САДОЧНЫЕ ПЕЧИ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Садочные печи характеризуются переменным по времени температурным режимом и необходимостью достижения возможно большей равномерности распределения температур по объему рабочего пространства в каждый период цикла. В связи с этим количества тепла, подаваемого в различные периоды цикла, различаются в 10-15 раз.
Простейшие типы садочных печей (камерные со стационарным или выдвижным подом, с внешней механизацией) в настоящее время в прокатных цехах металлургических предприятий применяются крайне редко. Получают распространение садочные печи, в которых загружают, разгружают и передают изделия из камеры в камеру с помощью печного рольганга или шагающих балок. Для таких печей системы отопления решаются аналогично системам отопления проходных и протяжных печей (примером может служить печь, схема которой показана на рис. 1.12). Разумеется, для садочных печей специально должна быть проработана возможность широких пределов изменения подвода тепла. Для обеспечения высокой равномерности температур по объему рабочего пространства целесообразно организовать рециркуляцию среды за счет энергии факелов горелок или с помощью циркуляционных вентиляторов.
Своеобразна система отопления колпаковых печей для отжига рулонов полосы — одного из самых распространенных типов садочных печей. В этих печах стопу рулонов накрывают металлическим муфелем, а затем нагревательным колпаком, в котором расположены горелочные устройства. Продукты сгорания из-под нагревательного колпака удаляют с помощью воздушного эжектора. Подача тепла в течение цикла нагрева должна колебаться в пределах 1:12—1:15.
В колпаковых печах, построенных по первоначальным проектам, на нагревательном колпаке установлены радиально инжекционные горелки в специальных топках, экранированных от муфеля корундовыми плитками. Однако необходимые высокие пределы регулирования недостижимы при инжекционных горелках. Поэтому применено позиционное регулирование. В начале цикла нагрева подачу топлива регулируют двухпозиционно: тепловая мощность колпака или 10—15 % тепловой мощности. При достижении заданной температуры в месте установки стендовой термопары закрываются дроссели на газопроводе и воздухопроводе. В результате максимальное количество тепла, которое можно подать в печь, сокращается до 50 % тепловой мощности. С этого момента регулирование ведется двухпозиционно: 50 % или 10—15 % тепловой мощности. Минимальное количество газа поступает через байпас вокруг регулирующего дросселя. Подача эжектирующего воздуха в эжектор настроена так, чтобы при минимальном расходе газа разрежение под колпаком повышалось. В результате горелки работают с повышенным коэффициентом расхода воздуха, что исключает опасность проскока пламени в горелку.
Такая система успешно работает на смеси коксового и доменного газов. При работе же на природном газе возникли трудности. Топка разогревалась до 1500—1600 °С, а при минимальном расходе газа быстро охлаждалась воздухом, подсасываемым через горелку. В результате наблюдались местные перегревы садки против топок, топки быстро разрушались. При больших расходах газа в холодные топки происходили хлопки. Это положение было исправлено переделкой горелок на работу с а = 1,3 и подачей минимального количества газа не через горелку, а через специальную трубку в нижней части топки. Топки стали меньше перегреваться, а при минимальных рас-
ходах меньше остывать, так как подаваемый через трубку газ сгорал с воздухом, подсасываемым через горелку. Эти осложнения привели к решению применять для колпаковых печей инжекционно-атмосферные горелки частичного предварительного смешения, установленные в два ряда по высоте тангенциально. Нагрев стал мягче, а стойкость кладки повысилась. Однако подсос вторичного воздуха под действием разрежения в колпаке приводит к значительному и трудноуправляемому повышению коэффициента расхода воздуха. Это, естественно, вызывает некоторое повышение удельного расхода топлива.
Оптимальным решением системы отопления колпаковых печей является применение горелок с принудительной подачей воздуха, имеющих широкий диапазон регулирования коэффициента расхода воздуха, а также рекуперация тепла уходящих продуктов сгорания для подогрева воздуха горения. В этом случае представляется возможным добиться повышения качества нагрева, стойкости печи и снижения расхода топлива.
Этот пример иллюстрирует процесс разработки системы отопления, необходимость комплексного решения при выборе горелочных устройств и схемы регулирования тепловой работы печи, важность учета технологических, эксплуатационных и экономических факторов.