Горелочное устройство мартеновской печи

 

Использование: изобретение относится к черной металлургии, в частности к горелочным устройствам, предназначенным для сжигания жидкого и газообразного топлива и формирования жесткого факела с повышенным окислительным потенциалом. Сущность изобретения: в горелочном устройстве, содержащем охлаждаемый кессон и размещенные в нем мазутную форсунку, ствол для подачи газообразного топлива и пару стволов с выходными насадками в виде сопла Лаваля для подачи в факел окислительного газа, в стволах для подачи окислительного газа дополнительно соосно с ним установлены цилиндрические обечайки, длина и внутренний диаметр которых составляют соответственно (3...4) и (0,25...0,4) критического диаметра выходного насадка, а выходной торец обечайки расположен в расширяющейся части насадки. 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к горелочным устройствам, предназначенным для сжигания жидкого и газообразного топлива и формирования жесткого факела с повышенным окислительным потенциалом.

Известны горелочные устройства, содержащие водоохлаждаемый кессон и размещенные в нем мазутную форсунку и цилиндрические каналы с соплами для подачи газообразного топлива и окислительного газа (кислорода или сжатого воздуха). Причем сопло для подачи окислительного газа размещено под соплом для подачи газообразного топлива, а их геометрические оси находятся в одной вертикальной плоскости [1] Недостатком известных горелочных устройств является низкая эффективность сжигания топлива и повышенный износ огнеупорной футеровки, в частности сводов мартеновских печей.

Известно более эффективное горелочное устройство, применяемое в мартеновских печах [2, 3] Это устройство отличается от предыдущего тем, что содержит не один, а пару стволов для подачи окислительного газа и расположены они по бокам ствола для подачи газообразного топлива.

Использование данного горелочного устройства позволяет получать хорошо организованный факел, однако для обеспечения достаточной окислительной способности атмосферы печи требуется повышенный расход окислительного газа, подаваемого в факел, что приводит к снижению стойкости огнеупорной футеровки рабочего пространства мартеновской печи.

Техническим результатом является снижение расхода окислительного газа, подаваемого в горелочное устройство для интенсификации факела, и топлива, повышение окислительной способности атмосферы печи и стойкости огнеупорной футеровки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном горелочном устройстве, содержащем охлаждаемый кессон и размещенные в нем мазутную форсунку, ствол для подачи газообразного топлива и пару стволов с выходными насадками в виде сопла Лаваля для подачи в факел окислительного газа, в стволах для подачи очистительного газа дополнительно соосно с ними установлены цилиндрические обечайки, длина и внутренний диаметр которых составляет соответственно (3.4) и (0,25.0,4) критического диаметра выходного насадка, а выходной торец обечайки расположен в расширяющейся части насадка.

На фиг.1 схематически изображено предлагаемое горелочное устройство мартеновской печи (продольный разрез); на фиг.2 узел сочленения цилиндрической части ствола для подачи окислительного газа с выходным насадком в виде сопла Лаваля и размещенная в них обечайка; на фиг.3 вид горелочного устройства со стороны выходного торца.

Горелочное устройство содержит водоохлаждаемый кессон 1, мазутную форсунку 2, ствол для подачи газообразного топлива 3 и пару стволов 4 с выходными насадками 5 в виде сопла Лаваля для подачи окислительного газа, в которых размещены цилиндрические обечайки 6. Длина обечайки 6 (l) составляет (3.4), а внутренний диаметр (d_вн.) (0,25.0,4) критического диаметра (D_кр.) выходного насадка 5, при этом выходной торец обечайки размещен в расширяющейся (закритической) части насадка.

Горелочное устройство работает следующим образом.

Мазут и газообразное топливо (например, природный газ) подаются одновременно соответственно через мазутную форсунку 2 и ствол 3. Окислительный газ (например, сжатый воздух) под давлением (0,3.0,5) МПа подают по паре стволов 4 с выходными насадками 5 в виде сопла Лаваля. При этом установленные в последних цилиндрические обечайки 6 обеспечивают истечение в рабочее пространство печи окислительного газа не одной, а двумя струями с тремя поверхностями раздела (2 наружные и 1 внутренняя). Такой характер истечения окислительного газа увеличивает его эжектирующее воздействие на поток горячего вентиляторного воздуха, подаваемого в печь, обеспечивает более качественное смешение топлива с регенеративным воздухом и лучшее использование ванной кислорода атмосферы печи.

Для определения оптимальных размеров обечайки 6 и рационального размещения ее в горелочном устройстве использовали результаты экспериментов, проведенных на холодной модели и в промышленных условиях на 180-тонных мартеновских печах.

Установлено, что получение положительного эффекта за счет разделения потока окислительного газа, подаваемого в печь, на отдельные струи достигается только при размещении выходного торца обечайки 6 в расширяющейся (закритической) части выходного насадка.

Результаты опытов, проведенных в промышленных условиях на 180-тонных мартеновских печах, приведены в таблице.

Как следует из приведенных в таблице данных, при установке в стволах для подачи окислительного газа обечаек с внутренним диаметром, равным (0,25.0,4) D_кр выходного насадка, и длиной, равной (3.4) D_кр выходного насадка, достигается максимальная эффективность работы горелочного устройства. При установке обечаек с внутренним диаметром и длиной, выходящими за пределы предлагаемых значений, эффективность работы горелочного устройства существенно снижается, что характеризуется повышенным расходом условного топлива и пониженной окислительной способностью атмосферы печи.

Формула изобретения

Горелочное устройство мартеновской печи, содержащее охлаждаемый кессон и размещенные в нем мазутную форcунку, ствол для подачи газообразного топлива и пару стволов с выходными насадками в виде сопла Лаваля для подачи в факел окислительного газа, отличающееся тем, что в стволах для подачи окислительного газа дополнительно соосно с ними установлены цилиндрические обечайки, длина и внутренний диаметр которых составляют соответственно 3 4 и 0,25 0,4 критического диаметра выходного насадка, а выходной торец обечайки расположен в расширяющейся части насадка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4