Дутьевая фурма доменной печи

Дутьевая фурма доменной печи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Г мА. Д. Гречихин, Ю. А. Батеха, В. С. Любимов, 3. l6. Плоткин, А. А. Бачинин и Е. И. Хрущев

I (72} Авторы изобретения (7t} Заявитель

Донецкий научно-исследовательскнн институт черной ме гия- 1

:"= -..;-,.с (54) ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Щ /д

d ад р где h

Изобретение относится к черной металлур1 гии и может быть использовано в доменном производстве при подаче в фурменную зону заменителей кокса, например природного газа.

Подача природного газа в горн доменной печи производится, как правило, через одну

S газоподводящую трубку, проходящую через водоохлаждаемую полость воздушной фурмы и выходящую в верхнюю полость фурмы на расстоянии 150 — 200 мм от ее среза, Диаметр

1О газоподводящей трубки, определяющий при постоянном давлении природного газа глубину проникновения его струи в поток дутья, выбирается из условия обеспечения максимального расхода природного газа и остается неиз15 менным при изменении расхода природного газа на фурму. Даже при наличии в цехе доменных печей разного объема, работающих с различными соотношениями скоростей потоков природного газа и дутья, воздушные фурмы чаще всего оборудуются газоподводящими трубками одинакового внутреннего диаметра. Недостатком применяемого подвода является отсутствие воэможности регулирования глубины проникновения струи природного газа в поток воздушного дутья н поддержания ее величин на оптимальном уровне прн изменении его рас. хода, что отрицательно сказывается на полноте окисления природного газа и равномерности распределения продуктов сгорания по сечению печи, а в конечном счете — на коэффициенте замены кокса природным газом или другой топливной добавкой.

Относительная глубина проникновения определяется зависимостью — абсолютная глубина проникно. вения; — диаметр выходного сечения газоподводящей трубки; — опытный коэффициент, зависящий от угла встречи, при

e = 90 величина К наибольшая и составляет 2,2;

3 9088!

Nl u A — скорости потоков газа и дутья соответственно; р и р — плотности потоков газа и дутья

Г в рабочих условиях соответственно. 5

Иэ этой зависимости следует, что увеличе. ние глубины проникновения и, следовательно, степени сме»пения способствует ввод струи газа под утлом 90 к потоку дутья и увеличение скорости газа за счет уменьшения сечения газоподводящей трубки (при постоя»п»ом давлении природного газа) .

При постоянном диаметре гаэоподводящей трубки уменьшение расхода природного газа приводит к уменьшению глубины проникновения его струи в поток дутья и уменыпению степени его использования в печи.

Так, для условий доменной печи объемом

1033 м при внутреннем диаметре гаэоцодводящей трубки 22 мм и диаметре воздушной фурмы 180 мм уменьшение расхода природного газа с 13% по отношению к дутью до 7 и 5% приводит к уменьшению глубины проникновения с 91 м до 51 и 40 мм соответственно.

При h менее 90 мм (ось фурменной зоны) наблюдается неполнота сгорания природного газа в фурме, неравномерность распределения продуктов его сгорания по сечению горна,, что ухудшает эффективность использования

30 природного газа в печи. Значительное проникновение струи газа за осевую зону (h) 90 мм) также отрицательно сказывается на эффективности использования газа, так как в этом с случае факел горения его приближается к противоположной от места ввода газа стенке фурмы, что приводит к возрастанию тепловых потерь с охлаждающей водой. Таким образом, имеется технолоп»ческая целессобраэность поддержания глубинь» проникновения струи природного газа при изменении его расхода на оптимальном уровне (h — дф ), Достигнуть

2 этого можно, если ввод природного газа в воздушную фурму осуществить через две или более трубок переменного сечения.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является дутьевая фурма доменной пеи, содержащая водоохлаждаемый корпус с каналом для подвода дутья, фланец и топливоподводящие трубки, проходящие через водоохлаждаемую полость фурмы и соединенные с каналом (; 1.

Недостатком этой фурмы является отсутствие воэможности изменять скорость природного газа, так как обе трубки имеют одинаковый диаметр.

Цель изобретения -- создание условий для регулирования глубины проникновения природного газа и улучшения смешения его с дутьем, повышение равномерности распределения водорода по сечению лечи и степени ис. пользования восстановительной энергии газового потока, Указанная цель досп»гается тем, что в фурме трубки выполнены с разными выходными сечениями, составляющими 0,4 — 1,2 и

1,2 — 5,0% площади выходного сечения канала фурмы, Подача через несколько трубок разного диаМетра осуществляется с целью уменьшить сопротивление газоподводящего тракта в случае недостаточного давления природного газа.

Переключение подачи газа осуществляется кра ном, установлеш»ым вблизи фланца фурмы.

Для того, чтобы исключить течение топливного потока по внутре»п»ей поверхности фурмы и обеспечить хорошее смешение с дутьем скорость истечения природного газа (мазута) при реально возможных изменениях его расхода должна составлять 0,7 — 1,2 скорости дутья. При уменьшении этого отношения ниже 0,7 наблюдается ухудшение степени окисления природного газа в фурменной полости и его использования. Увеличение этого соотношепил выше

1,2 привод»»т к перемещению факела к противоположной стенке фурмы н существе»»дому увеличению потерь тепла с охлаждаю»цей водой.

Указапньп» диапазон соотношения скоростей потоков обуславливает проникновение струи газа к центру фурмы при незначительном увеличении тепловых потерь через фурму. Задаваясь величиной h, райной — dy, и величиной

Ylp

2 —, равной 0,7 и 1,2, по преобразованной

Фд формуле (1) можно найти диаметры трубок, обеспечивающих оптимальное условие замешивания природного газа с дутьем для указанпь»х соотношений их скоростей, определяемых изменение расхода природного газа.

Для типичных условий плавки t> = 1100 С, р„= 4 атм, р» = б атм, р„= 4,02 г/см,. р = 1,02 г/см, d = 180 мм, величина d

4 Ф

W составит 17 и 30 мм соответственно для

М/д

0,7 и 1,2, а сечения трубок 0,8 и 3% площади выходного отверстия воздушной фурмы.

Для реально возможных расходов природного газа диаметры газолодводящих трубок могут быть 12 — 20 и 20 — 40 мм, аих сечения С,;- „2

-9O8S

5 и 1,2 — 5,0% площади выходного сечения anaïóøной фурмы.

При изменении предлагаемой схемы ввода природного газа (а она целесообразна и прн вдувании в печь мазута) вдуваемое топливо сгорает уже в пределах самой фурмы. Поскольку температура дутья на современных печах находится на уровне 1100 — 1200 С, то при существующих расходах природного газа (до 10 — 15% к дутью) при хорошем смещении 10 смесь получается с температурой по крайней мере не ниже 850 — 900 С, а температура вспышки природного газа составляет 645 С.

Таким образом, создаются условия для сгорания инжектируемой добавки в пределах фурмы15

При этом увеличивается объем газов в фурменном приборе и их температура. Это вызывает повышение давления и скорости истечения газовой смеси из фурмы, естественно, рост кинематической энергии дутья. В свою оче- gg редь, увеличение кинетической энергии дутья воздействует на размеры фурменной зоны и улучшает распределение газов-восстановителей по радиусу печи. При этом сгорание в нределах фурмы только 10% природного газа при- 25 водит к увеличению кинетической энергии на

30 o.

На чертеже показана фурма, продольный разрез.

Конструкция фурмы доменной печи состо- ЗО ит из водоохлаждаемого корпуса 1, фланца 2, топливоподводящих трубок 3 и 4, пропущенных через фланец 2 и водоохлаждаемую полость 5 фурмы, и крана-переключателя 6. Зля улучшения условий сжигания вводы топливоподводящих трубок 3 и 4 в ноток дутья расположены под углом 90 к нему на различном расстоянии от фланца по окружности воздушной фурмы.

Фурма используется следующим образом. 4о

Природный газ поступает через кран-переключатель 6 к топливоподводящим трубкам

3 и 4 разного сечения (0,4 — 1,2 и 1,2 — 50% площади выходного отверстия воздушной фур(2 6 мы). В зависимости от установленного расхо да газа выбирается;рубка нужного диаметра, обеспечивающая проникновение струи газа в центральную зону фурменной полости. При изменении расхода газа подача его посредством крана переключается на другую трубку, что обеспечивает сохранение оптимальных условий его окисления в фурме при изменившемся расходе, Конструкция предлагаемой фурмы позволяет регулировать условия смесеобраэования и сжигания вдуваемых дополнительных топлив при различных соотношениях их с дутьем и пригодна к установке на доменных печах разного объема, увеличивает равномерность распределения продуктов горения дополнительных топлив и горновых газов ло сечению печи.

Кроме того, сохраняется простота конструкции и обслуживания фурм, сопротивление газоподводящего тракта.

При применении предлагаемой фурмы следует ожидать сокращения расхода кокса за счет увеличения степени использования газового потока и увеличения количества вдуваемых топлив при сохранении высоких коэффициентов замены.

Формула нзoáретения

Дутьевая фурма доменной печи, содержащая водоохлаждаемьй корпус с каналом для подвода дутья, фланец и топливоподводяпяче трубки, проходящие ерез водоохлаждаемую полость фурмы и соединенные с каналом, отличающаяся тем, что, с целью достижения полноты газификации топлив, трубки выполнены с разными выходными сечениями, составляющими 0,4 — 1,2 и 1,2 — 5,0%площади выходного сечения канала фурмы.

Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 477194,,кл, С 21 В 7j16, 1975.

908812

Составитель Ю. Серов

Техред> Т.Маточка

Корректор М. Лемчнк

Редактор Ю. Ковач

Заказ 752/28

Филиал ППП "Патент ", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 587 Подписное цыц,1П1а Государственного комитета СССР по делам изобретеииВ и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскал наб., д. 4/5