Способ определения момента замены воздушной фурмы доменной печи с теплоизоляцией внутреннего стакана

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2604549:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

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 внутреннего стакана для определения момента замены фурмы по причине разрушения теплоизоляции.

Известно, что на воздушные фурмы приходится около 30% всех тепловых потерь в доменной печи. При этом в обычных условиях работы доменной печи через рыльную часть, наружный и внутренний стаканы фурмы уходит, соответственно, порядка 18, 36 и 46% тепла с охлаждающей фурму водой. Одним из путей снижения данных тепловых потерь является установка теплоизоляции с низкой теплопроводностью со стороны дутьевого канала. Трудности эксплуатации фурм с такой теплоизоляцией объясняются тем, что материал теплоизоляции обладает ограниченной термостойкостью и через определенное количество остановок доменной печи, вызванных заменой фурм, могут появиться трещины в теплоизоляции и может начаться процесс ее разрушения. В результате значительно возрастают тепловые потери через разрушающуюся поверхность теплоизоляции, что сопровождается снижением температуры дутья и может привести к разрушению фурмы.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения момента замены воздушной фурмы доменной печи, включающий определение разности температур входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды (патент №2243265 РФ, С21В 7/10, 04.11.02).

Недостатком данного технического решения является то, что оно позволяет определить только момент замены воздушной фурмы по причине ее прогара и не применимо для определения момента замены фурмы по причине разрушения теплоизоляции.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является определение момента замены воздушной фурмы доменной печи с теплоизоляцией внутреннего стакана по причине разрушения теплоизоляции.

Технический результат достигается тем, что в способе определения момента замены воздушной фурмы доменной печи с теплоизоляцией внутреннего стакана по причине разрушения теплоизоляции, включающем определение разности температур входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды, определяют разность расходов входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды, сравнивают разности температур входящего и выходящего потоков на фурме с теплоизоляцией и по меньшей мере на одной серийной фурме без теплоизоляции, установленной на том же коллекторе, а при увеличении разности температур на фурме с теплоизоляцией до значений на серийной фурме при изменении разности расходов в пределах погрешности измерения регистрируют момент замены фурмы с теплоизоляцией.

Определение разности расходов входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды является необходимой операцией, позволяющей в совокупности с определением разности температур входящего и выходящего потоков однозначно отличить разрушение теплоизоляции от различных причин разрушения фурмы, например прогара.

Разность температур входящего и выходящего потоков на фурме с теплоизоляцией сравнивают с разностью температур на серийных фурмах без теплоизоляции, установленных на том же коллекторе, поскольку на разных коллекторах могут создаваться разные условия охлаждения относящихся к ним фурм. В качестве серийных фурм может быть использована по меньшей мере одна фурма, установленная на том же коллекторе, что и фурма с теплоизоляцией, т.к. остальные фурмы, относящиеся к данному коллектору, могут быть также изготовлены с теплоизоляцией. При этом более достоверное сравнение перепадов температур на фурмах с теплоизоляцией и без нее достигается в случае, если серийная фурма является соседней по отношению к фурме с теплоизоляцией, т.к. условия охлаждения фурм могут немного отличаться в пределах одного коллектора.

Разность температур входящего и выходящего потоков охлаждающей воды на фурме с теплоизоляцией внутреннего стакана всегда меньше, чем на серийной фурме без теплоизоляции, что обеспечивает более низкие тепловые потери на фурме с теплоизоляцией. После начала разрушения теплоизоляции разность температур входящего и выходящего потоков на фурме с теплоизоляцией начинает увеличиваться за счет увеличения поверхности контакта дутьевого канала с дутьем, что приводит к увеличению тепловых потерь. При увеличении разности температур на фурме с теплоизоляцией до значений на серийной фурме тепловые потери через сравниваемые фурмы выравниваются, что соответствует моменту замены фурмы по причине разрушения теплоизоляции. В случае дальнейшей эксплуатации фурмы теплоизоляция продолжает разрушаться, а тепловые потери через нее превышают значения на серийной фурме, что может привести к аварийной ситуации.

Разность расходов входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды стремится к нулю, поэтому принята в пределах погрешности измерения.

Все эти признаки в совокупности обеспечивают достижение технического результата.

Состояние разности расходов за пределами погрешности измерения соответствует прогару фурмы.

Способ осуществляется следующим образом.

Воздушную фурму с теплоизоляцией внутреннего стакана устанавливают в доменную печь. С использованием термопар измеряют температуру на входе и выходе из фурменного прибора в процессе работы доменной печи и определяют разность измерений. С помощью расходомеров измеряют расход входящей и выходящей воды и также определяют разность измерений. В качестве серийных используют по меньшей мере одну фурму без теплоизоляции, установленную на том же коллекторе, что и фурма с теплоизоляцией, на которой также определяют разность температур на входе и выходе из фурменного прибора. Сравнивают текущие значения разности температур на фурмах с теплоизоляцией и без нее. Также сравнивают текущее значение разности расходов на фурме с теплоизоляцией с суммарной погрешностью измерительных приборов. В случае увеличения разности температур на фурме с теплоизоляцией до значений на серийной фурме при изменении разности расходов в пределах погрешности измерения регистрируют момент замены фурмы с теплоизоляцией. При значении разности расходов на фурме с теплоизоляцией более суммарной погрешности приборов регистрируют прогар фурмы.

Пример

Воздушную фурму с теплоизоляцией внутреннего стакана установили в доменную печь. В качестве серийных использовали две фурмы без теплоизоляции, установленные на одном коллекторе с опытной фурмой. Значения температур и расходов входящей и выходящей воды фиксировали каждый час. Значения разности температур на опытной фурме с теплоизоляцией в течение 210 суток составляли около 5°C, а средние значения на серийных фурмах без теплоизоляции - 7°C. В течение следующих 7 суток значения разности температур на опытной фурме с теплоизоляцией увеличивались и достигли 7°C. При этом значения разности расходов не превышали 0,4 м³/ч, погрешность расходомеров составила ±0,4 м³/ч. Был зарегистрирован момент замены опытной фурмы по причине разрушения теплоизоляции. Фурма с теплоизоляцией была заменена на новую.

Определение момента замены фурмы с теплоизоляцией внутреннего стакана по причине разрушения теплоизоляции является необходимым условием безаварийной работы доменной печи.

1. Способ определения момента разрушения теплоизоляции воздушной фурмы доменной печи, включающий определение разности температур входящего и выходящего потоков воды, охлаждающей фурму, отличающийся тем, что определяют разность расходов входящего и выходящего потоков воды, охлаждающей фурму с теплоизоляцией, измеряют разность вышеупомянутых температур на фурме с теплоизоляцией и по меньшей мере на одной серийной фурме без теплоизоляции, установленной на том же коллекторе, и при достижении разности температур входящего и выходящего потоков охлаждающей воды на фурме с теплоизоляцией до значений на серийной фурме без теплоизоляции и при значении разности расходов входящего и выходящего потоков охлаждающей воды на фурме с теплоизоляцией в пределах погрешности измерения регистрируют момент замены фурмы с разрушенной теплоизоляцией.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разности температур входящего и выходящего потоков измеряют на фурме с теплоизоляцией и на соседней серийной фурме без теплоизоляции на том же коллекторе.

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.

Способ повышения глубины проникновения кислородной струи // 2583558

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.

Фурменный блок доменной печи // 2563069

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.

Устройство фурменного прибора доменной печи // 2556809

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.

Дутьевая фурма печи для производства чугуна // 2543582

Изобретение относится к области металлургии, в частности к дутьевой фурме печи для производства чугуна. Фурма содержит корпус с дутьевым каналом.

Воздушная фурма доменной печи // 2523368

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.

Устройство для ввода и извлечения трубок для вдувания топлива в фурменный прибор и из фурменного прибора доменной печи // 2499055

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.

Способ подготовки к работе и установки воздушной фурмы доменной печи // 2491351

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

Способ вдувания угольной пыли в доменную печь // 2482193

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к способу вдувания угольной пыли в доменную печь. .

Способ подготовки к работе воздушной фурмы доменной печи // 2465333

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

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.

Инжекторное устройство для продувания или вдувания обогащеных кислородом газов в металлургический агрегат или плавильный сосуд и дуговая электропечь // 2633130

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.

Воздушная фурма доменной печи // 2633685

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.

Способ подготовки к работе воздушной фурмы доменной печи // 2635489

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.

Устройство и способ для введения кислорода в процесс газификации в псевдоожиженом слое под давлением // 2635631

Изобретение относится к введению кислорода в процессе газификации и может быть использовано в химической промышленности и энергетике. Кислородная фурма содержит три трубы, расположенные соосно по отношению друг к другу. Внешняя труба 6 выполнена с возможностью пропускания перегретого пара 7. Внутренняя труба 2 выходит в среднюю трубу 4, сходит на конус по типу сопла перед ее устьем и выполнена с возможностью пропускания кислорода 1 с температурой, не превышающей 180°C. Во внутренней части внутренней трубы 2 установлен датчик температуры 3, который почти достигает устья внутренней трубы 2. Устье средней трубы 4 дополнительно выступает по отношению к устью 8 внешней трубы 6. Способ введения кислорода в реактор газификации с псевдоожиженным слоем, эксплуатируемый согласно способу Винклера, посредством кислородной фурмы включает подачу влажного газа во внешнюю трубу под давлением, превышающим давление в реакторе газификации с псевдоожиженным слоем. Кислород 1 пропускают через внутреннюю трубу 2 под давлением, превышающим давление в реакторе газификации с псевдоожиженным слоем. Осуществляют выход влажного газа из устья 8 внешней трубы 6 в виде наружного потока вокруг устья средней трубы 4 и выход свободной струи 10. Скорость потока выходящего влажного газа устанавливают выше скорости выходящего газа из внутренней трубы 2. Изобретение позволяет обеспечить эффективное, безопасное и доступное введение кислорода в процесс газификации в псевдоожиженном слое под давлением также свыше 10 бар. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 пр.