автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Исследование и усовершенствование камерной рециркуляционной печи

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ

На правах рукописи

БАШЛИИ СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КАМЕРНОЙ РЕЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ПЕЧИ

Специальность 05.14.04. - "Промышленная теплоэнергетика"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Днепропетровск - 1994

Диссертация выполнена на кафедре автоматизации технологических процессов Запоромского индустриального института

Научный руководитель -- доктор технических наук,

профессор Ревун М.П.

Официальные оппоненты — доктор технических наук.

профессор Губинский В.И.

кандидат технических наук, доцент Литвин А.И,

Ведущая организация — комбинат "Запорожсталь"

им.С.Ордюникидзе, г.Запоровье

)Г е>1

» •• 100Л г в

Защита состоится ___________ 1994 г. в час.

на заседании специализированного ученого совета К.068.02.01 при Государственной металлургической академии Украины по адресу: 320635. г.Днепропетровск, пр.Гагарина,4_____________'___________

С диссертацией мояно ознакомиться в библиотеке ГНАУ. Автореферат разослан _______1994 г.

Ученый секретарь специализированного ученого совета к.т.н., доцент /' Ю.С.Паниотов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Камерные термические печи широко применяют на всех металлургических заводах, что обусловлено их универсальностью по выполняемым режимам и видам термообработки,форме и размерам обрабатываемой продукции.

% Снижение себестоимости нагрева во многом зависит от длительности выдержки, которая, в свою очередь, определяется равномерностью температурного поля садки. Анализ тенденций развития тепловых схем отопления термических печей показывает, что в последнее время в СНГ и за рубежом получает широкое распространение интенсификация теплообменных процессов путем рециркуляции печных газов.

Рециркуляционный контур, величина импульса теплоносителя, геометрические соотношения и схема размещения топливосяигающих устройств форыируют температурное поле рабочего пространства печи. Комплексно эта проблема недостаточно рассмотрена в отечественной и зарубежной литературе.

Кроме того, применение перспективного импульсного способа отопления столкнулось с проблемой создания надежных и достаточно простых в эксплуатации горелочных устройств, позволяющих отказаться, что особенно актуально, от дорогостоящих контрольных и запальных систем.

Целью работы является разработка методики расчета кратности рециркуляции;определение оптимальных геометрических соотношений ин-аекционного устройства; экспериментальная апробация выбранной схемы размещения топливосяигающих устройств и геометрии топки; разработка и внедрение импульсного режима отопления, реализуемого с помощью простого и надежного горелочного устройства и системы автоматического регулирования, что обеспечивает снижение себестоимости и повышение качества готовой продукции.

Научная новизна. Предложена методика расчета кратности рециркуляции, отличающаяся от ранее известных тем, что при определении кратности рециркуляции работа противодавления, не поддающаяся аналитическому расчету,выраяена через суммарный коэффициент гидравлических потерь на пути движения теплоносителя.Решена задача оптимизации геометрических соотношений рециркуляционного узла для создания максимально возможной кратности рециркуляции;

Разработан универсальный алгоритм расчета и методика расчет-

ного анализа на ЭВМ статей теплового баланса пламенных и электрических нагревательных, термических и суиильннх печей непрерывного и периодического действия.

Практическая ценность.Результаты исследований на предложенной математической модели расчета геометрических параметров рециркуля- | ции использованы при конструировании рециркуляционных узлов и совершенствовании схемы отопления термической камерной печи. Предло-яено техническое решение, обеспечивающее одновременное снижение расхода топлива и повышение равномерности нагрева садки путем улучшения теплообмена в рабочей камере за счет импульсной подачи свеаего теплоносителя. Получены решения, позволяющие оценить влияние способов отопления (например, импульсно-рециркуляционного) на технико экономические показатели работы печи.

Реализация результатов работы. С использованием результатов математического моделирования и экспериментальной апробации разработаны и внедрены новые схемы отопления и конструктивные изменения рециркуляционных узлов камерных печей термического цеха злектроме-таллургического завода "Днепроспецсталь" с применением импульсной подачи свеяего теплоносителя в период выдеряки, что позволило повысить качество термообработки и увеличить выход годной продукции. Годовой экономический эффект составляет 60000 руб (в ценах 1990г).

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсукдались на научно-технической конференции "Совершенствование тепловых процессов и новые технологии промышленных установок и ТЭЦ" (Челябинск. 1990г.); на научно-техническом' семинаре "Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов.качества деталей и заготовок при тепловой обработке металла -в печных агрегатах машиностроительных предприятий" (Волгоград. 1990г.):на Всесоюзном совещании "Моделирование физико-химических систем и технологических процессов в металлургии" (Новокузнецк. 1991г.); на международном семинаре "Научные основы конструирования металлургических печей: Теплотехника и экология". (Днепропетровск.1993г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 16 научных работ, из них 1 авторское свидетельство.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,четырех глав, заключения.списка литературы из ИЗ наименований,приложения и содержит 134 страницы машинописного текста. 54 рисунка. 31 таблицу. Общий объем диссертации — 228 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе выполнен анализ современного состояния вопроса, проведен литературный и патентный поиск в области выбранной тематики.Рассмотрены отечественные и зарубеяные достижения последних лет.

Разработка теории в этой области связана с именами выдающихся ученых - металлургов: В.Е.Грум-Гржимайло. Н.Н.Доброхотова, М.А%Глинкова,Б.И.Китаева,К.Н.Соколова,Н.И.Кокарева,А.В.Кавадерова, В.Н.Тимофеева,А.С.Невского.И.Д.Семикина . .

и др. К настоящему времени проведено много работ, позволяющих установить общие закономерности тепловой работы пламенных печей.

В общем случае точность и равномерность нагрева зависят от интенсивности массообыенных процессов в рабочем пространстве.

Один из способ^выравнивания температур в рабочем пространстве — рециркуляция газов, которая уменьшает начальную температуру и увеличивает объем теплоносителя, участвующего в теплообмене, в результате чего достигается равномерность температурных полей теплоносителя и поверхности садки.

Выполнен обзор отопительных систем действующих рециркуляцио-ных печей и пути совершенствования рециркуляционных контуров.

. . Анализ состояния вопроса позволил поставить цели и задачи исследования. которые приведены во введении.

Во второй главе рассмотрены теоретические исследования аэродинамических процессов в рециркуляционных печах.

Вопрос расчета кратности инаекции является центральным вопросом расчета струйных аппаратов и описан довольно подробно в работах Глинкова, Абрамовича, Аверина и Ермакова.В монографии Пуговкина основное внимание обращено на конструктивные узлы печей и расчеты нагрева металла, а формула для расчета кратности рециркуляции приведена из работы, посвященной инфекционным горелкам. Однако печной инаектор, кроме смесителя содержит выходной и рециркуляционный каналы, в которых возникают гидравлические потери. Иванцов приводит безразмерные уравнения для расчета коэффициента иняекции,выведенные из энергетического баланса простого инжектора: Не Не ( Не + Ив) Нем . Мс + Мв „ п (Не - Нем)' .. Нем

—— = ---- +-А и +ме-+ М«-

2 2 ]>см е 2 1,8 2 (1)

где Не,Нем-- скорости на выходе из сопла и в смесителе, м/с;

рсы — плотность смеси, кг/мЗ;

дР -- противодавление, Па.

Т * Т~ТТ = ЛУ1 ' ~г1А* ■ (2)

при Ос = Ов ' .-,

К --Д у 1 - 1/21"Дг . (3)

где Д— отношение диаыетров; Д= йсы / йс; У— отношение плотностей, V = ^с/ ^в; 4— коэффициента противодавления,. | = •

Здесь индекс "с" относится к свежему теплоносителю, индексы "сы" и "в" соответственно к смеси и возврату.

Наибольший интерес и наибольшую сложность представляет работа противодавления (2-й член в правой части).При расчете инвекционных горелок эта величина обоснованно задается, а в печном инжекторе, особенно с активной топливно-воздушной струей.противодавление само зависит от конструктивных параметров инжектора.

Применив уравнения Иванцова к расчетам печного инжектора и дополнив их выражением для суммы гидравлических потерь во всей системе. получим соответственно две формулы для расчета кратности рециркуляции. Первая учитывает наиболее обций случай неравенства

плотностей пг £ ^_и работу геометрического напора:

И-1 (л! 1а (2а+1-1/)) )2-| 2Ь+3/У-1 ( и пу а+Ь+1/ун 2 I ' ■[ а+Ь+1/)1 4(а+Ь+1/У)Ч 2 V (а+Ь+1/У) где Г — соотношение площадей смесителя и сопла, Г=Рсм/Рс;

X ~ безразмерное геометрическое давление, Щ - Ьгеом/(Нс /2е);

Ьгеом ~ геометрический напор, ы;

а,Ь — безразмерные комплексы: . .

I

^вх,^вых— относительные площади соответственно входного и выходного сечений ^вх= Рсм/Твх , ^вых= Рсм/Рвых;

II -- коэффициент местного сопротивления на входе в рециркуляционный канал;

22 — коэффициент местного сопротивления при слиянии потоков и повороте на 90е;

15 — коэффициент местного сопротивления при повороте на 90° и выходе;

■у/с — коэффициент неравномерности скоростного поля по кинетической энергии в сопле; — коэффициент неравномерности скоростного поля в смесителе; у/в — коэффициент неравномерности скоростного поля в рецирку-

у^вых

О

ляционном канале:

-- коэффициент неравномерности скоростного поля в канале выхода.

Поскольку в подавляющей большинстве случаев рециркуляционный и выходной канал располоненн на одно« уровне и имеют небольяое различие в температурах, геометрическим напором и разностью плотностей мо8но пренебречь и тогда формула примет вид :

а+Ь+1 I а+Ь+1 (а+Ь+1 ~(1 ' ~ЛТ) (5)

Таким образом, получены уравнения иняекции, содеряащие только геометрические параметры и коэффициенты потерь: все ранее предлагавшиеся формулы содержали две неизвестные величины — коэффициент иняекции (рециркуляции) и коэффициент противодавления.

Наличие зависимости кратности рециркуляции от геометрических параметров печного эжектора позволяет определить оптимальные значе ния его проходных сечений, обеспечивающих максимальную величину кратности рециркуляции.

С учетом обозначений

Рем = XI . Рвх = Х2 . Рвых= ХЗ (6)

и реальных ограничений на переменные XI задача опатимизации Формулируется следующим образом: необходимо обеспечить максимум функции

исхп

11Ш) -> пах . Ы.2,3. (?)

при ограничениях Х1к > XI > Х1н , (8)

что представляет собой типичную задачу нелинейного программирования при наличии ограничений в форме неравенств и решается путем поиска максимума одним из численных методов. Однако представляет интерес получение точного решения рассмотренной задачи с использованием аналитического подхода.

Классический метод нахоядения экстремума функции трех переменных в открытой области предусматривает реиение системы трех уравнений с тремя неизвестными (необходимые условия) с нахо*дением координат стационарной точки СXIо. Х2о. ХЗо) и последуюцей проверкой достаточных условий наличия максимума:

_ь_и

?Х1

Т>Х2 Т>11 йХЗ

= 0 -О = 0

1 = 2 =

3 =

АН < О АН А121 А21 Й22

> О

АН А12 А13 А21 А22 А23 АЗ 1 А32 АЗЗ

< О

где -.2/1

А1к = ( Х1о. Х2о, ХЗо ). (1,к = 1,2,3) .

О Х( Хк

Анализ нелинейных уравнений (9) показал, что они являются достаточно сложными и аналитически не решаются.

Целесообразным подходом в данном случае является следующий. Преобразуем функции 1КШ с учетом принятых значений переменных 1\,

3

Ь : Г :

(см.формулу (5)) К1 Х1/Х2 . К2 + КЗ XI'1/ ХЗ К4 XI :

5

тогда

К1 XI ХЗ

а+ЬН

КЗ XI2 Х2 + К1 XI ХЗ*+( 1+К2) Х2 ХЗ1 '

где

Кг-^И

2 Ус

Кг

12 2 Т//с

и "У^вых 23

К>~~ 2 ус

«Г--7-

ц Рс

и =Л/с Х2 - 1 > Ъ + С Отсюда следует, что при фиксированном Х2 максимумы функции и и I совпадают.но в отличие от 11 функция I является дробно-рациона льной и ее анализ значительно проще. Частные производные ,

7>Ь Х2 ХЗг{( 1+К2) ХЗг- КЗ'XI1]

1

(10)

(11)

(12)

[КЗ XI2Х2+К1 XI Х32+(1+К2)Х2 ХЗ2]2 2 К1 КЗ XI* Х2 .ХЗ

полученные из (10), имеют вид

(13)

•0X1

1)1 ___

7X3 [КЗ Х1г Х2+К1 XI ХЗг+(1+К2)Х2 ХЗ1]2 ' (14Г

Из [141 следует, что >0 и максимум находится на верхней границе переменной ХЗ.

д/з

По координате XI из условия ^-=0 экстремум есть при значении Х1,у!Жхз . Зтот экстремум'является максимумом, так как вторая производная всегда отрицательна

ЭЧ 2 КЗ XI Х2 ХЗ '__

М1г=~ [КЗ XI2 Х2+К1 XI ХЗ2 +(1+К2)Х2 ХЗ2]2

При известных значениях XI и ХЗ функция ^ а такае II зависят только от одной переменной Х2, влияние которой на функцию И(Х2) неоднозначно и дополнительным анализом определено, что 1КХ2) —> шах при Х2Ч—>шах. Производная в допустимой области всегда >0:

асхг I)

(И К1Х1Х2ХЗ* {( Х2-1)[ КЗХ12 +(1+К2 )ХЗ2]+К1X1 ХЗ2)

с! Х2 "'(1 Х2 " 1КЗХ12 Х2+К1Х1ХЗг+( 1+К2 )Х2ХЗг I2

то есть шах и имеет место на верхней границе области определения.

Исследования на математической «одели рабочих параметров рециркуляции показали, что нецелесообразно использовать для создания рециркуляции разбавляющий воздух, так как это ведет к повышенным энергозатратам на нагрев избыточного воздуха и на восстановление балансового количества тепла при сокращенном лучистом потоке.

Математическое моделирование температурных параметров смеси позволяет осуществить выбор величины управляющего воздействия. Исследовано влияние геометрического напора на кратность рециркуляции откуда видно, что целесообразно использовать в проектах новых рециркуляционных печей одноуровневые инжекционные устройства.

Анализ зависимости кратности рециркуляции от геометрических параметров одноуровневого инжектора позволяет сделать вывод о том, что размеры выходного канала влияют на кратность в большей мере, нежели рециркуляционного. Так при увеличении площади выходного сечения в 1,5 раза и увеличивается на 832. а при таком же увеличении входного сечения — на 36 У.. Существуют критические размеры канала выхода при которых кривая переходит область отрицательных значений,

Для сравнения полученных зависимостей с уже имеющимися экспериментальными данными геометрические параметры инжекци-онного устройства представлены в безразмерном виде, то есть их площади отнесены к площади смесителя.Расхождение данных аналитического расчета и с данными, полученными на физической модели аналогичного инжекционного устройства составило 5-:-1? У., то есть предложенная методика пригодна для практических расчетов.Результаты теплотехнического расчета нагрева металла по базовому варианту и по варианту с рекомендуемыми оптимальными параметрами показывают виз-можность сокращения на 3 часа продолжительности термообработки.

Третья глава посвящена разработке и промыиленному опробованию элементов управляемой рециркуляции в камерных печах.

В качестве базового варианта принята конструкция втатных печей термического цеха завода "Днепроспецсталь".предназначенных для термообработки заготовок,сортового и бунтового проката и подката.Печи построены по проекту Стальпроекта и введены в эксплуатацию в 1954 году.Отопление печи производилось с помощью двухпроводных горелок типа "труба в трубе" в количестве 10-ти штук, расположенных с двух сторон печи по 5 с каждой стороны в шахматном порядке.Каждая горелка совместно с топкой и рабочим пространством образует свою зону регулирования температуры, имеет регулирующие клапаны газа и воздуха.

В процессе эксплуатации был выявлен серьезный недостаток в конструкции печей, заложенный еще в проекте — аэродинамические характеристики печи не позволяли создать единый квазиизотермический поток газов вокруг садки и обеспечить устойчивый рециркуляционный контур на протяжении всего периода нагрева, что приводило к неравномерности температурного поля садки и, следовательно, к увеличению периода выдержки.

На основании результатов исследований выполнен проект реконструкции. который внедрен на 3-х печах термического цеха. Реконструированные печи отличаются от существующих тем, что переведены на одностороннее отопление , . . Вместо 9 топок выполнено 4 основных и одна топка тепловой завесы. Убраны жаропрочные экраны у каналов выхода.Значительно расширены отверстия рециркуляционного и выходного каналов.

Кроме того, топка вылояена каналами различного проходного сечения: у центра пода имеется ступеньчатое расширение, в районе которого выполнено окно вторичной рециркуляции. В зтом месте струей двияущегося газа создается разрежение и отработавшие газы из рабочего пространства просасываются через центральную (наиболее низкотемпературную отстающую в нагреве) часть садки, дополнительно увеличивая равномерность ее нагрева. Каядая горелка в комплекте с подподовой топкой образует печной инжектор, создающий основной рециркуляционный контур через рециркуляционный канал в начале топки и дополнительный -- через рециркуляционный канал в середине топки

по ее длине. Размеры сечений топки и каналов близки к оптимальным

/

по кратности иняекции. согласно приведенной методике расчета.

Была проведена серия контрольных нагревов с закладкой гибких термопар в характерных точках садки.Результаты опытных отжигов показали значительное повышение равномерности нагрева металла в экспериментальном варианте против существующей схемы отопления.

Однако,новая печь не могла использовать все свои возможности, рабо.тая на штатных горелках типа "труба в трубе". Количество горелок было сокращено почти вдвое (с 10 до 6), они имели очень узкие пределы регулирования по тепловой мощности и коэффициенту расхода воздуха и при увеличении расходов происходил отрыв факела.

Отсутствие надежных в эксплуатации горелочных устройств ставило под сомнение реконструкцию всех печей термического цеха.нов,тя печь не могла оыть автоматизирована без дополнительного оборудования системой контроля факела и запальными устройствами, не оыли получены стабильные результаты по качеству металла в опытных отжи-

гах. Возникла необходимость создания более совершенной горелки.

Горелка частичного предварительного смеиения разработана на базе штатной (рис.П. Она работает следующим образом. По центральной трубе 3 подается газ, по периферийному каналу корпуса 1 — воздух. На участке внезапного расширения создается зона максимального разреяения в районе радиальных 6 и наклонных 7 воздушных отверстий. При этом обеспечивается подсос части воздуха за счет кинетической энергии газовой струи для предварительного смешения в насадке 4. Завихрители 2, центрируювие наконечник, одновременно с рассекателями 8, установленными на пути двиаения воздуха и газовоздушной смеси, дополнительно улучшают предварительное смесеобразование.

Эксперимент зафиксировал стабильную работу горелки при соотношении "газ-воздух" 1:25. Предел регулирования по расходу газа при стехиометрическом сжигании составил 1:40. Рабочая характеристика горелки представлена на рис.2.

В феврале 1993 года горелки были аттестованы и получен сертификат Государственного республиканского центра по испытанию и внедрению топливоиспользунщего оборудования. По данной конструкции горелочного устройства получено полоаительное решение о выдаче патента.

Высокая эксплуатационная надеяность горелок в условиях ступень-чатых возмущающих воздействий делает возможным реализацию импульсно-рециркуляционного рекима отопления камерных термических печей.

В четвертой главе представлены результаты внедрения импульсного способа отопления на печах термического цеха ДСС.

Во-первых, импульсный способ отопления позволяет добиться стабильных рециркуляционных показателей: кратности, скорости дви- ' аения теплоносителя и, следовательно, конвективной составляющей теплообмена не только в начальный период нагрева при максимальных ' расходах топлива и воздуха. Эти показатели остаются неизменными (максимальными) при переменной тепловой нагрузке печи, изменяется лишь соотношение временных интервалов полного включения и выключения расхода свеаего теплоносителя.

Во-вторых, прерывистая подача максимальных расходов топлива и воздуха при импульсном способе отопления вносит дополнительные турбулентные возмущения в зоны рабочего пространства печи, не затрагиваемые установившимся рециркуляционным контуром движения газов при постоянных расходах. Таким ооразом, разрушаются "застойные" зоны рабочей камеры, улучшаются аэродинамические характерис-

t'*ic. 2- Расходные характеристики горелки. I-газ; ¡¿-воздух.

тики печи.

Для реализации зонального режима отопления на печи установили 5 сводовых термопар (по одной на каждую зону регулирования, включая зону тепловой завесы у заслонки) /рис.3/. Сигнал с термопар подается на один электронный потенциометр через обегающее устройство.В системе управления применен один задатчик, один регулятор температуры, шесть исполнительных механизмов и регулирующих органов в виде спаренных дросселей на воздушном и газовом трактах каждой горелки.Система управления обеспечивает автоматическую стабилизацию температуры в пяти точках рабочего пространства печи по двухпозиционному режиму .

В период подъема температура на горелки подают топливо и воздух в соотношениях, близких к стехиометрическим (на 800 мЗ/ч газа — 1250 мЗ/ч воздуха). После выхода на заданную для выдержки температуру регулятор отключает расход топлива на 94% (до 8 мЗ/ч на горелку) и воздуха на 28/. (до 150 мЗ/ч на горелку), то есть оставляет горелку практически на контрольном факеле. При уменьшении температуры в зоне ниже заданной, регулятор дает полную ЮО'/.-нув подачу топлива и воздуха на соответствующую горелку.

Б результате опытных отжигов с закладкой гибких термопар в характерных точках садки получены данные, свидетельствующие о возможности сокращения продолжительности выдержки на 3-4 часа против действующей инструкции.

На рис.4 показана модернизация системы автоматического регулирования, замена электрических исполнительных механизмов на пневматические и замена КСП на микроконтроллер "Реминонт Р-110".

Кроме того разработан универсальный алгоритм и комплексная •FORTRAN - программа расчета статей теплового баланса пламенных и электрических нагревательных, термических и сушильных печей непрерывного и периодического действия .

При моделировании процесса предусмотрен ряд ограничений, но в случае необходимости возможно включение дополнительных разделов в алгоритм расчета. В сущности, модель представляет собой основу для творческой деятельности пользователя, который может либо добавить собственные разработки, либо отсекать лишнее, либо изменять методику расчета в соответствии с современными требованиями.

Программа работает в диалоговом режиме и снабжена банком теп-лофизических данных для наиболее распространенных материалов.

Был произведен расчет ТБ и определение КПД в базовом и реконструированном вариантах печей. Результаты показали, что КПД печи

Рис.3.Схема автоматического, управления температурным режимом печи. ' . '

Рис.4.Модернизация.'элементов системы аптоматического управления.

возрастает на 147., удельный расход топлива снижается на 127..

И завершающий раздел -- расчет годового экономического эффекта от внедренных мероприятий. Он составил в расценках 1990г., как наиболее стабильного в отношении ценовой политики — 60 ООО руб/год.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Сформулирована задача выбора оптимальных тепловых схем отопления печей с целью интенсификации теплообменных процессов путем рециркуляции печных газов и применения перспективного импульсного способа отопления.

2. Разработана математическая модель расчета рабочих параметров рециркуляции, в дополнение к известным моделям рассматривающая выражение кратности рециркуляции через коэффициенты гидравлических потерь, а не через коэффициент противодавления.Исследования на математической модели позволили получить ряд" Функциональных зависимостей и оценить влияние кратности рециркуляции на концентрацию излучающих компонентов.температуру и скорость движения теплоносителя,а такге влияние геометрического напора и конструктивных размеров инаекционного устройства на кратность рециркуляции.что позволяет осуществить выбор величины управляющего воздействия.

3. Решена задача оптимизации процесса рециркуляции по геометрическим параметрам рециркуляционного и выходного каналов и канала смесителя. Определен максимум кратности рециркуляции при оптимальных проходных сечениях этих каналов.

4. Эксперименты на термической камерной печи показали принципиальную возможность перехода на одностороннюю схему отопления с рекомендуемыми геометрическими соотношениями рециркуляционных узлов.В реконструированных по предложенному проекту печах, благодаря конструктивным решениям подовой отопительной системы,обеспечивается устойчивая рециркуляция продуктов сгорания во всех периодах термообработки без применения избыточного энергетического воздуха, однако отсутствие надежных в эксплуатации горелочных устройств ставило под сомнение реконструкцию всех печей термического цеха.

5. Разработанное на базе стандартной горелки типа "труба в трубе" горелочное устройство частичного предварительного смешения обладает широкими пределами регулирования по тепловой мощности (1:40) и коэффициенту расхода воздуха (1:25) и не требует установки запальных устройств и систем контроля факела. Благодаря высокой устойчивости горения, модернизированная горелка позволяет реализо-

вать любой режим отопления, в том числе и импульсный.

6. Промышленное опробование показало, что импульсный способ отопления позволяет развить и усовершенствовать теплообменные процессы в печах с рециркуляционным движением теплоносителя за счет стабильных параметров рециркуляции в период импульса и дополнительных турбулентных возмущений в зонах рабочего пространства, не затрагиваемых установившимся рециркуляционным контуром при постоянных расходах. Разработана система автоматического регулирования, реализующая импульсно-рециркцляционный режим отопления. Результаты опытных отжигов свидетельствуют о равномерности нагрева садки, позволяющей сократить продолжительность выдержки на 3-4часа против действующей инструкции.

7. Разработан универсальный алгоритм расчета и методика расчетного анализа на ЭВМ статей теплового баланса пламенных и электрических нагревательных, термических и сушильных печей непрерывного и периодического действия, позволяющий производить оперативный контроль и прогноз эффективности работы печей; оптимизировать по расходу топлива конструкцию и структуру ограждений печи, режим давлений в топливных печах; определить эффективность рекуперации тепла отходящих газов; сравнить технико-экономические показатели печей различных конструкций при одинаковой производительности по структуре теплового баланса, удельному расходу топлива, термическому КПД и т.д.

8. Предложенная конструкция рециркуляционного узла, односторонняя схема отопления печи, модернизированное горелочное устройство частичного предварительного смешения и система автоматического регулирования, реализующая импульсно-рециркуляционный режим отопления, внедрены в термическом цехе электрометаллургического завода "Днепроспецсталь". Экономический эффект от внедрения мероприятий составляет 60000 рублей в год (в ценах 1990г.),

По теме настоящего исследования выполнено 16 научных работ, полный список которых находится в диссертации.Основными из них являются следующие:

1.Рыжков Г.М..Башлий С.В.Математическое моделирование эффективности тепловой работы печей//Совериенствование тепловых процессов и новые технологии промышленных установок и ТЭЦ: Тез.докл.науч.-техн.конф,-Миасс.Челябинский политехнический институт,1990.-С.15-16.

2.Рынков Г.М.,Баилий С.В.Камерная печь с управляемой рециркуляцией продуктов сгорания для термообработки проката и поковок//Повыиение

эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, качества деталей и заготовок при тепловой обработке металла:Тез.докл. Всес.науч.-техн.сем.-Волгоград, 1990.-С. 58.

3.Рыжков Г.М.,Баилий С.В.Математическое моделирование негерметичности ограядений рабочего пространства печи//Моделирование физико-химических систем и технологических процессов в металлургии:Тез. докл.Всес.сов.-Новокузнецк,1991.-С.195,

4.Рыжков Г.М..Башлий С.В.Численное моделирование и анализ работы нагревательных пе'чей//Моделирование физико-химических систем и технологических процессов в металлургии:Тез.докл.Всес.сов.-Новокуз нецк.1991.-С.203.

5.Башлий C.B., Рыяков Г.М. Определение потерь тепла вследствие негерметичности печи/Технология и оборудование производства цветных и черных металлов и сплавов:Сб.научн.тр. -Киев.1991,-С . 115-117. Ô.Башлий С.В..Рыяков Г,М.Реконструкция камерной термической рециркуляционной печи/Технология и оборудование производства цветных и черных металлов и сплавов :Сб.научн.тр. -Киев,1991,-С.117-120.

7.Ревун М.П. .Чепрасов А.И..Баилий C.B. .Андриенко А.Н.Горелка частичного предварительного смешения/Сталь,-1993.-N9.-С.87-89.

8.Рыжков В.Г..Ревун M.П..Рыяков Г .Н. .Башлий С.В.Расчет параметров греющей смеси при рециркуляции продуктов сгорания//Научные основы конструирования металлургических печей:теплотехника и экология:Тез. докл.Мендунар.сем.-Днепропетровск,1993.-С.51-52.

9.Рыяков В.Г..Ревун M.П..Рыжков Г.М..Башлий С.В.Зависимость кратности рециркуляции продуктов сгорания от конструктивных параметров печного иняектора/УНаучные основы конструирования металлургических печей:теплотехника и экология:Тез.докл.Меадунар.сем.-Днепропетровск. 1993.-С.52-53.

10.Ревун М.П.,Ба»лий С.В..Чепрасов А.И..Андриенко А.Н.Горелка частичного предварительного смешения//Научные основы конструирования металлургических печей:теплотехника и зкология:Тез.докл.Междунар. сем.-Днепропетровск,1993.-С,49-50.

11.Ревун М.П..Чепрасов А.И..Башлий C.B..Андриенко А.Н.Система импульсного отопления рециркуляционной термической печи//Научные основы конструирования металлургических печей:теплотехника и экология : Тез.докл.Меадунар.сем.-Днерропетровск. 1993.-С.54-55.

/