Газорегулирующая система для доменной печи

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для вдувания природного газа в воздушные фурмы доменных печей. Целью изобретения является обеспечение полноты сжигания природного газа в доменных печах и сокращение расхода кокса. Данная цель достигается вдуванием в воздушные фурмы гомогенной смеси природного газа с кислородом в заданном соотношении. Гомогенную смесь получают в газорегулирующей системе, содержащей трубопроводы природного газа, инертного газа, кислорода, обводной трубопровод, разводящий коллектор с трубопроводами для подачи газа к воздушным фурмам и смеситель. Трубопроводы снабжены запорной, предохранительной, измерительной и регулирующей аппаратурой. Смеситель врезан в трубопровод природного газа перед коллектором, а обводной трубопровод присоединен к трубопроводу природного газа до и после смесителя. Смеситель выполнен в виде цилиндрической камеры с соотношением ее диаметра к длине 0,4 - 0,7. В камеру смесителя перпендикулярно ее оси врезана перфорированная труба с заглушенным торцом, соединенная с трубопроводом подачи кислорода. Диаметр перфорированной трубы составляет 0,15 - 0,5 диаметра камеры смесителя, суммарная площадь отверстий на трубе составляет 0,3 - 0,6 площади ее проходного сечения, а диаметр отверстий равен 0,03 - 0,7 диаметра трубы. Подача природного газа в составе гомогенной смеси с кислородом обеспечивает полное сжигание газа за счет интенсификации горения и сокращает расход топлива в доменной плавке. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может использоваться для подачи природного газа в доменные печи.

Известна газорегулирующая система для доменной печи, предназначенная для регулирования давления и расхода природного газа, вдуваемого в доменную печь, и распределения его по воздушным фурмам печи.

Система включает подводящий трубопровод природного 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, снабженной запорной и предохранительной аппаратурой.

Недостатками известной газорегулирующей системы являются: отсутствие измерительной и регулирующей аппаратуры на патрубках, подводящих природный газ к фурмам; отсутствие устройств для предотвращения образования взрывоопасных смесей в газорегулирующей системе, отсутствие системы поддержания заданного соотношения между расходами вдуваемого природного газа и дутья (или кислорода дутья); отсутствие в системе устройств, обеспечивающих подготовку природного газа к эффективному сжиганию его в фурменной зоне.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является газорегулирующая система для доменной печи, включающая трубопровод природного газа с запорной, предохранительной, измерительной и регулирующей аппаратурой; присоединенный к нему трубопровод с запорной и регулирующей аппаратурой для продувки и наполнения инертным газом трубопровода природного 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. Данная газорегулирующая система, являющаяся прототипом изобретения, во многом устраняет недостатки предыдущей системы-аналога, но сохраняет главный ее недостаток, а именно, она не обеспечивает подготовку природного газа к эффективному сжиганию его в доменной печи, что вызывает перерасход топлива на выплавку чугуна.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка и снижение за счет этого расхода топлива в доменной плавке.

Указанная цель достигается тем, что газорегулирующая система для доменной печи, содержащая трубопроводы природного и инертного газов, разводящий коллектор с трубопроводами для подвода газа к воздушным фурмам, обводной трубопровод и запорную, предохранительную, измерительную и регулирующую аппаратуру, установленную в указанных трубопроводах, снабжена врезанным в трубопровод природного газа смесителем и соединенным с ним трубопроводом подачи кислорода, при этом обводной трубопровод присоединен к трубопроводу природного газа до и после смесителя, а трубопровод инертного газа соединен с трубопроводом подачи кислорода.

Указанная цель достигается также тем, что смеситель выполнен в виде цилиндрической камеры с соотношением ее диаметра к длине 0,4 - 0,7, в которую перпендикулярно оси цилиндра врезана перфорированная труба с заглушенным торцом, соединенная с трубопроводом подачи кислорода, причем диаметр трубы составляет 0,15 - 0,5 диаметра цилиндрической камеры смесителя, суммарная площадь отверстий в перфорированной трубе составляет 0,3 - 0,6 площади ее проходного сечения, а диаметр отверстий в трубе равен 0,03 - 0,07 ее диаметра.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемой газорегулирующей системы; на фиг. 2 - схема смесителя.

В состав газорегулирующей системы входят: трубопровод 1 природного газа, трубопровод 2 подачи кислорода, трубопровод 3 инертного газа, обводной трубопровод 4, коллектор 5 с трубопроводами 6 для подачи газа к воздушным фурмам 7, смеситель 8. В указанных трубопроводах установлена запорная, предохранительная, измерительная и регулирующая аппаратура, к которой относятся: задвижки, вентили и электрофицированные задвижки 9, регулирующие клапаны 10, отсечные задвижки 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.

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

Пылесборник 15 предназначен для удаления из потока кислорода окалины и других твердых частиц. Газонакопитель 16 служит для создания аварийного запаса инертного газа.

Запорная аппаратура, включающая задвижки, вентили и электрофицированные задвижки 9, а также заглушки, регулирующие клапаны 10, отсечные задвижки 11, предназначена для отключения от газорегулирующей системы 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 14, предназначена для применения в аварийных ситуациях: автоматического прекращения подачи в смеситель кислорода; автоматического ввода и непрерывной подачи в кислородопровод инертного газа; 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, предназначена для измерения: расходов природного газа кислорода, инертного газа, газокислородной смеси, дутья; давления природного газа, кислорода, инертного газа, дутья; температуры газокислородной смеси.

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

При работе газорегулирующей системы природный газ и кислород при заданных давлениях и в заданном соотношении расходов поступают в смеситель 8 по трубопроводам 1 и 2. Образующаяся в смесителе гомогенная газокислородная смесь поступает из него в коллектор 5, а затем по трубопроводам 6 подается в воздушные фурмы 7.

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

При полученных опытным путем соотношениях диаметра цилиндрической камеры смесителя к ее длине (0,4 - 0,7), диаметра перфорированной трубы к диаметру цилиндрической камеры (0,15 - 0,5), диаметра отверстий в перфорированной трубе к ее диаметру (0,03 - 0,07), а также суммарной площади отверстий в трубе к площади ее проходного сечения (0,3 - 0,6) обеспечивается максимальная гомогенизация газокислородной смеси.

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

Формула изобретения

1. Газорегулирующая система для доменной печи, содержащая трубопроводы природного и инертного газов, разводящий коллектор с трубопроводами для подвода газов к воздушным фурмам, обводной трубопровод и запорную, предохранительную, измерительную и регулирующую аппаратуру, установленную в трубопроводах, отличающаяся тем, что система снабжена врезанным в трубопровод природного газа смесителем и соединенным с ним трубопроводом подачи кислорода, при этом обводной трубопровод присоединен к трубопроводу природного газа до и после смесителя, а турбопровод инертного газа соединен с трубопроводом подачи кислорода.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что смеситель выполнен в виде цилиндрической камеры, в которую перпендикулярно оси цилиндра врезана перфорированная труба с заглушенным торцом, соединенная с трубопроводом подачи кислорода.

3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что цилиндрическая камера смесителя имеет отношение диаметра к длине 0,4 - 0,7.

4. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что диаметр перфорированной трубы смесителя равен 0,15 - 0,5 диаметра цилиндрической камеры смесителя.

5. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что суммарная площадь отверстий в перфорированной трубе смесителя составляет 0,3 - 0,6 площади ее проходного сечения.

6. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что диаметр отверстий в перфорированной трубе равен 0,03 - 0,07 ее диаметра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2