Горелка

 

Использование: отопление подовых сталеплзвильных печей. Сущность изобретения: горелка содержит центральную газоподводящую трубу 1 и концентричноей расположенные трубы 2, 3, 4, 5, которые образуют две сообщающиеся охлаждаемые кольцевые полости 12,13 и между ними два кольцевых канала 15, 16, подключенные к источнику окислителя. Наконечник с соплами соединен с центральной трубой и кольцевыми каналами. Сопло центральной трубы 9 выполнено в виде усеченного конуса с углом раскрытия 5-7°. Выходные сопла каналов, 8. 10,11 выполнены расходящимися с чередованием углов наклона к вертикальной оси. Для внутреннего относительно центральной газо под водящей трубы 1 канала 15 углы равны 14-16° и 30-45°. Для внешнего канала 16 углы равны 40-50° и 60-75°. 2 ил. А- А со С XI О со оо х1 4 Т ю ft

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss>s F 23 D 14/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4861668/06 (22) 23,08.90 (46) 15.10.92. Бюл. № 38 (71) Институт черной металлургии (72) В;В. Баранов, С,И, Чернышов, Г.B. Горлов, И.N. Кобеза и Я,H. Бабич (56) Авторское свидетельство СССР

¹ И 67209. кл. С 23 С 5/48, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1004476, кл. С 21 С 5/48, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 497450, кл. F 23 О 14/20, 1974. (54) ГОРЕЛКА (57) Использование: отопление подовых сталеплавильных печей, Сущность изобретения: горелка содержит центральную

„„5U, 1768874 A l газоподводящую трубу 1 и концентрично ей расположенные трубы 2, 3, 4. 5, которые образуют две сообщающиеся охлаждаемые кольцевые полости 12, 13 и между ними два кольцевых канала 15, 16, подключенные к источнику окислителя. Наконечник с соплами соединен с центральной трубой и кольцевыми каналами. Сопло центральной трубы 9 выполнено в виде усеченного конуса с углом раскрытия 5-7О. Выходные сопла каналов 7, 8;.10, 11 выполнены расходящимися с чередованием углов наклона к вертикальной.оси. Для внутреннего относительно центральной газоподводящей трубы 1 канала 15 углы равны 14-16О и 30-45О. Для внешнего канала 16 углы равны 40-50О и 60-75 .

2 ил, 1768874 трактами и центральной трубой, а также 25 разделительную шайбу со смещенными соплами и расширяющуюся форкамеру с внут30

50

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкциям горелок для отопления подовых сталеплавильных печей.

Известны конструкции горелок, содержащие центральную трубу и концентрично ей расположенные трубы, образующие дополнительные тракты,. заключенные в охлаждаемые полости, и наконечник с соплами, соединенный с этими трактами и центральной трубой для подачи окисления и топлива.

Недостатками известных конструкций горелок для отопления подовых нечей являются низкая эффективность использования тепла горения и дожигания газов при повышенных уровнях шума их работы, В качестве прототипа взята известная конструкция горелки для сжигания газа, содержащая центральную трубу, концентрически ей расположенные трубы, образующие два дополнительные тракта, заключенные в охлаждаемые полости, и наконечник с соплами, соединенный с этими ренними углами раскрытия 30-60 и внешними 7 — 10 при отношении длины ее к расстоянию между осями сопел в разных рядах равным 4:5.

Недостатками известной конструкции горелки являются низкая эффективность использования тепла горения и дожигания газов при повышенном уровне шума. Это обьясняется следующим. При параллельном расположении осей сопел газа и окислителя .и наличии форкамеры, которая еще больше усугубляет положение, происходит быстрое снижение окислителя .с газом и образуется организованный, но узкий факел. Граница раскрытия факела в основном не определяется углами форкамеры так, как они более 15О, а углами естественного истечения струй, зависящих от скорости истечения. При низком расположении в рабочем пространстве такого факела над ванной он охватывает малую зону обьекта и, ударяясь об нее, отражается и растекается, образуя завихрения (натекание потока на переднюю и задние стенки), которые отрицательно сказываются на стойкости агрегата. Быстрое смешение газа и окислителя не способствует развитию процессов самокарбюрации газа и поэтому светимость факела недостаточна, хотя несколько улучшается под влиянием форкамеры, малая охватываемая поверхность окислителя (факелом) при низком расположении горелки не позволяет применять ее эффективно

20 для дожигания окиси углерода над поверхностью продуваемой ванны, Целью изобретения является повышение эффективности использования тепла горения и дожигания газов при допустимых уровнях шума.

Поставленная цель достигается тем, что сопло центральной. трубы выполнено в виде усеченного конуса с углом его раскрытия, равным 5-7, а сопла дополнительных трактов выполнены расходящимися с чередованием углов их наклона к вертикальной оси, соответственно равных 14-16 и 30 45О для внутреннего дополнительного тракта и 4050 и60-75одля внешнегодополнительного тракта по направлению от центральной трубы, На фиг. 1 представлен вид спереди на головку заявленной горелки с разрезом по .всем соплам; на фиг. 2 представлен вид на головку снизу с разрезом по оси соединительных каналов охлаждения головки.

Горелка содержит центральную газоподводящую трубу 1, концентрично ей расположенные трубы 2, 3, 4, 5, образующие два кольцевых канала 15, 16, подключенные к источнику окислителя и заключенные в охлаждаемые полости 12, 13, наконечник 6 с соплами, соединенный с каналами и центральной трубой. Сопло центральной трубы

9 выполнено в виде усеченного конуса с углом его раскрытия, равным 5-7 . а сопла каналов выполнены расходящимися с чередованием углов их наклона к вертикальной оси соответственно равных 14 — 16 (10) и 3045 (8} для внутреннего канала (15) и 40-50 (») и 60-75 (7) для внешнего канала (16) по направлению от центральной трубы.

Горелка работает следующим образом.

Воду для охлаждения горелки подают по полости, образуемой трубами I и 2, постоянно и отводят по полости между трубами 4 и 5. В зависимости от задачи rapenxy присаживают в рабочее пространство над шихтой или расплавленной ванной и подают газ по трубе 1 и окислитель в полость между трубами 2 и 3 (канал l5), который истекает по соплам 8 и 10. В случаях необходимости получения более широкого факела часть окислителя подают по внешнему каналу 16 в полость между трубами 3 и 4 по соплам 7 и 11.

В случаях использования горелки в период продувки для дожигания окиси углерода, горелку присаживают над ванной на

300 500 мм и основную часть кислорода подают по второму дополнительному тракту (значительно выше стехиометрического соотношения).

1768874

10

25

50

Выполнение сопла центральной трубы в виде усеченного конуса с углом его раскрытия 5 — 7 при компактности горелки увеличивает его площадь и позволяет истекать газу со скоростью значительно ниже критической, что желательно для процесса его самокарбюрации и бесшумности горения.

Угол меньше 5 увеличивает скорость истечения газа, так как площадь сопла уменьшается, что ведет к ухудшению самокарбюрации газа, снижению теплопередачи и развитию шумового эффекта горения, а угол больше 7 еще несколько снижает скорость истечения, что в принципе желательно, но начинается процесс отрыва потока от стенок, создавая зону завихрений, приводящей к зарастанию сопла.

Подача окислителя через сопла внутреннего дополнительного тракта 14 — 16 и

30-45 способствует органи=-ации горения газа B окислителе, причем окислитель, поданный через сопла с углами 14-16 зажимает газ, мягко перемешивается с ним и тем самым способствует реформированию газа.

Затем реформированный полугаз захватывается окислителем, подаваемым под углами 30 — 45, дожигает его и направляет на обогреваемую поверхность, тем самым способствуя эффективной теплопередаче от факела к шихте, ванне.

Подача окислителя под углом меньше

14 несколько ухудшает у..пения для реформирования газа,,o зн",÷птельно усиливает процесс горения и образования при этом шумового эффекта. Пода .а окислителя под углом больше 16О обеспечивает процесс горения без шума, но значительно растягивается зона реформирования газа, что снижает теплопередачу.

Подача окислителя под углом меньше

30 сокращает площадь охвата факелом, хотя и усиливает на нее теплонапряженность, что для низкого расположения горелки в работе снижает эффективность теплопередачи. Подача окислителя под углом больше . 45 увеличивает площадь охвата факелом, но уменьшается удельная теплонапряженность на поверхность, особенно это отрицательно сказывается при высоком расположении — îðåëêè.

Подачуоклслителя через сопла внешнегодополнительноготракта с углами наклона

40 — 50 и 60 — 75 " производят для расширения факела и зоны его воздействия на шихту или ванну, а также для подачи окислителя в период продунки ванны кислородом для дожигания выделяющейся окиси углерода над поверхностью ванны. Чередованием достигается охват площади как ближних зон, прилегающих к горелке, так и дальних. Подача окислителя через сопла внешнего дополнительного тракта повышает эффективность использования тепла горения и дожигания газов.

Подача окислителя с углом меньше 40 сужает зону действия факела и окислителя и эффективность теплопередачи. Подача окислителя с углом наклона больше 75 приводит к тому, что часть окислителя, истекающего с критической скоростью, начинает отрываться от ванны и тем самым отрывать факел от поверхности. Это же характерно и для процесса дожигания окиси углерода.

Угол наклона оси сопел 40 и 60 предпочтительны для случаев высокого расположения горелки, а также "мягких" скоростей истечения окислителя и наоборот 50 и 75 для изкого расположения горелки, а также для более жестких скоростей истечения окислителя.

При работе горелки на нагрев шихты ее устанавливают на высоте 500 — 1000 мм, топливо подают в полном объеме, а распреде-. лением окислителя по трактгл формируют нужных размеров факел.

При работе горелки на дожигание окиси углерода ее устанавливают над жидкой ванной на высоте 300 — 500 мм, топливо подают в уменьшенных размерах, в зависимости от наличия окиси углерода до минимума 0,2 от номинального, чем обеспечивается незабиваемость сопла, а окислитель подают по двум трактам, но с преимущественной его подачей по внешнему дополнительному тракту (до 80%).

Таким образом, применение горелок позволяет при той же типовой мощности на агрегат повышать эффективность использования тепла горения и дожигания i азов при допустимых уровнях шума, которая ныражается в повышении производительности агрегата, уменьшении расходов чугуна, топлива и др. при улучшении условий службы агрегата и экономичности процесса, На комбинате "Запорожсталь" были изготовлены горелки для мартеновской печи, содержащие центральную трубу с внешним диаметром 57 мм, концентрично ей расположены трубы диаметром 89, 114 и 133 мл, образующие два дополнительных тракта, заключенные в охлаждаемые полости (между трубами 57 и 79 мм и 133 и 159 мм) и л1едный наконечник с соплами, в котором сопло центральной трубы выполнено в ниде усеченного конуса с углом его раскрытия, равным 5 — 7 и диаметром 57 и 61 мм, а сопла дополнительных трактов диаметром

15 мм выполнены расходящимися с чередованием углов их наклона к гертикальной оси соответственно 14-16О и 30 — 45 для ннч1768874

Составитель В.Баранов

Техред M.Mîðãeíòàë Корректор Н.Кешеля

Редактор О, .1едотов

"-, Я коз 3633 Тираж 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 о о реннего дог олнительного тракта 40 и 50, 60О и 75 для внешнего дополнительного тракта по направлению от центральной трубы.

В пр<..цессе опробования на горелку по- 5 давали и отводили воду постоянно. В период прогрева шихты горелка присаживалась в рабочее пространство на 1000 мм от шихты. По це :-трельной трубе подавался природный газ:: количестве 1500 м /ч, à по 10

h)тоени"-: у до:.Олнительнору тракту кис: ород с „всходом 1500 2000 м /ч, остальное горение происходило за счет подсоса в струи кислорода Окружающего воздуха. По меро Осажден ия пихты горелка и рисажи ва- 15 лась ниже (500 мм) и по внешнему дополнительному тракт из Общего кОличества

Зг кислорода подавалось t000 м /ч.

При и:: пользавании горелкидля нагрева шихты в и:;.-.г,",од прогрева с расходом 1500 20 м /ч газа ; кислорода сократился расход чугуна на працясс ня 10-12 кг/т. В вариантах работы на повышение производительности агрегата окрящялись длительность плавки на 5-8;Ь и расход топлива на 9 — 7 25 кг/т, При использовании горелкидля дОжигания окиси уг еродя няд продуваемой ванной в период ае продувки с расходом топлива 500 м /ч, кислорода по внутренне- 30 му тракту 500 м" /ч и дополнительному 1500 мз/ч, сократился расход чугуна на 10-15 кг/т, при увеличении расхода кислорода на

4-6 м /т.

При использовании горелки для нагрева металла в период доводки расход газа составлял 1500 м /ч, кислород 2200 м /ч. Эко3 номия топлива и кислорода составляла

5-7 Д от удельных расходов.

Формула изобретения

Горелка, содержащая центральную газоподводящую трубу, расположенные концентрично ей трубы, которые образуют две сообщающиеся охлаждаемые концентричные полости и между ними два кольцевых канала, подключенных к источнику окислителя„наконечник с соплами, соединенный с центральной газоподводящей трубой и кольцевыми каналами, отличающаяся тем, что, с целью повышения зффективности использования тепла горения и дожигания газов при допустимых уровнях шума, сопло центральной трубы выполнено в виде усеченного конуса с углом раскрытия 5 — 7О, а выходные сопла каналов, подключенные к источнику окислителя, выполнены расходящимися с чередованием углов наклона к вертикальной оси, которые соответственно равны для внутреннего относительно центральной газоподводящей трубы канала 14—

16: и 30-45 и для внешнего канала 40-50 и 60 — 75 .