Инжекционная фурма

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в мартеновском и конвертерном производстве. Цель изобретения - интенсификация процесса наВода Вода грева шихты,увеличение производительности печи и снижение расходов топлива, чугуна и раскислителей за счет увеличения инжекционной способности фурмы и работы ее в режиме горелки. Инжекционная фурма состоит из концентрически расположенных труб, образующих тракты 1 и 2 подвода ю отвода охла ждающей воды, центрального тракта 3, каналов 4, соединяющих центральный тракт с атмосферой печи , трубы 5 с инжекционным соплом 6, жаропрочных пластин 7, головки с соплами 9 для подачи газокислородной смеси и топливоподводящей трубы 10 с соплом 11. Наличие трубы 10 позволяет увеличить инжекционную способность фурмы, использовать ее как горелку, что интенсифицирует процесс выплавки стали и позволяет снизить расход энергоносителей. 1 ил., 1 табл. W т Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 С 5/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Йда Рода

10 (21) 4731467/02 (22) 22.08.89 (46) 07.12.91. Бюл. hh 45 (71) Институт черной металлургии (72) А.А.Карпенко, В.Ф.Поляков, В.Я.Ботвинский, А.И.Бондаренко, А.Б.Ивангородский

Клебанов, В.И.Шевченко, Д.Ф.Канищев, В.Б.Морозов, В.Н.Нетреба и В.И.Барков (53) 669.184 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

t4 779402, кл. С 21 С 5/48, 1980.

Авторское свидетельство СССР

O 1274301, кл. С 21 С 5/48, 1986. (54) ИНЖЕКЦИОННАЯ ФУРМА (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в мартеновском и конвертерном производстве. Цель изобретения — интенсификация процесса на-

„„ЯЦ„„1б9б490 А1 грева шихты, увеличение производительности печи и снижение расходов топлива, чугуна и раскислителей за счет увеличения инжекционной способности фурмы и работы ее в режиме горелки. Инжекционная фурма состоит из концентрически расположенных труб; образующих тракты 1 и 2 подвода и отвода охлаждающей воды, центрального тракта 3, каналов 4, соединяющих центральный тракт с атмосферой печи, трубы 5 с инжекционным соплом 6, жаропрочных пластин 7, головки с соплами

9 для подачи газокислородной смеси и топливоподводящей трубы 10 с соплом 11..Наличие трубы 10 позволяет увеличить инжекционную способность фурмы, использовать ее как горелку, что интенсифицирует процесс выплавки стали и позволяет снизить расход энергоносителей. 1 ил., 1 табл.

1696490

30

3

Изобретение относится к черной ме,:.таллургии, в частности к сталеплавильному

:производству, и может быть использовано при выплавке стали в подовых печах и конвертерах.

Цель изобретения — интенсификация процесса нагрева шихты, увеличение производительности и снижение расходов топлива, чугуна и раскислителей путем .увеличения инжекционной способности . фурмы и применения ее в качестве горелки.

На чертеже изображена инжекционная фурма, продольный разрез.

Фурма состоит из концентрически расположенных труб системы охлаждения, образующих тракты 1 и 2 для подвода и отвода охлаждающей воды, центральный тракт 3, каналы 4, соединяющие центральный тракт с атмосферой печи, с размещением в центральном тракте 3 трубы 5 для подачи, высокоскоростного потока окислителя, оборудованной на выходе инжекционным

- соплом 6, к которому с помощью шарнирных устройств прикреплены пластины 7 иэ, жаропрочного материала. Трубы 3 соединены с головкой, которая имеет несколько (например, шесть) цилиндрических (или щелевых) сопел 9 для подачи газокислородной смеси. По продольной оси фурмы установлена топливоподводящая труба 10 диаметром, равным 0,4 — О,б диаметра инжекционного сопла с топливным соплом 11, причем расстояние между торцами инжекционного 6 и топливного 11 сопел по ходу газового потока составляет 4-10 диаметров инжекционного сопла 6, Фурма работает следующим образом.

По каналу топливоподводящей трубы 10 через сопло 11 пода1от часть топлива от общего его расхода, а по каналу трубы 5— окислитель. Поток кислорода, выходящий из инжекционного сопла 6 и движущийся вдоль цилиндрической поверхности трубы

8, создает разрежение, за счет которого в центральный тракт 3 через каналы 4 подсасываются из рабочего пространства печи высокотемпературные продукты сгорания.

Поток газообразного топлива, истекающий через сопло 11, создает дополнительное разрежение в районе сопла, что увеличивает инжекционную способность фурмы.

Инжектируемые продукты сгорания, смешиваясь с потоком кислорода, нагревают его и образуют высокотемпературную газокислородную смесь, предназначенную для окисления топлива в период нагрева шихты, а также примесей расплава в период продувки ванны. За счет повышения температуры кислорода скорость истечения газокислородной смеси через сопла 11 увеличивается и улучшается процесс перемешивания топлива с газокислородной смесью, в результате чего образуется жесткий факел с высокой кинетической и тепловой энергией, позволяющей интенсифицировать процесс нагрева шихты путем увеличения теплоотдачи от факела к шихте.

Каличие в центральном тракте дополнительной топливоподводящей трубы диаметром, равным 0,4-0,6 диаметра инжекционного сопла, выходное отверстие которой отстоит от торца сопла инжектора по ходу движения газового потока на расстоянии, равном 4-10 диаметрам инжекционного сопла, позволяет увеличить инжекционную способность фурмы, а также использовать фурму как сводовую гаэокислородную горелку для отопления подовых печей.

Улучшение инжекционной способности фурмы путем установки топливоподводящей трубы с указанными параметрами обусловлено увеличением дальнобойности инжектирующей струи, движущейся вдоль поверхности, и вовлечением за счет этого дополнительных порций инжектируемого газа.

Каличие топливоподводящей трубы в центральном тракте фурмы не сказывается существенно на ее инжекционной способности, если срез трубы находится на начальном участке струи, т.е. до 4 диаметров сопла инжектора, так как на начальном участке струи профиль скоростей изменяется незначительноо.

При выдвижении трубы по оси потока свыше 10 диаметров сопла кратность инжекции не изменяется, а размеры камеры смешения увеличиваются, что приводит к дополнительным тепловым потерям с охлаждающей фурму водой и перерасходутоплива. И нжекцион ная способность фурмы при расположении топливоподводящей трубы по оси инжектирующего потока также обусловлена диаметром этой трубы, который составляет 0,4-0,7 диаметра сопла инжектора. Если диаметр трубы меньше 0,4 диаметра сопла инжектора, т.е. диаметр трубы приближается к нулевым значениям, 50 то инжекционная способность фурмы остается на уровне фурм без топливоподводящей трубы, так как в этом случае максимальные значения скоростей инжектирующего потока сдвигаются неэначительно-по отношению к поверхности контакта инжектирующей и инжектируемой среды.

Если диаметр газоподводящей трубы больше 0,6 диаметра инжекционнаго сопла, кратность инжекции фурмы снижается

5, 1696490 вследствие уменьшения пропускной способности сопла инжектора.

Использование инжекционной фурмы с повышенной инжекционной способностью в качестве горелок в периоды завалки и прогрева шихты позволяет получить за счет увеличения температуры и скорости истечения окислителя высокий скоростной факел, пронизывающий слой шихты во всю его глубину, обеспечивая интенсивный теплообмен и скоростной нагрев шихты, что позволяет увеличить долю лома s шихте, снизить расход чугуна. сократить длительность периодов завалки и прогрева.

В периоды плавления и доводки фурмы погружают в металл и процесс рафинирования металла осуществляется аналогично топливно-кислородной продувки. Природный газ, поступая в зону взаимодействия окислителя с расплавом, снижает окислительный потенциал газовой фазы и теплонапряженность очага продувки, вследствие чего снижаются угар, окисленность металла . и запыленность дымовых газов. В периоды плавления и доводки плавки из ванны печи интенсивно выделяется окись углерода, которая частично инжектируется вместе с печными гаэамй из рабочего пространства печи в центральный. тракт фурмы, где дожигается до двуокиси углерода, что обуславливает дополнительные повышения температуры и скорости истечения гаэокис-. лородной смеси.

С увеличением объемов и скорости истечения смеси из сопел фурмы возрастает интенсивность перемешивания металла, вследствие чего увеличивается теплоотдача от факела торцовых горелок к ванне печи и усвоение расплавом кислорода атмосферы печи, что позволяет нагревать ванну до за данных температур уменьшенным расходом топлива. За счет подачи природного газа в очаг продувки и дожигания окиси углерода в центральном тракте фурмы снижается окислительный потенциал газовой фазы и, как следствие, окисленность металла, что позволяет снизить расход раскисли.. телей.

Пример. В мартеновском цехе металлургического комбината 500-тонная мартеновская печь оборудована тремя инжекционными фурмами. В отличие от ранее применяемых инжекционных фурм по оси фурмы установлена топливоподводящая труба, причем на I серии плавок испйтывают Фурмы с топливоподводящей трубой, выходное отверстие которой отстоит от среза инжекционного сопла по ходу потока окислителя на расстоянии, равном 4 диаметрам

Фнжекционного сопла, равного 40 мм, т.е.

160 мм. На II серии плавок это расстояние отвечает 7 диаметрам (280 мм), а на III cepuu плавок — 10 диаметрам (400 мм). Диаметр сопла инжектора составляет 40 мм, диаметр

5 топливоотводящей трубы — 16, 20 и 24 мм.

В период завалки и прогрева фурмы располагают на расстоянии 1 м от поверхности шихты и к ним подают 2100 мз/ч природного газа и 4200 м /ч кислорода, т.е. на

10 одну ф рму поступает 700 м /ч топлива и

1400 м /ч кислорода, В этот период инжекционные фурмы работают как мощные сводовые горелки с предварительным подогревом окислителя. На торцовые горел15 ки расход природного газа составляет 2000 м /ч, общий расход топлива на печь остается на уровне работы печей текущего производства. В период плавления и доводки фурмы опускают в ванну и продувку ведут

20 на линии раздела шлак-металл. Расход кислорода поддерживают на прежнем уровне, а расход природного газа сокращают до

100 м /ч на одну фурму.

Основные технико-экономические по25 казатели работы 500-тонной мартеновской печи, оборудованной сводовыми инжекционными фурмами, при различном расположении топливоподводящей трубы по отношению к соплу инжектора и без нее

30 приведены в таблице.

Иэ данных, приведенных в табл. 1,-Спедует, что применение инжекционных фурм в качествз горелок и продувочных фурм с повышенной инжекционной способностью по-.

35 эволяет сократить длительность плавки на

0,3-0,45 ч, снизить удельный расход топлива на 3,9 — 4,1 кг/т, чугуна — 20 кг/т, ферро- сплавов — 0,4 — 0,6 кг/т и увеличить производительность печи на 1,2 — 2,8 т/ч по

40 сравнению с плавками текущего производства, на которых применяются инжекционные фурмы беэ топливоподводящей трубы.

Причем минимальные значения улучшения технико-экономических показателей отно45 сятся к инжекционным фурмам, у которых расстояние между соплом инжектора и выходным отверстием топлиподводящей трубы составляет 4 и 10 диаметров инжекционного сопла, а максимальные значения

50 — относятся к фурмам, у которых указанное. расстояние составляет 7 диаметров сопла инжектора (280 мм).

Таким образом, использование инжекционных фурм с увеличенной инжекцион55 ной способностью за счет установки тапливоподводящей трубы диаметром, рав-ным 0,4-0,6 диаметра инжекционного сопла, на расстояние 4-10 диаметра сопла инжектора по ходу потока окислителя и работы инжекционных фурм в режиме горелки

1696490 позволяет сократить длительность плавки и удельный расход условного топлива на 5, чугуна — на 3,4%, раскислителей (ферромарганца) — на 17, а также увеличить производительность на 6% .

Технико-зкономические показатели работы печи

Инжекционные фурмы:, без топливопроводя щей трубы

Длительность плавки, ч, s том числе:

10,50 завал ка+прогрев плавление+доводка

4,53

4,56

Удельный расход, кг/т: лом чугун

584

104,6 топливо кислород. раскислители (ферромарганец) 4,2

Количество инжектируе. мых продуктов сгорания фурмой, м /ч

600

Тепловая нагрузка, мВт

38,9

Выход жидкой стали, 89,9

Производительность печи, т/ч

45.7

Составитель В. Красина

Редактор И. Дербак Техред M,Ìoðãåíòàë г

Корректор О. Кравцова

3 аз 4277 аказ Тираж Подписное осуд ГКНТ СССР

BHMI/IflN Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, у . p

N 1t / л.Гага ина, 101

Ф о рмул а изобретения

Инжекционная фурма, содержащая концентрически расположенные трубы системы охлаждения, центральный тракт, каналы, соединяющие центральный тракт с атмосферой печи с размещением в центральном тракте трубы для подачи высокоскоростного потока окислителя, размещенное на выходе инжекционное сопло, . отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса нагрева шихты, увеличения производительности и сниже5 ния расходов топлива, чугуна и раскислителей путем увеличения инжекционной способности фурмы, по оси фурмы установлена топливоподводящая труба диаметром, равным 0,4 — 0,6 диаметра инжекционного

10 сопла, при этом выходное отверстие топливоподводящей трубы отстоит от среза инжекционного сопла на расстоянии, равном

-10 его диаметрам по ходу движения газового потока.