Дутьевая фурма доменной печи

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(ю С 21 В 7 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ /

««„

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3570295/22-02 (22) 01.04.83 (46) 30.03.84. Бюл. ¹ 12 (72) E.Â.Õðèñòÿí, И.Д.Стеценко, Б.Н.Смирнов и Е.Н.Русин (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта им. М.И. Калинина (53) 669.162.24(088.8) (56) 1. Патент ФРГ № 1911938, кл. С 21 В 7/16, 1974.

2. Авторское свидетелъство СССР № 985040, кл. С 21 В 7/16, 1981. (54) (57) ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ

ПЕЧИ, содержащая образующие кольцевую полость коаксиально установленные конические стаканы, соединенные

„,SU„„f 082825 A между собой носовой частью и фланцем, расположенную в этой полости кольцевую камеру с соплами в виде выступающих насадков для направленного подвода хладагента и патрубок для автономной подачи хладагента в кольцевую полость, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения ее стойкости путем интенсификации охлаждения, внутренняя поверхность наружного стакана выполнена с ребрами, образующими канавки, в которых расположены выходные концы сопел, причем расстояния между срезом сопла и основанием канавки, между боковой поверхностью сопла и стенками канавки составляют соответственно 0,25-1,0 и 0,2-0,4 диаметра прох«одного отверстия сопла. та и патрубок для автономной подачи хладагента в кольцевую полость, внутренняя поверхность наружного стакана выполнена с ребрами, образующими канавки, в которых расположены выходные концы сопел, причем расстояния между срезом сопла и основанием канавки, между боковой поверхностью сопел и стенками .канавки составляют соответственно 0,25-1,0 и 0,20,4 диаметра проходного отверстия сопла.

Размещение выходных концов сопел в межреберных канавках позволяет полностью устранить сносящее воздействие пристенного потока, так как его влияние не распространяется на иежреберные канавки. Поток хладагента беспрепятственно попадает в межреберные канавки, обеспечивая интенсивное охлаждение их оснований и стенок, где тепловые потоки достигают максимапьных значений. На выходе из канавок нагретый хладагент в виде пароаидкостной смеси смешивается с пристенным потоком хладагента, автономно подаваемого в кольцевую полость фурмы, где пар конденсируется и усредняется температура хладагента. Выбор расстояний между срезом сопла и основанием канавки, а также меаду боковой поверхностью сопла и стенками канавки такае имеет большое значение в обеспечении максииы1ьного теплосьеиа.

Оптимальные значения таких параметров составляют соответсвенно 0,251,0 и 0,2-0,4 диаметра проходного отверстия сопла. Отклонение от них вызывает либо снижение скорости потока и связанное с этим снижение эффективности охлаждения, либо черезмерное сужение живого сечения потока и увеличение гидравлических потерь.

Экспериментальные исследования показали, что количество хладагента, подаваемого через сопла, не может быть произвольным и не должно выходить за пределы О, 16-0,68 от его общаro расхода на охлаждение фурмы, так как в противном случае сниЫается эффективность охлаждения.

Во избежание увеличения гидравлических потерь при движении хлад-. агента в межреберных канавках поперечное сечение движущегося потока не должно быть меньше аивого сечения сопла. На выходе из сопла поток хладагента встречается с дном ка1 1082825 2

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к подаче дутья в доменную печь.

Известна фурма доменной печи, состоящая из двух образующих кольцевую полость коакснально установленных ко5 нических стаканов, соединеннЫХ: между собой носовой частью и францем, и расположенной в этой полости кольцевой камеры с отверстиями для подвода хладагента Г1 3.

Недостатком данной фуриы является то, что система отверстий в кольцевой «амере для подачи хладагента на охлаждаемую поверхность не обесfS печнвает достиаения максимального эффекта, который может дать струйное охлаждение. При такой конструкции струйный эффект ослабляется, в результате действия (сиоСа) пристенно20 го отходящего потока, что обусловли-. вает недостаточную стойкость таких фурм. ,Наиболее близкой к предлагаемой

4 но технической сук ности и достигае25 мому результату является дутьевая фурма, состоящая из двух образующих кольцевую полость коаксиально установленных конических стаканов, соединенных между собой носовой частью и фпанцем, и расположенной в этой полости кольцевой камеры с соплами в виде выступающих иасадков для направленного подвода хладагента, а также патрубок для автономной нодачи хладагента в кольцевую по- 35 лость Г2 $ .Однако избежать нежелательного воздействия пристенного (сносящего) потока на выходящие из сопел струи хладагента не удается, так как меж- 40 ду срезами сопел и охлаждаемой поверхностью остается зазор, равный

2-3 диаметрам сопел, а дальнейшее уменьшение этого зазора невозможно

i связи со снижением эффективности 45 охлаждения.

Цель изобретения - повыиение стойкости фурм путем интенсификации охлаждения.

Поставленная цель достигается 50 тем, что фурме, содержащей образующие кольцевую полость коаксиально установленные конические стаканы, соединенные между собой носовой частью и фланцем, расположенную в 55 этой полости кольцевую каиеру с соплами в виде выступающих насадков для направленного подвода хладаген3 1082 навки и растекается во все стороны ращюмерно. При этом поперечное сечение потока представляет. собой поверхность цилиндра, высота. которо- го равна зазору Ь между срезом сопла и дном канавки, а диаметр — диа5 метру проходного отверстия сопла.

При движении хпадагента от дна канавки к выходу из нее поперечное сечение потока пфедставляет собой . кольцо, ширина которого 2 равна за- зору между соплом и стенками канавки.

Значение h определяют из уравнения 2

J7d

ЗЗЪ= 4 где d - -диаметр проходного отверстия. сопла, Отсюда h 0,25 d.

При увеличении расхода хладаген,та от 0 16 до 0,68 от его общего расхода высота зазора h должна составить 0,25 0,68:0,16 Ы.

Таким образом, высота зазора между срезом сопла и дном канавки сос-. тавляет (0,25-1,0)d.

Величину минимального зазора tмежду соплом и стенкой межреберной канавки определяют из уравнения, выражающего равенства живых сечений подводящего и отводящего хладагент потоков

3(г+ и ) - lTr = Уг где r - радиус проходного отверстия сопла.

В расчете не фигурирует толщина, стенки сопла, так как ввод ее в

:уравнение в конечном итоге не сказы-. вается сколько-нибудь заметно на результатах расчета.

Решая уравнение, получают g

0,41 r или и 0,2d

При увеличении расхода хладагента от 0,16 до 0,68 от его общего расхода зазор g необходимо соответствен-:4 но увеличить путем увеличения шага оребрения. Максимальное значение находят следующим образом:

У(2 У2 Юве -2

6,<б

Решая уравнение, получают t

0,8r ипи 1 = 0,44

Таким образом, зазор между соплом и стенкой межреберной канавки составляет (0,2-0,4)0 .

На фнг. 1 показана фурма, осевой разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

825 4

Фурма состоит из коаксиально установленных внутреннего 1 н наружного 2 конических стаканов, соединен-. ных между собой носовой частью 3 и фланцем 4. На охлаждаемой поверхности наружного стакана 2 и носовой части 3 имеются ребра 5. Внутренний стакан 1 охвачен кольцевой камерой 6 с выступающими в виде насадков соплами 7, срезы которых расположены в межреберных канавках 8 на расстоянии 0,25-1,0 диаметра проходного отверстия сопла. Зазор между соплами и стенками межреберных канавок составляет 0,2-0,4 диаметра проходного отверстия сопла. Сопла размещены в верхнем и нижнем секторах носовой части 3 и наружного стакана 2. К кольцевой камере 6 подсоединен патрубок 9, проходящий через фланец 4, для подвода хладагента.

Кольцевая полость фурмы соединена с патрубком 10 для дополнительного подвода хладагента и натрубком 11 для его отвода.

Работа фурмы заключается в подаче дутья в доменную печь по каналу внутреннего стакана 1. В процессе работы доменной печи носовая часть фурмы подвергается интенсивному нагреву особенно контактирующим с ней расплавленным чугуном. Для отвода возникающих тепловых потоков в полость фурмы, образованную внутренним 1 и наружным 2 стаканами, носовой частью 3 и фпанцем 4, под избыточным давлением через патрубки 9 и 10 подводится хладагент. Из патрубка 9 он поступает в кольцевую камеру 6, а затем через сопла 7 в межреберные канавки 8, расположенные на ох- лаждаемой поверхности носовой части 3 и прилегающей к ней части наружного стакана 2. В результате интенсивного охлаждения образуется парожидкостная смесь, которая выходит Hs межреберных канавок в кольцевую полость фурмы, где отдает свое тепло потоку свежего хладагента, поступающего в эту полость через патру- бок 10. Количество хладагента, подаваемого в межреберные канавки через сопла 7, составляет О, 16-0,68 от его общего расхода на охлаждение фурмы, что достигается путем установки и эксплуатации регулировочных вентилей (не показаны) в системе подводящих патрубков 9 и 10. Harpe1082825

Составитель Ю.Серов

ТехРед О.Неце КоРРектоР P..Видак

Редактор Л.Пчелинская

Заказ 168 1/25 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

:тый хладагент отводится иэ кольцевой полости фурмы через патрубок 11.

В качестве базового объекта для сравнения с предлагаемым техническим решением принята фурма доменной печи конструкции завода "Запорожсталь". Отличительной особенностью этой фурмы является наличие кольцевой перегородки, делящей ее полость охлаждения на две части - носовую с узким каналом и фпанцевую.

Предлагаемая фурма по сравнению. с базовой обеспечивает устранение сносящего эффекта пристенного потока, что повышает эффективность струйного охлаждения наиболее теплонапряженных участков фурмы и дает возможность дополнительно (без увеличения общего расхода) подавать хладагент в кольцевую полость фурмы

5 вдоль ее стенок, что также повышает

I эффективность струйного охлаждения.

В целом это повышает тепловую стойкость фурмы

Согласно проведенным исследованиям в предложенной фурме возможна реализация тепловых нагрузок, превышающих íà 50Х тепловые нагрузки в известной фурме. Поэтому тепловая стойкость предложенной фурмы повысится не менее чем в 2 раза.