ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 1996 года по МПК C21B7/16 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к конструкции дутьевых устройств доменных печей. Известна дутьевая фурма доменной печи, включающая фланец, носовую часть, наружный и внутренний конусы, коллектор с обтекателем и внутреннюю перегородку для равномерного распределения охлаждающей воды и исключения появления застойных зон и возможности образования парогазового подслоя, что способствует увеличению тепловой стойкости фурм /1/.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является дутьевая фурма доменной печи/2/.

Но указанное техническое решение имеет ряд недостатков. К недостаткам относятся наличие специального двухполостного фланца, кесонного обтекателя и внутренней перегородки, что значительно усложняет изготовление и монтаж устройства. Кроме того, увеличивается расход металла на изготовление, а следовательно, и стоимость фурмы. Вынесение раздающего коллектора во фланец не позволяет полностью реализовать равномерную раздачу охлаждающей воды.

Целью настоящего изобретения является снижение расхода металла, упрощение конструкции и сборки путем уменьшения количества деталей, возможность применения равномерной раздачи на всех серийно выпускаемых фурмах без изменения конструкции посадочного фланца (т.е. унификации) и повышение тепловой стойкости за счет применения равномерной раздачи охлаждающей воды.

Поставленная цель достигается тем, что в известную конструкцию, включающую общие признаки с прототипом, вносится тороидальный коллектор раздачи охлаждающей воды со специально выполненными выходными отверстиями, причем внутреннее сечение тороидального коллектора, подводящего патрубка и выходных отверстий должны быть примерно одинаковы для снижения гидравлического сопротивления и поддержания постоянства скорости.

На фиг.1 представлена фурма, продольный разрез;
на фиг.2 разделяющий коллектор.

Фурма состоит из фланца 1, через который проходит газовая 2 и водяная 3 трубы. К фланцу приварены наружный 4 и внутренний 5 конусы, а также патрубок отвода воды 6. Носовая часть 7 приварена к наружному 4 и внутреннему конусам.

В полости, образуемой носовой частью 7, внутренним 5 и наружным 4 конусами располагается тороидальный коллектор охлаждающей воды 8, жестко сваренный с водоподводящей трубой 3 и имеющий щель переменного сечения или выходные отверстия, расположенные с переменным шагом по закону квадратичной зависимости, либо с одинаковым шагом, но диаметр меняется по квадратичному закону. Учитывая то, что в фурме режим движения охлаждающей воды - турбулентный (квадратичная зависимость сопротивления), можно реализовать равномерное распределение воды по одному из приведенных выше способов. Природный газ подается в фурму по специальной трубе, выходное отверстие которой находится внутри воздушного канала и расположено вблизи торца фурмы, что обеспечивает снижение доли сгорания газа в фурме и способствует снижению тепловой нагрузки на фурму.

Дутьевая фурма работает следующим образом. Нагретый воздух проходит через фланец 1 и затем поступает во внутренний конус 5, в конце которого из газовой трубки в поток воздуха поступает струя газообразного топлива. При движении газа в ядре потока горячего воздуха происходит его частичная конверсия с образованием восстановительных газов окиси углерода и водорода, которые вместе с углеродом кокса участвуют в протекании восстановительных процессов в фурменной зоне доменной печи. Вынесение ядра факела из фурмы в доменную печь снижает плотность теплового потока в носовой части фурмы и повышает тепловую стойкость фурмы.

Охлаждение дутьевой фурмы осуществляется при движении воды после ее выхода из кольцевого коллектора и омывания носовой части, внутреннего и наружного конусов с последующим выходом в патрубок отвода воды.

Равномерность распределения воды на выходе из тороидального коллектора достигается ранее указанным способом. Такое распределение исключает появление застойных зон и возможность образования порогового подслоя, наличие которых, в основном, является причиной прогара фурм.

Предлагаемая конструкция фурмы позволяет таким образом повысить стойкость фурмы за счет создания равномерного распределения воды под охлаждаемыми поверхностями, а также за счет частичного вынесения ядра факела в доменную печь и снизить вес и расход металла на фурму, упростить ее изготовление.

Пример конкретного выполнения коллектора по п.2 формулы представлен на фиг.2.

Использование: изобретение относится к металлургической промышленности, в частности, к фурмам доменной печи. Сущность: увеличивается равномерность распределения скоростей воды по внутреннему сечению фурмы с целью исключения застойных участков и выносится зона сгорания природного газа из фурмы в рабочее пространство печи с целью снижения теплового потока на торцевую часть фурмы для повышения эффективности охлаждения фурмы и повышения ее стойкости за счет выполнения отверстий для вывода воды из коллектора в виде щели с переменным сечением, ширина которого удлиняется по квадратичному закону в зависимости от расстояния до входного отверстия или в виде круглых отверстий с равным диаметром, размещенных по квадратичному закону от входного отверстия, или размещения круглых отверстий для вывода воды с постоянным шагом, причем их диаметр меняется по квадратичному закону от расстояния до входного отверстия 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Дутьевая фурма доменной печи, содержащая фланец, носовую часть, наружный и внутренний корпус, коллектор, выполненный в виде тора с отверстиями для ввода и вывода воды, трубу для газообразного топлива, отличающаяся тем, что отверстия для вывода воды из коллектора выполнены в виде щели с переменным сечением, ширина которого изменяется по квадратичному закону в зависимости от расстояния до входного отверстия, или отверстия для вывода воды выполнены круглыми с равным диаметром и размещены на расстоянии по квадратичному закону от входного отверстия, или отверстия для вывода воды расположены с постоянным шагом, а их диаметр меняется по квадратичному закону от расстояния до входного отверстия. 2. Фурма по п. 1, отличающаяся тем, что выходное отверстие трубы для газообразного топлива расположено в фурме на расстоянии 1/22-±1 диаметра воздушного сопла фурмы.