Фурменный прибор доменной печи

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик („)992587. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.07.81 (21) 3327920/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано Зц0183. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 3001.83 ф51) М. Кл.з

С 21 В 7/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н от,ытнй

f53) УДК 669 ° 162 °.221(088.8) «Ъ«««««,»

««»

В.В. Лисицкий, A.Â. Марченко, И.В. Myparj, N.И. Ровенский и Ю. И. Гохман

Институт черной металлургии и Государственный институт по проектированию металлургических. ::. .., ",,-,т:" заводов "Гипромез".

« (72) Авторы изобретения (71),Заявители (54) ФУРМЕННЫЙ ПРИБОР ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к черной ме= таллургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано в устройствах для подвода дутья в доменную печь.

Производительность современных доменных печей в значительной мере зависит от эффективного использования топлива, воэможности увеличения его расхода, хорошего смещения газа с . дутьем, процесса смесеобразования топлива с дутьевыми компонентами с возможностью регулирования расхода дутья s различных секторах печи.

Известен фурменный прибор, через который топливо и дутье попадают в рабочее пространство доменной печи; содержащий дутьевое сопло и фурму в качестве основных конструктивных элементов по организации топливодутьевого потока (.1 ).

В фурменных приборах топливо, например природный газ, поступает в поток дутья через одно или несколько отверстий, расположенных по окружности фурмы. Струя газа вводится во внутреннюю полость фурмы либо в радиальном направлении, либо под углом, иногда навстречу потоку дутья - для лучшего смещения.

Недостатком данного устройства является то, что изменения расходов топлива и дутья происходят в противоположных направлениях: с увеличением расхода топлива расход дутья уменьшается и наоборот. Причиной уменьше.— ния расхода дутья при увеличении расхода топлива является увеличение количества образующихся газов и сопротивлений, создаваемых горением в полости фурмы, а также упругой топливной струей. Все это приводит к повышению отношения топливо/дутье, что снижает температурный уровень, выэы» вает увеличение вязкости шлака и неполноту горения топлива, ухудшает дренаж жидких продуктов и повышает прогар фурм.

Наиболее близким к предлагаемому является фурменный прибор, содержащий дутьевое сопло и фурму, при этом подводящий топливо патрубок пропущен через стенку дутьевого сопла и расположен выходным .торцом в приосевой зоне фурмы (2g.

Недостатком известного устройства является снижение расхода дутья через канал фурми за счет упругого действйя единичной струи топлива и роста гидравлического сопротивления

992587

65 по центру канала в процессе воспламенения и горения топлива в фурме, низкая эксплуатационная стойкость патрубка, подводящего топливо за счет размещения его в очаге горения и интенсивного воздействия на него, 5 окислительных компонентов высокотем пературного дутья. В результате перечисленного возрастает отношение топливо/дутье и вязкость шлака, при этом ухудшается степень использова- 10 ния химической энергии восстановительных газов в фурменной зоне и дренаж жидких продуктов, что в целом снижает производительность доменной печи. 15

Цель изобретения — повышение про изводительности доменной печи.

Поставленная цель достигается тем, что фурменный прибор доменной печи, содержащий дутьевое сопло, сочленен- 20

Ное с фурмой, снабжен установленным на дутьевом сопле кольцевыи коллектором с периферийной подачей энергоносителя сопла которого выполнены под- углом 6-18 к продольной-оси дутьевого сопла, в направлении его выходного торца. на фиг. 1 приведен фурменный прибор.с кольцевым коллектором, установленным на дутьевом сопле, продоль(ный разрез; на фиг. 2 — дутьевое сопло в месте установки коллектора, поперечный разрез; на фиг. 3 — вид по стрелке A.

Фурменный .прибор доменной печи содержит фурму 1, к которой непосредственно и плотно примыкает дутьевое сопло 2 своим выходным торцом 3, например, посредством шаровых поверхностей, а другим (выходным) торцом сопло 2 также посредством шарового 40 соединения соединено с подвижным коленом 4, которое закреплено на тягах и дополнительно подвешено к неподвижному колену 5, соединенному через патрубок 6 с кольцевым дутьевым45 распределительным коллектором 7.

В результате упора сопла 2 к фурме 1, последняя плотно соединена с холодильником 8, а тот в свою очередь с амбразурой 9. Для охлаждения при- -© бора в фурму 1, холодильник 8 и амбразуру 9 подается под давлением охлаждающая среда, например вода.

Дутьевые сопла изготовляют литыми или сварными. Сварное сопло 2 выпол- 55 нено иэ внутренней жаропрочной трубы 10, наружной трубы 11, между которыми уложен изолирующий слой 12, например из каолиновой ваты. Выходная часть стенки сопла 2 водоохлаж- 60 даемая.

Сварные сопла по сравнению с литыми допускают более высокую температуру дутья, больший срок службы, меньший вес и лучшие условия обслуживания. На дутьевом сопле 2 установлен кольцевой коллектор 13, кольцевой или торроидальной формы, снабженный подводом 14 и соплами 15, выходные торцы которых расположены по периферии дутьевого сопла 2 и выведены в его йолостю под углом 6-18 в направлении выходного торца. В зависимости от характеристики и энергопараметров истекающей через сопла 15 среды, они выполнены цилиндрически-, ми, сужающимися или расширяющимися (в виде сопла Лаваля), а также в виде кольцевой щели.

Целесообразно выходные торцы сопел 15 разместйть на расстоянии 0,72 диаметра дутьевого канала от выходного торца сопла 2. При прохожде,нии сопел через водоохлаждаемую ,стенку дутьевого сопла 2 их следует выполнять стальными или медными, а при прохождении сопел 16 через неохлаждаемую (изолированную) стенку— из жаропрочной стали или чугуна. устрОйство работает следующим образом.

Энергоноситель, например топливный газ, азот, сжатый воздух, кислород, распыленный мазут и др. с давлением, превосходящим давление дутья на 0,2 МПа и более, через подвод 14 поступает в распределительный коллектор 13, откуда через сопла 15 вдувается в полость дутьевого сопла 2 в виде активных равномерно рассредото- ченных по сечению и высокоскоростных (более 300 м/с) периферийных струй или кольцевого потока, в результате чего у корней струй и в приосевой зоне дутьевого канала прибора (сопла

2 и фурмы 1) создается значительное разрежение (область пониженного давления)", что способствует эжектированию (всасыванию) потока дутья.

В процессе совместного движения потоков энергоносителя, дутья и топлива происходит их взаимодействие по длине и по сечению дутьевого канала, которое не сопровождается повышением гидравлического сопротивления по центру канала, одновременно интенсифицируется смешение взаимодействующих потоков за счет увеличения степени турбулизации вокруг атакующих струй энергоносителя, при этом последние не деформируются по длине канала.

Таким образом, смешанный поток обладает в процессе Истечения из фурмы

1 большей кинетической энергией за счет увеличения его линейной скорос,ти, в результате чего возрастает его дальнобойность и глубина проникнове ния в рабочем пространстве печи, что в целом увеличивает степень реагирования взаимодействующих компонентов.

992587

При. использовании в качестве энер гоносителя топливного газа отпадает необходимость в топливоподводящем патрубке, обычно расположенном в охлаждаемой полости фурмы 1, что дополнительно удлинит ее эксплуатационную стойкость за счет повышения степени однородности охладителя и ликвидации

- местного мощного высокотемпературного очага в зоне расположения патрубка. 10

Кроме того, возрастает надежность топливовводного узла в сравнении с прототипом за счет размещения сопел

15 вне активной высокотемпературной и окислительной зоны, рассредоточе- 15 ния факелов по периметру дутьевого сопа, возможности. повышения скорости стечения, уменьшения наружных размеов сопел, повышения длительности; сохранения рабочего профиля сопел

16 и чистоты его поверхности.

При использовании пылеугольного топлива ввод пылеподводящего патруб ка целесообразно, выполнить перед кольцевым коллектором 13.В этом случае истекающий пылеугольный поток втягивается в зону разряжения, создаваемого соплами 15 и пылеугольный поток движется в дутьевом канале по центру канала при повыаенной степени поперечной турбулизации, что увеличивает время контакта частичек .с газовыми компонентами и снижает возможность их поверхностного оседания. При использовании в качестве энергоносителя инертного газа целесообразен его предварительный подогрев, что сократит расходы его на вдувание при сох- . ранении оптимальных величин фактических скоростей.

Выполнение сопел 15 под углом б-18О повышает эжекционную способность устройства, снижает его гидравлическое.сопротивление, интенсифицирует смесеобраэование в дутьевом канале фурменного прибора, увеличивает 45 скорость и дальнобойность движущегося потока, не требует предварительного повышения давления дутья.

Выполнение сопел коллектора под углом менее указанного нижнего предела увеличивает потери на трение периферийного потока энергоносителя,снижает степень турбулизации в радиальном направлении, ухудшает однородность смешанного потока, приближает область горения топлива к поверхности дутьевого канала при его использовании в качестве энергоносителя, способствует вводу восстановительных компонентов в восстановительную область фурменной зоны печк, усложняет изготовление устройства.

Выполнение сопел под углом более укаэанного верхнего предела приводит к деформации струй энергойосителя, к; 65 повышению сопротивления в дутьевом канале и, как следствие, к снижению . зжектирующего.действия, к интенсификации взаимодействия струи энергоносителя, к снижению кинетической энергии топливодутьевого потока., Размещение выходных торцов сопел

15 на расстоянии 0,7-2 диаметра дутьевого сопла 2 от выходного его торца обеспечивает оптимальный процесс смесеобразования в пределах фурменного прибора при наименьших потерях энергии струи энергоносителя.

Приближение к выходному торцу дутьевого сопла 2 сопел 15 коллектора 13 на расстояние меньше приведенного нижнего предела ухудшает смесеобразование взаимодействующих .потоков и усложняет установку распределительного коллектора.

Удаление сопел 15 от выходного торца сопла 2 на расстояние более верхнего предела оказывает тормозяwee действие на осевой поток- за счет увеличения гидравлических потерь скоростного потока.

Таким образом, установка на .дутьевом сопле кольцевого коллектора с периферийной подачей энергоносителя позволяет регулировать отношение топливо/дутье за счет воэможности поднять расход дутья при увеличении расхода топлива, повысить проницаемость тоцливодутьевых. компонентов в печи за счет увеличения пробиваемости натекающего в рабочее пространство потока, улучшения процесса смесеобразования топливодутьевых компонентов, оперативно реагировать на неравномерное распределение топлива по секторам печи. путем изменения раСхода энергоносителя, что позволяет в целом улучшить использование;тепловой и химической энергии газов.

Конструкция кольцевого коллектора с периферийной подачей энергоносителя, рациональный предел углов наклона сопел и расположение их по длине дутьевого сопла получены в результате стендовых испытаний, проводимых в Институте черной металлургии., Применение изобретения позволяет повысить производительность доменной печи и снизить расход кокса, в результате чего:годовой экономический эффект составляет 420 тыс.руб..

Формула изобретения

Фурменный. прибор доменной печи., содержащий дутьевое сонло, сочлененное с фурмой,„o т л и ч а ю щ и и - с я тем, что, с целью повыаения производительности нечи, он снабжен установленным на дутьевом сопле кольцевым коллектором с периферийной

I подачей энергоносителя, сопла которо-.

992587

Фиг 5

Составитель Б.Негинский .Прохненко

Редактор Н,Ковалева Техред Ж.Кастелевич Корректор

Заказ 375/32 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4

4 5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 го .выполнены под углом 6-18" к продольной оси дутьевого сопла, в направлении его выходного торца °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Рамм А .Н . Современный доменный процесс. М., "Металлургия", 1980, с. 201-202.

2. Заявка ФРГ Р 2725400, кл. С 21 В 7/16, 1977.