Дутьевая фурма доменной печи

 

ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, содержащая водоохлаждаемый корпус с внутренним и наружным стаканамн с фланцем и пропущенную через SIL1110805 3

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ONWlMI % Ю

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

; (21) 3554958/22-02 (22) 22.02 ° 83 (46) 30.08.84. Бюл. S 32 (72) В.В.Волков, Б.И.ГерМан, В.С.Ефремов и В.В.Филиппов (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (53) 669.162.22(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 500228, кл. С 21 В 7/16, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

В 768815, кл, С 21 В 7/1б, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 971884, кл. С 21 В 7/!б, 1980. (54)(57) ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ

ПЕЧИ, содержащая водоохлаждаемый корпус с внутренним и наружным стаканами с фланцем и пропущенную через,.80„„1110805 А полость корпуса трубку для ввода угле водородных добавок, выходной конец которой выведен в рабочий канал фурмы, и соединенную с каналом фурмы инжектнрующую кольцевую перепускную трубку, один конец которой распо ложен соосно с трубкой для углеводородных добавок, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью снижения расхода кокса путем улучшения смешивания вводимых добавок с потоком горячего дутья, выходные концы трубок соосно расположены в месте их выхода в канал фурмы, при этом выходной конец перепускной трубки расположен внутри выходного конца трубки для ввода углеводородных добавок при соотношении их диаметров, равном 1:

3(0 3-0,7) °

1110а

1

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в шахтных печах, предназначенных для восстановления окислов металлов, в частности в доменных печах.

Известна дутьевая фурма доменной печи, содержащая корпус с охлаждаемой полостью, фланец, жестко скрепленный с корпусом, газоподводящую трубку, пропущенную через фланец и полость с выходом в рабочий канал фурми .для подачи топлива, например природного газа, при этом газ рассредотачивают по потоку дутья j 1 3.

Однако при таком подводе газа поток дутья прижимает истекающую из трубки струю. газа к стенке и не обеспечивает полного горения. Несгоревший в фурме и окислительной зоне печи природный газ подвергается пиролизу в нижних горизонтах доменной печи, следствием чего является низкая степень использования вдуваемой топливной добавки, ухудшение дренажа продуктов плавки. 25

Полное смешение вдуваемого природного газа необходимо, чтобы обеспечить окисление всего метана (в фурме и окислительной зоне) и этим предотвратить сажевыделение при

30 термическом разложении той его части, для окисления которой не хватает кислорода из-sa плохого смешения с воздухом. Наиболее опасным s этом отношении является ядро струи природного газа, так как сразу разру- З5 шить струю газа, обладающего большой кинетической энергией, поток дутья

Ме может, он только затормаживает и размывает ее внешние слои, смеши40

Ваясь с ними е

Известна также дутьевая фурма доменной печи, содержащая водоохлаждаемый корпус с внутренним и наружным станаками с фланцем и пропущенную через полость корпуса трубку

45 для ввода добавок, выходной конец которой выведен в рабочий канал фурмы, и перепускную камеру, установленную в водоохлаждаемой полости на внут реннем стакане и соединенную с отверстиями, выполненными в теле внутреннего стакана перед и за выходным концом трубки. Дутьевая фурма доменной печи работает следующим образом: при движении потока дутья вдоль рабочего канала фурмы часть его попадает в перепускную камеру через входное отверстие, где, охлаждаясь, 05 з сжимается, а уменьшающееся сечение камеры сохраняет скорость этого потока илн увеличивает при выходе их выходного отверстия камеры и эа счет более высокой плотности воздуха,, чем у основного потока, дополнительный поток внедряется в основной, отжимая при этом поток добавок ближе к оси фурмы. Это должно способствовать улучшению смешивания потока добавок с потоком дутья Г2 ).

Однако, отдувая поток газа ближе к оси фурмы, дополнительный поток не разрушает ядра его и потому основная масса природного газа с самой низкой концентрацией кислорода продолжает двигаться с ядром струи.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является дутьевая фурма доменной печи содержащая водоохлаждаемый корпус с внутренним и наружным стаканами с фланцем и .пропущенную через полость корпуса трубку для ввода углеводородных добавок, выходной конец которой выведен в рабочий канал фурмы и соединенную с каналом фурмы инжектирующую кольцевую перепускную трубку, один конец которой расположен соосно с трубкой для углеводородных добавок (33.

В этой конструкции воздушной фурмы восстановительный газ подается в камеру смешения по центральному патрубку, а инжектируемое дутье — по внешней кольцевой полости, что по сути является частичньм перенесением процесса смешения их из полости воздушной фурмы,в камеру смешения.

Однако такое ориентирование не может существенно улучшить смешение потоков восстановительного газа и дутья, поскольку кольцевой поток дутья не может разрушить центральную струю топ ливной добавки, обладающую большой кинетической энергией, и смешение потоков происходит лишь в ограниченном обьеме в месте контакта струи газа с окислителем за счет взаимной радиальной диффузии. Наиболее опасным в части пиролиза природного газа является его ядро.

При 1000-1300 С минимальные отношення О /СН 0,5-0,66, поэтому при инжектированин части горячего дутья в полости смешения неизбежно появляется возможность для пиролиза метана с выделением сажистого углерода. Наличие такой полости смешения оправ1110805 дано только при использовании природного газа низкого давления с относительно малыми скоростями истечения, так как самокарбюрация топлива с выделением частиц сажистого углерода способствует повышению светимости пламени.

Кроме того, при периодической подаче природного газа в моменты отключения или включения его возмбжно обра зование в камере смешения смесей взрывоопасных концетраций.

Целью изобретения является снижение расхода кокса путем улучшения смешивания вводимых добавок с потоком горячего дутья.

Поставленная цель достигается тем, что дутьевая фурма доменной печи, содержащая водоохлаждаемый корггус с внутренним и наружным стаканами с фланцем и пропущенную через полость корпуса трубку для ввода углеводородных добавок, выходной конец которой выведен в рабочий канал фурмы, и соединенную с каналом фурмы инжектирующую кольцевую перепускную трубку, один конец которой расположен соосно с трубкой для ввода углеводородных добавок, соосно расположены выходные концы трубок в месте их выхода в канал фурмы, при этом выходной конец перепускной трубки расположен внутри выходного конца трубки для ввода углеводородных добавок при соотношении их диаметров, равном

1:(0,3-0,7).

На чертеже изображена фурма, проольиый разрез по оси трубки для вода топливной добавки.

Фурма доменной печи содержит водоохлаждаемый корпус из наружного 1, внутреннего 2 стаканов, фланца 3. Через корпус пропущена трубка. 4 для ввода топливной добавки, выходной конец 5 которой выведен в рабочий канал 6 фурмы. Через водоохлаждаемую полость и трубку для ввода топливной добавки соосно проходит перепускная трубка 7, вход 8 в которую находится перед концом 5 трубки для ввода топливной добавки, а выход — непосредственно у конца 5 трубки для в ода топливной добавки. Причем соотношение диаметров внешней газоподводящей трубки и внутренней перепускной составляет 1:(0,3-0,7). Соотношение 1:0,7 обусловлено конструктивными соображениями, так как повышение этого соотношения при условии обеспечения пропуска необходимого количества газа делает конструкцию громоздкой и значительно ухудшает условия циркуляции воды.в охлаж5 даемой полости фурмы.

Соотношения размеров трубки ввода природного газа и перепускной трубки определены на основе реальных расходов природного газа, достигающих на большинстве доменных печей

100-150 м /т чугуна. Предложенный, верхний предел соотношения диаметров 1:0,7 является максимально допустимым, при котором внешние размеры трубки не ухудшают циркуляцию воды в охлаждаемой полости воздушной фурмы. Так для подачи природного газа в количестве 150 м /т чугуна используют трубку с внутренним диамет20 ром 32 мм. Поэтому для обеспечения необходимой пропускной способности по газу и предложенного соотношения внутренний диаметр (с учетом толщины стенки перепускной камеры) равен

44 мм, а внешний 48 мм. При превышении предложенного верхнего предела, например 1:0,8, эти размеры соответственно составляют 48 и 55 мм, что нерационально и неизбежно ухудшает

30 циркуляцию воды.

Нижний предел соотношения диаметров 1:0,3 определен из условия обеспечения подачи достаточного количества инжекутируемого дутья для окисления ядра струи природного газа. Газовоздушная смесь содержит 157 метана. Данный диаметр перепускной трубки обеспечивает инжекцию 157 дутья от расхода вдуваемого природно40 го газа, что позволяет окислить остаточный метан. При более низком соотношении диаметров газоподводящей и перепускной трубок инжектируемого

4 утья недостаточно для окисления ос45 таточного метана.

Таким образом, ориентирование герепускной трубки в соответствии с предлагаемым соотношением диаметров газоподводящей и перепускной трубок

50 позволяет повысить содержание кислорода в смеси (О /СН+ ) 0,5) за счет инжекции части дутья непосредственно в центр струи природного газа и степень реагирования природного газа

55 c дутьем

Предлагаемая фурма доменной печи работает следующим образом.

Поток нагретого дутья движется по рабочему каналу 6 фурмы, а поток

10805

Составитель Ю.Серов

Техред! Т.Фанта Корректор Е.Сирохман

Редактор Т.Колб

Заказ 6265/21 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ.Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

3 11 добавок, в частности природного гаэа - по трубке 4 для подачи добавок.

При истечении природного газа из кольцевой щели в перепускной трубке 7 создается разряжение и часть потока горячего дутья инжектируется по перепускной трубке и внедряется в поток природного газа. Кроме того, поскольку температура этого потока значительно ниже, чем основного, то плотность воздуха в нем выше, чем в основном потоке, что также способствует внедрению дополнительного потока в основной. При охлаждении тепло дополнительного потока передается через стенки трубки газовому потоку, нагревая его, что улучшает условия воспламенения топливной добавки.

В предлагаемой конструкции фурмы доменной печи потоки топливной добавки, в частности природного газа, и инжектируемого дутья ориентированы таким образом, что наиболее опасное

I с точки зрения пиролиза ядро струи природного газа отсутствует, так как ras подается по кольцевой полости, а инжектируемое дутье - централь5 ным потоком и смешение природного газа с дутьем осуществляется .как за счет внещнего контакта его с основ. иьин потоком горячего дутья, так и эа счет контакта изнутри с инжектиру О емой его частью. При этом отсутствует неблагоприятное соотношение окислителя и природного газа, способствующее пиролизу последнего; Отсутствует также возможность образования взрывоопасных смесей. Подача дополнительного дутьевого потока в ядро топливной добавки и увеличение объема при сгорании ее позволяет в целом усилить турбулизацию потоков и процесс смешивания углеводородных добавок с дутьем, что обеспечивает дополнительную экономию кокса эа счет повышения степени использования углеводородных добавок.