Фурменный прибор - газификатор доменной печи

 

Изобретение относится к доменному производству и может быть использовано для газификации пылеугольного топлива и вдувания в горн доменной печи полученного горячего восстановительного газа. В фурменном приборе - газификаторе доменной печи, содержащем фурму с подводами дутья и топлива, например, пылеугольного, переходное колесо между распределительным коллектором и подводом к фурме, выполненное в виде двух цилиндрических камер с индивидуальными тангенциальным входным и выходным патрубками, причем входной патрубок первой по ходу дутья камеры соединен с распределительным коллектором и снабжен форсункой подвода топлива, а выходной патрубок второй камеры соединен с патрубком подвода дутья, согласно изобретению камеры размещены коаксиально одна в другой, наружная камера закрыта съемными крышками с обоих торцов, внутренняя - с одного торца и установлена так, что ее закрытый торец выступает за пределы наружной камеры, а открытый торец образует с соответствующей торцевой стенкой наружной камеры зазор, причем выходной патрубок установлен у закрытого торца внутренней камеры и его ось расположена в одной вертикальной плоскости с осью входного патрубка. Такое размещение и выполнение камер, входных и выходных патрубков позволяет реализовать процесс вихревой высокотемпературной газификации пылеугольного топлива непосредственно в фурменном приборе с образованием гарниссажа. При этом обеспечивается большая интенсивность процесса, высокая удельная производительность, высокие температуры в диапазоне 1700 - 2200°С, отсутствие или малое содержание окислителей от 0 до 3 - 5%. Кроме того, переходное колено между распределительным коллектором и подводом дутья к фурме за счет упомянутого размещения камер выполнено компактным, резко уменьшает габариты устройства, соосность патрубков позволяет устанавливать прибор без переделок существующего оборудования, в габаритах обычных фурменных приборов. 2 ил.

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к черной, а конкретно - к доменному производству и может использоваться для подготовки и подачи восстановительного дутья в шахтные печи, например, - газификации пылеугольного топлива и вдувания в горн доменной печи полученного горячего восстановительного газа.

Известен фурменный прибор доменной печи, содержащий фурму с подводами дутья и топлива, например пылеугольного, переходное колено между распределительным коллектором и подводом дутья.

Недостаток такого прибора в том, что в нем невозможно обеспечить полную газификацию угольной пыли с получением горячего восстановительного газа.

Наиболее близким техническим решением является конструкция фурменного прибора, содержащая фурму с подводами дутья и топлива, например, пылеугольного, переходное колено между распределительным коллектором и подводом дутья, выполненное в виде цилиндрических камер с индивидуальными тангенциальными входным и выходным патрубками, причем входной патрубок первой по ходу дутья камеры соединен с коллектором и снабжен форсункой подвода пылеугольного топлива, а выходной патрубок второй камеры соединен с дутьевым соплом (прототип).

Известное решение повышает эффективность работы фурменного прибора за счет организации в нем полной газификации пылеугольного топлива и вдувания полученного горячего восстановительного газа в доменную печь для замещения кокса.

Однако практическое использование прибора, особенно в условиях существующего действующего оборудования доменных печей, усложняется. Это связано с относительно большими габаритами прибора, особенно в длину. Из-за несоосности входного (в первую камеру) и выходного (от второй камеры) патрубков в плане при установке прибора на печи приходится менять отвод от коллектора к прибору (т. н. "граммофон"). Все это затрудняет компоновку устройства, его монтаж и обслуживание.

Изобретение решает задачу создания фурменного прибора-газификатора доменной печи, реализующего процесс вихревой высокотемпературной газификации угольной пыли путем ее неполного сжигания и вдувания продуктов газификации - горячего восстановительного газа в горн доменной печи, и отличающегося меньшими габаритами, улучшенными условиями монтажа и обслуживания - без переделок и изменений существующего оборудования печи.

Сущность изобретения заключается в том, что в фурменном приборе-газификаторе доменной печи, содержащем фурму с подводами дутья и топлива, например, пылеугольного, переходное колено между распределительным коллектором и подводом дутья к фурме, выполненное в виде двух цилиндрических камер с индивидуальными тангенциальным входным и выходным патрубками, причем входной патрубок первой по ходу дутья камеры соединен с распределительным коллектором и снабжен форсункой подвода топлива, а выходной патрубок второй камеры соединен с патрубком подвода дутья, согласно изобретению камеры размещены коаксиально одна в другой, наружная камера закрыта съемными крышками с обоих торцов, внутренняя - с одного торца и установлена так, что ее закрытый торец выступает за пределы наружной камеры, а открытый торец образует с соответствующей торцевой стенкой наружной камеры зазор, причем выходной патрубок установлен у закрытого торца внутренней камеры и его ось расположена в одной вертикальной плоскости с осью входного патрубка.

Такое размещение и выполнение камер и входных и выходных патрубков позволяет реализовать процесс вихревой высокотемпературной газификации пылеугольного топлива непосредственно в фурменном приборе с образованием гарниссажа. При этом обеспечивается большая интенсивность процесса, высокая удельная производительность, высокие температуры в диапазоне 1700-2200^оС, отсутствие или малое содержание окислителей от 0 до 3-5%.

Кроме того, переходное колено между распределительным коллектором и подводом дутья к фурме за счет упомянутого размещения камер выполнено компактным, резко уменьшает габариты устройства, соосность патрубков позволяет устанавливать прибор без переделок существующего оборудования, в габаритах обычных фурменных приборов.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство в разрезе по диаметральной плоскости камер с патрубками; на фиг.2 - то же, вид в плане.

Фурменный прибор - газификатор содержит фурму с подводами дутья и топлива, например, пылеугольного, переходное колено между распределительным коллектором (не показаны) и подводом дутья и топлива к фурме.

Переходное колено состоит из двух цилиндрических камер 1 и 2, размещенных коаксиально одна в другой. Наружная камера 1 с обоих торцов закрыта съемными (на болтах) крышками (фиг.2). Внутренняя камера 2 закрыта с одного торца и установлена так, что закрытый торец выступает за пределы наружной камеры 1, а между открытым торцом камеры 2 и соответствующей торцевой стенкой наружной камеры 1 имеется зазор 3 (фиг.2).

Наружная камера 1 снабжена тангенциальным входным патрубком 4 с установленной в нем форсункой 5 подачи пылеугольного топлива. Патрубок 4 соединен непосредственно с отводом от коллектора (не показан) посредством шарового разъема а форсунка 5 - с системой пневмотранспорта угольной пыли. Выходной тангенциальный патрубок 6 второй камеры 2 также по сферической поверхности разъема стыкуется с дутьевым соплом, а последнее - с фурмой (не показана, фиг.1).

Разъемные шаровые соединения обеспечивают возможность отсоединения прибора для замены сопла и фурмы. Стенки камер 1 и 2, патрубков 4 и 6 выполнены двойными с полостью 7 между ними для прохода охладителя (вода, пар). Огневые поверхности ошипованы и покрыты огнеупорной обмазкой 8 (например, на основе окислов циркония).

Устройство работает следующим образом. Нагретое (не ниже 700^оС) воздушное или обогащенное кислородом дутье под избыточным давлением из коллектора поступает в камеру 1 через патрубок 4. Угольную пыль вводят в определенном соотношении с кислородом дутья в поток через форсунку 5. Здесь, на входе в камеру 1, происходит зажигание топливо-окислительной смеси. С большой скоростью (50-100 м/с) поток горящей смеси устремляется в цилиндрическую полость между камерами 1 и 2, приобретает вращательное движение, закручивается. Вихревой поток, огибая внутреннюю камеру 2, движется по спирали к открытому торцу и через зазор 3 проникает во внутреннюю камеру 2, сохраняя направление крутки. Далее вихревой поток движется вдоль камеры 2 к ее глухому торцу, вращаясь по цилиндрической стенке, и плавно переходит в тангенциальный выходной патрубок 6.

В условиях интенсивно вращающегося вихревого потока в обеих камерах протекает процесс газификации угольной пыли, при этом резко интенсифицируются тепло-массообменные и физико-химические процессы взаимодействия реагентов дутья, происходит под действием центробежных сил сепарация взвешенных частиц на стенки, образуется постоянно возобновляемая шлаковая пленка - шлаковый гарниссаж. Гарниссаж выполняет роль тепловой изоляции и защитного слоя от механического абразивного износа стенок. Частицы расплавленного шлака с потоком восстановительного газа выносятся из фурменного прибора в сопло и по нему в рабочее пространство доменной печи.

Возможна предварительная подготовка пылеугольного топлива - добавление в него, например, в процессе помола флюсующих добавок для получения нужной основности шлака и вывода серы (известь, доломит и пр.).

Формула изобретения

ФУРМЕННЫЙ ПРИБОР - ГАЗИФИКАТОР ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, содержащий фурму с подводами дутья и топлива, например, пылеугольного, переходное колено между распределительным коллектором и подводом дутья к фурме, выполненное в виде двух цилиндрических камер с индивидуальными тангенциальными входным и выходным патрубками, причем входной патрубок первой по ходу дутья камеры соединен с распределительным коллектором и снабжен форсункой подвода топлива, а выходной патрубок второй камеры соединен с патрубком подвода дутья к фурме, отличающийся тем, что камеры размещены коаксиально одна в другой, наружная камера закрыта крышками с обоих торцов, внутренняя - с одного торца и установлена так, что ее закрытый торец выступает за пределы наружной камеры, а открытый торец образует с соответствующей торцевой стенкой наружной камеры зазор, причем выходной патрубок установлен у закрытого торца внутренней камеры и его ось расположена в одной вертикальной плоскости с осью входного патрубка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2