Способ регулирования расхода топлива по фурмам доменной печи

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 21 В 7/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0с (Л

V (21) 4872049/02 (22) 08,08.90 (46) 30.09.92. Бюл. N .36 (71) Институт черной металлургии (72) В,В.Канаев, Л,Р.Кулеш, Е.Е.Гаврилов, Ю.А,Приходько, В.M.Ìèíàåâ, И.Г.Товаровский, М.Т.Бузоверя, Н.В,Крутас, И.Е.Четыркин, В.П.Лозовой и С,А.Бадин (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1010135, кл. С 21 В 7/24, 1981. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА

ТОПЛИВА ПО ФУРМАМ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для регулировайия расхода топлива по фурмам доменной печи, Известен способ равномерного распределения расхода топлива по фурмам доменной печи, Недостатком данного решения является отсутствие учета распределения дутья по фурмам, отклонение которого от средней величины достигает 50 — 150%, Это приводит к нарушению соотношения топлива и дутья и ухудшению использования топлива.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигае- " мому эффекту является способ регулирования расхода топлива по фурмам доменной печи, заключающийся в измере„„Я „„1765177А1 для регулирования расхода топлива по фурмам доменной печи. Измеряют суммарный расход топлива на печь и перепады температуры охлаждающей жидкости на головках сопел. Выравнивают гидравлические сопротивления трубопроводов для подвода охлаждающей жидкости на головки сопел, а количество топлива, подаваемого через фурмы, изменяют, исходя из зависимости

Ч„=(Лт"25/ „ Лt;"25) Ч, где V,"; — расi= t ход топлива на )-ю фурму; Чг — суммарный расход топлива на доменную печь; Л tj— перепад температур охлаждающей жидкости на головке сопла j-й фурмы; п — число работающих фурм, нии суммарных расходов топлива и дутья на печь, топлива, расхода и перепада температуры воды на каждой фурме и регулировании расхода топлива по фурмам пропорционально величине тепловой нагрузки на каждую фурму.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность из-за недостаточной обоснованности принципа определения расхода дутья, так как невозможно четкое и точное количественное разделение тепловых нагрузок на потери от дутья за счет конвективной теплоотдачи через внутренний стакан и излучения из фурменного очага через наружный стакан фурмы, которая определяется температурой фурменной зоны и величиной поверхности (высов фурмы, степень экранирования гарн и саже м).

1765177,1,25

Л»

> n т д,1,25

25 рХОД, ВЫХОД т -г»

tJ 2

Поэтому интегральная тепловая нагрузка не может служить характеристикой действительного расхода дутья на фурму, а регулирование при этом соотношения топливо; дутье не даст ожидаемого эффекта повышения степени использования дополнительного топлива и экономии кокса.

Цель изобретения — экономия кокса и стабилизация хода доменной печи по окруж ности.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют суммарный расход топлива и перепады температуры охлаждающей жидкости на головках сопел, выравнивают гидравлическое сопротивления трубопроводов для подвода охлаждающей жидкости на головки сопел, а количество топлива, подаваемого через фурмы, изменяют исходя из зависимости; где V1 — расход топлива íà j-ю фурму м /ч; з

V — расход топлива на печь, м /ч;

Л т1 — перепад температур охлаждающей воды на головке сопла i-й фурмы, С; и — число работающих фурм.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что выравнивают гидравлическое сопротивление трубопроводов для подвода охлаждающей жидкости на головки сопел, а количество топлива, подаваемого через фурмы, изменяют исходя из зависимоСти; и /, 1/ . 1,25/(т-,1,25)

i =1

Регулирование расхода топлива по фурмам доменной печи осуществляется следующим образом.

В доменную печь через фурменные приборы поступает высокотемпературное дутье, Для охлаждения элементов фурменных приборов используется вода. На водоводах головок сопл устанавливают регулирующие устройства (дроссельные диафрагмы, регулирующие вентили) и выравнивают их гидравлические сопротивления.

Измеряют перепады температуры охлаждающей жидкости на головки сопел фурменных приборов и расход топлива на каждую фурму устанавливают, исходя из зависимости (1), Элемент фурменного прибора — головка сопла — является калориметром, обладающим постоянством геометрических размеров и относительной чистотой внутренней

5 поверхности. Количество тепла, теряемого на этом элементе, однозначно зависит от количества физического тепла и газодинамического режима движения дутья, проходящего через фурму.

10 Тепловое сопротивление передаче тепла теплопроводностью от дутья к охлаждающей воде на участке стенка головки сопла — охлаждающая жидкость пренебрежимо мало (на порядок ниже, чем на участке дутье

15 — стенка головки сопла), поэтому влиянием этих двух видов термического сопротивления на коэффициент теплопередачи дутье— охлаждающая вода можно пренебречь.

С учетом этого общее уравнение конвек20 тивной теплопередачи от дутья к охлаждающей воде имеет вид

О! = сж.гп) Л» =Гх i(tg tj ) F (2) где Q — тепловая нагрузка на головку сопла

j-го фурменного прибора, Вт;

c>x — теплоемкость охлаждающей жидкости, Дж/(кг oC);

30 mj — расход охлаждающей жидкости на головку сопла j-го фурменного прибора, т/ч; а; — коэффициент теплоотдачи кон35 векций от дутья к водоохла>кдаемой части головки сопла, Вт/м С;

Atj — перепад температур охлаждающей жидкости на головку сопла, С;

40 Д» теыхОЯ tPxop

I т1 " — температура охлаждающей жидкости на входе в водоохлаждаемую полость головки сопла, С; 1 "" д — то же на выходе из головки сопла, С;

tg — температура дутья, С;

ti — средняя температура охлаждающей жидкости на головку)-го фурменного прибора, С, 55

F — площадь внутренней поверхности водоохлаждаемой головки сопла, м .

Связь между коэффициентом теплоотдачи конвекций от потока дутья к водоохлаждаемым стенкам головки сопла и скоростью потока дутья имеет вид

1765177

0.8 с d025

>,25

pg (mjkj)

G—

i (4) а =- 1-2 (10) о

0 о " ; (5) 7Чц

40 ц1 у, о

Vgj =6 у уц (6) откуда

50 окончательно о 1,25

Vri =,. Vr

g д 1.22

55 ъ Ф % р =QLi — Яр=0,018 RB — E =0,048 з е= где Nui — среднее значение критерия Нуссельта по длине водоохлаждаемой части головки сопла при средней температуре дутья на этом участке и линейном размере канала, равном диаметру головки сопла;

Rej — критерий Рейнольдса для этих же условий;

Х ц — коэффициент теплопроводности дутья, Вт/м ч;

d — диаметр головки сопла, м;

Gj — весовой расход дутья, кг/м ч; ,и ц — динамический коэффициент вязкости дутья, кг/м ч;

E g — поправочный коэффициент на газодинамический режим движения дутья.

Из (2) и (3) следует, что

Из выражения для определения удельного весового расхода дутья о где gg — удельный вес дутья при нормальных условияу,кг /мз; о

Vgj — нормальный расход дутья через

j-фурменный прибор, м /ч.

Из (5) Решив совместно уравнения 4 — 6 и обозначив комплекс 0,25 . Р0,25 сж,иц уг как велM IHHó по

Ео tg -С; 7ц стоянную для всех фурменнь:х приборов доменной печи через cD, получим

Vgj = cD (mi Лт ) ° (7) Чтобы исключить необходимость замеров расходов охлаждающей жидкости на головки сопел, что упростит технологическую схему контроля расхода горячего дутья по фурменным приборам, предлагается установить одинаковый расход охлаждающей жидкости на каждую головку сопла доменной печи.

Схема охлаждения доменных печей закольцована. Поэтому давление входящей

5 охлаждающей жидкости одинаково для всех приборов. Примерно одинаково и гидравлическое сопротивление трасс для охлаждения головок сопла . Вследствие этого целесообразно установить одинаковый рас10 ход охлаждающей жидкости на уровне среднего на головки сопел для конкретной доменной печи.

Тогда выражение (7) примет вид:

15 Vö Ô ° A tj (8) где Ф= Ф mi — постоянная режимных и

° 1,25 геометрических параметров водоохлаждаемой головки сопла для данной доменной

20 печи.

С другой стороны, при постоянном соотношении топлива; дутье на всех фурменных приборах о о

25 Чц; =V„-а, (9) о где Vr; — Расход топлива íà j-ю фУРмУ пРи нормальных условиях, нм /ч; а — коэффициент расхода дутья, Vg — суммарный расход дутья на печь, нм/ч;

Vr — то же, топливо (нм /ч; кг/ч), з подставив (10) в (9) получим: о l о Ч ) Ф Лг125

45 Vrj = g Vr =gvr (jz) Зависимость (13) показывает, что предлагаемый способ регулирования расхода топлива по фурмам доменной печи сводится

1765177 I),25 3 61,25 4 96, гю

2., >, От " = 120,93; — 1 .3. Чг) = 18 800 х 4,96/120,93 = 771 м /ц.

Исходные и расчетные данные заносим в таблицу. Необходимый расход газа на фурму выставляют с помощью регулятора расхода.

В настоящее время контроль в автоматическом режиме за перепадом температур охлаждающей воды на наиболее важных элементах, например фурмы, горновые и лещадные холодильники, ведется на многих доменных печах отрасли, Поэтому данный способ позволяет осуществить широкомасПоказатели

Показатели У

Показатели

)Ю фур » лриОэ ра

)) фурм. прибора фурм. при-. бора ь » ч„

»»» Ф д т. с

2

4

6

3,6

5,4

4,9

4,4

5,3

3,4

4,96

8,23

7,29

6,37

8,о4

4,62

771

1279 . 1133

718

9

11

12

13

15 4,8

16 5,3

17 4,7

18 4,8

19

20 6,2

7,1 1106

8,64 1340

6,92 1076

7,1 1106

9,78 1520

4,4

3,5

5,0

6,1

4,5

4,8 6,37 990

4,79 745

7,48 1163

5,59 1490

6,55 1015

7,1 )100

Составитель Л.Кулеш

Техред М,Моргентал

Редактор С.Горячева

Корректор Л,Лукач

Заказ3353 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

ПроизводСтвенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 к определению перепада температур на водоохлаждаемую головку сопла.

Конкретный пример осуществления способа.

На соплах доменной печи hL 4 металлургического комбината "Азовсталь" в хвостовых частях отводящих воду патрубков установили дроссельные диафрагмы, обеспечивающие расход охлаждающей головки сопел воды равным 8,3 м /ч. Измерили перепад температур подаваемой на сопла воды, значения которых приведены в таблице.

Расход природного газа на печь составлял

18800м /ч.

Порядок определения расхода природного газа покажем на примере первого фурменного прибора: штабное внедрение системы автоматического контроля расхода дутья по фурменным приборам и, как следствие, автоматическое регулирования соотноше5 ния расходов дутья и топливных добавок при минимальных затратах средств и времени.

При использовании изобретения ожидаемая эффективность выразится в повы10 шении производительности печи на 2 — 37, и снижении расхода кокса на 1,5 — 2%.

Формула изобретения

Способ регулирования расхода топлива по фурмам доменной печи, включающий из15 мерение суммарного расхода топлива на печь и перепадов температуры охлаждающей жидкости на головках сопл, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью экономии кокса и стабилизации хода доменной печи по ок20 ружности, выравнивают гидравлическое сопротивление трубопроводов для подвода охлаждающей жидкости на головки сопл, э количество топлива, подаваемого через фурмы, изменяют исходя из зависимости

25 о

30 где Vq — расход топлива íà j-ю форму;

Ч,;; — суммарный расход топлива на печь;

Лт1 — перепад температур охлаждающей воды на головке сопла j- и фурмы;

n — число работающих фурм.