Способ подачи дутья в шахтную восстановительно-плавильную печь

 

Изобретение относится к доменному производству. Цель изобретения - повышение степени использования газов в печи и экономия кокса. Способ заключаетсяв установлении частоты подачи 0,02 - 1,5 Гц взрывных импульсов дутья при количестве образующихся при взрыве газов, равном 0,1-3,0 объема прифурменной зоны рыхления в печи. Использование способа повьшает производительность печи и на 1-2% снижает расход кокса. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (504 С 21 В 13 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТКРЫТИЙ (21) 4131192/23-02 (22) 23. 07. 86 (46) 23.01. 88. Бюп. У 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (72) В.И.Мойкин, Л.Я.Шпарбер, Б.В.Качула, В.С.Новиков и Б.А.Марсуверский (53) 665,181.4 (088,8) (56) Тихомиров E.Н. Комбинированное дутье доменных печей, - M. Металлургия, 1974, с. 55-56.

Патент Японии N 16-720 кл. 67, 1965.

„;SU,» 1368333 А1 (54) СПОСОБ ПОДАЧИ ДУТЬЯ В ШАХТНУЮ

ВОССТАНОВИТЕЛЬНО-ПЛАВИЛЬНУЮ ПЕЧЬ (57) Изобретение относится к доменному производству. Цель изобретения — повышение степени использования газов в печи и зкономия кокса.

Способ заключается- в установлении частоты подачи 0,02 — 1,5 Гц взрывных импульсов дутья при количестве образующихся при взрыве газов, равном 0,1-3,0 объема прифурменной зоны рыхления в печи. Использование способа повышает производительность печи и на 1-27. снижает расход кокса.

1 табл.

1368333

Изобретение относится к металлургии, в частности к доменному производству.

Цель изобретения -" повышение сте5 пени использования газов в печи и экономия коксa..

Сущность способа заключается в следующем.

В емкость, соединенную с фурмой, 10 вводят компоненты взрывчатого вещества, например природный газ и кислород (воздух), в соотношении, обеспечивающем взрывание газовой смеси, и инициируют взрывчатую смесь одним 15 иэ известных способов. Образующаяся при взрыве ударная волна движется по оси фурмы в печь, увеличивая давление и скорость окислительного и топливно-восстановительного газов. 20

Дополнительное количество движения, сообщаемое взрывом взрывчатой газовой смеси струе окислительного и топливно-восстановительного газов, передается коксу в разрыхленной зоне перед фурмой и столбу шихты в центральной части горна, что увеличивает зону разрыхления и проникновения струи дутья к оси столба шихты, обеспе плавает более равномерное ЗО распределение газов по сечению горна, активизирует его работу и улучшает сход шихты.

Укаэанные улучшения работы печи достигаются за счет повышения давле35 ния и массовой скорости в струе .дутья, разрушения части более плотного столба шихты в центральной зоне горна, а также за счет разрушения детонационной волной взрыва сводов 40 шихты по высоте печи, особенно в зо-. не раэмягче ыя и плавления.

Для смеси природного газа с кислородом при взрыве дополнительное давление достигает 1500 кПа, а массовая 45 скорость шихты 1-6 м/с.

Материалы, к которым относится кокс, также как и другие насыпные материалы разрушаются при давлении

1000-2000 кПа и массовых скоростях

1-10 м/с. Исходя иэ этих результатов, определено,,что допустимая максимальная мощность взрыва, а следовательно, и максимальный объем взрывчатой смеси газов должны быть таким, чтобы объем газов - продуктов взрыва не превышал 3-4 объема прифурменной эоны раэрыхления. Минимальный объем взрывчатой смеси, взрыв которой может оказать заметное воздействие на работу доменной печи, определяется из расчета получения количества газов-продуктов взрыва около О,1 объема зоны разрыхления.

Эффект воздействия взрывных импульсов связан с их частотой: чем она выше, тем эффективнее, а при данной частоте от мощности взрыва. Согласно экспериментальным данным частота обрушений сводов кокса, равная частоте колебаний давления дутья,составляет 1,0 - 1,5 Гц (т.е. до 90 pas в 1 мин). Наиболее эффективная частота взрывов — частота, совпадающая с частотой обрушений (когда обеспечивается максимальное разрыхление столба шихтовых материалов), или,по крайней мере, не чаще ее, т.е. частота взрывов должна быть не больше

90 раз в 1 мин.

При частоте взрывных импульсов

10-20 раз в 1 мин энергия взрывов может использоваться достаточно эффективно. Сокращение частоты взрывов снижает эффект от использования способа за счет проникновения в центр печи малой части дутья.

Доменная печь работает на воздушном дутье с топливной добавкой, в виде природного газа. Дутье подается в печь через фурмы диаметром

180 мм, скорость истечения дутья

180 м/с. Объем эоны разрыхления (фурменной) 0,3 м, ширина 0,5 м, длина 1 «5 M °

Пример 1. Периодическую часть природного газа и воздуха в количестве 0,0004 (10X) и 0,0036 м (90X) при нормальной температуре и давлении 0,4 - 0,6 МПа подают во взрывную камеру объемом 0,004 м, примыкающую ь к соплу фурменного прибора. Предельные концентрации природного газа во взрывной смеси с воздухом 5,5

14,67., температура воспламенения смеси 550 С частота. взрывов 45 раз в

I мин.

При взрыве смеси образуется

0,03 м газов - продуктов взрыва, .что составляет 0,1 объема фурменной зоны (нижнее граничное значение).Эти газы выталкивают из фурмы струю дутья со скоростью 230 м/с, т.е. скорость дутья при взрыве увеличивается на 267, на столько же увеличивается и глубина фурменной эоны.

1368333

В практике доменного производства известен способ увеличения длины фурменной зоны за счет уменьшения диаметра фурм (максимум на 15-20 мм).

По известному способу уменьшение диаметра фурм на 20 мм обеспечивает увеличение скорости дутья и глубину проникновения струи на 25 . Так как эти результаты соизмеримы с резуль- 10 татами по предлагаемому способу (при взрыве с получением количества взрывных газов 0,1 объема фурменной зоны), то очевидно, что использование взрыва меньшей мощности нецеле- 1б сообразно °

Пример 2. При условиях, аналогичных примеру 1, периодически во взрывную камеру подают 0,0108 мз (10 ) природного газа и 0,0976 м 20

{90 ) воздуха. Объем взрывной каме» ры 0,108 м . При взрыве образуется

0,9 м продуктов горения, что состав3 ляет 3, О объема фурменной зоны (верхнее граничное значение). В этих усло- 25 виях скорость дутья на выходе из фурми 850 м/с, а глубина зоны проникновения дутья увеличивается до 7,2 м (или на 370 .). Так как даже самые мощные доменные печи объемом 5000 м 30 имеют радиус горна 7,3 м, то очевидно, что дальнейшее увеличение мощности взрыва нецелесообразно.

Пример 3. Условия как в примере 1. При сокращении частоты взрывов до 1 раза в 1 мин (нижнее граничное значение) эффект взрыва снижается,. глубина зоны проникновения струи дутья уменьшается на 25 . за счет образования плотного слоя шихты в моменты между взрывами. Однако при этом обеспечивается улучшение работы горна по сравнению с известным способом (уменьшением диаметРа фурм) °

Дальнейшее снижение частоты взрыва 4> нецелесообразно, так как эффект взрыва становится меньше эффекта снижения диаметра фурм печи небольшой части дутья, При сокращении числа взрывов до 1-8 раза в 1 мин может быть еще получен положительный эффект в работе печи.

Пример 4. Условия как в примере 1. Увеличение частоты взрыва до 90 pas в 1 мин (верхнее граничное значение) увеличивает его эффективность, глубина зоны проникновения увеличивается на 25 . Однако увеличение частоты взрыва свыше 90 раз в

1 мин нецелесообразно, так как в этих условиях частота обрушений сво" дов кокса в фурменных очагах становится больше частоты обрушений,обусловленных скоростью crop ания кокса за счет кислорода дутья, что вызывает неровный сход шихты и "тугой ход печи".

II р и м е р 5. Периодически часть природного rasa и воздуха в количестве соответственно 0,001 (10 ) и

0,009 м (90 ) при нормальной температуре и давлении 400-600 кПа по( дают во взрывную камеру объемом

0,010 м, примыкающую к соплу фурменного прибора (предельные концентрации природного газа во взрывной смеси с воздухом 5,5-14,6, температура воспламенения смеси 556 С).

При взрыве взрывчатой смеси образуется около 0,083 м газов - продуктов взрыва, что составляет 0,28 объема прифурменной разрыхленной soны в печи. Температура продуктов взрыва около 2000 С.

Объем полости сопла и фурмы, через которые проходит поток дутья, составляет около 0,07 м . Газы—

3 продукты взрыва выталкивают из сопла и фурмы струю дутья со скоростью примерно 640 м/с, т.е. на выходе из фурмы скорость дутья при взрыве увеличится на 250 . Это обеспечит при частоте подачи взрывных импульсов

10-90 раз в 1 мин увеличение глубины проникновения дутья в печь, а следовательно, длины зоны разрыхления с 1,5 до 5,2 м. Ширина разрыхления зоны, при этом, существенно не изменитсч

С уменьшением частоты взрывов до

1-3 раза в 1 мин глубина проникновения дутья в печь уменьшается до

1,9-2,1 м.

Пример 6. При условиях, аналогичных примеру 1, объем взрывной камеры и взрывчатой смеси газов берут 0,037 м из расчета получения газов — продуктов взрыва в объеме, равном 1 объему зоны разрыхления, т.е. 0,3 мз. В этом случае скорость дутья на выходе из фурмы при взрыве повышается до 760 м/с (на 322 ),что обеспечивает при частоте взрывов

10-90 раз в 1 мин увеличение глубины проникновения дутья в печь до 6,3 м.

Средняя ширина зоны разрыхления также увеличивается на 0,05-0,2 м в свя1368333 ет увеличение скорости дутья примерно на 25%, увеличение длины эоны раэрыхления при этом составит также около 25, а средняя ширина уменьшится с 0,5 до 0,44 м.

Сравнительная оценка известного и предлагаемого способов (при pasличной частоте подачи взрывных им10 пульсов - f, раз/мин) по активизацйи работы горна печи приведена в таблице.

Способ

Параметры зоны разрыхления предлагаемый при отношении объема газов-продуктов взрыва к объему зоны разрыхления известный (уменьшение диаметра фурмы от 180 до 160 мм) .1,0

0,28

f=10-90 f=l-3

f=10-90 :Г=1-3

Увеличение длины у %

2 7-40

33-4 7

322

247

Изменение средней ширины,%

Не изме- Не.изме- +(10-40) +(10-40) няется няется

-12

Увеличение площади горизонтсечения, %

247

364-488 47-105

27-40

Способ подачи дутья позволяет значительно увеличить глубину проникновения дутья в печь, даже от центра горна самых мощных доменных печей (диаметр горна 15 м). Одновременно

45 существенно увеличивается площадь сечения зоны разрыхления. Отмеченные преимущества обеспечивают повышение активности работы горна, улучшение схода шихты и более равномерное расп- 5

50 ределение газа в печи, эа счет чего предоставляется возможность увеличить расход путья на 2-4 и повысить степень использования восстановительного rasa. Производительность печи при этом повышается, а расход кокса снижается на 1-2 . зи с повышением давления газов. С

I уменьшением частоты взрывов до 1-3 раз в 1 мин глубина зоны разрыхления уменьшается и составляет 2,0-2,2 м.

И практике доменного производства известен способ увеличения длины зоны раэрыхления sa счет уменьшения диаметра фурмы.

И отличие от изобретения по известному способу уменьшение диаметра фурм от )80 до 160 мм обеспечиваФормула изобретения

Способ подачи дутья в шахтную восстановительна-плавильную печь, включающий пульсирующую подачу через фурму окислительного газа и топлива, отличающийся тем, что, с, целью повышения степени использования газов в печи и экономии кокса, окислительный гаэ и топливо подают в поток дутья при вводе в печь в соотношении, обеспечивающем взрывание смеси с частотой 0,02-1,5 Гц, и мощностью, обеспечивающей газообразование в количестве 0,1-3,0 объема прифурменной зоны рыхления в печи.