Фурменный прибор доменной печи

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сотоз Советсиик

Социалистических

Республик

<и 994560 (61) Дополнительное н авт. свид-ву (22)Зая8 «o 23.02.81 (21) 3249319/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетОпублиновано 07.02.83. Бюллетень №5

Дата опубликования описания 07.02.83 (51)M. Кй.

С 21 В 7/16

Гесуаврствсва4 ксмвтст

СССР ав аслам «зсбрстеввй и втсрмтий (53) УДК669.162. . 215 (088. 8) В. В. Лисицкий, М. И. Ровенский, В. В. Вр блевский. и В. И. Ковтун (72) Авторы изобретения ь ы Ь," Рч *

Институт черной металлургии (ИЧМ СССР (71) Заявитель

| (54) ФУРМЕННЫЙ ПРИБОР ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к оборудо-. ванию доменных печей для подачи дутья.

Известны фурменные приборы доменных печей, предназначенные для подачи в рабочее пространство печи смеси комбинированного дутья с топливом и содержащие дутьевое сопло, примыкающее непосредственно к фурме, во внутреннее пространство которой то введен топливоподводящий патрубок(1 ).

Известные конструкции фурменных . приборов не создают технологически требуемой однородности смеси, что

15 отрицательно сказывается на распределении восстановительных газов по сечению доменной печи и является причиной выпадения сажистого углеродаявления, резко ухудшающего дренаж жидких продуктов плавки в околофурменном пространстве, что в свою очередь приводит к преждевременному прогару фурм и, как следствие, к вне2 плановым остановкам печей, а также к снижению интенсивности плавки.

Для улучшения смешения топливодутьевой смеси, повышения степени ее однородности во внутреннем пространстве фурмы устанавливают вставки, выполняемые водоохлаждаемыми или из какого-либо жаропрочного материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фурменный прибор доменной печи, содержащий дутьевое сопло, фурму с топливоподводящим патрубком и профилированную жаропрочную многосопловую вставку, расположенную во внутреннем пространстве прибора (2 1.

Недостатком такого конструктивного решения является невысокая степень смешения дутьевых компонентов с топливом к горению смеси в локальных участках фурмы, неравномерному температурному уровню после смешения, что в конечном итоге ухудшает

3 99456 степень реагирования топлива и однородности горнового газа и приводит к увеличению расхода кокса и к снижению стойкости фурм.

Целью изобретения является сни5 жение расхода кокса и повышение однородности горнового газа.

Цель достигается тем, что в известном фурменном приборе, содержащем дутьевое сопло, фурму для подачи дутья в печь с топливоподводящим патрубком и профилированную жаропрочную многосопловую вставку, расположенную во внутреннем пространст- ве прибора, вставка установлена во внутреннем пространстве фурмы с образованием двух расширяющихся сопел, критическое сечение меньшего из ко-: торых расположено между выходным торцом дутьевого сопла и выходным отверстием топливоподводящего патрубка, а критическое сечение большего сопла - на расстоянии 4-6 диаметров топливоподводящего патрубка от критического сечения меньшего сопла по ходу потока дутья.

Такое выполнение и установка вставки позволяют осуществить в пределах внутреннего пространства фурмы двухстадийное смешение дутья с топливом, стабилизировать смешанный поток, подать в рабочее пространство печи топливодутьевой поток с высокой степенью смешения в виде мощной высокоскоростной струи и круглого сечения, т.е. повысить однородность и дальнобойность истекающего потока.

На фиг. 1 изображен фурменный прибор,. продольный разрез; на фиг. 2поперечный разрез.А-А на фиг.1.

Устрой ст во содержит дут ьевое сопло 1 примыкающее к фусме 2 посред-ством разъемного соединения е шаро»; вой заточкой по поверхности примыкания. фурма 2 выполнена в виде водоохлаждаемого корпуса 3 конической формы, через который пропущен топливоподводящий патрубок 4 с выходным отверстием 5 во внутреннее пространство 6 фурмы, в котором установлена профилированная вставка 7.

Вставка 7 выполнена в виде двух неправильной формы (несимметричных) конусов 8 и 9, соединенных общим основанием 10 между собой, с желоб ками 11 и 12 на боковой поверхности конусов 8 и 9,образующих с внутренней стенкой 13 корпуса 3 два расширяющихся сопла 14 и 15 с входной

0 4 частью 16 и 17 соответственно и с критическими сечениями 18 и 19 соответственно. Верхнее расширяющееся сопло 14 выполнено с меньшим проходным сечением, нижнее сопло 15 с большим проходным сечением, при этом отношение верхнего критического сечения к нижнему находится в пределах 0,5-0,8.

Наибольшая площадь поперечного сечения вставки 7 должна находиться в пределах 13-153 от поперечного сечения пространства 6.

Критическое сечение 18 должно быть расположено между выходным торцом дутьевого сопла 1 и выходным отверстием патрубка 4, а критическое сечение 19 должно быть расположено на расстоянии 4-6 диаметров патрубка

4 от критического сечения 18 по ходу направления дутьевого потока. Вставка 7 может: быть выполнена самостоятельно водоохлаждаемой или соединенной патрубками с водоохлаждаемым .корпу-. сом 3.Вставка 7 может также выполняться из жаропрочного или огнеупорного материала, например карбида кремния и т.п., прессованной или литой. Возможно и выполнение вставки 7 с охлаждением по центру и наружной футеровкой или .огнестойким покрытием (напылением ), Угол раскрытия расширяющихся сопел выбирается из условий сплошности потоков и практически составляет для верхнего сопла 6-8, а для нижнего

l0 - 14 . Указанные углы обеспечио вают в процессе соударения потоков активное взаимодействие между собой, наличие участка стабилизации после соударения.

Устройство работает следующим об-: разом.

Высокотемпературное дутье подаается через сопло 1 в фурму 2, а топливо (природный, коксовый и другие газы)подается через патрубок 4 и выходное отверстие 5 в пространство 6.

При встрече дутья вершиной конуса 8 со вставки 7 поток распределяется на две неравные части: 40 дутья поступает через входную часть 16 в критическое сечение 18, а остальная часть дутья поступает через входную часть 17 в критическое сечение 19..

В критическом сечении 18 происходит повышение скорости верхней части. дутьевого потока, увеличение эжекти рующего действия, высасывание (захват ) и дробление топливной струи, акСостав 4

Дутьевой режим

Иеталлургические заводы

Температура дутья, С

Содержание кисКоличество природного газа, 3, к дутью

Н2 СН

С02 CO

02 лорода, Ф

Известное решение

Нет 0,5 2,8 13,9 900 21,7

1 2 1 4 -1 R 27 3 ll70 34 7

5,0

"Криворожсталь" 19,9 Ю,-Новолипецкий " ."ЙЖ5

- 4

14,0

Предлагаемое

"Криворожсталь" 2,9 8,2 3, 1 О, 1 1,8 1000

21,0

Новолипецкий 5 0 11 3 8,0 3,3 1,0 1100

30,0

11 5

5 "9 9М тивное взаимодействие дутья с топливом, усреднение компонентов между собой в расширяющейся части 14.

Одновременно при прохождении нижней ., части дутьевого потока через критическое сечение 19 происходит повыS шение его скорости, после чего происходит соударение нижнего потока с верхним углом атаки, равным углу конуса 9, что. способствует лучшему внедрению-окисМительных компонентов в ранее смешанные восстановительноокислительные компоненты. Процесс перемешивания протекает. энергично1 поскольку количества движения соу-.

15 даряемых потоков соизмеримы.

После смешения верхнего и нижнего потоков слитый воедино однородный поток продолжает- движение в пределах пространства 6 фурмы и истекает

20 в печь с высокои кинетической энергией.

Таким образом, в. предложенном устройстве качество смешения достигается двухстадийным перемешиванием дутья

25 с топливом, отсутствием застойной зоны за вставкой, наличием участка стабилизации между вставкой и выходным торцом фурмы.

Расположение критического сечения меньшего сопла на участке между выход- 3В ным торцом дутьевого сопла и выходным отверстием топливоподводящего патрубка позволяет сформировать высоко" скоростной поток дутья перед встречей с топливом, увеличить его эжектирую- 35 щее действие, повысить взаимодействие потоков дутья с топливом.

Расположение критического сечения большего сопла на расстоянии 4-6 ди0 6 аметров топливоподводящего патрубка по ходу потока способствует оптимальным условиям смешения верхнего потока дутья с топливом и скоростному.формированию. нижнего потока,позвояяет ввести на вторичйое смешение нижний поток при достаточной однородности верхнего потока.

Уменьшение указанного расстояния менее 4 диаметров приводит: к прежде- временной. встрече потоков, идущих на вторичное смешение, ухудшает равно.мерность распределения восстановитель ных компонентов в дутьевом потоке.

Увеличение. указанного расстояния на величину более б диаметров приводит к ликвидации участка стабили-. зации за вставкой и к возмущению общего потока после соударения, к снижению дальнобойности и выносу процесса смешения за пределы фуриы.—

Вышеуказанное отношение верхнего критического сечения к нижнему в., пределах- 0,5-.0,8 способствует- оптимизации распределения дутьевого потока, идущего на первичное и в о" ричное смешение.

Снижение указанного отношения ме-. нее величины 0,5 ухудшает. первичйое смешение дутьевого и топливного потока, снижает общую однородность .после вторичного смешения.

Повышение указанного отношения более величины 0,8 приводит к воспламенению и локальным перегревам в верхней части фурмы.

В таблице приводятся результаты сравнительных испытаний предлагаемого технического решения в сравнении с известным.

Формула изобретения

re< г

rp rZ g а.

@Ы.

7 9

Как видно из таблицы, предложенное устройство. интенсифицирует процесс горения природного газа примерно в 15 раз. Устранение условий, предопределяющих неоднородность горнового газа и возможные. случаи выпадения сажистого углерода, сводит к минимуму неплановые простои печей и повышает эффективность использования восстановительной энергии ra" зового потока.

Годовой экономический эффект от внедрения составляет порядка .

420 тыс.руб.

Фурменный прибор доменной печи, содержащий дутьевое сопло, фурму подачи дутья в печь с топливоподводящим патрубком и профилированную жаропрочную вставку, расположенную

ВНИИПИ Заказ 567/7

Тираж 566 Подписное

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

94560 8 во внутреннем пространстве прибора, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода кокса вследствие повышения степени реагирования топлива и однородности горнового газа, вставка установлена внутри фурмы с образованием двух расширяющихся сопел, критическое сечение меньшего из которых расположено

10 между выходным торцом дутьевого сопла и выходным отверстием топливоподводящего патрубка, а критическое сечение большего .сопла - на расстоянии 4-6 диаметров этого патрубка от

15 критического сечения меньшего сопла по ходу потока дутья.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ветман E. Ф. и др. Металлурzg гия чугуна. M., "Металлургия", 1978, с. 357-358.

2, Авторское свидетельство СССP

М 556178, кл. С 21 В 7/16, 1975 °