Энергомашиностроение 82г
Метод уравновешивания вращающихся дискретно распределенных масс
Расчет тепловых схем паротурбинных установок
Об экономичности работы ступени центробежного нагнетателя
Коэффициент потерь в рабочем колесе при использовании ВРА
О влиянии сепарирующих устройств
Особенности гидравлических схем
Повышение усталостной прочности
Пути повышения стойкости
Свойства металла двухслойных трубопроводов ДУ 850 и 350
Влияние термомеханических режимов
Влияние режимов термической обработки
Усталостная прочность соединений
Дистанционное исследование металла
Анализ повреждаемости маслоохладителей
Диспетчеризация энергетического хозяйства
Производство и распределения энергоносителей
Проектирование и внедрение средств механизации
Стенд для коррозионных испытаний
Повышение экономичности тягодутьевых машин
Некоторые характеристики работы топок
ВДНХ «Работать эффективно и качественно»
Совещание руководителей экономических служб
Состояние и пути снижения металлоемкости
Устройство для измерения полей температур
Повышение эффективности охлаждения
Экспериментальное исследование виброактивности
Колебаний вала при возникновении автоколебаний
Испытания сотовых уплотнений в воздушной среде
Расчет нестационарных термоупругих напряжений
Влияние тепловой нагрузки
Исследование влияния размеров промежуточных перегородок
О численном расчете гидромеханического клапана
Влияние ребер на жесткость конструкции
Состояние поверхностного слоя стали 06Х12НЗД
Испытание антифрикционных свойств сплавов
Деформация керамических стержней
Расчетный метод определения применимости материалов
Новые оценочные показатели
Социалистическое соревнование
Новое оборудование для изготовления мембранных змеевиков
Автоматизация фото-обработки рентгенограмм
Проблемы коррозионного растрескивания
Сварка трубопроводов из аустенитной нержавеющей стали
Рекомендации по контролю и устранению МКР
На ВДНХ «Новаторы СЭВ81»
Внедрение резьбонарезных головок
Сталь марки ЭП842
Строительство тепловых электрических станций
Устройство для отбраковки и транспортировки шаровых тел
Котел-утилизатор КН-80/40
Основные направления работы отрасли по экономии материальных ресурсов
Применение в конструкциях машин широкополочных балок
Реактивные усилия и расходы при критическом истечении вскипающей воды
Влияние промперегрева на роль ЦВД
Экспериментальная проверка расчета линзовых компенсаторов
Исследование диффузора центробежного двустороннего вентилятора
К расчету опорных подшипников горизонтальных гидротурбин
Использование силицированного графита
Линии изготовления точно-литых деталей
Свойства перлитной стали 15Х1М1ФШ
Исследование газовой атмосферы нагревательной печи
Определение допусков на метрологические характеристики контрольных отражателей
Повышение защитных свойств стекло-эмалей
Исследование плотности разъемных и сварных соединений
Испытания изделий на герметичность
Исследования гелиевой плотности фланцевых соединений
Турбостроители соревнуются за экономию топливно-энергетических и материальных ресурсов
Применение ГТЭ-150 в энергетике
Введение в эксплуатацию гидротурбин диагонального типа
Комплект измерительной системы частоты вращения ротора турбины
Преобразователь частоты ДУС-1
Леонид Александрович Шубенко-Шубин
Особенности освоения микропроцессорных средств в энергомашиностроении
Крупнейшие гидромашины насосотурбинных агрегатов зарубежных ГАЭС
Насосо-турбинный гидроагрегат ГАЭС Горнберг
Конструкция многоступенчатого лабиринтного кольцевого уплотнения
Научно-техническое творчество молодежи
Изобретательство и рационализация — резерв экономии
Изменение технологического процесса обработки ковочных и обрезных штампов
Использование показателя патентной защиты
Оценка технического уровня и качества нового изделия
Особенности и порядок расчета патентно-правового показателя
Пути экономии электроэнергии при сварке на Атоммаше
Потребление электроэнергии при сварке отдельных узлов первых корпусов
Внедрения техники ИК-электро-нагрева
Пора технической зрелости
Математическая модель и алгоритмы решения программного комплекса
Разработка и исследование трансзвуковой компрессорной ступени
Интенсификация теплообмена в трубе переменного сечения
Влияние водно-химических факторов на повышение надежности ПВД
Зависимость кинетики распада молекул
Совершенствование водно-химического режима энергоблоков
Снижение средней скорости воды в трубной системе ПВД
Состояние и перспективы производства мембранных поверхностей нагрева котлов
Технологичность конструкций роторов с верховой посадкой лопаток
Предложения по совершенствованию технологии облопачивания ЦКР с ВПЛ
Интенсификация режимов предварительной термической обработки поковок
Технология восстановления и упрочнения штоков и шпинделей арматуры
Оценка работоспособности соединений стали 08Х18НЮТ, паянных припоем ПЖК-1000
Пульсации температур в приводах СУЗ
Результаты натурных испытаний гидротурбины ГЭС Мактаквак
Определение расхода с помощью аппарата Гибсона
Комплексная автоматизация испытаний приводов СУЗ в условиях серийного производства
Испытания приводов СУЗ в сборе
Испарители мгновенного вскипания к энергоблокам 500 и 800 МВт
О погрешностях измерения рулетками
Новые термокарандаши для контроля температуры при нагреве стальных изделий
Консервация газотурбинной установки ГТН-6 в виде моноблока
Сжигание топлив в кипящем слое
Эксплуатационные испытания котла
Эффективность сжигания топлива в кипящем слое
Дмитрий Гаврилович Кузнецов
В семье единой
Из опыта патентно-лицензионной работы
Изобретательская и патентно-лицензионная работа в ВПТИэнергомаше

Исследование газовой атмосферы нагревательной печи, оснащенной форкамерно-факельными устройствами

При производстве точных заготовок их нагревают в печах открытого пламени, сжигая газо-воздушные смеси богатого состава.
В настоящее время предложены различные методы стабилизации и интенсификации процесса горения и различные конструкции устройств для сжигания этих смесей. Авторами проведено исследование газовой проходной нагревательной печи, оснащенной четырьмя фор-камерио-факельными устройствами типа ФФУ-3 и предназначенной для нагрева под штамповку заготовок турбинных лопаток из нержавеющих и жаропрочных сталей в кузнечно-прессовом цехе Ленинградского завода турбинных лопаток имени 50-летия СССР.
На рис. 1 представлена горелка ФФУ-3: в литую чугунную плиту 4 горелки ГНП встроена собственно фор-камер, изготовленная из стали Х23Н18. Газо-воздушная смесь поступает через входной патрубок 2 и сжигается в кольцевой камере. Продукты сгорания со скоростью 150...200 м/с через выходные отверстия выбрасываются в горелочный туннель, где и происходит их контакт и взаимодействие с основной смесью. Розжиг фор-камер печи производится от электрической искры с помощью установленных на фор-камерах свечей зажигания. На свечи зажигания подается напряжение 15кВ от узла зажигания и контроля пламени 3.
Параметры вспомогательной (форкамерной) смеси
Коэффициент расхода воздуха Сбф................0,75      —           0,85
Температура смеси иа входе, °С...................... 20
Давление смеси перед форкамерой, даПа............ 900—1800
Давление в форкамере, даПа................... 1000—1500
Температура в форкамере, °С...................... 900—1000
Расход смеси, % (от основной смеси) ............. 5 — 10
Проводилось сравнение двух методов сжигания газа при а~0,5: с включенными и отключенными фор-камерами. В процессе исследования определялись следующие параметры: химический состав газовой атмосферы по длине горелочного туннеля и по длине печи, при этом контролировали количественное содержание двуокиси углерода, водорода, азота, метана и окиси углерода, суммарное содержание кислорода и аргона; угар стали; глубину дефектного слоя нагреваемого металла.
Определение химического состава газовой атмосферы проводили методом газоадсорбционной хроматографии на установке, схема которой приведена на рис. 2. Установка состоит из газо-отборной водо-охлаждающей трубки, блока подготовки пробы, побудителя расхода 3, газового крана-переключателя, хроматографа.
Газо-отборная трубка 1 предназначена для отбора анализируемой смеси из различных точек контролируемого пространства. Трубка изготовляется из стали Х18Н10Т, длина трубки 1700 мм, внутренний диаметр б мм.
Блок подготовки пробы состоит из аэрозольного и химического фильтров для улавливания сажи, туманов и влаги. Фильтрующие материалы — аналитические аэрозольные фильтры АФА-ХП, АФА-ХС или АФА-ВП и ангидрон соответственно.
Для дозирования газовых проб и для коммутации газовых линий установки применялся газовый кран-переключатель Д-35 конструкции ВНИИКАнефтегаз. Собственно анализы газовых смесей проводили на хроматографе, разделительные колонки 8 и 9 которого устанавливались последовательно. Длина колонки 8 равна 300 см, колонки 9—200 см. Наполнители — силохром С-120 и цеолиты ЫаХ соответственно. Колонки изготовлялись из фторопластовой трубки (фторопласт 4д, 3,5X0,6, МРТУ 6-0,5-822—69), Колонка задержки 6 представляет собой полихлорвиниловую трубку 4000X0,2 см и предназначена для того, чтобы «задержать» попадание компонентов анализируемой смеси в камеру II детектора 7 до полного выхода последнего компонента из камеры /. Газом-носителем служил гелий, подаваемый через газовый блок из баллона. Кроме того, во вторую камеру детектора после колонки микро-компрессором поддувался воздух для обеспечения детектирования водорода.
Таким образом, Детектирование компонентов анализируемых смесей осуществлялось двумя путями: в первой камере — по принципу изменения теплопроводности смеси, во второй камере — комбинированным методом (горючие компоненты детектировались за счет теплового эффекта реакции горения, негорючие — по принципу изменения теплопроводности смеси). Анализы проводились при комнатной температуре, расход гелия 60 мл/мин, расход воздуха 2 мл/мин. Движение печных газов обеспечивалось побудителем расхода 3 со скоростью 300 мл/мин. Время отбора 3 мин, время анализа 6 мин. Схема расположения Точек отбора газовых проб приведена на рис. 3.
Отбор проб исходной газо-воздушной смеси проводился из трубопроводов с повышенным давлением. Побудитель расхода и- газо-отборная трубка в этом случае не применялись.
Отобранная краном Д-35 доза печных газов подается в колонку, на которой происходит разделение смеси на сумму легких компонентов (водород, кислород, аргон, азот, метан и окись углерода), двуокись углерода и продукты пиролиза природного газа. Далее разделенная смесь проходит через камеру / детектора и колонку задержки в разделительную колонку 9 и затем в камеру II детектора. На колонке 9 происходит разделение суммы легких компонентов на составляющие. На рис. 4 приведены хроматограммы разделения исходной газовоздушной смеси I (пунктирная линия) и печных газов, образующихся при сжигании газа с а~0,5 (сплошная линия). Пики 1 — 5 соответствуют веществам, обнаруженным в камере детектора после разделения смеси на колонке 5, пики 6—10—в камере детектора после колонки.
Двуокись углерода и продукты пиролиза сорбируются цеолитом при комнатной температуре практически необратимо.
На рис. бив табл. 1 и 2 4 приведены данные по распределению состава атмосферы по длине горелочного туннеля и по длине рабочего пространства печи (см. табл. 2), которые свидетельствуют о резком ускорении процесса сгорания и более интенсивном формировании защитной среды в горелочных туннелях при включении форкамер, что приводит к выравниванию концентраций компонентов в рабочем пространстве печи. Основное различие результатов сравниваемых вариантов сжигания природного газа заключается в снижении концентрационной неравномерности продуктов сгорания и по длине горелочного туннеля, и по длине рабочего пространства печи. При отключении фор-камер горелки, установленные на печи, работали не идентично, наблюдался значительный разброс концентраций по горелочным туннелям и по рабочему пространству печи, а в отдельных случаях неустойчивое горение газо-воздушной смеси. Сравнение равномерности газовой атмосферы по длине горелочного туннеля и по длине рабочего пространства печи показывает, что при включении ФФУ формирование защитной среды заканчивается уже в горелочном туннеле, а перепады концентраций уменьшаются в 3—6 раз, что и обеспечивает поступление из всех горелочных туннелей в рабочее пространство печи газовой атмосферы со стабильным составом.
Составы продуктов сгорания различаются и по абсолютным значениям: при форкамерно-факельном сжигании повышается содержание компонентов-восстановителей, а остаточное количество исходных компонентов (кислород, метан) существенно снижается по сравнению с их количеством при сжигании без фор-камер. Содержание сажи снижается с 3 до 0,5 г/м3, т. е. более чем в 5 раз.
Однако при сжигании газа с дефицитом кислорода атмосфера печи формируется не только продуктами неполного сгорания, но и продуктами пиролиза газа, причем при температуре Тг= 1150 °С и коэффициенте расхода воздуха а=0,5 пиролизат в основном состоит из ацетилена (в пике 4) и углеродов (в пике 5), образование которых отчетливо видно при сравнении хроматограмм исходной газо-воздушной смеси и атмосферы печи.
По-видимому, компоненты пиролизата, особенно ацетилен и пропилен, вступают во взаимодействие с нагреваемым металлом. В работе [5] исследовано влияние ацетилена на высокотемпературное науглероживание сталей П1Х-15 и У8 и показано, что в интервале температур 1000... 1300 °С ацетилен играет определяющую роль в процессах науглероживания. На рис. 6 представлены хроматограммы печных газов, полученные авторами при работе печи в режиме а=0,52, Т= 1150 °С (пунктирная линия — после выхода на режим, сплошная линия — после загрузки печи образцами стали 20X13 в сплава ЭИ-893). При сравнении хроматограмм видно, что количество продуктов пиролиза изменяется лри внесении в печь образцов: пик 4 уменьшился в 1,5 раза, пики 3 и 5 уменьшились до уровня фона.
На рис. 7 приведены кривые зависимости сигнала детектора хроматографа (в виде площади под пиком) от коэффициента расхода воздуха а для компонентов пиролизата, водорода и окиси углерода (см. хроматограммы рис. 4, 6, пики 4,5,6,10). Коэффициент расхода воздуха рассчитывался по методу Копытова [4]. Значения площадей под пиками взяты на шкале регистраций пиков (масштаб 1:5 для пиролизата, 1 : 50 для водорода, 1 : 10 для окиси углерода). Из приведенных данных следует, что пиролизат в заметном количестве образуется при а<0,7, причем количественный и качественный состав его больше зависит от коэффициента расхода воздуха, чем состав продуктов сгорания. Пик 4, в котором идентифицирован ацетилен, образуется при а<0,70, пик 5, в котором идентифицированы углеводороды С (в частности, пропилен), образуется при а<0,60. Дальнейшее изменение количеств пиролизата при уменьшении а более резкое, чем изменение количеств водорода и окиси углерода. Следовательно, при условии постоянства состава исходного газа в интервале а=0,42-=-0,70 концентрация продуктов пиролиза является более чувствительным индикатором правильности поддержания соотношения газ— воздух, чем продукты сгорания, причем для этой цели, по-видимому, достаточно использовать только один из продуктов пиролиза.
Интенсификация процесса сгорания природного газа при форкамерно-факельном сжигании оказала положительное влияние на распределение температур в горелочных туннелях (рис. 8), в рабочем пространстве печи и на теплообмен в рабочем пространстве печи. При включенных фор-камерах температура в горелочном туннеле на расстоянии 400 мм от носика горелки на 150 °С выше, чем при работе без фор-камер. Температуры в разных горелочных туннелях так же, как и составы продуктов сгорания при форкамерно-факельном сжигании, отличаются незначительно (±15 °С). В случае работы горелок без фор-камер наблюдается большой разброс значений температур в различных горелочных туннелях (±50 °С). Неравномерность температур по длине рабочего пространства печи при включении фор-камер уменьшилась с ±30 до ±15 С. Производительность печи при нагреве заготовок турбинных лопаток при форкамерно-факельном сжигании газа выше на частности заготовок турбинных лопаток из стали 20X13, проводились с помощью методов оптической металлографии, микро-твердости, микро-рентгеноструктурного и гравиметрического анализов. Результаты исследований приведены в табл. 3.
Вывод
Проведенные исследования показали, что при сжигании газа с а~0,5 применение форкамерно-факельных горелочных устройств обеспечивает более точное поддержание технологического режима нагрева металла (за счет интенсификации и стабилизации процесса горения), высокую концентрационную и температурную равномерность, снижение угара стали и обезуглероживания металла в 2 раза, а также повышение производительности печи на 12...15 %.



 
Яндекс.Метрика