Система подготовки топливного газа для доменной печи

Авторы патента:

Курунов Иван Филиппович (RU)

Сперкач Иван Емельянович (RU)

Муравьев Андрей Геннадьевич (RU)

Холодный Петр Петрович (RU)

C21B7/24 - тестовые стержни или другие контрольные устройства

Владельцы патента RU 2383627:

Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (RU)

Изобретение относится к металлургии, в частности к доменному производству, и может использоваться для подготовки и вдувания газового топлива в воздушные фурмы доменных печей. Система включает трубопроводы топливного газа, инертного газа и кислорода, коллектор с трубопроводами для подвода топливного газа к воздушным фурмам, обводной трубопровод, установленную на трубопроводах запорную, измерительную, регулирующую и предохранительную арматуру и аппаратуру, соединенную с трубопроводом кислорода перфорированную трубу с заглушенным торцом, которая размещена коаксиально в ограниченном запорной арматурой участке трубопровода топливного газа, длина которого равна не менее 2,5-3,0 его диаметра. Отверстия в перфорированной трубе выполнены в шахматном порядке, а суммарная площадь отверстий составляет 0,5-0,7 площади поперечного сечения перфорированной трубы. Использование изобретения позволяет исключить возможность образования застойных зон и взрывоопасной смеси, обеспечивает полную гомогенизацию смеси. 2 ил.

Известна система подготовки топливного газа для доменной печи, предназначенная для регулирования давления и расхода топливного газа, вдуваемого в доменную печь, и распределения его по воздушным фурмам [1]. Система включает трубопровод топливного газа с запорной, предохранительной, измерительной и регулирующей арматурой и аппаратурой, присоединенный к нему трубопровод инертного газа с запорной и регулирующей арматурой, обводной трубопровод топливного газа с запорной и регулирующей арматурой, разводящий кольцевой коллектор с патрубками для подвода газа к каждой воздушной фурме, снабженной запорной, предохранительной, измерительной и регулирующей арматурой и аппаратурой.

Недостатком известной системы подготовки топливного газа для доменной печи является отсутствие в ней смесительного устройства для получения газокислородной смеси с целью повышения эффективности сжигания топливного газа в фурменной зоне.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является система подготовки топливного газа для доменной печи, включающая трубопроводы топливного газа, инертного газа и кислорода, коллектор с трубопроводами для подвода газа к воздушным фурмам, обводной трубопровод, запорную, предохранительную, измерительную и регулирующую арматуру и аппаратуру, установленную на трубопроводах, содержащая цилиндрическую смесительную камеру с входным отверстием, соединенным с трубопроводом топливного газа, и выходным отверстием, соединенным с коллектором, в которую перпендикулярно оси цилиндра врезана перфорированная труба с заглушенным торцом, соединенная с трубопроводом подачи кислорода, а трубопровод инертного газа соединен с трубопроводом подачи кислорода [2].

Данная система подготовки топливного газа для доменной печи, являющаяся прототипом изобретения, во многом устраняет недостатки известных систем, но она также имеет следующие недостатки:

- система усложнена врезанным в трубопровод топливного газа смесителем с входным отверстием, соединенным с трубопроводом топливного газа, и выходным отверстием, соединенным с коллектором;

- врезанная перпендикулярно оси цилиндра перфорированная труба с заглушенным торцом, соединенная с трубопроводом подачи кислорода, не обеспечивает равномерного распределения кислорода по всему сечению цилиндрической смесительной камеры и получения гомогенной газокислородной смеси, что приводит к неполному окислению его в фурменной зоне, образованию сажистого углерода и снижению коэффициента замены кокса, особенно при больших расходах топливного газа.

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков известной системы подготовки топливного газа для доменной печи, упрощение системы, обеспечение получения гомогенной смеси топливного газа и кислорода, максимальной полноты окисления топливного газа в фурменной зоне и максимально возможного сокращения расхода кокса на выплавку чугуна.

Решение указанной технической задачи достигнуто тем, что в известной системе подготовки топливного газа для доменной печи, включающей трубопроводы топливного газа, инертного газа и кислорода, коллектор с трубопроводами для подвода топливного газа к воздушным фурмам, обводной трубопровод, установленную на трубопроводах запорную, измерительную, регулирующую и предохранительную арматуру и аппаратуру, соединенную с трубопроводом кислорода перфорированную трубу с заглушенным торцом, согласно изобретению перфорированная труба с заглушенным торцом коаксиально размещена в ограниченном запорной арматурой участке трубопровода топливного газа, длина которого равна не менее 2,5-3,0 диаметра трубопровода топливного газа, а отверстия в перфорированной трубе выполнены в шахматном порядке, причем суммарная площадь отверстий составляет 0,5-0,7 площади поперечного сечения перфорированной трубы.

Изобретение иллюстрируется фигурами 1 и 2. На фиг.1 представлена схема системы подготовки топливного газа для доменной печи, а на фиг.2 - схема ограниченного задвижками участка трубопровода топливного газа с размещенной в нем коаксиально перфорированной трубой с заглушенным торцом, соединенной с трубопроводом подачи кислорода

На схеме фиг.1 системы подготовки газового топлива для доменной печи показаны трубопроводы топливного газа 1, кислорода 2 и инертного газа 3, накопительная емкость инертного газа 4, пылесборник трубопровода кислорода 5, ограниченный задвижками участок трубопровода топливного газа 6 для получения гомогенной смеси топливного газа и кислорода, коллектор 7 с отводами к каждой фурме, обводной трубопровод 8, а также запорная, предохранительная, измерительная и регулирующая аппаратура согласно условным обозначениям на фиг.1. На фиг.2 приведена иллюстрация ограниченного задвижками участка трубопровода топливного газа 6 с коаксиально размещенной в нем перфорированной трубой с заглушенным торцом 9.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Трубопроводы 1, 2 и 3 служат для подачи на смешение топливного газа и кислорода (постоянно) и инертного газа (периодически при пусках-остановках системы или в аварийных ситуациях). Накопительная емкость инертного газа 4 обеспечивает накопление инертного газа в объеме, достаточном для быстрого заполнения трубопровода кислорода и ограниченного задвижками участка газопровода топливного газа инертным газом в указанных случаях. Пылесборник 5 на трубопроводе кислорода 2 служит для удаления из потока кислорода твердых частиц и исключает попадание их в запорную, измерительную и регулирующую арматуру и аппаратуру. В ограниченном задвижками участке газопровода топливного газа 6 осуществляется процесс смешения топливного газа и кислорода с получением гомогенной смеси, которая затем подается в коллектор 7, который обеспечивает распределение газокислородной смеси (или только топливного газа) по фурмам доменной печи. Обводной трубопровод 8 служит для подачи в печь только топливного газа, в случаях когда по техническим причинам невозможна подача кислорода на смешение с топливным газом. Запорная арматура включает задвижки, электрифицированные задвижки, вентили, краны, а также заглушки и предназначена для отключения от системы подготовки топливного газа отдельных трубопроводов или их участков для прекращения подачи в систему газов при профилактических работах и в аварийных ситуациях.

Предохранительная арматура включает сбросные и отсекающие предохранительные клапаны и обратные клапаны, которые предназначены для осуществления в аварийных ситуациях автоматического прекращения подачи в смеситель кислорода, автоматического ввода и непрерывной подачи инертного газа в трубопровод кислорода, автоматической отсечки топливного газа, кислорода и инертного газа при снижении их давления ниже заданной величины или сброса кислорода или инертного газа при превышении заданного давления.

Измерительная аппаратура включает измерительные диафрагмы, датчики и вторичные приборы, предназначенные для измерения расхода, давления и температуры топливного газа, кислорода и инертного газа, газокислородной смеси и дутьевого воздуха.

Регулирующая аппаратура включает регуляторы расхода и давления и предназначена для автоматического регулирования давления кислорода, давления и расхода топливного газа и газокислородной смеси.

Данная система подготовки доменного газа для доменной печи работает следующим образом:

- по трубопроводу 1 топливный газ при заданном расходе и давлении поступает в коллектор 7;

- в ограниченный запорными задвижками участок трубопровода топливного газа 6 по трубопроводу 2 кислород поступает на смешение в заданном количестве и при заданном давлении, которое должно быть выше давления топливного газа не менее чем на 200 кПа;

- благодаря коаксиальному расположению перфорированной трубы с заглушенным торцом 9 в ограниченном задвижками участке газопровода топливного газа 6 и расположенным в шахматном порядке отверстиям в перфорированной трубе 9 поток топливного газа многократно пересекается струями кислорода, которые равномерно перекрывают живое сечение участка трубопровода топливного газа 6, образуя гомогенную смесь топливного газа и кислорода, которая поступает в коллектор 7, а затем по индивидуальным трубопроводам подается в воздушные фурмы доменной печи.

Полученные экспериментальным и расчетным путем данные показывают, что для получения гомогенной смеси топливного газа и кислорода длина ограниченного задвижками участка трубопровода топливного газа должна быть не менее 2,5-3,0 величины его диаметра. При соотношении суммарной площади всех отверстий перфорированной трубы к площади ее поперечного сечения, равном 0,5-0,7, за счет избыточного давления кислорода по отношению к топливному газу не менее 200 кПа обеспечивается одинаковая скорость выхода кислорода в полость трубопровода топливного газа по всей поверхности перфорированной трубы. При этом достигается турбулизация потока и получение гомогенной смеси топливного газа и кислорода.

При пуске системы в трубопровод кислорода 2 подается инертный газ (азот) для предотвращения образования взрывоопасной смеси. При отклонении давлений кислорода и азота от минимально допустимых пределов автоматически отключается подача кислорода на смешение и в коллектор 7 поступает только топливный газ.

При необходимости выполнения ремонтных работ и в аварийных случаях закрываются задвижки до и после участка трубопровода топливного газа 6, открывается задвижка на обводном трубопроводе 8 и в коллектор 7 поступает топливный газ.

При использовании участка топливного газа с размещением в нем коаксиально перфорированной трубы, отверстия в которой выполнены в шахматном порядке, исключается возможность образования застойных зон и взрывоопасной смеси, обеспечивается гомогенизация смеси и полное окисление топливного газа в фурменной зоне, исключается образование сажистого углерода, достигается максимальный коэффициент замены кокса топливным газом.

Источники информации

1. Духан Н.С. и др. Применение природного газа в черной металлургии. - М.: Металлургия, 1966, с.58-59.

2. Система подготовки газообразного топлива для доменной печи. Патент РФ №2104308. Опубл. 10.02.1998 г. Бюл. №4.

Система подготовки топливного газа для доменной печи, включающая трубопроводы топливного газа, инертного газа и кислорода, коллектор с трубопроводами для подвода топливного газа к воздушным фурмам, обводной трубопровод, установленную на трубопроводах запорную, измерительную, регулирующую и предохранительную арматуру и аппаратуру, соединенную с трубопроводом кислорода перфорированную трубу с заглушенным торцом, отличающаяся тем, что перфорированная труба с заглушенным торцом коаксиально размещена в ограниченном запорной арматурой участке трубопровода топливного газа, длина которого равна не менее 2,5-3,0 диаметра трубопровода топливного газа, а отверстия в перфорированной трубе выполнены в шахматном порядке, причем суммарная площадь отверстий составляет 0,5-0,7 площади поперечного сечения перфорированной трубы.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к емкости с устройством для измерения температуры металлургического расплава. .

Прогнозирование величины полости в системах уплотненного слоя с использованием новых корреляций и математической модели // 2363735

Изобретение относится к прогнозированию величины полости в системах уплотненного слоя. .

Способ защиты фурменного прибора и огнеупорной футеровки печи // 2358015

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу защиты фурменного прибора и огнеупорной футеровки печи. .

Устройство контроля окружной неравномерности работы доменной печи // 2355774

Изобретение относится к области металлургии, а именно к устройствам для контроля хода доменного процесса по окружности и своевременного его регулирования. .

Способ определения оптимального радиального газораспределения в доменной печи // 2335548

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу определения оптимального радиального газораспределения в доменной печи. .

Способ определения топографии слоев футеровки металлургических агрегатов // 2305134

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для определения топографии слоев в футеровке металлургического агрегата. .

Зонд для контроля профиля температуры в доменной печи // 2303637

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам контроля работы доменных печей. .

Способ контроля состояния футеровки горна доменной печи // 2299910

Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для контроля состояния футеровки горна доменной печи. .

Машина для отбора проб газа и замера температуры // 2291200

Изобретение относится к области металлургии, а точнее к контрольным устройствам доменной печи. .

Устройство для измерения уровня и профиля засыпи шихты в шахтной печи // 2277588

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для измерения уровня и профиля засыпи шихты в шахтных печах, в частности в доменной печи.

Способ управления электроприводом вращающегося распределителя шихтовых материалов доменной печи // 2439164

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированных электроприводах доменного производства в металлургии, общем машиностроении в областях транспортирования и загрузки-выгрузки материалов

Способ регулирования газоплотности рабочего пространства энерготехнологических агрегатов // 2496070

Изобретение относится к области энерготехнологий, в частности, промышленных печей и котельных агрегатов. Способ включает задание требуемого давления в рабочем пространстве агрегата, измерение давления в рабочем пространстве агрегата, сравнение измеренного значения с заданным и формирование управляющего воздействия на шибер или заслонку в дымовом тракте. После измерения давления в рабочем пространстве агрегата измеряют концентрацию кислорода в отходящих дымовых газах, расход топлива и коэффициент избытка воздуха по соотношению "топливо - воздух для горения", после чего определяют величину подсосов атмосферного воздуха в рабочее пространство агрегата по формуле: G п = G г [ С к V 0 0,21 − C к − ( α − 1 ) L 0 ] , где Gп - объем подсосов атмосферного воздуха, м3/ч; Gг - расход топлива, м3/ч; Ск - концентрация кислорода в продуктах сгорания, объемные доли; α - коэффициент избытка воздуха по соотношению "топливо - воздух для горения"; L0 и V0 - теоретически необходимое для горения 1 м3 топлива количество воздуха и теоретический выход продуктов сгорания на 1 м3 топлива соответственно, м3/м3, и корректируют задание требуемого давления в рабочем пространстве агрегата до достижения величины объема подсосов атмосферного воздуха Gп, равной нулю. Использование изобретения обеспечивает снижение расхода топлива и повышение теплового КПД. 2 ил., 1 пр.

Способ определения топографии слоев футеровки металлургических агрегатов // 2529332

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для определения топографии слоев в футеровке металлургического агрегата. Способ включает акустическую локацию слоев футеровки работающего агрегата с приемом отраженных колебаний посредством датчиков акустических колебаний, регистрацию в запоминающем устройстве резонансного спектра колебаний, установившихся в слоях футеровки от излучателей акустических колебаний и от акустических колебаний, возникающих в слоях футеровки работающего агрегата, определение по частоте зарегистрированных отраженных акустических колебаний с учетом физических свойств материала футеровки и в соответствии с математической моделью координат границ слоев футеровки напротив мест замеров и осуществление построения топографии слоев футеровки. Дополнительно осуществляют измерения температуры футеровки посредством температурных датчиков и измерения упругих напряжений в кожухе агрегата посредством тензодатчиков, на основании которых с помощью математической модели строят соответствующие дополнительные топографии слоев футеровки. Упомянутые датчики располагают стационарно по поверхности кожуха с заданным расстоянием между датчиками по вертикали и горизонтали, определяемым размерами агрегата и толщиной футеровки. Построение окончательной топографии осуществляют на основании взаимной коррекции полученных топографий с применением корреляционных связей между ними. Использование изобретения обеспечивает повышение точности построения топографии футеровки металлургического агрегата. 1 ил., 1 пр.

Измерительное устройство для определения распределения температуры газовой среды над поверхностью шихты в доменной печи, снабженная им доменная печь и соответствующий способ // 2535101

Измерительное устройство для определения распределения температуры газовой среды над поверхностью шихты в доменной печи, содержащее по меньшей мере один первый измерительный зонд (10) для излучения и приема электромагнитных волн и по меньшей мере один второй измерительный зонд (11) для излучения и приема акустических волн, при этом первый и второй измерительные зонды (10, 11) соединены с процессором (12) для обработки результатов измерений с возможностью выявления при этом обусловленного температурой расхождения между результатами измерений, полученными первым и вторым измерительными зондами (10, 11). Также предлагается доменная печь, содержащая измерительное устройство и способ для определения распределения температуры газовой среды над поверхностью шихты в доменной печи. Обеспечивается длительный срок службы при сравнительно низких затратах на техническое обслуживание. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Беспроводная штанга // 2550988

Изобретение относится к системе измерения свойств расплавленного металла. Система включает в себя контактный блок, выполненный с возможностью функционального соединения с первым концом по существу полого держателя штанги. Контактный блок разъемно и электрически соединен с измерительным датчиком и принимает от него аналоговые сигналы. Контактный блок преобразует принятые аналоговые сигналы в ультразвуковые сигналы и передает ультразвуковые сигналы через полость держателя штанги. Приемный блок выполнен с возможностью функционального соединения со вторым концом держателя штанги. Второй конец держателя штанги противоположен первому концу. Приемный блок принимает ультразвуковые сигналы от контактного блока и преобразует принятые ультразвуковые сигналы в цифровой сигнал напряжения. Использование изобретения обеспечивает безопасность системы и минимизирует затраты на ее ремонт. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

Устройство и способ для защиты смотрового отверстия // 2559613

Изобретение относится к области металлургии, в частности к диафрагменному устройству для защиты оптического смотрового отверстия от загрязнений из атмосферы доменной печи. Устройство содержит сопловой блок, который образует отверстие диафрагмы для смотрового отверстия и служит для образования продувочного газового потока. Между оптической поверхностью смотрового отверстия и отверстием диафрагмы образована полость продувочного газа для подачи в нее продувочного газа, который через отверстие диафрагмы выходит в загрязненную атмосферу. Сопловой блок содержит устройство направления течения, обеспечивающее направление течения продувочного газа, выходящего в загрязненную атмосферу. Использование изобретения препятствует быстрому загрязнению отверстия диафрагмы. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 12 ил.

Способ контроля работы воздушной фурмы доменной печи с теплоизоляцией со стороны дутьевого канала // 2613834

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при эксплуатации воздушных фурм доменных печей с теплоизоляцией со стороны дутьевого канала. В способе контроля состояния теплоизоляции со стороны дутьевого канала воздушной фурмы доменной печи определяют разность расходов входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды, вычисляют среднее значение разности температур входящего и выходящего потоков за определенные равные интервалы времени и среднеквадратическое отклонение разности температур от среднего значения, сравнивают среднее значение разности температур за текущий интервал времени со средним значением разности температур за предыдущий интервал времени, сравнивают текущее значение разности расходов входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды с суммарной погрешностью измерений расходомеров и в случае увеличения среднего значения разности температур за текущий интервал времени относительно среднего значения разности температур за предыдущий интервал времени на величину более среднеквадратического отклонения за текущий интервал времени при значении разности упомянутых расходов потоков воды в пределах суммарной погрешности измерения расходомерами регистрируют начало разрушения теплоизоляции, а в случае значения разности упомянутых расходов потоков воды более суммарной погрешности измерения расходомерами регистрируют прогар теплоизоляции фурмы. Изобретение позволяет определить начало разрушения теплоизоляции со стороны дутьевого канала воздушной фурмы доменной печи. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.