Воздушная фурма доменной печи

 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству чугуна в доменных печах. Воздушная фурма доменной печи включает фланец, корпус с водоохлаждаемой полостью и проходящую через них топливоподводящую трубку, выходной конец которой оборудован цилиндрической насадкой, выступающей в рабочий канал фурмы, с выходным отверстием, выполненным в виде щели с цельнометаллическим выступом, плоская поверхность которого расположена навстречу потоку дутья под тупым углом к оси фурмы и имеет продольные канавки, концентрически расходящиеся от оси насадки, причем в теле цельнометаллического выступа выполнены входные каналы, каждый из которых соединен с двумя выходящими в продольные канавки распределительными каналами, один из которых выполнен по крайней кромке насадки, а другой в средней ее части, причем диаметр канала, расположенного по крайней кромке насадки, составляет 1,2-2,0 диаметра канала в средней части насадки, а верхняя кромка щели выполнена с возможностью образования симметричного сужения к вертикальной оси, составляющего 0,3-0,9 высоты щели у боковой поверхности насадки. Использование изобретения обеспечивает снижение удельного расхода кокса и увеличение производительности доменной печи. 4 ил.

Изобретение относится к области металлургии, и в частности к производству чугуна в доменных печах.

Известна конструкция воздушной фурмы доменной печи для подачи дутья, содержащая фланец, корпус с водоохлаждаемой полостью и проходящую через них топливоподводящую трубку, выходной конец которой снабжен цилиндрической насадкой, выступающей в рабочий канал фурмы и снабженной выходным отверстием, выполненным в виде щели с выступом, плоская поверхность которого расположена навстречу потоку дутья и под тупым углом к оси фурмы [А.с. СССР 1675337, С 21 В 7/16, 1988].

Недостатком этого устройства является то, что при использовании такой конструкции фурмы не удается в полной мере добиться необходимой стойкости устройства (сопоставимой со сроком службы самой фурмы) вследствие обгорания выступа при воздействии высоких температур, что сказывается на работоспособности устройства.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является воздушная фурма доменной печи, содержащая фланец, корпус с водоохлаждаемой полостью и проходящую через них топливоподводящую трубку, выходной конец которой оборудован цилиндрической насадкой, выступающей в рабочий канал с выходным отверстием, выполненным в виде щели с выступом, плоская поверхность которого расположена навстречу потоку дутья и под тупым углом α к оси фурмы, причем на плоской поверхности выступа выполнены продольные канавки концентрически расходящиеся от оси насадки, нижняя кромка которых находится на одном уровне с нижней кромкой щели, а глубина канавок составляет 0,3-0,6 высоты щели, при этом сам выступ выполнен полым с отверстиями по его крайней кромке, оси которых пересечены с осями продольных канавок в вертикальной плоскости под углом β = α-65°, а общая площадь сечения отверстий и общая площадь сечения щели составляют соответственно 0,2-0,4 и 0,4-0,5 общей площади сечения цилиндрической насадки [патент РФ 2040544, С 21 В 7/16, 1993].

Недостатком указанного устройства является то, что при использовании такой конструкции фурмы не удается добиться равномерного распределения потока дополнительного топлива по всему поперечному сечению фурмы. Выполнение выступа тонкостенным и пустотелым обуславливает недостаточную стойкость устройства при высоких температурах, коробление конструкции с потерей заданной конфигурации параметров устройства - канавок, отверстий и геометрии щели. Кроме того, отверстия, выполненные по краю полого выступа, не имеют достаточной длины, т.е. диаметр данных отверстий может оказаться больше их глубины, что не позволяет добиться получения достаточно жесткой и направленной струи дополнительного топлива. Помимо этого, направление подачи части потока дополнительного топлива, выходящего из отверстий, расположенных только по краю выступа, не приводит к ощутимому повышению тонкодисперсного распыления частиц дополнительного топлива, т.к. в этом случае происходит отрыв основного потока от плоской поверхности выступа, что снижает эффект распыления от удара потока дутья по ней.

Задачей настоящего изобретения является снижение удельного расхода кокса за счет улучшения сжигания дополнительного топлива и увеличение производительности доменной печи вследствие повышения стойкости устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в известной воздушной фурме доменной печи, включающей фланец, корпус с водоохлаждаемой полостью и проходящую через них топливоподводящую трубку, выходной конец которой оборудован выступающей в рабочий канал фурмы цилиндрической насадкой с выходным отверстием, выполненным в виде щели с выступом, плоская поверхность которого расположена навстречу потоку дутья под тупым углом α к оси фурмы и имеет продольные канавки, концентрически расходящиеся от оси насадки, согласно изобретению выступ выполнен цельнометаллическим с входными каналами в нем, каждый из которых соединен с двумя выходящими в продольные канавки распределительными каналами, один из которых выполнен по крайней кромке насадки, а другой - в средней ее части, причем диаметр канала, расположенного по крайней кромке насадки, составляет 1,2-2,0 диаметра канала в средней части насадки, а верхняя кромка щели выполнена с возможностью образования симметричного сужения к вертикальной оси, составляющего 0,3-0,9 высоты щели у боковой поверхности насадки.

Проведенными исследованиями подтверждено, что выполнение выступа цельнометаллическим с каналами значительно упрочняет конструкцию устройства при достаточной интенсивности охлаждения выступа потоком, подаваемым через каналы дополнительного топлива. Кроме того, выполнение выступа цельнометаллическим с входными каналами в нем, каждый из которых соединен с двумя выходящими в продольные канавки распределительными каналами, один из которых выполнен по крайней кромке насадки, а другой - в средней ее части, позволяет воздействовать на основной поток дополнительного топлива (идущего через щель насадки) по всей площади выступа, а также уменьшить диаметр самих распределительных каналов, что повышает жесткость выходящих из них струй, качество распыления, перемешивания и сжигания дополнительного топлива в потоке дутья.

Выполнение выходного отверстия насадки в виде плоской щели, верхняя кромка которой выполнена с возможностью образования симметричного сужения к вертикальной оси, составляющего 0,3-0,9 высоты щели у боковой поверхности насадки, позволяет перераспределять основной поток дополнительного топлива по сечению рабочего канала фурмы и добиваться лучшего раскрытия факела периферийного дополнительного потока топлива. Уменьшение сужения к вертикальной оси, составляющее ниже 0,3 высоты щели у боковой поверхности насадки, нежелательно, т.к. раскрытие факела увеличивается настолько, что происходит частичное разделение потока на две части, при этом снижается общая глубина проникновения дополнительного топлива в поток дутья. При сужении к вертикальной оси, составляющем более 0,9 высоты щели у боковой поверхности насадки, основной поток дополнительного топлива не охватывает периферийную зону рабочего канала фурмы.

Выполнение выступа цельнометаллическим с входными каналами в нем, каждый из которых соединен с двумя выходящими в продольные канавки распределительными каналами, один из которых выполнен по крайней кромке насадки, другой - в средней ее части, причем диаметр канала, расположенного по крайней кромке насадки, составляет 1,2-2,0 диаметра канала в средней части насадки, обеспечивает оптимальное перераспределение потока дополнительного топлива, которое позволяет воздействовать на основной поток по всей площади выступа насадки. Этим достигается наилучшее распыление и перемешивание дополнительного топлива в потоке дутья. Уменьшение или увеличение диаметра канала, расположенного по крайней кромке насадки, сверх заявляемых пределов диаметра канала в средней части насадки нецелесообразно, т.к. в этом случае поток дополнительного топлива недостаточно интенсивен и не оказывает существенного влияния на улучшение качества распыления и перемешивания дополнительного топлива.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена воздушная фурма доменной печи (разрез по оси); на фиг.2 - насадка, вид сбоку, разрез по оси; на фиг.3 - насадка, вид сверху, разрез по оси; на фиг.4 - насадка, вид сзади.

Фурма содержит корпус с водоохлаждаемой полостью 1 и проходящую через него топливоподводящую трубку 2, выходной конец которой оборудован выступающей в рабочий канал фурмы цилиндрической насадкой 3 с выходным отверстием 4, выполненным в виде щели с цельнометаллическим выступом 5, плоская поверхность которого расположена навстречу потоку дутья под тупым углом α к оси фурмы и имеет продольные канавки 6, концентрически расходящиеся от оси насадки 3. В теле цельнометаллического выступа 5 выполнены входные каналы 7, каждый из которых соединен с двумя выходящими в продольные канавки 6 распределительными каналами, один из которых, канал 8, выполнен по крайней кромке насадки, а другой, 9 - в средней ее части. Диаметр канала 8, расположенного по крайней кромке насадки 3, составлял 1,6 диаметра канала 9. Верхняя кромка выходного отверстия 4 насадки 3 выполнена с возможностью образования симметричного сужения "А" к вертикальной оси, составляющего 0,6 высоты "В" щели у боковой поверхности насадки 3.

Устройство работает следующим образом. Дополнительное топливо поступает по топливоподводящей трубке 2 через корпус с водоохлаждаемой полостью 1 в цилиндрическую насадку 3, где его поток перераспределяется на два потока: основная часть его проходит через выходное отверстие 4, выполненное в виде сужающейся к вертикальной оси щели с цельнометаллическим выступом 5, образуя (раскрытый по сечению фурменного канала) факел, и попадает на плоскую поверхность цельнометаллического выступа 5, далее - по продольным канавкам 6 - в поток дутья; вторая часть попадает во входные каналы 7 цельнометаллического выступа 5, в которых, в свою оцередь, перераспределяется еще на два потока, попадая в распределительные каналы 8, 9 и далее - в поток дутья.

Предлагаемая конструкция промышленно применима на доменных печах металлургических предприятий России, использующих подачу дополнительного топлива через воздушные фурмы.

Формула изобретения

Воздушная фурма доменной печи, включающая фланец, корпус с водоохлаждаемой полостью и проходящую через них топливоподводящую трубку, выходной конец которой оборудован выступающей в рабочий канал фурмы цилиндрической насадкой с выходным отверстием, выполненным в виде щели с выступом, плоская поверхность которого расположена навстречу потоку дутья под тупым углом α к оси фурмы и имеет продольные канавки, концентрически расходящиеся от оси насадки, отличающаяся тем, что выступ выполнен цельнометаллическим с входными каналами в нем, каждый из которых соединен с двумя выходящими в продольные канавки распределительными каналами, один из которых выполнен по крайней кромке насадки, а другой - в средней ее части, причем диаметр канала, расположенного по крайней кромке насадки, составляет 1,2 - 2,0 диаметра канала в средней части насадки, а верхняя кромка щели выполнена с возможностью образования симметричного сужения к вертикальной оси, составляющего 0,3 - 0,9 высоты щели у боковой поверхности насадки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4