Фурма металлургической печи Советский патент 1983 года по МПК F23D13/00 C21B7/16 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для подачи топлива и окислителя в металлургическую печь для продувки 11шако-штейноилх сасплавов.

Наиболее близкойк изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фурма печи для плавки сульфидных шихтовых материалов , содержащая элемент подачи газа, размещенный по оси фурмл, и смотровое окно Ul.

Известная воздушная фурма имеет следующие недостатки: наружный конец фурмы быстро зарастает настылью и требуется частая прочистка для восстановления исходного сечения в целях обеспечения подачи необходимого количества топлива и окислителя; не достигается полноты смешивания топлива и окислителя, в результате чего наблюдается значительный недожог топлива или недоиспользование окислителя.

Цель изобретения - улучшение смешивания газа, обеспечение непрерывности горения и повьшение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что трубка подачи газа, разме- ,

щенная по оси фурменного канала, с внешней стороны снабжена смотровью окном и вместе выхода газа- насадком внутреннеё сечение которого имеет форму типа сопла Лаваля, а внешней поверхностью насадка и внутренней поверхностью фурмы образовано сечение типа сверхскоростного сопла с внутренним обтекаемым телом, причем

10 выходное отверстие сопла трубки от. выходного отверстия фурмы размещено на расстоянии, равном 0,5-2 внутренним диаметрам фурмы.

На фиг. 1 изображена фурма метал15лургической печи, общий вид; на фиг. 2 - выходное отверстие ФУрмы и трубки для подачи топлива, узел I на фиг. 1.

Фурма металлургической печи, со20стоящая из корпуса 1, охлаждаемого водой, содержит трубку 2 для подачи газа, размещенную по оси фурменного канала, с внешней стороны снабжена смотровым окном 3 и в месте выхода

25 газа - насадком 4, внутреннее сечение которюго имеет форму типа сопла Лаваля 5, а внешней поверхность б 6 насадка 4 и внутренней поверхностью фурNU 7 образовано сечение типа сверхска

30 ростного сопла с внутренним обтекаемым елом, причем выходное .отверстие 8 насадка 4. трубки 2 от выходно го отверстия 9 фурмы размещено на расстоянии, равном 0,5-2/0 внутренним диаметрам фурмы. ТрубКа 2 для подачи топлива центрирована по оси фурменного канала посредством сухаря 10 и скреплена с внешней частью, на которой размещено смотровое окно 3, соединительной муфтой 11. Фурма имеет полость 12, охлаждаемую водой, и камеру смешивания 13 газа и воздуха. Предлагаемая фурма металлургической печи была установлена в опытнопромышленную печь для плавки сульфид ных материалов в плавильном цехе мед ного завода. Фурма работает следующим образом В фурму подается воздух (окислитель) и природный газ (топливо). Воздух подается как в чистом виде, так и обогащенный кислородом до полной замены техническим кислородом, содержащим до 95% чистого кислорода Через смотровое окно 3 было возможно наблюдать за состоянием поверх ности и настылеобразованием на выход ном отверстии 9 фурмы и выходном от верстии 8 насадка 4 трубки 2, а так же следить за состоянием факела, определять его температуру на разном расстоянии от выходного отверст трубки и фурмы и следить за полното горения топлива. Воздух (окислитель) подают по наружной трубе и газ (топливо) по внутренней трубке 2, оканчивающейся насадком 4. За счет установленного насадка 4 скорость газа на выхо де увеличивается в несколько раз (3-4 раза). При этом скорость возду ха в месте его выхода в камеру смешивания 13 увеличивается в нескольк раз, благодаря сужению внутрюнней поверхности фурмы 7 и внешней повер ности б насадка 4, которые совместн образуют сечение типа сверхскоростного сопла с внутренним обтекаемым телом. Пример 1. Выходное отверстие сопла трубки от выходного отверстия фурмы размещается на рассто нии 2-х внутренних диаметров фурмы. фурма работает на воздушном дуть Зона максимальных температур находи ся в расплаве, за пределами фурмы. Горение газообразного топлива стабильное, без хлопков. Полнота сжига ния топлива достигается за счет высокоэффективного предварительного смешивания окислителя (воздуха) и топлива (природного газа). Подготов ленная смесь газа к окислителя при выходе из фурмы сгорает за пределами фурмы, где и развивается зона максимальных температур. За счет этого сжигание газообразного топлива в расплаве увеличивается с 45,0 до 80,0%. Наружная и внутренняя поверхности фурмы за период всей кампании (3-х месяцев)фурмы и поверхности примыкающих кессонов остаются без изменений. Пример 2. Выходное отверстие сопла трубки от выходного отверстия фурмы размещается на расстоянии 0,5 внутренних диаметров фурмы. . Фурма работает на воздушном дутье, обогащенном кислородом на 90%. Температура в зоне максимальных температур увеличивается на и смещается ближе к выходному отверстию фурмы. Благодаря размещению выходного отверстия фурмы на рас-, стоянии 0,5 внутренних диаметров фурмы зона максимальных температур находится в расплаве за пределами фурмы. Горение газообразного топлива стабильное, без хлопков. Полнота сжигания топлива достигается за счет высокоэффективного предварительного смешивания в фурме окислителя (воздуха) и топлива (природного газа), а также за счет повышения содержания кислорода в воздушном дутье. За счет этого сжигание газообразного топлива в расплаве увеличивается с 45,0 до 95,5%. Наружная и внутренняя поверхности фурмы и примыкающих кессонов за период всей кампании (3-х месяцев) остаются без изменений. Проводят испытания предложенной фурмы, когда выходное отверстие сопла трубки от выходного отверстия фурмы размещается на расстоянии менее 0,5 внутренних диаметров фурмы. При этом зона смешивания топлива и окислителя уходит в расплав и ухудшается, наблюдаются хлопки и прерывистое горение топлива. При этом сжигание топлива в расплаве составляет не более 55%. Для стабильности процесса плавки приходится добавлять твердое топливо (уголь). Проводят испытания предложенной фурмы, когда выходное отверстие сопла трубки от выходного отверстия фурмы размещается на расстоянии более 2-х внутренних диаметров фурмы. При этом при обогащении дутья кислородом свыше 35% наблюдается перемещение зоны максимальных температур непосредственно к выходному соплу трубки. В результате этого сопло трубки и выходное отверстие фурмы обгорают и выходят изстроя за 23 сут работы печи. Печь останавливают и производят ремонт. Таким образом, наилучшие результаты достигаются при установке выходного сопла трубки от выходного отверстия фурма на расстоянии, равНОМ 0,5-2,0 внутренним диаметрам фурмы. Использование фурмы позволяет повысить сжигание газообразного топ лива в расплаве до 95,5% и сократить его расход на 35% интенсифици ровать процесс плавки (на 50%) за счет возможности повышения обогащения воздушного дутья кислородом с 35-40 до 80-90%г отказаться от дрбавки в процесс плавки твердого топ лива (угля), расход которого раньше составлял до 15% от веса твердой шихты увеличить кампанию фурмы и кессонов, что увеличит общую кампанию печи. Формула изобретения фурма металлургической печи, содержащая элемент подачи газа, разме щенный по оси фурмы, и смотровое окно, отличающаяся тем, что, с целью улучшения смешивания газа, обеспечения непрерцвности горения и повышения надежности, элемент подачи газа выполнен в виде трубки со смотровым окном на внешней стороне, а выходной ее конец снабжен размещенным в суженной части фурмы насадком с внутренней поверхностью типа сопла Лаваля, и эеркаль ной внешней, при этом насадок выполнен с возможностью перемещения по оси фурмы на величину от 0,5 до 2внутренних дис1метров выходного cpead фурмы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 3701517, кл. F 27 D 23/00, 1972.