Способ ввода газообразного топлива в фурменный прибор шахтной печи

 

Изобретение относится к черной металлургии , в частности к доменному производству , и может использоваться при вдувании в доменные печи газообразного топлива. Целью изобретения является сокращение расхода кокса за счет повышения эффективности сжигания вдуваемого газообразного топлива. Для достижения цели топливо вводят в дутьевое сопло через его боковую поверхность в виде моноструи, составляющей с осью сопла угол 24-27° . Место ввода газообразного топлива отстоит от выходного отверстия фурмы на расстояние 11-17 калибров струи газа. При таком вводе газовая струя доходит до центра воздушной струи и к моменту выхода ее из фурмы в рабочее пространство печи образует с дутьем однородную смесь, что способствует повышению полноты сгорания газа и увеличивает газопропускную способность фурменного прибора. 2 ил., 2 табл.

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 В 7/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4670751/02 (22) 30.03.89 (46) 23,11,91. Бюл. М 43 (71) Институт черной металлургии (72). Ю.А. Приходько, В.В. Лисицкий, И.Г.

Товаровский, В,М. Минаев, А.А, Шинкаренко, Л.P. Кулеш, А.Е. Турко, И.М. Сальников, А.А. Касаткин и В.Ф. Косинский (53) 669.162.267.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1110805, кл. С 21 В.

Шокул А.А., Лозовой В,П., Шаркевич

Л,Д. Работа доменных печей комбината

"Азовсталь" с различным вводом природного газа, — Сталь, 1984, N 7, с. 10 — 12. (54) СПОСОБ ВВОДА ГАЗООБРАЗНОГО

ТОПЛИВА В ФУРМЕННЫЙ ПРИБОР LUAXТНОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производИзобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано на доменных печах, работающих с вдуванием газообразного топлива в воздушные фурмы.

Целью изобретения является сокращение расхода кокса за счет повышения эффективности сжигания топлива и путем увеличения пропускной способности трак, та, температурного уровня в центральной зоне фурменного прибора и однородности образующейся топливовоздушной смеси.

На фиг, 1 показаны сопло и воздушная фурма, вид со стороны ввода газообразного топлива в сопло; на фиг, 2 — разрез А — А на фиг.,1, . Ж,, 1693069 А1 ству, и может использоваться при вдувании в доменные печи газообразного топлива.

Целью изобретения является сокращение расхода кокса за счет повышения эффективности сжигания вдуваемого газообразного топлива. Для достижения цели топливо вводят в дутьевое сопло через его боковую поверхность в виде моноструи, составляющей с осью сопла угол 24 — 27 . Место ввода газообразного топлива отстоит от выходного отверстия фурмы на расстояние 11-17 калибров струи газа. При таком вводе газовая струя доходит до центра воздушной струи и к моменту выхода ее из фурмы в рабочее пространство печи образует с дутьем однородную смесь, что способствует повышению полноты сгорания газа и i ф увеличивает газопропускную способность фурменного прибора. 2 ил., 2 табл.

Сущность способа заключается в том, Q что газообразное топливо вводят в поток (Д горячего дутья в виде моноструи через боко- С вую поверхность дутьевого сопла под углом Q

24 — 27 к оси сопла и на расстоянии 11-17 калибров струи газообразного топлива от выходного сечения фурмы.

Высокотемпературное обогащенное кислородом дутье 1 (фиг, 2) поступает в полость дутьевого сопла 2 фурменного прибора, проходит через фурму 3 и через ее выходное сечение 4 истекает в рабочее пространство печи. Через боковую поверхность сопла 2 под углом а = 24 — 27 к его оси вводят монострую газообразного топлива 5, например природного газа, на расстоянии

1693069

L=11 — 17 калибров струи газа от выходного сечения фурмы, При таком вводе газообразного топлива обеспечиваются условия для оптимального (азодинамического режима проникновения моноструи газа в относящий поток дутья и минимальные тепловые потери от горящего факела. Ввод топлива 5 круглой струей через боковую поверхность дутьевого сопла 2 обеспечивает проникновение струи практически до оси сопла за счет кинетической энергии холодной струи, при этом происходит слабое расширение газовой струи и осуществляется массообмен за счет молекулярной диффузии вещества струи в сносящий поток дутья.

Ввод топлива под углом а = 24 — 27 обеспечивает проникновение газа струей расширенного сечения до оси сопла 2 и плавный поворот этой струи по центру дутьевого канала в направлении выходного сечения фурмы с развитым турбулированным горящим факелом вдоль продольной оси фурмен ного и р ибо ра.

При угле ввода а = 24 обеспечивается достаточная однородность смеси газодутьевых компонентов за счет сохранения турбулентного состояния поперечного сечения факела, при этом турбулентность равномерно распространяется в продольном направлении, а поворот факела на продольную ось дутьевого канала носит плавный характер с прямолинейным распределением турбулентной газовой струи по оси фурменного прибора в относящем обтекающем потоке дутья.

При угле ввода a= 27 граница взаимодействия газового факела с дутьевым потоком начинает слабо искривляться, степень искривления усиливается при большей величине угла. Сносящий эффект практически сохраняется в пределах a= 24 — 27, Линии тока дутья слабо деформированы и несущественен тормозящий эффект, присущий встречному взаимодействию газового потока с дутьевым, При уменьшении угла ввода топлива, например, до величины 23 однородность смеси заметно изменяется по сечению дутьевого канала. Это вызвано искривлением горящего факела вдоль продольной оси фурменного прибора с колебательным процессом взаимодействия с дутьевым потоком по длине.

При увеличении угла ввода топлива, например, до величины 28 взаимодействие газа с дутьем приобретает активный характер с искривлением фронта по границе контакта реагирующих компонентов с

55 появлением циркуляционных контуров и неорганизованных вихревых эон. В результате турбулизация приобретает неравномерный локальный характер со значительным тормозящим эффектом, что сопровождается ростом гидравлического сопротивления на 5-87, .

Ввод моноструии топлива под у лом а =24 — 27 на расстоянии =11 — 17 калибров струи от выходного сечения фурмы приводит к равномерному поперечному взаимодействию реагирующих компонентов и повышению степени однородности по длине дутьевого канала в пределах фурменного прибора, Ввод в дутье на расстоянии 11 калибров струи обеспечивает достаточную однородность смеси в пределах фурменного прибора, достигаемую равномерным радиальным взаимодействием центрального топливного потока с обтекающим дутьевым.

Ввод газа в дутье на расстоянии 17 калибров обеспечивает высокую однородность смеси при допустимой величине гидравлического сопротивления тракта ее транспортировки, Уменьшение указанного расстояния менее нижнего предела, например при расстоянии 10 калибров струи, приводит к выносу процесса смешения за пределы фурменного прибора, при этом степень однородности снижается на 6 — 107.

Удаление места ввода газа на расстояние более 17 калибров струи, например на расстояние 18 калибров газовой струи, приводит к повышению гидравлического сопротивления дутьевого тракта на 8 — 107, эа счет противодействия активно взаимодействующих топливодутьевых компонентов в пределах фурменного прибора с возросшей степенью неорганизованной турбулиэации в выходной части фурмы.

При вводе газа в дутьевое сопло по предлагаемому способу достигается увеличение пропускной способности тракта на

10 — 207ь, температурного уровня в центральной зоне дутьевого тракта после смешения дутья с газом, а также степени однородности смеси перед выходом ее в рабочее пространство печи.

Пример. Способ опробован на опытном стенде ИЧМ, Использовали экспериментальный образец сопла, конструкция которого предусматривала возможности варьирования угла ввода реагентов и расстояния от точки ввода до устья фурмы.

Опытным путем подтверждены предлагаемые пределы угла ввода топлива в сопло и расстояния от точки ввода до устья фурмы.

1693069

Таблица 1

Таблица 2

Результаты экспериментов приведены в табл, 1 и 2.

Опыты проводили при следующих параметрах дутья и природного газа: дутье— атмосферный воздух; температура дутья

1000 С; давление дутья 1 атм; давление газа

3 ати; расход газа 100 м /ч; диаметр в свету трубки для ввода газа 32 мм. Замеряли следующие параметры: расход дутья (V) температура отходящих газов нэ выходе из фурмы (Т), содержание метана в дымовых газах (СН4), теплосьем нэ фурме (Q). В первой серии опытов (табл. 1) варьировали угол ввода природного газа в дутье (а), во второй серии (табл. 2) — расстояние от места ввода газа до среза фурмы (1 ).

Использование изобретения позволяет за счет повышения эффективности сжигаП р и м е ч а н и е. L = 14 калибров. ния вдуваемого природного газа снизить расход кокса на 0,5-1,5,ь.

Формула изобретения

Способ ввода газообразного топлива в

5 фурменный прибор шахтной печи, включающий подачу газообразного топлива в виде сплошной круглой струи, в поток дутья через дутьевое сопло, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода кокса

10 за счет повышения эффективности сжигания топлива и путем увеличения пропускной способности тракта, температурного уровня в центральной зоне фурменного прибора и однородности топливовоздушной смеси, 15 струю газообразного топлива вводят через боковую поверхность дутьевого сопла под углом 24 — 27 к его оси на расстоянии 11-17 калибров струи от выходного сечения фурмы.

1693069

Составитель И,Курунов

Редактор О,Юрковецкая Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Э,Лончакова

Заказ 4052 Тир аж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101