Система подготовки газообразного топлива для доменной печи

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для вдувания газообразного топлива в воздушные фурмы доменных печей. Система подготовки газообразного топлива для доменной печи содержит трубопроводы топливного газа, инертного газа и кислорода, коллектор с трубопроводами для подачи газа к воздушным фурмам и смесительную камеру. Трубопроводы снабжены запорной, предохранительной и регулирующей аппаратурой. Смесительная камера содержит расположенную перпендикулярно ее продольной оси трубу с заглушенным торцом и с выпускными отверстиями в стенке, соединенную с трубопроводом кислорода. Входное отверстие смесительной камеры соединено с трубопроводом топливного газа, а выходное - с коллектором, а отношение площадей этих отверстий к площади поперечного сечения камеры соответственно составляет 0,05...0,5 и 0,005...0,35. Стенки трубы в смесительной камере, обращенные навстречу и в сторону движения газа в ней, выполнены сплошными и ограничивают секторы трубы с углами 20...120^o и 60...120^o, соответственно, а ее диаметр равен 0,2 ...0,8 поперечного размера камеры. 1 с.и. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к доменному производству, и может использоваться для подачи газообразного топлива в воздушные фурмы доменной печи.

Известна система подготовки газообразного топлива для доменной печи, предназначенная для регулирования давления и расхода топливного газа, вдуваемого в доменную печь, и распределения его по воздушным фурмам печи /1/. Система включает: подводящий трубопровод топливного газа, снабженный запорной, предохранительной, измерительной и регулирующей аппаратурой; обводной трубопровод, снабженный задвижками и свечой; кольцевой коллектор с патрубками для подвода газа к каждой воздушной фурме, снабженный запорной и предохранительной аппаратурой.

Недостатками известной системы подводки газообразного топлива для доменной печи являются: отсутствие измерительной и регулирующей аппаратуры на патрубках, подводящих топливный газ к фурмам; отсутствие устройств для предотвращения образования взрывоопасных смесей в системе, отсутствие устройств поддержания заданного соотношения между расходами вдуваемого топливного газа и дутья (или кислорода и дутья); отсутствие в системе устройства, обеспечивающего эффективное сжигание газообразного топлива в фурменной зоне.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система подготовки газообразного топлива для доменной печи, включающая трубопровод топливного газа с запорной, предохранительной, измерительной и регулирующей аппаратурой; присоединенный к нему трубопровод с запорной и регулирующей аппаратурой для продувки и наполнения инертным газом трубопровода топливного газа; обводной трубопровод с запорной и регулирующей аппаратурой; разводящий коллектор с трубопроводами для подвода газа к каждой воздушной фурме, снабженными запорной, предохранительной, измерительной и регулирующей аппаратурой /2/. Данная система подготовки газообразного топлива для доменной печи, являющаяся прототипом изобретения, во многом устраняет недостатки предыдущей системы-аналога, но сохраняет главный ее недостаток, а именно, она не обеспечивает эффективной сжигание газообразного топлива в доменной печи, что вызывает перерасход кокса на выплавку чугуна.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка и снижение за счет этого расхода кокса на выплавку чугуна.

Цель достигнута тем, что система подготовки газообразного топлива для доменной печи, содержащая трубопроводы топливного и инертного газов, коллектор с трубопроводами для подвода газа к воздушным фурмам, обводной трубопровод и запорную, предохранительную, измерительную и регулирующую аппаратуру, установленную на трубопроводах, дополнительно снабжена трубопроводом кислорода и смесительной камерой с входным и выходным отверстиями, содержащей расположенную перпендикулярно ее продольной оси трубу с заглушенным торцом и с выпускными отверстиями в стенке, причем входное отверстие, площадь которого составляет 0,05 - 0,5 площади поперечного сечения камеры, соединена с трубопроводом топливного газа, а выходное отверстие, площадь которого составляет 0,005 - 0,35 площади поперечного сечения камеры, соединено с коллектором, при этом обводной трубопровод присоединен к трубопроводу топливного газа и к коллектору, а трубопровод инертного газа соединен с трубопроводом кислорода.

Цель достигнута также тем, что диаметр трубы в смесительной камере составляет 0,2 - 0,8 ее поперечного размера, а части стенки трубы обращенные навстречу и в сторону движения газа в смесительной камере, выполнены сплошными, причем сплошная часть стенки трубы, обращенная навстречу движения газа, ограничивает сектор трубы с углом равным (20 - 120^o), а сплошная часть стенки трубы, обращенная в сторону движения газа, ограничивает сектор трубы с углом, равным (60 - 120^o).

На фиг. 1, 2, 3 представлены: схема подготовки газообразного топлива для доменной печи (фиг.1) и схемы разреза смесительной камеры по горизонтальной (фиг.2) и вертикальной (фиг.3) плоскостям.

В состав системы подготовки газообразного топлива для доменной печи входят трубопровод топливного газа 1, трубопровод кислорода 2, трубопровод инертного газа 3, обводной трубопровод 4, коллектор 5 с трубопроводами 6 для подачи газа к воздушным фурмам 6, смесительная камера 8. В указанных трубопроводах установлена запорная, предохранительная, измерительная и регулирующая аппаратура, к которой относятся: задвижки, вентили и электрофицированные задвижки 9, регулирующие клапаны 11, обратные клапаны 12, измерительные диафрагмы 13, свечи 14, а также не показанные на схеме регуляторы расхода и давления и термодатчики. Трубопровод подачи кислорода снабжен пылесборником 15, а трубопровод инертного газа - газонакопителем 16. В смесительной камере 8 находится труба 17 с заглушенным торцем 18 и выпускными отверстиями 19, соединенные с кислородопроводом 2.

Трубопроводы 1, 2, 3 служат для подачи в смесительную камеру 8 топливного газа, кислорода и инертного газа соответственно. Обводной трубопровод 4 предназначен для подачи топливного газа в коллектор 5, минуя смесительную камеру 8. Коллектор 5 и трубопроводы 6 служат для подачи топливного газа или газокислородной смеси к воздушным фурмам 7. Смесительная камера 8 предназначена для получения гомогенной смеси топливного газа с кислородом.

Запорная аппаратура, включающая задвижки, вентили и электрофицированные задвижки 9, а также заглушки, регулирующие клапаны 10, отсечные задвижки 11, предназначена для отключения от системы подготовки топливных газов отдельных трубопроводов или их участков при прекращении подачи в систему газов, при ремонтно-профилактических работах и при аварийных ситуациях.

Предохранительная аппаратура, включающая обратные клапаны 12 и свечи 13, предназначена для осуществления в аварийных ситуациях: автоматического прекращения подачи в смесительную камеру кислорода; автоматического ввода и непрерывной подачи инертного газа в трубопровод кислорода; автоматической отсечки инертного газа при падении его давления во внешней сети; сброса части кислорода и инертного газа в атмосферу и при их избыточном давлении.

Измерительная аппаратура, включающая измерительные диафрагмы 13, а также датчики давления и температуры, предназначены для измерения: расходов топливного газа, кислорода, инертного газа, кислорода, инертного газа, дутья; температуры газокислородной смеси.

Не представленная на фиг. 1 регулирующая аппаратура предназначена для регулирования: давления кислорода, топливного газа, расходов топливного газа, кислорода и газокислородной смеси.

При работе системы подготовки газообразного топлива топливной газ и кислород при заданных давлениях и в заданном соотношении расходов поступают в смесительную камеру 8 по трубопроводам 1 и 2. Образующаяся в смесительной камере гомогенная газокислородная смесь поступает из нее в коллектор 5, а затем по трубопроводам 6 подается в воздушные фурмы 7.

Инертный газ (азот) по трубопроводу 3 подается при пуске системы в работу в трубопровод подачи кислорода 2 для предотвращения образования взрывоопасных смесей.

При полученных опытным путем соотношениях площадей входного и выходного отверстий и поперечного сечения смесительной камеры (0,05 - 0,5 и 0,005 - 0,35, соответственно), диаметра трубы к поперечному размеру смесительной камеры (0,2 - 0,8), и углах, ограничивающих сплошные части стенки трубы, обращенные навстречу движения газа (20 - 120^o ) и в сторону движения газа (60 - 120^o ), обеспечивается максимальная гомогенизация газокислородной смеси.

При поступлении топливного газа в воздушные фурмы в виде гомогенной смеси с кислородом ускоряется процесс горения газа, что обеспечивает полноту его сжигания в фурменной зоне, увеличивает коэффициент замены кокса топливным газом и сокращает расход кокса и суммарного топлива в доменной плавке.

Формула изобретения

1. Система подготовки газообразного топлива для доменной печи, содержащая трубопроводы топливного и инертного газов, коллектор с трубопроводами для подвода газа к воздушным фурмам, обводной трубопровод, запорную, предохранительную, измерительную и регулирующую аппаратуру, установленную на трубопроводах, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена трубопроводом кислорода и смесительной камерой с входным и выходным отверстиями, содержащей расположенную перпендикулярно ее продольной оси трубу с заглушенным торцом и с выпускными отверстиями в стенке, причем входное отверстие, площадь которого составляет 0,05 0,5 площади поперечного сечения камеры, соединено с трубопроводом топливного газа, а выходное отверстие, площадь которого составляет 0,005 0,35 площади поперечного сечения камеры, соединено с коллектором, при этом обводной трубопровод присоединен к трубопроводу топливного газа и к коллектору, трубопровод инертного газа соединен с трубопроводом кислорода, который соединен с трубой в смесительной камере.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что диаметр трубы в смесительной камере составляет 0,2 0,8 ее поперечного размера, а части стенки трубы, обращенные навстречу и в сторону движения газа в смесительной камере, выполнены сплошными, причем сплошная часть стенки трубы, обращенная навстречу движения газа, ограничивает сектор трубы с углом, равным 20 120^o, а сплошная часть стенки трубы, обращенная в сторону движения газа, ограничивает сектор трубы с углом, равным 60 120^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3