СПОСОБ ПРОГРЕВА ЛЕЩАДИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ И ИСПОЛЬЗУЕМАЯ В СПОСОБЕ ФУРМА ГОРЕЛКИ Российский патент 2022 года по МПК C21B5/00 C21B7/00 F27B1/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу прогревания лещади доменной печи, используемому для нагрева содержимого в лещади доменной печи и последующего запуска вдувания, и к фурме горелки, используемой в этом способе.

Уровень техники

Доменная печь - это установка, которая нагревает, восстанавливает и плавит железную руду с помощью высокотемпературного восстановительного газа, образующегося в результате реакции между высокотемпературным воздухом и кислородом, выдуваемым из фурменной зоны, и коксом и пылевидным углем, а также производит первичный чугун и чугунный шлак из выпускного отверстия обеспечиваемого в нижней части фурмы. При нормальной работе доменной печи, когда тепло реакции в печи и подача тепла от фурмы уравновешены, возможна стабильная работа доменной печи. Однако бывают случаи, когда необходимо прекратить подачу вдувания в доменную печь вследствие неполадок при эксплуатации и неисправности оборудования доменной печи, а также при налаживании производства. Кроме того, также бывают случаи, когда необходимо дать доменной печи остановиться на длительное время для проведения ремонтных работ вследствие старения доменной печи. Во время остановки вдувания температура загружаемого материала и расплавленного материала в печи (далее именуемая теплом печи) падает вследствие отвода тепла от корпуса печи / лещади доменной печи, всасывания воздуха из фурмы и подобных процессов.

Когда тепло в печи падает, вязкость шлака увеличивается, и становится трудно выпустить расплавленный шлак первичного чугуна из выпускного отверстия, расположенного ниже уровня фурмы. Когда вдувание начинается в таком состоянии, уровень поверхности расплавленного шлака первичного чугуна (расплавленного первичного чугуна, расплавленного шлака или их смеси) в лещади доменной печи увеличивается вследствие наличия расплавленного чугуна и образующегося шлака из-за наличия высокотемпературного газа, образующегося перед фурмой. Не существует проблем, когда расплавленный шлак первичного чугуна, застаивающийся в нижней части печи, нагревается расплавленным шлаком первичного чугуна, подаваемым из верхней части фурмы, и постепенно восстанавливается до соответствующего уровня нагрева печи. Однако, когда тепло печи не восстанавливается, уровень поверхности расплавленного чугунного шлака достигает уровня фурмы, и фурма блокируется, средства подачи тепла в печь отключаются, приводя к аварийной ситуации с охлаждением печи, что приводит к значительному экономическому ущербу.

В случае аварийной ситуации с охлаждением печи, даже когда газ вдувается из зоны фурмы, которая является средством подачи тепла в доменную печь, возникает проблема, при которой зона фурмы снова блокируется образующимся расплавленным материалом. В качестве способа восстановления после аварийной ситуации с охлаждением печи традиционно использовался следующий способ. То есть, во-первых, фурмы, отличные от одной или двух фурм на выпускном отверстии, блокируются огнеупорным материалом или подобным материалом во время остановки вдувания, и кислород вдувается из выпускного отверстия и фурм, которые не заблокированы. Соответственно, после выпуска полурасплавленного материала между выпускным отверстием и фурмами из выпускного отверстия пространство, образовавшееся в печи, заполняется коксом, после чего начинается вдувание. Затем, после установления повышения температуры лещади доменной печи вследствие воздействия высокотемпературного газа, протекающего между выпускным отверстием и фурмами, и плавного цикла выпуска расплавленного чугунного шлака, образующегося при вдувании, фурмы соседней части открываются, и количество открытых фурм постепенно увеличивается, чтобы восстановить обычную работу, что и является способом, который был принят. Однако эти этапы являются длительными и требуют от одного до двух месяцев. Кроме того, поскольку продувка кислородом или подобные процессы выполняются вручную, эта работа сопряжена с высоким риском для безопасности.

Поскольку температура печи при запуске после остановки вдувания доменной печи является низкой, доменная печь подвергается высокому риску аварии, связанной с охлаждением печи. Чтобы запустить доменную печь после остановки вдувания или подобного случая, не вызывая аварии с охлаждением печи, традиционный способ включает в себя увеличение удельного расхода кокса в печи до остановки вдувания и без немедленной продувки пылевидного угля после вдувания, повышение температуры (тепловая компенсация) до тех пор, пока не будет запущена продувка пылевидного угля. При использовании этого способа доля загруженного кокса уменьшается после подтверждения стабильного выпуска расплавленного шлака первичного чугуна. Таким образом, позволяя доменной печи оставаться в состоянии покоя приводит к увеличению удельного расхода кокса, цена на который выше по сравнению с пылевидным углем. Соответственно, возникла проблема, заключающаяся в том, что стоимость изготовления 1 тонны расплавленного первичного чугуна становится высокой. В качестве другого способа, был предложен способ запуска вдувания в доменную печь, которая может быть запущена за короткое время после длительной остановки вдувания, посредством установки горелки в выпускное отверстие, обеспечиваемую в лещади доменной печи, для сжигания топлива, и эффективно нагревающую лещадь доменной печи, и горелка для повышения температуры лещади доменной печи (Патентная литература 1).

Список цитирования

Патентная литература

Патентная литература 1: выложенный патент Японии № 2016-30833.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая проблема

Однако, когда горелка устанавливается в отверстие, открытое в выпускном отверстии, как в описанной выше патентной литературе 1, возникает проблема, в соответствии с которой расплавленный материал не может быть полностью выгружен во время начала остановки вдувания, расплавленный материал в печи течет обратно в отверстие, открытое для установки горелки, и горелка не может быть установлена. Кроме того, даже если горелка может быть установлена, также существует проблема, в соответствии с которой расплавленный материал течет обратно в горелку перед продувкой, труба горелки блокируется и продувка не может быть выполнена.

Кроме того, когда горелка вставляется в выпускное отверстие при вдувании кислорода, с учетом того, что участок наконечника горелки может быть заблокирован, также существует проблема, в соответствии с которой часть горючего газа, прореагировавшего на кокс в печи, течет обратно в направлении наружу из доменной печи и горелка изнашивается, а горение не может осуществляться длительное время.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ прогревания лещади доменной печи, который может, в том случае, когда прогревание выполняется с помощью кислородной фурмы горелки (в дальнейшем обычно называемой фурмой горелки), имеющей функцию вдувания поддерживающего горение газа для прогревания горелки, обеспечиваемой в выпускном отверстии и лещади доменной печи во время запуска вследствие остановки доменной печи или в подобном случае, исключает повреждение фурмы горелки и может восстанавливать тепло печи и скорость работы печи на ранней стадии, а также фурма горелки, используемая в способе.

Решение проблемы

В результате серьезных исследований для решения вышеупомянутых проблем, с которыми сталкивается известный уровень техники, и решения вышеупомянутой задачи, изобретатели разработали новый способ нагрева лещади доменной печи, описанный ниже. То есть первым аспектом настоящего изобретения является способ нагрева лещади доменной печи для нагрева лещади доменной печи с помощью фурмы горелки, обеспечиваемой в выпускном отверстии лещади доменной печи, причем способ включает в себя этап открывания в выпускном отверстии печи отверстия для вставления фурмы горелки, имеющего диаметр, превышающий диаметр фурмы горелки, чтобы проникать в печь, этап установки фурмы горелки в открытое отверстие для вставления фурмы горелки, этап заполнения зазора между установленной фурмой горелки и внешней стороной выпускного отверстия печи огнеупорным материалом, а также этап вдувания в печь газа для нагревания из фурмы горелки для прогревания лещади доменной печи.

Кроме того, вторым аспектом настоящего изобретения является способ прогревания лещади доменной печи для прогревания лещади доменной печи с помощью фурмы горелки, обеспечиваемой в выпускном отверстии лещади доменной печи, причем способ включает в себя этап открывания, в выпускном отверстии отверстия большего диаметра, чем у фурмы горелки для проникновения в печь, этап затвердевания расплавленного материала, выходящего из открытого отверстия, этап открывания отверстия для вставления кислородной фурмы горелки, имеющего диаметр больше диаметра фурмы горелки в затвердевшем расплавленном материале, чтобы не проникнуть в печь, этап установки фурмы горелки в открытое отверстие для вставления фурмы горелки, этап заполнения зазора между установленной фурмой горелки и внешней стороной выпускного отверстия печи с помощью огнеупорного материала, этап повторного плавления затвердевшего расплавленного материала на участке наконечника фурмы горелки и этап вдувания газа для нагрева в печь из кислородной фурмы горелки для прогревания лещади доменной печи.

Следует отметить, что в третьем аспекте способа прогревания лещади доменной печи, в соответствии с настоящим изобретением, сконфигурированном, как в первом аспекте, и во втором аспекте, возможно, что следующие решения могут быть более предпочтительными решениями:

(1) в способе прогревания лещади доменной печи фурма горелки, используемая для прогревания лещади доменной печи, имеет конструкцию из двойной трубы, включая внутреннюю трубу и внешнюю трубу, через которые проходит газ, и имеет колпачок для закрывания концов внутренней трубы и внешней трубы конструкции из двойной трубы, при этом колпачок имеет конструкцию, в которой, в том случае, когда колпачок существует, газ, вдуваемый из внутренней трубы, выпускается из внешней трубы без утечки наружу, или газ, вдуваемый из внешней трубы, выводится из внутренней трубы без утечки наружу, а когда колпачок отсутствует, газ, вдуваемый из внутренней трубы или внешней трубы, выходит из конца внутренней трубы или внешней трубы наружу из фурмы горелки, когда эта фурма горелки установлена в отверстии для вставления фурмы горелки, и когда зазор между установленной фурмы горелки и внешней стороной выпускного отверстия печи заполнен огнеупорным материалом, фурма горелки охлаждается посредством прохождения газа из внутренней трубы или внешней трубы в состоянии, когда имеется колпачок, и после того, как зазор между установленной фурмой горелки и внешней стороной выпускного отверстия печи заполнен огнеупорным материалом, колпачок снимается, и газ для нагревания вдувается в печь из фурмой горелки для прогревания лещади доменной печи,

(2) в способе прогревания лещади доменной печи снятие колпачка выполняется посредством плавления колпачка посредством тепла из печи или посредством пропускания окисляющего газа из внутренней трубы во внешнюю трубу, чтобы расплавить колпачок теплом, генерируемым с помощью окисления колпачка. Кроме того, газ во время охлаждения кислородной фурмы горелки может проходить из внешней трубы во внутреннюю трубу.

Кроме того, настоящее изобретение представляет собой фурму горелки, используемую в предпочтительном решении, фурма горелки имеет конструкцию из двойной трубы, включающей в себя внутреннюю трубу и внешнюю трубу, через которую проходит газ, при этом фурма горелки снабжена колпачком для закрывания концов внутренней трубы и внешней трубы, колпачок имеет конструкцию, в которой, в том случае, когда колпачок существует, газ, вдуваемый из внутренней трубы, выпускается из внешней трубы без утечки наружу, или газ, вдуваемый из внешней трубы, выходит из внутренней трубы без утечки наружу, а когда колпачок не существует, газ, вдуваемый из внутренней или внешней трубы, подается снаружи фурмы горелки, колпачок выполняет функцию охлаждения кислородной фурмы горелки посредством пропускания газа через внутреннюю трубу или внешнюю трубу в состоянии, в котором колпачок существует, и функцию прогревания лещади доменной печи посредством вдувания газа для нагревания в печь из фурмы горелки после снятия колпачка. Кроме того, фурма горелки может иметь конструкцию, в которой газ проходит из внешней трубы во внутреннюю трубу.

Следует отметить, что в фурме горелки, в соответствии с настоящим изобретением, возможно более предпочтительными решениями могут быть следующие:

(1) колпачок прикрепляется к внешней трубе фурмы горелки с помощью сварки или винтового крепления,

(2) снятие колпачка выполняется посредством плавления колпачка теплом от печи или посредством пропускания окисляющего газа из внутренней трубы или внешней трубы для плавления колпачка теплом, генерируемым с помощью окисления колпачка.

Благоприятные эффекты изобретения

Согласно способу прогревания лещади доменной печи по настоящему изобретению, посредством заполнения зазора между фурмой горелки и внешней стороной выпускного отверстия печи огнеупорным материалом, когда прогревание выполняется с помощью фурмы горелки, обеспечиваемой в выпускном отверстии во время запуска вследствие остановки доменной печи или в подобном случае, можно установить фурму горелки даже в различных ситуациях непосредственно перед началом вдувания, не повредив фурму горелки. Кроме того, посредством вдувания поддерживающего горение газа и горючего газа или инертного газа, или поддерживающего горение газа из фурмы горелки обеспечивается возможность восстановления тепла печи и скорости работы печи на ранней стадии. Кроме того, поскольку обратная продувка газа во время продувки исключена, возможен безопасный и надежный нагрев лещади доменной печи. Кроме того, поскольку надежность работы фурмы горелки повышается, возможна операция уменьшения доли кокса, загружаемого в печь, и также возможно внести вклад в снижение стоимости расплавленного первичного чугуна.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение для описания примера огнеупорного материала, сформированного в зазоре между внешней поверхностью фурмы горелки и внутренней стенкой выпускного отверстия с внешней стороны печи в способе прогревания лещади доменной печи, в соответствии с настоящим изобретением.

Каждая фигура из числа фиг. 2 (а) - (d) представляет собой схематическое изображение для описания каждого этапа первого аспекта способа прогревания лещади доменной печи, в соответствии с настоящим изобретением.

Каждая фигура из числа фиг. 3 (а) - (е) представляет собой схематическое изображение для описания каждого этапа второго аспекта способа прогревания лещади доменной печи, в соответствии с настоящим изобретением.

Каждая фигура из числа фиг. 4 (а) и (b) представляет собой схематическое изображение для описания конфигурации примера фурмы горелки, используемой для реализации способа прогревания лещади доменной печи, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 5 (а) и (b) - схематические изображения для описания третьего аспекта способа прогревания лещади доменной печи, в соответствии с настоящим изобретением, в котором используется фурма горелки, имеющая конфигурации, показанные на фиг. 4 (а) и (b) соответственно.

Осуществление изобретения

Далее будет описан способ прогревания лещади доменной печи, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение для описания примера огнеупорного материала, сформированного в зазоре между внешней поверхностью фурмы горелки и внутренней стенкой выпускного отверстия с внешней стороны печи в способе прогревания лещади доменной печи, в соответствии с настоящим изобретением. В настоящем изобретении под термином «лещадь доменной печи» понимается часть ниже высоты фурмы доменной печи, а выпускное отверстие для выпуска расплавленного первичного чугуна и шлака обеспечивается в части лещади доменной печи. В примере, показанном на фиг. 1, ссылочная позиция 1 обозначает фурму горелки, а ссылочная позиция 2 обозначает огнеупорный материал горелки, нанесенный на внешнюю поверхность фурмы 1 горелки. Кроме того, ссылочная позиция 3 обозначает выпускное отверстие, обеспечиваемое в лещади доменной печи в стенке 4 печи, а ссылочная позиция 5 обозначает огнеупорный материал, сформированный в зазоре между фурмой 1 горелки и внутренней поверхностью 3a выпускного отверстия 3. Кроме того, ссылочная позиция 6 обозначает блокирующий материал, который блокирует выпускное отверстие 3, а ссылочная позиция 7 обозначает область, где существует заполнение доменной печи, включающее в себя расплавленный материал, находящийся внутри печи дальше, чем блокирующий материал 6. Следует обратить внимание, что, хотя это зависит от формы доменной печи, например, предпочтительно установить толщину слоя огнеупорного материала 5, сформированного в зазоре между внутренней поверхностью 3а выпускного отверстия 3 и внешней поверхностью фурмы 1 горелки таким образом, чтобы она составляла 50 мм или более в осевом направлении фурмы 1 горелки.

В способе прогревания лещади доменной печи, в соответствии с настоящим изобретением, посредством размещения огнеупорного материала 5 в зазоре между фурмой 1 горелки и внутренней поверхностью 3a выпускного отверстия 3, когда прогревание выполняется с помощью фурмы 1 горелки, обеспечиваемой в выпускном отверстии 3 во время запуска вследствие остановки доменной печи или подобного случая, возможно получить способ прогревания лещади доменной печи, который может устранить повреждение фурмы 1 горелки, и который может восстановить тепло печи и скорость работы печи на ранней стадии.

В дальнейшем будет дано описание конкретной конфигурации способа прогревания лещади доменной печи настоящего изобретения в порядке первого аспекта настоящего изобретения, второго аспекта настоящего изобретения и конфигурации фурмы горелки, используемой в настоящем изобретении, и третьего аспекта настоящего изобретения с использованием фурмы горелки.

Первый аспект способа прогревания лещади доменной печи по настоящему изобретению.

Каждая из фиг. 2 (а) - (d) представляет собой схематическое изображение для описания каждого этапа первого аспекта способа прогревания лещади доменной печи по настоящему изобретению. В примере, показанном на фиг. 2 (a) - (d) те же ссылочные позиции даны тем же компонентам, что и на фиг. 1, и их описание будет опущено. В дальнейшем будет дано описание первого аспекта способа прогревания лещади доменной печи, согласно настоящему изобретению, в соответствии с фиг. 2 (а) - (d).

Во-первых, в состоянии, когда выпускное отверстие 3 заблокировано блокирующим материалом 6, как показано на фиг. 2 (а), отверстие 11 для вставления фурмы горелки, имеющее диаметр, превышающий диаметр фурмы 1 горелки, открывается в выпускном отверстии 3 для проникновения в печь, как показано на фиг. 2 (b). Для этого отверстия можно использовать известную машину для изготовления выпускного отверстия. Затем, как показано на фиг. 2 (с), фурма 1 горелки устанавливается в открытое отверстие 11 для вставления фурмы горелки. В это время фурма 1 горелки может быть фурмой горелки любого типа, до тех пор, пока она может поддерживать пламя на своем наконечнике. Наконец, как показано на фиг. 2 (d), зазор между установленной фурмой 1 горелки и внешней стороной выпускного отверстия 3 печи заполняется огнеупорным материалом 5.

В качестве примера огнеупорного материала 5 для заполнения можно использовать выдавливаемый материал, который используется для ремонта выпускного отверстия 3. Заполненный снаружи огнеупорный материал 5 после заполнения нагревают с помощью горелки или подобного устройства, в результате чего он затвердевает. Затем газ для нагревания вдувается в печь из фурмы горелки 1 для прогревания лещади доменной печи. В качестве способов вдувания газа для нагревания лещадь доменной печи может быть нагрета посредством вдувания и сжигания горючего газа + поддерживающего горение газа из фурмы 1 горелки, или лещадь доменной печи может быть нагрета посредством вдувания поддерживающего горение газа или смеси из газообразного азота + поддерживающий горение газ из фурмы 1 горелки, а также сжигания кокса в печи.

Хотя это происходит понемногу, наконечник фурмы 1 горелки разъедается по мере увеличения времени использования. Соответственно, предпочтительно, чтобы наконечник фурмы 1 горелки был установлен в положении ближе к центру печи, чем граничная поверхность внутри печи (в дальнейшем именуемая глубиной отверстия) огнеупорного материала 5, сформированного с помощью блокирующего материала 6 выпускного отверстия 3. При открывании на глубину отверстия, в случае, когда выход расплавленного материала, или подобное событие, не подтверждается, положение наконечника фурмы 1 горелки может быть установлено дальше внутри печи, чем глубина отверстия, и возможна длительная продувка только посредством применения наложения огнеупорного материала 5.

Второй аспект способа прогревания лещади доменной печи по настоящему изобретению.

Фиг. 3 (а) - (е) - схематическое изображение для описания каждого этапа второго аспекта способа прогревания лещади доменной печи по настоящему изобретению. В примере, показанном на фиг. 3 (а) - (е) те же ссылочные позиции даны тем же компонентам, что и на фиг. 1, и их описание будет опущено. В дальнейшем будет дано описание второго аспекта способа прогревания лещади доменной печи по настоящему изобретению, согласно фиг. 3 (а) - (е).

Во-первых, в состоянии, когда выпускное отверстие 3 заблокировано блокирующим материалом 6, как показано на фиг. 3 (а), отверстие 12, имеющее диаметр, превышающий диаметр фурмы 1 горелки, открывается в выпускном отверстии 3 для проникновения в печь, как показано на фиг. 3 (b). Отверстие 12 можно быть открыто с помощью открывающей машины. В это время, как показано на фиг. 3 (b), когда отверстие 12 достигает области 7, где существует заполнение доменной печи, расплавленный материал 8 может вытекать из печи через отверстие 12. В этом случае, как показано на фиг. 3 (c), расплавленный материал 8, вышедший из открытого отверстия 12, затвердевает для использования в качестве блокирующего материала 6. Предпочтительно выполнять способ затвердевания расплавленного материала 8 посредством охлаждения задней части отверстия с помощью введения воды, вдувания воздуха или и того, и другого. Затем, как показано на фиг. 3 (d), отверстие 11 для вставления фурмы горелки, имеющее диаметр, превышающий диаметр фурмы 1 горелки, открывается в затвердевшем расплавленном материале 8, чтобы не проникать в печь. В этом случае перфорация может выполняться одновременно с охлаждением и отверждением расплавленного материала водой или воздухом. Затем, как показано на фиг. 3 (e), фурма горелки устанавливается в открытое отверстие 11 для вставления фурмы горелки. Наконец, как показано на фиг. 3 (e), зазор между установленной фурмой 1 горелки и внешней стороной выпускного отверстия 3 печи заполняется огнеупорным материалом 5. Затем, после того, как расплавленный материал 8 на участке наконечника фурмы горелки расплавляется с помощью тепла в печи для подачи наконечника фурмы горелки в печь, например, топливный газ вдувается из фурмы горелки и сжигается.

В вышеописанном втором аспекте, в том случае, когда расплавленный материал не может быть в достаточной степени выпущен за пределы печи во время начала остановки вдувания, или, когда расплавленный материал образуется во время остановки вдувания вследствие всасывания воздуха из фурменной зоны, или подобных явлений во время остановки вдувания, и уровень расплавленного материала лещади доменной печи повышается, расплавленный материал течет назад в выпускном отверстии во время его открывания. В таком случае, даже если открывание выполняется снова после того, как расплавленный материал, который течет назад, затвердел, расплавленный материал аналогичным образом течет назад в выпускном отверстии. Соответственно, он будет находиться в состоянии, когда установка фурмы горелки не может быть выполнена. В таком случае установка фурмы горелки возможна посредством повторного открывания с более мелкой глубиной, чем глубина отверстия, и введения воды, вдувания воздуха или того и другого, тем самым предотвращая обратный поток расплавленного материала при временном охлаждении задней части отверстия. В этой ситуации после установки фурмы горелки, когда охлаждение расплавленного материала прекращается или уменьшается, расплавленный материал, который однажды затвердел, начинает снова плавиться вследствие передачи тепла из внутренней части печи. Когда затвердевший материал вблизи участка наконечника фурмы горелки расплавляется, внутренняя часть печи может быть нагрета посредством воспламенения горючего газа, который выпускается из фурмы горелки, или посредством выпуска газа, поддерживающего горение. В качестве альтернативы, внутренняя часть печи может быть аналогичным образом нагрета в состоянии, когда затвердевший расплавленный материал размягчается перед повторным плавлением, посредством продвижения фурмы горелки для разрушения размягченного расплавленного материала фурмой горелки и размещения наконечника фурмы горелки в печи.

Конфигурация фурмы горелки, используемой в настоящем изобретении, и третьем аспекте настоящего изобретения с использованием фурмы горелки.

Каждая из фиг. 4 (а) и (b) представляет собой схематическое изображение для описания конфигурации примера фурмы горелки, используемой для реализации способа прогревания лещади доменной печи, в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, фиг. 5 (а) и (b) являются схематическими изображениями для описания третьего аспекта способа прогревания лещади доменной печи по настоящему изобретению, в котором используются фурмы горелки, имеющие конфигурации, показанные на фиг. 4 (а) и (b) соответственно. Такие же ссылочные позиции даны тем же компонентам, что и на фиг. 1, и их описание будет пропущено. В дальнейшем конфигурация фурмы горелки, используемой в настоящем изобретении, будет описана в соответствии с фиг. 4 (а) и (b), и после этого будет описан третий аспект способа прогревания лещади доменной печи настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 5 (а) и (b).

Фурма 1 горелки, показанная на фиг. 4 (a) и (b), имеет конструкцию из двойной трубы с внутренней трубой 21 и внешней трубой 22, через которую проходит газ, а также имеет колпачок 23, который закрывает концы внутренней трубы 21 и внешней трубы 22. В этом случае, когда существует колпачок 23, как показано на фиг. 4 (а), газ, вдуваемый из впускного отверстия 24 для газа внутренней трубы 21, выпускается из выпускного отверстия 25 для газа внешней трубы 22 без утечки наружу. С другой стороны, когда колпачок 23 не существует, как показано на фиг. 4 (b), газ, вдуваемый через впускное отверстие 24 внутренней трубы 21, подается в печь. Следовательно, фурма 1 горелки имеет функцию охлаждения фурмы 1 горелки при пропускании газа из внутренней трубы 21 к внешней трубе 22 в состоянии, в котором колпачок 23 существует, а также функцию прогревания лещади доменной печи посредством остановки охлаждения при прохождении газа из внутренней трубы 21 во внешнюю трубу 22, а также плавление и удаление колпачка 23, и вдувание газа для нагрева в печь из внутренней трубы 21 фурмы 1 горелки.

В данном примере предпочтительно, чтобы колпачок 23 был изготовлен из металла, такого как чугун, температура плавления которого составляет около 1100°C - 1200°C. Кроме того, предпочтительно, чтобы колпачок 23 был прикреплен к внешней трубе фурмы 1 горелки с помощью сварки или винтового крепления. Кроме того, предпочтительно выполнять плавление колпачка 23 посредством плавления колпачка 23 теплом от печи или пропусканием окисляющего газа из внутренней трубы 21 во внешнюю трубу 22, чтобы расплавить колпачок теплом, выделяемым при окислении металла, образующего колпачок. В качестве способа удаления колпачка, в дополнение к способу плавления, можно использовать, например, способ разрушения с помощью ударной силы, способ удаления с помощью механического или подобного механизма. Кроме того, на фурме 1 горелки обеспечивается термометр 26, и количество продуваемого газа для охлаждения, или газа для нагревания, регулируется при одновременном подтверждении температуры на термометре 26.

Следует отметить, что в примере, показанном на фиг. 4 (a) и (b), когда фурма 1 горелки охлаждается, хотя газ для охлаждения проходит из внутренней трубы 21 во внешнюю трубу 22, само собой разумеется, что газ для охлаждения может проходить из внешней трубы 22 во внутреннюю трубу 21. Кроме того, когда газ для нагревания вдувается в печь, хотя он вдувается из внутренней трубы 21, само собой разумеется, что он может вдуваться из внешней трубы 22. Кроме того, когда обеспечивается канал для потока, соответствующий внутренней и внешней трубам, также можно использовать множество труб с тремя или более трубами. Кроме того, что касается способа вдувания газа для нагревания, лещадь доменной печи может быть нагрета посредством вдувания и сжигания горючего газа + поддерживающего горение газа из фурмы 1 горелки, или лещадь доменной печи может быть нагрета посредством вдувания поддерживающего горение газа или газообразного азота + поддерживающего горение газа из фурмы 1 горелки и сжигание кокса в печи, или сжигание застойного газа в печи.

Каждая из фиг. 5 (а) и (b) является схематическим изображением для описания каждого этапа третьего аспекта способа прогревания лещади доменной печи по настоящему изобретению. В примере, показанном на фиг. 5 (a) и (b) одинаковые ссылочные позиции даны тем же компонентам, что и на фиг. 1, и их описание будет пропущено. Далее будет описан третий аспект способа прогревания лещади доменной печи согласно настоящему изобретению со ссылкой на фиг. 5 (а) и (b).

В третьем аспекте способа прогревания лещади доменной печи настоящего изобретения, когда реализуется каждый этап вышеописанного первого аспекта и второго аспекта изобретения, используется описанная выше фурма 1 горелки. То есть, в первом и втором аспектах, когда фурма 1 горелки установлена в отверстии 11 для вставления фурмы горелки, и когда зазор между установленной фурмой 1 горелки и внешней стороной выпускного отверстия 3 печи заполнен огнеупорным материалом 5, фурма горелки 1 охлаждается посредством пропускания газа из внутренней трубы 21 во внешнюю трубу 22 в состоянии, в котором существует колпачок 23. Фиг. 5 (а) является схематическим изображением в состоянии, когда фурма горелки по фиг. 4 (а) установлена в состояние, показанное на фиг. 3 (d). Кроме того, после того, как зазор между установленной фурмой 1 горелки и внешней стороной выпускного отверстия 3 печи заполнен огнеупорным материалом 5, лещадь доменной печи нагревается посредством остановки охлаждения, выполняемого с помощью прохождения газа из внутренней трубы 21 в наружную трубу 22 и плавления колпачка 23, а также посредством вдувания газа для нагрева в печь из внутренней трубы 21 фурмы 1 горелки. Фиг. 5 (b) показывает состояние, в котором колпачок 23 расплавляется и исчезает вместе с расплавленным материалом 8, и вдувается газ для нагрева. В это время фурма 1 горелки может продвигаться вперед по мере плавления расплавленного материала 8.

В описанном выше способе прогревания лещади доменной печи, в соответствии с третьим аспектом, предпочтительно выполнять плавление колпачка 23 посредством плавления колпачка 23 с помощью тепла печи или с помощью пропускания окисляющего газа из внутренней трубы 21 к внешней трубе 22, чтобы расплавить колпачок с помощью тепла, выделяемого посредством окисления колпачка 23. Кроме того, в настоящем примере также показано, что когда фурма 1 горелки охлаждается, хотя газ для охлаждения проходит из внутренней трубы 21 к внешней трубе 22, само собой разумеется, что газ для охлаждения может проходить из внешней трубы 22 к внутренней трубе 21. Кроме того, когда газ для нагрева вдувается в печь, хотя он вдувается из внутренней трубы 21, само собой разумеется, что его можно вдувать из внешней трубы 22. Кроме того, в качестве способов вдувания газа для нагрева лещадь доменной печи может быть нагрета посредством вдувания и сжигания горючего газа + поддерживающего горение газа из фурмы 1 горелки или лещадь доменной печи может быть нагрета посредством вдувания поддерживающего горение газа или газообразного азота + поддерживающего горение газа из фурмы 1 горелки, а также сжигания кокса в печи или сжигания застойного газа в печи.

После установки фурмы горелки в выпускное отверстие наконечник фурмы горелки подвергается воздействию высокой температуры 1200 - 1500°C до тех пор, пока не начнется вдувание. Когда наконечник фурмы горелки подвергается воздействию высокой температуры в течение длительного времени, этот наконечник фурмы горелки будет разъедаться, и вдувание газа будет невозможно. Когда расплавленный материал остается в печи, расплавленный материал течет назад внутрь установленной фурмы горелки, и будет невозможно выполнить вдувание газа. В случае, когда лещадь доменной печи нагревается в условиях, когда используется фурма горелки без колпачка 23, и расплавленный материал течет назад, когда установка фурмы горелки выполняется во время процесса вдувания газа, с учетом блокады расплавленным материалом, поскольку фурма горелки подвергается разъеданию под воздействием тепла газа, выдуваемого обратно из выпускного отверстия, срок службы фурмы горелки сокращается. Кроме того, поскольку это сопровождается рассеиванием высокотемпературных материалов, это также не является предпочтительным с точки зрения безопасности. Предпочтительно реализовать третий аспект способа прогревания лещади доменной печи по настоящему изобретению, как показано на фиг. 5 (a) и (b), с использованием фурмы 1 горелки, имеющей конструкцию, показанную на фиг. 4 (a) и (b) в описанных выше ситуациях.

Следует отметить, что, когда способ прогревания лещади доменной печи по настоящему изобретению выполняется с помощью фурмы горелки, установленной в выпускном отверстии, как описано выше, в качестве примера, предпочтительно заблокировать с помощью глины в общем всего три фурмы, т. е. фурму выше положения выпускного отверстия, а также левую и правую фурмы от него.

Примеры

Далее, хотя будет описан пример настоящего изобретения, условие в этом примере является одним показательным условием, используемым для подтверждения осуществимости и эффектов настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничивается этим одним показательным условием. В настоящем изобретении могут использоваться различные условия, до тех пор, пока они позволяют достичь решения задачи настоящего изобретения без отклонения от сущности настоящего изобретения.

Сравнительный пример 1

Во время запуска после остановки доменной печи, в состоянии, когда выход расплавленного материала не подтверждался после открывания выпускного отверстия, когда во выпускное отверстие была установлена фурма горелки, пропускался газ O₂: 130 НМ³/ч через внутреннюю трубу фурмы горелки, имеющей двухтрубную конструкцию, без заполнения зазора между фурмой горелки и внешней стороной выпускного отверстия печи огнеупорным материалом, и газ СПГ (LNG*): 55 НМ³/ч пропускался через зазор между внутренней трубой и внешней трубой, а также фурма горелки была вставлена в состоянии, когда наконечник поджигался, при этом часть пламени не попадала в печь и выдувалась обратно за пределы печи. Поскольку две термопары на наконечнике фурмы горелки термометра, установленного в горелочной фурме, были сломаны, вдувание было прервано.

Пример 1

На момент запуска из состояния остановки доменной печи, в состоянии, когда отток расплавленного материала после открывания выпускного отверстия не подтверждался, фурма горелки была установлена в выпускное отверстие, а огнеупорный материал для ремонта выпускного отверстия был уложен способом выдавливания* в зазоре между внутренней стенкой выпускного отверстия и внешней поверхностью фурмы горелки. После сушки в течение 15 минут термометр, установленный в фурме горелки, был стабильным на значении около 450°C даже после 3-х часового сжигания в условиях O₂: 1100 НМ³/ч и СПГ: 300 НМ³/ч, при этом износ и разрывы фурмы горелки во время сгорания не были подтверждены.

Сравнительный пример 2

Во время запуска из состояния остановки доменной печи, после открывания выпускного отверстия, поскольку расплавленный материал протекал обратно в выпускное отверстие, фурма горелки для прогревания лещади доменной печи не могла быть установлена. Хотя открывание было выполнено снова в ситуации, когда выпускное отверстие было охлаждено, а расплавленный материал затвердел в выпускном отверстии, поскольку расплавленный материал снова протекал назад после открывания, потребовалось прекращение установки фурмы горелки для прогревания лещади доменной печи.

Пример 2

Во время запуска после остановки доменной печи, после открывания выпускного отверстия, поскольку расплавленный материал протекал обратно в выпускное отверстие, открывание производилось снова в ситуации, когда выпускное отверстие охлаждалась, а расплавленный материал затвердевал в выпускном отверстии. Открывание было выполнено на глубину выпускного отверстия - 50 мм, чтобы выпускное отверстие не проникло в печь, и была установлена фурма горелки без колпачка, прикрепленного к наконечнику. После нанесения огнеупорного материала в зазор между внутренней стенкой выпускного отверстия и внешней поверхностью фурмы горелки, когда азот подавался в фурму горелки, азот в первый момент не поступал, и внутреннее давление горелки увеличивалось. Однако приблизительно через три минуты внутреннее давление упало, и можно было оценить, что затвердевший материал на концевой части фурмы горелки подвергся разъеданию. После этого была начато вдувание при следующих условиях O₂: 1100 НМ³/ч и СПГ: 300 НМ³/ч, и можно было нагревать лещадь доменной печи.

Пример 3

Однако в способе из Примера 2, когда требуется время, чтобы расплавить затвердевший материал на участке наконечника фурмы горелки, время, в течение которого фурма горелки подвергается воздействию высокой температуры, может увеличиваться, и наконечник фурмы горелки может деформироваться, вызывая проблемы с подачей газа. Кроме того, был случай, когда срок службы фурмы горелки сократился вследствие деформации фурмы горелки, и продувка могла выполняться только один раз. Таким образом, было исследовано прогревание лещади доменной печи способом, описанным в качестве третьего аспекта настоящего изобретения.

Во время запуска после остановки доменной печи, после открывания выпускного отверстия, поскольку расплавленный материал протекал обратно в выпускное отверстие, открывание производилось снова в ситуации, когда выпускное отверстие охлаждалась, а расплавленный материал затвердевал в выпускном отверстии. Открывание производилось до глубины выпускного отверстия - 50 мм, а горелочная фурма имеет конструкцию, показанную на фиг. 4 (а) с установленным колпачком из чугуна на наконечнике. Во время установки фурма горелки охлаждалась посредством подачи сжатого воздуха через внутреннюю трубу к внешней трубе фурмы горелки, имеющей двухтрубную конструкцию. Во время вставления горелочная фурма проталкивалась в заднюю часть выпускного отверстия с помощью слабой продувки открывающей машины. Когда слабая продувка открывающей машины применялось с перерывами, в то же время продолжая охлаждение фурмы горелки, расплавленный материал, затвердевший в выпускном отверстии, снова плавился приблизительно через 15 минут, и наконечник фурмы горелки можно было вставить в зону подхода к заданной глубине выпускного отверстия*. Когда охлаждающий газ для фурмы горелки был остановлен в этом положении, давление было приложено с помощью O₂ из внутренней трубы в состоянии, когда внутренняя часть фурмы горелки герметизирована и в фурме горелки наблюдалось давление, приблизительно через 5 минут внутреннее давление быстро изменилось и достигло значения, равного внутреннему давлению доменной печи. В этот момент можно было определить, что колпачок на участке наконечника фурмы горелки расплавился и исчез. Сразу после этого началась продувка СПГ из внешней трубы, и было подтверждено, что горение может продолжаться при условиях O₂: 1100 НM³/ч и СПГ: 300 НМ³/ч. Согласно этому способу стабильное горение стало возможным независимо от состояния выпускного отверстия, а поскольку не было деформации фурмы горелки, можно было выполнять продувку многократно.

Промышленная применимость

В соответствии со способом прогревания лещади доменной печи, в соответствии с настоящим изобретением, и фурмой горелки, используемой для этого способа, когда нагрев выполняется с помощью фурмы горелки, предусмотренной в выпускном отверстии, во время запуска после остановки доменной печи или подобного события, можно исключить повреждение фурмы горелки и восстановить тепло печи и скорость работы на ранней стадии, тем самым обеспечивая способ прогревания лещади доменной печи даже для различных плавильных печей вертикального типа, отличающихся от доменной печи.

Список ссылочных позиций

1 горелка 2 огнеупорный материал горелки 3 выпускное отверстие 3а внутренняя поверхность 4 стенка печи 5 огнеупорный материал 6 блокирующий материал 7 область, где существует заполнение доменной печи 8 расплавленный материал 11 отверстие для вставления фурмы горелки 12 отверстия 21 внутренняя труба 22 внешняя труба 23 колпачок 24 впускное отверстие для газа 25 выпускное отверстие для выпуска газа 26 термометр.

Группа изобретений относится к способу прогревания лещади доменной печи, используемому для нагрева содержимого в лещади доменной печи и последующего запуска вдувания, и к фурме горелки, используемой в этом способе. При прогревании лещади доменной печи осуществляют этап открывания в выпускном отверстии печи отверстия большего диаметра, чем диаметр фурмы горелки, для проникновения в печь, этап затвердевания расплавленного материала, выходящего из открытого отверстия, посредством охлаждения указанного расплавленного металла, этап открывания отверстия для вставления фурмы горелки, имеющего диаметр, превышающий диаметр фурмы горелки, в затвердевшем расплавленном материале, чтобы не проникнуть в печь, этап установки фурмы горелки в открывшееся отверстие для вставления фурмы горелки, этап заполнения зазора между установленной фурмой горелки и внешней стороной выпускного отверстия печи огнеупорным материалом, этап повторного плавления затвердевшего расплавленного материала на участке наконечника фурмы горелки посредством передачи тепла из внутренней части печи или разрушение затвердевшего расплавленного материала посредством движения вперед фурмы горелки после размягчения затвердевшего расплавленного материала посредством передачи тепла из внутренней части печи, а также этап вдувания газа для нагрева в печь из фурмы горелки для прогревания лещади доменной печи. Обеспечивается устранение повреждения фурмы горелки, возможность восстановления тепла печи и скорости работы печи на ранней стадии. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 пр.

1. Способ прогревания лещади доменной печи посредством фурмы горелки, расположенной в выпускном отверстии лещади доменной печи, отличающийся тем, что включает:

этап открывания в выпускном отверстии печи отверстия большего диаметра, чем диаметр фурмы горелки, для проникновения в печь;

этап затвердевания расплавленного материала, выходящего из открытого отверстия, посредством охлаждения указанного расплавленного металла;

этап открывания отверстия для вставления фурмы горелки, имеющего диаметр, превышающий диаметр фурмы горелки, в затвердевшем расплавленном материале, чтобы не проникнуть в печь;

этап установки фурмы горелки в открывшееся отверстие для вставления фурмы горелки;

этап заполнения зазора между установленной фурмой горелки и внешней стороной выпускного отверстия печи огнеупорным материалом;

этап повторного плавления затвердевшего расплавленного материала на участке наконечника фурмы горелки посредством передачи тепла из внутренней части печи или разрушение затвердевшего расплавленного материала посредством движения вперед фурмы горелки после размягчения затвердевшего расплавленного материала посредством передачи тепла из внутренней части печи; а также

этап вдувания газа для нагрева в печь из фурмы горелки для прогревания лещади доменной печи.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что

фурма горелки, используемая для прогревания лещади доменной печи, имеет конструкцию с двумя трубами, включая внутреннюю трубу и внешнюю трубу, через которые проходит газ, и имеет колпачок для закрывания концов внутренней трубы и внешней трубы конструкции с двумя трубами,

при этом колпачок выполнен с возможностью его удаления посредством расплавления, или разрушения ударной нагрузкой, или механического механизма,

при этом колпачок выполнен таким образом, что до его удаления газ, вдуваемый из внутренней трубы, выпускается из внешней трубы без утечки наружу, или газ, вдуваемый из внешней трубы, выпускается из внутренней трубы без утечки наружу, а после его удаления газ, вдуваемый из внутренней трубы или внешней трубы, подается из конца внутренней или внешней трубы за пределы фурмы горелки,

при этом во время этапа установки фурмы горелки и этапа заполнения зазора колпачок закрывает концы внутренней трубы и внешней трубы и фурма горелки охлаждается посредством пропускания газа из внутренней трубы или внешней трубы,

причем после этапа установки фурмы горелки и этапа заполнения зазора осуществляют удаление колпачка и нагнетание газа для нагрева в печь из фурмы горелки для прогревания лещади доменной печи.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что снятие колпачка выполняют посредством плавления колпачка с помощью тепла от печи или посредством пропускания окисляющего газа из внутренней трубы или внешней трубы для плавления колпачка с помощью тепла, генерируемого с помощью окисления колпачка.

4. Способ прогревания лещади доменной печи посредством фурмы горелки, расположенной в выпускном отверстии лещади доменной печи, отличающийся тем, что включает:

этап открывания в выпускном отверстии отверстия для вставления фурмы горелки, имеющего диаметр, превышающий диаметр фурмы горелки, для проникновения в печь;

этап установки фурмы горелки в открывшееся отверстие для вставления фурмы горелки;

этап заполнения зазора между установленной фурмой горелки и внешней стороной выпускного отверстия печи огнеупорным материалом; и

этап вдувания газа для нагрева в печь из фурмы горелки для прогревания лещади доменной печи,

при этом фурма горелки, используемая для прогревания лещади доменной печи, имеет конструкцию с двумя трубами, включая внутреннюю трубу и внешнюю трубу, через которые проходит газ, и имеет колпачок для закрывания концов внутренней трубы и внешней трубы конструкции с двумя трубами,

при этом колпачок выполнен с возможностью его удаления посредством расплавления, или разрушения ударной нагрузкой, или механического механизма,

при этом колпачок выполнен таким образом, что до его удаления газ, вдуваемый из внутренней трубы, выпускается из внешней трубы без утечки наружу, или газ, вдуваемый из внешней трубы, выпускается из внутренней трубы без утечки наружу, а после его удаления газ, вдуваемый из внутренней трубы или внешней трубы, подается из конца внутренней или внешней трубы за пределы фурмы горелки,

при этом во время этапа установки фурмы горелки и этапа заполнения зазора колпачок закрывает концы внутренней трубы и внешней трубы и фурма горелки охлаждается посредством пропускания газа из внутренней трубы или внешней трубы,

причем после этапа установки фурмы горелки и этапа заполнения зазора осуществляют удаление колпачка и нагнетание газа для нагрева в печь из фурмы горелки для прогревания лещади доменной печи.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что снятие колпачка выполняют посредством плавления колпачка с помощью тепла от печи или посредством пропускания окисляющего газа из внутренней трубы или внешней трубы для плавления колпачка с помощью тепла, генерируемого с помощью окисления колпачка.

6. Фурма горелки, используемая в способе прогревания лещади доменной печи по любому из пп. 2-5, отличающаяся тем, что

фурма горелки имеет конструкцию из двойной трубы, включающую в себя внутреннюю трубу и внешнюю трубу, через которые проходит газ,

фурма горелки имеет колпачок для закрывания концов внутренней трубы и внешней трубы,

при этом колпачок выполнен с возможностью его удаления посредством расплавления, или разрушения ударной нагрузкой, или механического механизма,

при этом колпачок выполнен таким образом, что до его удаления газ, вдуваемый из внутренней трубы, выпускается из внешней трубы без утечки наружу, или газ, вдуваемый из внешней трубы, выпускается из внутренней трубы без утечки наружу, а после его удаления газ, вдуваемый из внутренней трубы или внешней трубы, подается за пределы фурмы горелки,

при этом колпачок до его удаления выполнен с возможностью охлаждения фурмы горелки посредством пропускания газа через внутреннюю трубу или внешнюю трубу, а после удаления колпачка осуществляется прогрев лещади доменной печи посредством вдувания газа для нагрева в печь из фурмы горелки.

7. Фурма горелки по п. 6, отличающаяся тем, что колпачок прикреплен к внешней трубе горелки с помощью сварки или винтового крепления.

8. Фурма горелки по п. 6 или 7, отличающаяся тем, что колпачок выполнен с возможностью его удаления посредством его расплавления теплом от печи или пропусканием окисляющего газа из внутренней или внешней трубы для плавления колпачка теплом, генерируемым с помощью окисления колпачка.