Воздушная фурма доменной печи

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 черной металлургии, в частности к оборудованию доменных и шахтных печей, и предназначено для подачи в рабочее пространство печи дополнительного газообразного топлива совместно с воздушным или обогащенным кислородом дутьем.

Известна дутьевая фурма доменной печи, состоящая из водоохлаждаемого корпуса со стальным фланцем и пропущенной через полость водоохлаждаемого корпуса газоподводящей трубкой, выходной конец которой выведен в рабочий канал фурмы под углом навстречу потоку дутья, причем поперечное сечение выходного канала - сопла выполнено в виде щели (SU 368319, 26.01.1973).

Недостатком этой фурмы является неудовлетворительное перемешивание вдуваемого газообразного топлива с воздушным дутьем из-за низкой кинетической энергии потока этого топлива, что не обеспечивает полного его сжигания кислородом в околофурменном пространстве. Не прореагировавшая с кислородом часть газообразного топлива при контакте с раскаленным до 1500°С коксом распадается на сажу и водород по реакции:

СН4→С+2Н2-Q

со значительными затратами тепла на пиролиз метана (Q -3340 кДж/м3). Это в конечном итоге приводит к снижению эффективности использования восстановительной и тепловой энергии газообразного топлива.

Процесс смесеобразования в этой конструкции фурмы затруднен тем, что газ выходит из насадки сопла в дутьевой канал воздушной фурмы плотным широким потоком с низкой скоростью истечения. При этом поток дутья прижимает газ к холодной поверхности внутреннего стакана фурмы, что дополнительно сдерживает достижение порога воспламенения.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является известная конструкция воздушной фурмы доменной печи, содержащая полый водоохлаждаемый корпус с фланцем и расположенными в верхней части внутреннего стакана выступающими в рабочий канал соплами для подачи природного газа, причем сопла выполнены прямоугольного сечения и с соотношением сторон 1:2, меньшая сторона которых ориентирована на ось фурмы, а суммарная площадь их сечения определена соотношением:

Fs=(0.06÷0.02)Ff,

где: Ff - средняя площадь поперечного сечения фурмы на участке от ввода природного газа до среза носка фурмы, м2 (SU 1770366, 23.10.1992).

Недостатком вышеуказанной конструкции является недостаточная эффективность перемешивания газообразного топлива и дутьевого потока.

Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение условий смешивания газообразного топлива и воздушного дутья, лучшего протекания реакции горения топлива за счет обеспечения снижения порога активации воспламенения смеси, достижения высокой степени горения смеси в полости дутьевого канала фурмы, что приведет к улучшению степени использования углеводородного топлива и снижению расхода кокса.

Указанный технический результат достигается тем, что воздушная фурма доменной печи включает полый водоохлаждаемый корпус и расположенные в верхней части внутреннего стакана выступающие в рабочий дутьевой канал фурмы сопла различного диаметра для подачи газообразного топлива, при этом сопла выполнены круглого сечения. Сопла установлены под углом 25°-45° к горизонтальной оси воздушной фурмы с возможностью направления (ориентации) оси сопла меньшего диаметра непосредственно на горизонтальную 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. При этом отношение площадей сечения сопел меньшего диаметра и большего диаметра для подачи природного газа составляет (0,8-1,2):(1,3-1,7). Сопла для подачи природного газа направлены навстречу дутьевому потоку под углом 115°-135°.

Предложенная конструкция фурмы, геометрические размеры, расположение выходных сопел, ориентация направленности осей сопел для подачи газообразного топлива, соотношение расходов газообразного топлива по соплам установлены и рассчитаны опытным путем на холодной модели и обеспечивают рациональное протекание процессов смесеобразования и горения газа и дутья.

Расположением сопел под углом 25°-45° к горизонтальной оси воздушной фурмы с направлением оси сопла меньшего диаметра непосредственно на горизонтальную 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, создаются условия образования тангенциальных сил вращения струй газообразной топливной добавки и обеспечивается наиболее полное ее перемешивание с дутьевым потоком и последующее горение смеси.

Выполнение площадей сечения газоподающих сопел в соотношении (0,8-1,2):(1,3-1,7) обеспечивает подачу газа через них в соотношении (35-45):(55-65) %, что также приводит к лучшему перемешиванию газообразного топлива (природного газа) с воздушным дутьем.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана воздушная фурма с двумя соплами ввода газообразного топлива, вид со стороны фланца, на фиг.2 - продольный разрез по А-А на фиг.1.

Воздушная фурма доменной печи содержит водоохлаждаемый корпус 1, внутренний медный или стальной стакан 2, стальной фланец 3, образующие дутьевой канал фурмы. Через полость водоохлаждаемого корпуса 1 пропущены трубы подачи и отвода воды 4 и трубы подвода газообразного топлива 5, на концах которых установлены сопла 6 и 7.

Фурма работает следующим образом. Газообразное топливо через разветвляющиеся два подвода (фиг.1) подается в два сопла 6 и 7, выступающие в дутьевой канал фурмы. Сопла установлены в верхней части внутреннего стакана 2 под углом 25°-45° к горизонтальной оси воздушной фурмы. Ось сопла меньшего диаметра 6 направлена (ориентирована) на ось воздушной фурмы, создает условия для сосредоточения подаваемого газа в верхней части дутьевого канала. Ось сопла большего диаметра 7 направлена (ориентирована) на участок, составляющий (1/2-1/3) длины нижнего вертикального радиуса (R) внутреннего стакана 2 фурмы в месте расположения сопла.

Площади сечения сопел меньшего и большего диаметров имеют соотношение (0,8-1,2):(1,3-1,7), что обеспечивает подачу газообразного топлива через них в соотношении (35-45):(55-65) %.

Расположение сопел в дутьевом канале фурмы и выполнение соотношения их площадей сечения в соответствии с предлагаемым изобретением создают вращательный импульс воздушному дутьевому потоку и образованной газовоздушной смеси, активизируя процесс их перемешивания.

Более активное перемешивание газообразного топлива и дутья создается также за счет направленности потока газообразного топлива навстречу дутьевому потоку под углом 115°-135° (фиг.2).

Использование изобретения позволяет снизить расход кокса в процессе производства чугуна в доменной печи за счет улучшения перемешивания газообразного топлива с воздушным дутьем и более полного использования тепловой и восстановительной энергии дополнительного топлива.

1. Воздушная фурма доменной печи, содержащая полый водоохлаждаемый корпус и расположенные в верхней части внутреннего стакана выступающие в рабочий дутьевой канал фурмы сопла для подачи газообразного топлива, отличающаяся тем, что 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.

2. Воздушная фурма по п.1, отличающаяся тем, что отношение площадей сечения сопел для подачи газообразного топлива составляет (0,8-1,2):(1,3-1,7).

3. Воздушная фурма по п.1, отличающаяся тем, что сопла для подачи газообразного топлива газа направлены навстречу воздушному дутьевому потоку под углом 115°-135°.



 

Похожие патенты:

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

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройству для подачи дутья и природного газа в доменную печь. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к системе охлаждения фурмы при подаче 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 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, 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.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. Техническим результатом изобретения является повышение стойкости фурмы при эксплуатации. Для достижения технического результата в способе подготовки к работе воздушной фурмы доменной печи, включающем нанесение алюмосодержащего газотермического покрытия на рабочую поверхность фурмы, термообработку фурмы и нанесение слоя борсодержащей обмазки, при этом обмазку наносят на алюмосодержащее покрытие, а после термообработки обмазку наносят на сварные швы. В качестве борсодержащей обмазки используют абразивостойкую огнеупорную обмазку на основе карбида бора или высокотемпературную обмазку на основе нитрида бора. 2 з.п. ф-лы, 4 пр.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу определения момента разрушения теплоизоляции воздушной фурмы доменной печи. Способ включает определение разности температур входящего и выходящего потоков воды на фурме с теплоизоляцией и по меньшей мере на одной серийной фурме без теплоизоляции, установленной на том же коллекторе. При этом при достижении разности вышеупомянутых температур на фурме с теплоизоляцией до значений на серийной фурме и при значении разности расходов входящего и выходящего потоков воды, охлаждающей фурму с теплоизоляцией, в пределах погрешности измерения регистрируют момент замены фурмы с разрушенной теплоизоляцией. Использование изобретения позволяет точно определить момент замены фурмы из-за разрушения ее теплоизоляции и обеспечить безаварийную работу доменной печи. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.
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.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к инжекторному устройству для пирометаллургической обработки металлов, металлических сплавов и/или шлаков в металлургическом агрегате или плавильном сосуде, например в электродуговой печи. Устройство содержит инжекторное приспособление для создания высокоскоростной струи из газовой струи кислорода и воспламененной струи смеси горючего газа и воздуха, в котором инжекторное приспособление содержит расположенный в сопловой головной части элемент в виде сопла Лаваля для создания газовой струи кислорода и в котором создается смесь горючего газа и воздуха с помощью смесительного элемента для смешивания горючего газа и воздуха, при этом элемент в виде сопла Лаваля и смесительный элемент совместно расположены друг за другом с возможностью разъединения вдоль средней продольной оси инжекторного приспособления и образования кольцевого зазора между сопловой головной частью и элементом в виде сопла Лаваля, при этом в кольцевой зазор входят канал горючего газа и воздушный канал смесительного элемента. Величина кольцевого зазора регулируется в зависимости от осевого расстояния между элементом в виде сопла Лаваля и смесительным элементом. Элемент в виде сопла Лаваля и смесительный элемент расположены концентрично внутри и/или на сопловой головной части. Изобретение позволяет облегчить конструкцию инжекторного устройства, что позволит упростить его изготовление и техническое обслуживание. 2 н. и 27 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. Воздушная фурма доменной печи содержит теплоизолирующую вставку в дутьевом канале, установленную с воздушным зазором по отношению к внутреннему стакану, при этом наружный радиус вставки определяют с учетом теплового расширения материала вставки и материала внутреннего стакана. Изобретение позволяет повысить стойкость теплоизолирующей вставки в процессе эксплуатации фурмы доменной печи. 2 пр., 1 ил.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при подготовке к работе воздушных фурм доменных печей. Осуществляют очистку наружного стакана и рыльной части металлической дробью, напыление на них алюмосодержащего газотермического покрытия, установление теплоизолирующей вставки во внутренний стакан с воздушным зазором между ними и термообработку. Термообработку фурмы с покрытием проводят до установки вставки. После установки вставки ее прижимают кольцом со стороны фланца, которое приваривают к внутреннему стакану. В результате обеспечивается повышение срока службы вставки. 1 ил.
Наверх