвижное устройство, снабженное управл емой системой двухпозиционного автоматического регулировани . Дл подачи в печь над стехиометрической порции газовоздушной смеси дроссель устанавливают в открытое положение, при этом коэффициент расхода воздуха XH.. 1,6. Дл подачи в печь подстехиометрической порции газовоздушной смеси и обеспечени при этом коэффициентов расхода воздуха Лц 0,5 дроссель устанавливают в крайнее прикрытое положение. Средн скорость газовоздушной смеси на срезе сопла горелки при этом минимальна (30 м/с). Средн скорость движени надстехиометрических порций в рабочем пространстве печи 30 .. м/с, подстехиометрических 12 м/с. Врем «пробега надстехиометрической порцией рабочего пространства печи при этом€11. 1 с, подстехиометрической €н. 5 с.. На основании этого устанавливают длительность ввода в рабочее пространство каждой порции Со 1, Сл 4 с. В результате получают равномерное выгорание горючих компонентов топлива вдоль рабочего пространства. Концентраци оксидов азота в отход щих дымовых газах 100 мг/м, угар металла 0,7%. Неравмомерность нагрева металла не обнаружена. Недожог топлива отсутствует. Пример 2. Печь дл нагрева стальных заготовок перед прокаткой производительностью 180 т/ч отапливаетс коксовым газом известным способом с помощью горелок двухстадийного смешени и впрыском топлива при коэффициенте избытка воздуха на выходе из печи больп1е чем 1,0. Длина рабочего пространства печи 35 м. Средн концентраци оксидов азота в дымовых газах на выходе из печи 180 мг/м , угар металла 1,0%, средний недожог топлива 3%. Дл осуществлени предлагаемого способа в воздушный коллектор перед горелками ввод т дросселирующее подвижное устройство, снабженное управл емой системой двухпозиционного автоматического регулировани , обеспечивающей коэффициент расхода воздуха оСп. 0,8 в подстехиометрических порци х и«н 1,3 в надстехиометрических . Средн скорость движени подстехиометрических порций в рабочем пространстве печи 10 м/с, надстехиометрических 20 м/с. Врем «пробега -подстсхиометрической порцией рабочего пространства печи при этом л . 3,5 с, палстсхиоо - метрической 1- -у , с. На основании этого устанавливают длигельность ввода в рабочее пространство каждой порции ,8(Сп-Тн) 1,4 с. В результате получают равномерное выгорание горючих компонентов топлива вдоль рабочего пространства. Копцентраци оксидов азота в отход щих дымовых газах 80 мг/м , угар металла 0,. Не,равномерность пагрева металла пе обнаружена . Недожог топлива отсутствует. Пример 3. Печь дл пагрева стальных, заготовок перед прокаткой производительностью 70 т/ч отапливаетс природпококсовым смещенным газом с помощью двухпроводных горелок двухстадийного сжигани топлива. Длина рабочего пространства печи 22. м. Концентраци оксидов азота в отход щих дымовых газах 220 мг/м,. угар металла 1,1%, недожог топлива 1,5%. Дл осуществлени предлагаемого способа в воздушный коллектор перед горелками ввод т дросселирующее подвижное устройство, спабжеппое управл емой, системой двухпозиционного автоматического регулмровапи . В налстехиомстрических порци х обеспечивают коэффициент расхода воздуха . 1,5, а в подстехиометрических Лп - 0,6. Средн скорость Движени надстехиометрических порций в рабочем пространстве печи 40 м/с, подстехиометрических 15 м/с. Врем «пробега надстехиометрической порцией рабочего пространства 0,55 с, подстехиометрической 1,5 с. На основании этого устанавливают длительность ввода каждой порции в печь €р 0,9() 0,9 с.SAE OO 4 SL i The invention relates to the protection of the atmosphere from harmful emissions and can be used in heating and thermal furnaces of ferrous and nonferrous metallurgy and mechanical engineering. The known method of supplying gases to the working space of the furnace with pulses or successively alternating consumable portions, which makes it possible to conduct low-oxidative and non-oxidative heating of steel 1. However, the heating uniformity of the furnace does not improve. The closest to the invention is a method of heating industrial furnaces, including the introduction through the burner into the working space of the fuel-air, 5 mixtures successively alternating consumable portions of the sub-stoichiometric and superstoichiometric compositions 2. The disadvantages of the conventional method are significant temperature irregularities along the length of flares, and therefore, 20 are low the uniformity of the heating of the blanks; Considerable temperature irregularity also causes an increase in the formation of nitrogen oxides in the furnace atmosphere, which adversely affects the cleanliness of the region’s air basin. The purpose of the invention is to reduce the formation of nitrogen oxides and increase the uniformity of heating of the blanks. This goal is achieved by the fact that according to the method of heating industrial furnaces, including introducing through burners into the working space of the fuel-air mixture, successively alternating portions of the substochiometric and superstoichiometric composition BOBj, the consumable portion of the superstoichiometric composition is inserted into the expenditure portion of the substoichiometric composition, a higher speed of the consumable portion of the substoichiometric composition, with the delivery time of every-40th portion being 0, 8-1.0 of the difference in the time they run the full length of the working space of the furnace. In addition, the coefficient of air flow is set in the substochiometric mixture (0.5-0.8), and in the overstoichiometry-5 ches mixture - (1.3-1.6). The proposed method of heating industrial furnaces will make it possible to reduce emissions of nitrogen oxides into the atmosphere and improve the uniform heating of billets when it is being used in fiery furnaces. The percentage of formation of nitrogen oxides is reduced by eliminating temperature peaks in flares. The uniformity of heating the billets is enhanced due to the fuel burnout 55 that is more uniform along the length of the flame, which, in turn, is due to the burning of products of incomplete burning far from the burner exit nozzle. 113345 7 2 The method is implemented as follows. g ”pepper, alternating portions of the fuel and oxidizing mixture with different reactivity — substoichiometric (a strong reducing medium) and superstoichiometric (a strong oxidizing medium) are introduced through the burner devices. When moving along the torch current line, in the initial stage of combustion, there is a process of burning in each porCr, L separately. In above-stoichiometric porzts, pp, a greater excess of oxidant, all combustible components are reacted; however, the combustion temperature of the fuel is lower than in stoichiometric mixtures, which reduces the formation of nitrogen oxides. In the substoichiometric portion, the fuel burns partially and nitrogen oxides are formed due to the reducing nature of the medium. Since adjacent substochiometric and superstoichiometric portions are introduced at different speeds, when moving along the current line from the exit from the burner tunnel to the exhaust duct, the portions with a higher initial velocity are consistently and uniformly embedded in portions moving at a lower velocity. As a result, uniform overblowing over the length of the working space of superstoichiometric substochiometric portions and gradual afterburning of the remainder in the substoichiometric portions. According to the proposed method of heating industrial furnaces, a significant reduction in the formation and emission of nitrogen oxides into the atmosphere is observed in the presence of underburning fuel. At the same time, the heating uniformity of metal products in furnaces or the heating uniformity of other elements is improved, since the temperature is equalized by the volume of the gas phase of the furnace and local zones with peak temperatures are eliminated. The value of the air flow rate ratio () is 0.5-0.8 in the substoichiometric portions of x and 1.6-1.3 in superstoichiometric portions selected from the conditions for achieving the minimum formation of oxygen oxides of nitrogen with full combustion of fuel in the working space. At values of 5, it is difficult to burn fuel without external sources of heat. At values of 8, the amount of nitrogen oxides formed excessively increases. The value of the coefficient of oxidizer consumption in superstoichiometric portions, equal to 1.6-1.3, is a consequence of its selected values for substoichiometric portions from the condition of the required total amount of oxidizer for complete combustion of the fuel. The duration of the input into the furnace of each of the substochiometric and superstoichiometric consumable portions, which is 0.8–1.0 of the difference in the travel time of the full working space, is chosen from the conditions of complete combustion of fuel in the furnace and the minimum formation of nitrogen oxides. If this ratio is greater than 1.0, then part of each substochiometric portion remains unmixed with the oxidizing agent of the over-stoichiometric portions, which will cause pulsating underburning of fuel in the furnace. If this ratio is less than 0.8, complete mixing and burning of adjacent substochiometric and superstoichiometric consumable portions will occur long before they leave the working space, which will cause an increase in local temperatures with increased oxidative capacity of the gas medium and, consequently, an excessive increase in the concentration of nitrogen oxides and metal oxidation , uneven heating bodies in the furnace. Example 1 A furnace, for heating steel blanks prior to rolling output of PU t / h, is heated by natural gas using two-stage burners of a different mixing. The length of the furnace working space is 30 m. The peak temperature region is located 1-2 m from the burners. The concentration of nitrogen oxides in flue gases of 300 mg / m metal waste 1.2%. To implement the proposed method, a throttling mobile device equipped with a controlled two-position automatic control system is introduced into the air collector in front of the burners. To feed a stoichiometric portion of the gas-air mixture into the furnace, the throttle is set to the open position, with the air flow rate factor XH .. 1.6. In order to feed the stoichiometric portion of the gas-air mixture into the oven and at the same time ensure that the air flow rate coefficients are equal to 0.5 L, the choke is set to the extreme closed position. The average velocity of the gas-air mixture at the nozzle section of the burner is minimal (30 m / s). The average speed of movement of the overstoichiometric portions in the working space of the furnace is 30 .. m / s, substochiometric 12 m / s. Time “run over the stoichiometric portion of the working space of the furnace with € 11. 1 s, substochiometric € n. 5 s. On the basis of this, the duration of the input of each portion of Co 1, C 4 s into the workspace is established. The result is a uniform burnout of combustible components of the fuel along the working space. The concentration of nitrogen oxides in the exhaust flue gases is 100 mg / m, the waste metal is 0.7%. Irregularity of metal heating is not detected. There is no underburning fuel. Example 2. A furnace for heating steel blanks before rolling with a capacity of 180 t / h is heated by coke oven gas in a known manner using two-stage mixing and fuel-injected burners with an excess air ratio at the furnace output of more than 1.0. The length of the furnace working space is 35 m. The average concentration of nitrogen oxides in the flue gases at the exit of the furnace is 180 mg / m, the waste metal is 1.0%, the average underburning of fuel is 3%. In order to implement the proposed method, a throttling mobile device is supplied into the air collector in front of the burners, which is equipped with a controlled two-position automatic control system that ensures the air flow rate oSP. 0.8 in the substochiometric portions and "n 1.3 in the overstoichiometric portions. The average speed of movement of the substoichiometric portions in the working space of the furnace is 10 m / s and the over-stoichiometric 20 m / s. The time of the run is a sub-chiometric portion of the working space of the furnace while l. 3.5 s, palschio-metric 1-y, p. Based on this, set the duration of entry into the workspace of each portion, 8 (Sp-Tn) 1.4 s. The result is a uniform burnout of combustible components of the fuel along the working space. The concentration of nitrogen oxides in flue gases is 80 mg / m, metal 0 is faded. Not, the uniformity of metal pagrev is not detected. There is no underburning fuel. Example 3. A furnace for pagreva steel, blanks before rolling with a capacity of 70 tons per hour is heated by offset-natural coke gas with the help of two-wire burners of two-stage combustion of fuel. The length of the furnace working space is 22. m. The concentration of nitrogen oxides in the exhaust flue gases is 220 mg / m. waste of metal 1.1%, underburning of fuel 1.5%. In order to implement the proposed method, a throttling mobile device, controlled by a two-position automatic regulator system, is introduced into the air collector in front of the burners. In nalstohimstricheskikh portions x provide the coefficient of air flow. 1.5, and in substochiometric Lp - 0.6. The average speed of movement of the overstoichiometric portions in the working space of the furnace is 40 m / s, and the substochiometric is 15 m / s. Time “mileage superstoichiometric portion of the working space of 0.55 s, substochiometric 1.5 s. Based on this, the duration of entry of each batch into the oven is set to € p 0.9 () 0.9 s.
В результате получают равномерное выгорание топлива вдоль линии тока факела. Концентраци оксидов азота в отход щих дымовых газах 85 мг/м. Неравномерность нагрева металла не обнаружена. Недожог топлива отсутствует.The result is a uniform fuel burnout along the torch current line. The concentration of nitrogen oxides in flue gases is 85 mg / m. Irregular heating of the metal is not detected. There is no underburning fuel.
Предложенный способ отоплени промышленных печей позволит сократить валовые выбросы оксидов азота в атмосферу в 2-3 раза и улучшить равномерность нагрева металла.The proposed method of heating industrial furnaces will reduce the gross emissions of nitrogen oxides into the atmosphere by a factor of 2-3 and improve the uniform heating of the metal.