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.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2003 |
|
RU2245373C1 |
Дутьевая фурма доменной печи | 2023 |
|
RU2803305C1 |
Дутьевая фурма доменной печи | 1983 |
|
SU1121293A1 |
Дутьевая фурма доменной печи | 1984 |
|
SU1217881A1 |
Фурменный прибор доменной печи | 1981 |
|
SU994560A1 |
ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2002 |
|
RU2222602C1 |
Дутьевая фурма доменной печи | 1978 |
|
SU768815A1 |
Фурменный прибор доменной печи | 1981 |
|
SU992587A1 |
Дутьевая фурма доменной печи | 1983 |
|
SU1135758A1 |
Воздушная фурма доменной печи | 1974 |
|
SU477194A1 |
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.
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°.
Воздушная фурма доменной печи | 1990 |
|
SU1770366A1 |
ВОЗДУШНАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 1999 |
|
RU2150511C1 |
Дутьевая фурма доменной печи | 1989 |
|
SU1766961A1 |
Способ ввода газообразного топлива в фурменный прибор шахтной печи | 1989 |
|
SU1693069A1 |
RU 2058399C1, 20.04.1996 | |||
DE 102005032444 A1, 25.01.2007 | |||
US 2005206051 A1, 22.09.2005 |
Авторы
Даты
2014-07-20—Публикация
2013-01-24—Подача