ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 2001 года по МПК C21B7/16 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к оборудованию для подачи в доменную печь горячего дутья и дополнительного топлива.

Известна дутьевая фурма доменной печи, содержащая корпус, состоящий из соединенных между собой внутреннего и наружного стаканов, патрубков подвода воды и газа, элементов-резонаторов, встроенных под углом 45-90^o к продольной оси фурмы во внутренний канал по его периметру и выполненных в виде патрубков, причем открытый конец патрубков выходит в канал фурмы, а глухой его конец расположен в охлаждаемой полости /см. Авторское свидетельство СССР N 517638, C 21 B 7/16, 1976/.

Недостатками известной фурмы, препятствующими достижению указанного ниже технического результата, являются высокие потери тепла с охлаждающей водой, обусловленные горением природного газа, усиленного звуковыми колебаниями, возбужденными элементами-резонаторами, увеличенной поверхностью теплопередачи от горячей газовой среды в канале фурмы к воде, так как резонаторы, размещенные в водяной полости фурмы, создают дополнительную поверхность теплопередачи по сравнению с фурмой с гладким рабочим каналом. Резонаторы, создавая дополнительное сопротивление, ухудшают охлаждение фурмы водой, сварочные швы патрубков резонаторов повышают вероятность нарушения герметичности фурмы.

Известна дутьевая фурма доменной печи, содержащая корпус, состоящий из наружного и внутреннего стаканов, рыльной части фланца, патрубков подвода воды, патрубков газа, проходящих через водоохлаждаемую полость и снабженных элементами-резонаторами, выполненными в виде сквозных отверстий в этих патрубках, причем патрубки подвода газа снаружи перекрыты цилиндрами. Выходные отверстия патрубков подвода газа расположены под углом 50-70^o к продольной оси фурмы с пересечением их осей на расстоянии 0,5 - 0,7 диаметра фурмы. При движении газа по патрубкам в них и дутьевом канале фурмы возникают акустические колебания /см. Авторское свидетельство СССР N 910769, C 21 B 7/16, 1982/.

Недостатками известной фурмы, препятствующими достижению указанного ниже технического результата, являются высокие потери тепла с водой и низкая стойкость фурмы. Интенсивное горение газа и ухудшение циркуляции воды из-за подводов газа, размещенных в водяной полости почти до рыльной части, наиболее нагруженной в тепловом отношении, снижают стойкость фурмы.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является дутьевая фурам доменной печи, содержащая охлаждаемый корпус и газоподводящую трубку с газоструйным свистком, вводящую газ в дутьевой канал фурмы, причем выходное отверстие газоструйного свистка обращено к оси дутьевого канала и соотношение продольного размера отверстия и диаметра трубки газоструйного свистка выполнено в пределах 1,3 - 1,5 при соотношении глубины и диаметра образуемой резонирующей камеры, равном 0,9 - 1,1. Акустические колебания, генерируемые в фурме, активизируют горение дополнительного газообразного топлива и кокса в фурменном очаге /см. Авторское свидетельство СССР N 850667, C 21 B 7/16, 1981/, принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной фурмы, принятой за прототип, относится то, что в известной фурме велики потери тепла с охлаждающей водой из-за высокой теплопроводности стенки дутьевого канала, передающей воде часть тепла горячего дутья и сгорающего газа, горение которого интенсифицировано акустическими колебаниями, порождаемыми газоструйным свистком, а также низкая стойкость свистка, так как его резонирующая камера размещена в дутьевом канале и отгорает как в процессе подачи газа, так и при взятии печи на тягу, в результате воздействие акустических колебаний на горение прекращается.

Сущность изобретения заключается в следующем. В предлагаемой конструкции организована генерация акустических колебаний как при подаче газа в фурму, так и без его подачи, причем обеспечивается надежная работа газоструйного свистка размещением его в охлаждаемом участке фурмы, а теплоотдача от газового потока уменьшается защитой стенки дутьевого канала футеровкой.

Технический результат - снижение расхода кокса на выплавку чугуна, повышение стойкости фурмы.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной дутьевой фурме доменной печи, содержащей охлаждаемый корпус с дутьевым каналом, фланец, рыльную часть, газоподводящую трубку, газоструйный свисток с резонирующей камерой, причем соотношение продольного размера выходного отверстия и диаметра трубки газоструйного свистка равно 1,3 - 1,5, а соотношение высоты и диаметра резонирующей камеры равно 0,9 - 1,1, особенность состоит в том, что газоподводящая трубка образована двумя соединенными патрубками с внутренним диаметром D, размещенными под углом друг к другу, при этом один из патрубков расположен вдоль дутьевого канала и в нем установлен газоструйный свисток, выходное отверстие которого размещено над входным отверстием другого патрубка, выходное отверстие которого расположено в стенке дутьевого канала, снабженного со стороны дутья огнеупорной футеровкой и вмонтированным в нее дополнительным газоструйным свистком.

Особенностью предлагаемой фурмы является также то, что патрубок, расположенный вдоль дутьевого канала, снабжен заглушкой со стороны рыльной части, выполненной в виде цилиндра с диаметром D, равным внутреннему диаметру патрубка, и ограниченной со стороны рыльной части конической поверхностью с острым углом при вершине, а с противоположной стороны - плоскостью, перпендикулярной продольной оси патрубка.

Кроме того, особенностью заявляемой конструкции является то, что заглушка приварена к патрубку.

Следующее отличие предлагаемой фурмы заключается в том, что центр выходного отверстия патрубка, расположенного вдоль дутьевого канала, удален на расстояние H + D/2 от плоскости заглушки, где D - внутренний диаметр патрубка, H - высота резонирующей камеры.

Кроме того, особенностью фурмы является то, что трубка газоструйного свистка выполнена с внутренним диаметром d, наружным диаметром D_c, который меньше диаметра патрубка D, при этом трубка закреплена на заглушке и примыкает к внутренней стенке патрубка по его образующей, противолежащей выходному отверстию патрубка.

Помимо вышеперечисленных, особенность конструкции состоит в том, что огнеупорная футеровка дутьевого канала выполнена в виде трубы со стенкой одинаковой толщины по всей ее длине и имеет отверстие, служащее продолжением газоподводящей трубки с диаметром D, а дополнительный газоструйный свисток примыкает к стенке дутьевого канала и покрыт со стороны дутья слоем огнеупорной футеровки с выполненным в ней отверстием для выхода дутья из газоструйного свистка. Дополнительный газоструйный свисток генерирует акустические колебания за счет дутья, т.е. обеспечивает воздействие фурмы на горение в фурменном очаге и в режиме работы печи, когда дополнительное газообразное топливо в горн не поступает.

Размещение газоструйного свистка в газоподводящей трубке обеспечивает сохранность его в течение эксплуатации с генерацией акустических колебаний при подаче газа, благодаря защите со стороны дутьевого канала слоем футеровки, дополнительный газоструйный свисток, генерирующий колебания за счет дутья, защищен от воздействия высоких тепловых нагрузок при взятии печи на тягу. Огнеупорная футеровка, защищающая стенку дутьевого канала от тепловой нагрузки от интенсивного горения газа и горячего дутья, обеспечивает снижение тепловых потерь с охлаждающей водой. Все это обеспечивает снижение расхода кокса на выплавку чугуна в результате хорошего использования газа в печи и снижения теплопотерь с повышением стойкости ее элементов.

На чертежах показана предлагаемая фурма: на фиг. 1 представлен разрез по газоподводящей трубке и вид со стороны фланца /подводы воды и газа на нем не показаны/, на фиг. 2 - размещение газоструйного свистка в газоподводящей трубке, на фиг. 3 - газоструйный свисток с заглушкой, на фиг. 4 - дополнительный газоструйный свисток, размещаемый в огнеупорной футеровке.

Фурма /фиг.1/ содержит соединенные сваркой фланец 1, охлаждаемый корпус 2 с рыльной частью 3, дутьевым каналом 4, ограниченным стенкой 5 дутьевого канала, снабженной со стороны дутья огнеупорной футеровкой 6. Футеровка 6 выполнена в виде трубы со стенкой одинаковой толщины по всей ее длине с отверстием 7, служащим продолжением полости патрубка 8 газоподводящей трубки с внутренним диаметром D, соединенным с патрубкам 9 газоподводящей трубки. На стенке 5 и фланце 1 закреплен дополнительный газоструйный свисток 10, вмонтированный в футеровку 6, покрытый слоем футеровки, с выполненным в нем отверстием 11 для выхода дутья из свистка 10, которое служит продолжением его выходного отверстия. Патрубок 9 снабжен заглушкой 12, на которой закреплена трубка 13 газоструйного свистка с выходным отверстием 14, которое размещено над входным отверстием 15 патрубка 8, продольная ось которого /фиг.2/ удалена на расстояние H + D/2 от плоскости 16 заглушки 12, где H - высота резонирующей камеры 17 газоструйного свистка, D - внутренний диаметр патрубка 8. Такое размещение патрубка 8 относительно резонирующей камеры 17 обеспечивает работу патрубка 8 как волновода акустических колебаний, образуемых газоструйным свистком. Входное отверстие 18 трубки 13 размещено на ней со стороны фланца 1.

Заглушка 12 /фиг. 1-3/, выполненная в виде цилиндра с диаметром D, равным внутреннему диаметру патрубка 9, со стороны рыльной части ограничена конической поверхностью с острым углом при вершине для уменьшения сопротивления потоку воды, охлаждающей фурму, и плоскостью 16 со стороны фланца, перпендикулярной продольной оси патрубка 9, соединена с ним герметично сваркой.

Газоструйный свисток /фиг. 1-3/ образован трубкой 13 и заглушкой 12, его внутренняя полость ограничена плоскостью 16 и внутренней поверхностью трубки 13. Трубка 13 имеет внутренний диаметр d, наружный D_c, имеет выходное отверстие 14 и входное отверстие 18, ориентированные в сторону дутьевого канала 4. Входное отверстие 18 /фиг.2/ размещено в плоскости, образующей острый угол α с продольной осью трубки 13, чтобы уменьшить сопротивление трубки газовому потоку в патрубке 9. Выходное отверстие 14 /фиг.2/ с продольным размером S образовано удалением части стенки трубки 13 по плоскости, образующей острый угол β с продольной осью трубки 13, и плоскости, перпендикулярной продольной оси трубки 13, причем эта плоскость удалена от поверхности 16 заглушки 12 на расстояние H, равное высоте резонирующей камеры 17. Высота камеры 17 - H = (0,9 - 1,1)d, продольный размер - S = (1,3-1,5)d, (d - внутренний диаметр трубки 13).

Трубка 13 газоструйного свистка примыкает к внутренней поверхности патрубка 9 по его образующей, противолежащей выходному отверстию 15 патрубка 9.

Дополнительный газоструйный свисток 10 /фиг. 1, 4/ содержит трубку 19, глухую со стороны рыльной части. Внутренний диаметр трубки 19 равен d', наружный - D_c, который меньше толщины футеровки фурмы вне дополнительного газоструйного свистка, резонирующая камера 20 которого имеет высоту H = (0,9 - 1,1)d', выходное отверстие 21 имеет продольный размер S = (1,3 - 1,5)d', входное отверстие 22 свистка обращено навстречу потока дутья.

Фурма работает следующим образом. Установив фурму в воздушный прибор, соединяют подводы воды, газа и дутья с фурмой, подают на нее воду, дутье, поступая в газоструйный свисток 10, а газ в газоструйный свисток 13, возбуждают акустические колебания, которые воздействуют на горение газа и кокса, обеспечивая лучшее использование газа в печи. Футеровка снижает тепловые потери фурмы с водой охлаждения, обеспечивает стойкость дополнительного газоструйного свистка, газоструйный свисток 13, размещенный в газоподводящей трубке, работает в благоприятных температурных условиях.

Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для подачи горячего дутья и горючего газа в доменную печь. Фурма содержит охлаждаемый корпус с дутьевым каналом, фланец, рыльную часть, газоподводящую трубку и два газоструйных свистка. Первый газоструйный свисток размещен в патрубке газоподводящей трубки с внутренним диаметром D, расположенном вдоль дутьевого канала фурмы в ее водяной полости, содержит трубку наружного диаметра D_c и внутреннего d, открытую со стороны фланца фурмы, закрепленную на заглушке диаметра D патрубка, закрывающей его со стороны рыльной части, резонирующая камера, образованная в трубке, прилегает к заглушке, имеет высоту (0,9-1,1)D, выходное отверстие трубки имеет продольный размер (1,3-1,5)D, направлено в сторону дутья, размещено над входным отверстием второго патрубка газоподводящей трубки, вводящей газ через стенку дутьевого канала в дутье, которая с его стороны покрыта огнеупорной футеровкой. Второй газоструйный свисток приварен к фланцу фурмы, ориентирован входным отверстием навстречу дутью, покрыт слоем футеровки со стороны дутьевого канала. 5 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Дутьевая фурма доменной печи, содержащая охлаждаемый корпус с дутьевым каналом, фланец, рыльную часть, газоподводящую трубку, газоструйный свисток с резонирующей камерой, причем соотношение продольного размера выходного отверстия и диаметра трубки газоструйного свистка равно 1,3 - 1,5, а соотношение высоты и диаметра резонирующей камеры равно 0,9 - 1,1, отличающаяся тем, что газоподводящая трубка образована двумя соединенными патрубками с внутренним диаметром D, размещенными под углом друг к другу, при этом один из патрубков расположен вдоль дутьевого канала и в нем установлен газоструйный свисток, выходное отверстие которого размещено над входным отверстием другого патрубка, выходное отверстие которого расположено в стенке дутьевого канала, снабженного со стороны дутья огнеупорной футеровкой и вмонтированным в нее дополнительным газоструйным свистком. 2. Дутьевая фурма доменной печи по п.1, отличающаяся тем, что патрубок, расположенный вдоль дутьевого канала, снабжен заглушкой со стороны рыльной части, выполненной в виде цилиндра с диаметром D, равным внутреннему диаметру патрубка, и ограниченной со стороны рыльной части конической поверхностью с острым углом при вершине, а с противоположной стороны - плоскостью, перпендикулярной продольной оси патрубка. 3. Дутьевая фурма доменной печи по п.2, отличающаяся тем, что заглушка приварена к патрубку. 4. Дутьевая фурма доменной печи по любому из пп.1, 2, отличающаяся тем, что центр выходного отверстия патрубка, расположенного вдоль дутьевого канала, удален на расстояние H + 0,5D от плоскости заглушки, где D - внутренний диаметр патрубка, H - высота резонирующей камеры. 5. Дутьевая фурма доменной печи по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что трубка газоструйного свистка выполнена с внутренним диаметром d, наружным диаметром Dc, который меньше диаметра патрубка D, при этом трубка закреплена на заглушке и примыкает к внутренней стенке патрубка по его образующей, противолежащей выходному отверстию патрубка. 6. Дутьевая фурма доменной печи по любому из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что огнеупорная футеровка дутьевого канала выполнена в виде трубы со стенкой одинаковой толщины по всей ее длине и имеет отверстие, служащее продолжением газоподводящей трубки с диаметром D, а дополнительный газоструйный свисток примыкает к стенке дутьевого канала и покрыт со стороны дутья слоем огнеупорной футеровки с выполненным в ней отверстием для выхода дутья из газоструйного свистка.