Способ охлаждения фурмы воздушного дутья и подачи природного газа в доменную печь и устройство для его осуществления


 


Владельцы патента RU 2449022:

Открытое акционерное общество "Нижнетагильский металлургический комбинат" (ОАО "НТМК") (RU)
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники" (ОАО "ВНИИМТ") (RU)

Изобретение относится к металлургии, в частности к системе охлаждения фурмы при подаче природного газа в доменную печь. Способ включает подачу охлаждающей воды в зауженную кольцевую полость, образованную внутренним стаканом фурмы и дополнительным стаканом вокруг него. Далее воду направляют вдоль образующей внутреннего стакана по кольцу к рыльцу фурмы в полость, образованную дополнительным и наружным стаканами, для отвода ее через патрубок во фланце. Природный газ подают через образованный во фланце фурмы кольцевой коллектор с соплами, выходящими в полость воздушного дутья фурмы. Устройство снабжено дополнительным стаканом, образующим с внутренним стаканом фурмы зауженную кольцевую полость, с которой соединен патрубок подвода охлаждающей воды. Патрубок отвода воды соединен с полостью фурмы, образованной дополнительным и наружным стаканами. Фланец фурмы соединен с патрубком подачи газа и выполнен в виде кольцевого коллектора, имеющего сопла для распределенной подачи воды в воздушную полость фурмы. Использование изобретения повышает стойкость фурмы, увеличивает срок ее службы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к системе подачи природного газа в доменную печь.

Известен способ охлаждения фурмы воздушного дутья при подаче природного газа в доменную печь, реализованный в фурме (RU 985040, публ. 1982 г.). Дутье подают в доменную печь по цилиндрическому каналу внутреннего стакана фурмы. В этот же канал вводят газ. Для предотвращения прогара носовой части фурмы, подвергающейся интенсивному нагреву, в кольцевую камеру, образованную внутренним и наружным стаканами, фланцем и рыльцем по патрубку вводят под давлением охлаждающую воду, которая, проходя по кольцевой камере, охлаждает внутренний стакан и затем через сопла с большой скоростью в виде струй подается на наиболее теплонапряженные зоны поверхности рыльца и наружного стакана в верхнем и нижнем секторах, ограниченных перпендикулярными диаметрами. Остальные зоны поверхности фурмы охлаждаются отходящим потоком воды, которая затем отводится через патрубок.

При этом конструкция известной дутьевой фурмы доменной печи содержит образующие кольцевую полость концентричные коническо-цилиндрические стаканы, перекрытые с торцов рыльной частью и фланцем и расположенную в этой полости кольцевую камеру с соплами для подвода хладагента, имеет сопла, выполненные в виде выступающих насадков с шагом 5-10 диаметров сопел, срезы которых расположены на расстоянии 2-3 диаметров сопел от охлаждаемой поверхности. Подача газа осуществляется через один патрубок непосредственно в воздушную полость фурмы. При этом имеется практически полное сгорание газа в воздушной полости фурмы с резким увеличением температуры воздушного дутья до 2500°С при ее величине на входе в фурму около 1200°С.

В настоящее время воздушное дутье обогащается кислородом до 30%, что способствует повышению температуры дутья еще больше. Такое увеличение температуры в воздушном канале фурмы приводит к увеличению теплоотдачи за счет усиления теплового излучения. При таких температурах излучательная составляющая становится больше, чем конвективная. Это в свою очередь приводит к тому, что система охлаждения фурмы, рассчитанная на подачу дутья с температурой 1200°С, не справляется, а стенки внутреннего стакана теряют прочность из-за перегрева и разрушаются. Кроме того, это приводит к значительному увеличению потерь тепла через систему охлаждения фурм.

Для конструкции известного устройства по RU 985040 характерно недостаточное охлаждение внутреннего стакана фурмы - наиболее теплонапряженного элемента. Скорость потока, омывающего внутренний стакан в известной конструкции фурмы, относительно низкая, не более 0,5 м/с при принятых расходах воды (20 м3/ч). Основное внимание направлено на струйное охлаждение носовой части фурмы. Изменение технологии ведения доменной плавки сделало наиболее слабым элементом охлаждения внутренний стакан фурмы.

Задачей изобретения является повышение стойкости фурм, увеличение срока их службы и снижение тепловых потерь.

Задача решается тем, что способ охлаждения фурмы воздушного дутья при подаче природного газа в доменную печь включает подачу охлаждающей воды в полость фурмы через патрубок в направлении рыльца и отвод воды через патрубок во фланце, подачу природного газа в поток воздушного дутья, при этом охлаждающую воду подают в зауженную кольцевую полость, образованную внутренним стаканом фурмы и дополнительным стаканом вокруг него, и направляют вдоль образующей внутреннего стакана по кольцу к рыльцу фурмы в полость, образованную дополнительным и наружным стаканами для отвода ее через патрубок во фланце, а природный газ подают через образованный во фланце фурмы кольцевой коллектор с соплами, выходящими в полость воздушного дутья фурмы. Дополнительный стакан вокруг внутреннего стакана располагают эквидистантно.

Для осуществления способа заявлено устройство, содержащее наружный и внутренний стаканы, фланец, патрубки подвода и отвода охлаждающей воды и подачи газа. Устройство отличается тем, что снабжено дополнительным стаканом, расположенным вокруг внутреннего стакана и образующим с ним зауженную кольцевую полость, с которой соединен патрубок подвода охлаждающей воды, притом, что патрубок отвода воды соединен с полостью фурмы, образованной дополнительным и наружным стаканами, а фланец фурмы, соединенный с патрубком подачи газа, выполнен в виде кольцевого коллектора, имеющего сопла для распределенной подачи газа в полость воздушного дутья фурмы. Дополнительный стакан вокруг внутреннего стакана расположен эквидистантно.

Сущность изобретения заключается в следующем. Подавая охлаждающую воду в специально зауженную кольцевую полость вокруг внутреннего стакана фурмы, достигают интенсификации охлаждения наиболее теплонапряженного элемента фурмы благодаря обеспечению гарантированной скорости омывания поверхности. Это обеспечивает температуру стенки со стороны жидкости ниже температуры насыщения при рабочем давлении воды в фурме, что гарантирует отсутствие кипения воды, а также температуру металла (меди марки М1Р) со стороны газа ниже температуры рекристаллизации (210°С), при которой резко снижается прочность металла. Эквидистантное расположение дополнительного стакана фурмы вокруг ее внутреннего стакана обеспечивает равномерность охлаждения по кругу. Выход воды из кольцевого зауженного зазора около носовой части фурмы обеспечивает высокую интенсивность охлаждения передней части наружного стакана, выступающего в фурменный очаг доменной печи. Подача газа через кольцевой коллектор во фланце фурмы обеспечивает дополнительное охлаждение фланца фурмы, снижая тем самым термические напряжения, возникающие в сварочных швах, соединяющих внутренний и наружные стаканы с фланцами. Кроме того, положительным является попутный эффект подогрева газа за счет охлаждения фланца фурмы. При этом тепло с газом поступает в доменную печь. А распределенная подача газа в воздушную полость фурмы через сопла обеспечивает равномерное распределение повышения температуры по поверхности внутреннего стакана, что также приводит к более равномерному распределению тепловой нагрузки и улучшению охлаждения фурмы, исключая местные перегревы.

Новый технический результат, достигаемый изобретением, заключается в интенсификации охлаждения наиболее теплонапряженного элемента фурм.

На чертеже показано устройство для реализации способа. Устройство содержит фланец 1 с соплами 2, патрубок 3 для подачи газа, внутренний 4 и наружный 5 стаканы, рыльце 6, патрубки 7 и 8 подвода и отвода охлаждающей воды соответственно. Вокруг внутреннего стакана эквидистантно расположен дополнительный стакан 9 с образованием зауженной кольцевой полости 10 между ним и внутренним стаканом 4. Внутренняя полость 11 образована дополнительным 9 и наружным 5 стаканами. Кольцевой коллектор 12 во фланце 1 и сопла 2, выходящие в полость 13 воздушного дутья, предназначены для распределенной подачи газа в эту полость.

Заявленное изобретение реализуется следующим образом. Охлаждающую воду подают в зауженную кольцевую полость 10, образованную внутренним стаканом фурмы 4 и дополнительным стаканом 9 вокруг него, и направляют вдоль образующей внутреннего стакана 4 по кольцу к рыльцу 6 фурмы в полость 11, образованную дополнительным 9 и наружным 5 стаканами для отвода ее через патрубок 8 во фланце 1, а природный газ подают через образованный во фланце 1 фурмы кольцевой коллектор 12 с соплами 2, выходящими в полость 13 воздушного дутья фурмы.

Поток воды организованно направляется с расчетной скоростью на охлаждение внутреннего стакана 4 фурмы, после чего этот поток направляется на рыльце 6 и после поворота на 180° поток направляется вдоль поверхности наружного стакана 5, сохраняя относительно высокую скорость, благодаря действию инерционных сил при повороте на 180°.

Фланец 1, снабженный кольцевым коллектором 12, позволяет вводить газ в поток дутья по кругу через сопла 2, выходящие в полость 13. Это равномерно распределяет газ в потоке воздушного дутья, что обеспечивает равномерное распределение тепловой нагрузки на внутренний стакан 4. Кроме того, это исключает возникновение механических напряжений на внутреннем стакане фурмы. Эквидистантно расположенный дополнительный стакан 9 гарантирует интенсивное охлаждение внутреннего стакана 4 по кругу за счет равномерного распределения потока воды.

1. Способ охлаждения фурмы воздушного дутья при подаче природного газа в доменную печь, включающий подачу охлаждающей воды в полость фурмы через патрубок в направлении рыльца и отвод воды через патрубок во фланце, подачу природного газа в поток воздушного дутья, отличающийся тем, что охлаждающую воду подают в зауженную кольцевую полость, образованную внутренним стаканом фурмы и дополнительным стаканом вокруг него, и направляют вдоль образующей внутреннего стакана по кольцу к рыльцу фурмы в полость, образованную дополнительным и наружным стаканами, для отвода ее через патрубок во фланце, а природный газ подают через образованный во фланце фурмы кольцевой коллектор с соплами, выходящими в полость воздушного дутья фурмы.

2. Способ п.1, отличающийся тем, что дополнительный стакан вокруг внутреннего стакана располагают эквидистантно.

3. Устройство для охлаждения фурмы воздушного дутья при подаче природного газа в доменную печь, содержащее наружный и внутренний стаканы, фланец, рыльце, патрубки подвода и отвода охлаждающей воды и подачи газа, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным стаканом, расположенным вокруг внутреннего стакана и образующим с ним зауженную кольцевую полость, с которой соединен патрубок подвода охлаждающей воды, при этом патрубок отвода воды соединен с полостью фурмы, образованной дополнительным и наружным стаканами, а фланец фурмы соединен с патрубком подачи газа и выполнен в виде кольцевого коллектора, имеющего сопла для распределенной подачи газа в воздушную полость фурмы.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что дополнительный стакан вокруг внутреннего стакана расположен эквидистантно.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. .

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах с вдуванием природного газа в воздушные фурмы.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к оборудованию доменной печи для подачи природного газа в воздушные фурмы. .

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретно к оборудованию доменной печи. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе и установке воздушных фурм доменных печей. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении воздушных фурм доменных печей. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкциям фурм доменных печей. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройству для подачи дутья и природного газа в доменную печь
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к способу вдувания угольной пыли в доменную печь
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе и установке воздушных фурм доменных печей

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройству для ввода трубки для вдувания топлива в фурменный прибор доменной печи и ее извлечения. Фурменный прибор содержит кожух трубки для вдувания топлива, который задает ось ввода/извлечения и установлен в соосном удлинении канала трубки, через который трубка для вдувания топлива может быть введена в фурменный прибор. Предлагаемое устройство содержит линейную направляющую, каретку и монтажную опору. Каретка подвижно установлена с опорой на линейную направляющую и взаимодействует с соединительным устройством для соединения трубки для вдувания топлива с кареткой, с возможностью перемещения трубки для вдувания топлива посредством каретки в осевом направлении вдоль оси перемещения. Линейная направляющая содержит механизм для линейного перемещения каретки вдоль оси линейной направляющей и первый полузамок для установки линейной направляющей на монтажную опору, прикрепленную к фурменному прибору. Монтажная опора имеет второй полузамок, взаимодействующий с первым полузамком. Использование изобретения обеспечивает ускорение и надежность замены трубки для вдувания топлива на фурменном приборе. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к воздушной фурме доменной печи. Воздушная фурма содержит полый водоохлаждаемый корпус и расположенные в верхней части внутреннего стакана выступающие в рабочий дутьевой канал сопла для подачи газообразного топлива. Сопла выполнены различного диаметра круглого сечения и установлены под углом 25°-45° к горизонтальной оси воздушной фурмы с ориентацией оси сопла меньшего диаметра на ось воздушной фурмы, а оси сопла большего диаметра - на участок, составляющий (1/2-1/3) длины нижнего вертикального радиуса внутреннего стакана фурмы в месте расположения сопла. Площади сечения сопел выполнены с соотношением (0,8-1,2):(1,3-1,7). Сопла подачи газообразного топлива направлены навстречу воздушному дутьевому потоку под углом 115°-135°.Использование изобретения обеспечивает снижение расхода кокса за счет улучшения перемешивания газа с воздушным дутьем. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к дутьевой фурме печи для производства чугуна. Фурма содержит корпус с дутьевым каналом. Корпус выполнен в виде усеченного конуса, концевая часть которого выступает в печь. На упомянутой выступающей концевой части корпуса размещен внутренний узел фурмы с образованием охлаждающего канала концевой части, расположенного между внутренним узлом и внешней периферийной поверхностью выступающей концевой части. Внутренний узел окружает внешний узел, образующий внешний охлаждающий канал. При частичном повреждении внешнего узла подача воды в его поврежденную часть прекращается, фурма продолжает выполнять свою функцию с помощью остающейся части внешнего узла, что продлевает срок службы дутьевой фурмы. 11 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройству фурменного прибора доменной печи. Устройство фурменного прибора содержит корпус фурмы, выполненный для установки в стене доменной печи, причем корпус фурмы содержит переднюю поверхность, обращенную внутрь доменной печи, и противоположную заднюю поверхность, причем от задней поверхности до передней поверхности выполнен канал фурмы. Устройство фурменного прибора содержит воздуховодную трубу, подсоединенную между задней поверхностью корпуса фурмы и системой подачи воздуха горячего дутья. Воздуховодная труба имеет переднюю часть, соединяющуюся с корпусом фурмы, и противоположную заднюю часть, соединяющуюся с системой подачи воздуха горячего дутья. Для подачи топлива в доменную печь предусмотрена трубка для вдувания топлива, а для подачи окислительного газа - трубка для вдувания газа. Трубка для вдувания топлива проходит через корпус фурмы. Трубка для вдувания газа расположена в задней части воздуховодной трубы с возможностью подачи окислительного газа в центральную часть потока воздуха горячего дутья, подаваемого через воздуховодную трубу. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к фурменному блоку доменной печи. Фурменный блок содержит дутьевую трубу, прикрепленную к кожуху доменной печи, фурму, прикрепленную к концу дутьевой трубы, и гибкий соединитель, соединяющий дутьевую трубу с фурменным рукавом. Внутри кожуха печи установлен плитовой холодильник фурмы, расположенный вокруг фурмы для формирования внутренней поверхности доменной печи. Вокруг фурмы в кожухе доменной печи сформировано отверстие под фурму, соединенное по всей периферии с фланцем, сформированным на периферии дутьевой трубы. Изобретение обеспечивает предотвращение утечки вдуваемого газа и удерживание определенного положения фурмы в кожухе печи. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу выплавки чугуна в агрегате для выплавки чугуна. Способ включает подачу кислородной струи технически чистого кислорода посредством кислородной фурмы в засыпку агрегата для выплавки чугуна для газификации углеродных носителей на глубину проникновения кислородной струи, обеспечивающую образование зоны циркуляции. Для увеличения зоны циркуляции кислородную струю подают с постоянной скоростью в диапазоне от 100 м/с до скорости звука, с постоянными массовым расходом и импульсом струи, причем температуру кислородной струи повышают при неизменной скорости кислородной струи и увеличивают объемный расход кислородной струи посредством кислородной фурмы с увеличенным диаметром. Использование изобретения обеспечивает улучшение газообмена между твердой и жидкой фазами шлака и чугуна и условий выпуска металла. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх