КОКСОГАЗОВАЯ ВАГРАНКА Российский патент 2004 года по МПК F27B1/08 

Изобретение относится к коксогазовой вагранке для плавления и перегрева расплава, в частности для получения расплава из минерального сырья при производстве теплоизоляционных минераловатных изделий.

Известна коксогазовая вагранка для получения расплава, в основном чугуна, содержащая шахту, газовые горелки, закрепленные на ее корпусе, и воздушные фурмы, установленные между горелками в одной горизонтальной плоскости. Для подачи газа в горелки и для подачи воздуха в горелки и фурмы предусмотрены соответствующие коллекторы (SU 1455192 А1, 30.01.89, F 27 B 1/08).

Наиболее близким к заявленному изобретению является коксогазовая вагранка для плавления и перегрева расплава, в частности для получения расплава из минерального сырья в производстве теплоизоляционных минераловатных изделий, содержащая шахту, летку для выпуска расплава, воздушные фурмы и газовые горелки с горелочными туннелями, расположенные на корпусе вагранки в чередующемся порядке в одной горизонтальной плоскости с противоположной летке стороне на части периметра корпуса вагранки (RU 2109236, 16.05.97). Недостатками коксогазовой вагранки согласно прототипу является то, что продукты сгорания природного газа вводятся из газовых горелок в слой раскаленного кокса холостой калоши, что приводит к эндотермической реакции продуктов сгорания с раскаленным коксом холостой калоши. Эти реакции идут с большим расходом тепла, в результате чего снижается температура продуктов сгорания и увеличиваются расходы кокса для плавления и перегрева расплава. При использовании газовых горелок с горелочными туннелями, примерно, половина природного газа, сжигаемого в газовых горелках, удаляется из коксогазовой загранки в виде СО и Н₂. Кроме того, срок службы газовых горелок с тунелями ограничен вследствие воздействия высоких температур в зоне их функционирования.

Задачей изобретения является повышение надежности работы коксогазовой вагранки, предотвращение сбоя технологического процесса и снижение расхода технологического топлива, особенно при переплавке тугоплавких горных пород минерального сырья, а также повышение срока службы газоподводящих устройств.

Решение этой задачи осуществляется в коксогазовой вагранке согласно изобретению, содержащей шахту, летку для выпуска расплава, фурмы для подачи воздуха и устройства для подачи газообразного топлива, расположенные в одной горизонтальной плоскости в чередующемся порядке по периметру шахты, за счет того, что устройство для подачи газообразного топлива выполнено в виде газовой форсунки, смонтированной в воздушной фурме, причем суммарная площадь сечения фурм для подачи воздуха составляет 5,7-7,0 от суммарной площади воздушных фурм со встроенными форсунками для подачи газообразного топлива.

Согласно предпочтительному выполнению соотношение расхода воздуха, подаваемого через фурмы для подачи воздуха, к расходу воздуха, подаваемого через воздушные фурмы, в которых размещены форсунки для подачи газообразного топлива, равно 1,3-1,4.

При подаче газообразного топлива, в частности природного газа, через форсунку, смонтированную в фурме, сжигание газа осуществляется в холостой колоше коксогазовой загранки, в результате чего резко возрастает скорость прохождения продуктов сгорания, имеющих высокую температуру, через холостую колошу и значительно улучшаются условия сгорания.

Это позволяет полностью совместить сжигание газа и кокса в холостой колоше коксогазовой вагранки, что обеспечивает наиболее высокую температуру продуктов сгорания, а значит и достаточный прогрев расплава при заданной производительности. Достигаемое полное сжигание природного газа в холостой колоше значительно снижает образование СО и H₂ в продуктах сгорания, которые содержат в основном СО₂ и Н₂О. Следует отметить, что скорость сгорания кокса в присутствии СO₂ и Н₂О ниже, чем в присутствии только воздуха, поэтому кислородная зона коксовой колоши будет более растянута, что значительно снижает скорость эндотермических реакций восстановления СО и H₂ углеродом кокса холостой колоши выше воздушных фурм. Благодаря этому снижается содержание СО в выбросах из вагранки и расход сжигаемого газа и кокса.

Таким образом повышается интенсивность сжигания кокса в горне вагранки и значительно повышается температура в донной части шахты коксогазовой вагранки, а температура расплава, заходящего из вагранки, достигает 1500-1560°С, что на 150-200°С больше, чем на коксовых вагранках.

Одновременно значительно повышается срок службы газовых форсунок, так как форсунка для подачи газа, совмещенная с воздухоподводящей фурмой, охлаждается подаваемым потоком свежего воздуха без примеси продуктов сгорания природного газа.

На фиг.1 показана коксогазовая вагранка согласно изобретению в продольном разрезе, на фиг.2 - вид сверху на коксогазовую вагранку.

Коксогазовая вагранка согласно изобретению содержит водоохлаждаемую шахту 1, летку 2 для выпуска расплава, фурмы 3 для подачи воздуха и устройства 4 для подачи газообразного топлива, например, природного газа. Фурмы 3 для подачи воздуха и устройства 4 для подачи газообразного топлива расположены в чередующемся порядке на одном уровне и смонтированы на корпусе 5 вагранки по периметру корпуса. Устройство 4 для подачи газообразного топлива содержит форсунку 6, размещенную в воздушной фурме 7 по типу "труба в трубе".

Суммарная площадь сечения воздушных фурм 3 составляет 5,7-7,0 от суммарной площади воздушных фурм 7, в которых размещены форсунки 6 для подачи газообразного топлива.

Соотношение расхода воздуха, подаваемого через фурмы 3 для подачи воздуха к расходу воздуха, подаваемого через воздушные фурмы 7, в которых размещены форсунки 6 для подачи газообразного топлива, равно 1,3-1,4.

Работа коксогазовой вагранки осуществляется следующим образом. В шахту 1 загружается холостая коксовая колоша. Кокс разжигается, а затем постоянно сжигается при непрерывной подаче воздуха в фурмы 3 и 7. При этом уровень холостой калоши в процессе плавки поддерживается постоянным с помощью рабочих коксовых колош, периодически загружаемых в шахту.

После розжига кокса в форсунку 6 устройства 4 для подачи газообразного топлива подается газ в оболочке свежего воздуха, поступающего через воздушную фурму 1, расположенную соосно с форсункой 6. Затем в шахту загружается шихта, состоящая из минерального сырья, которая подогревается, плавится и перегревается, проходя через слой раскаленной холостой колоши. Готовый расплав непрерывно выпускается через летку 2.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению расплава из минерального сырья. Коксогазовая вагранка содержит шахту, летку для выпуска расплава, фурмы для подачи воздуха и устройства для подачи газообразного топлива, расположенные в одной горизонтальной плоскости в чередующемся порядке по периметру шахты. Устройство для подачи газообразного топлива выполнено в виде газовой форсунки, смонтированной в воздушной фурме. Существенно повышается надежность работы коксогазовой вагранки, снижается расход технологического топлива. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Коксогазовая вагранка, содержащая шахту, летку для выпуска расплава, фурмы для подачи воздуха и устройства для подачи газообразного топлива, расположенные в одной горизонтальной плоскости в чередующемся порядке по периметру шахты, отличающаяся тем, что устройство для подачи газообразного топлива выполнено в виде газовой форсунки, смонтированной в воздушной фурме, причем суммарная площадь сечения фурм для подачи воздуха составляет 5,7-7,0 от суммарной площади воздушных фурм со встроенными форсунками для подачи газообразного топлива.2. Коксогазовая вагранка по п.1, отличающаяся тем, что соотношение расхода воздуха, подаваемого через фурмы для подачи воздуха к расходу воздуха, подаваемого через воздушные фурмы, в которых размещены форсунки для подачи газообразного топлива, равно 1,3-1,4.