Дутьевая фурма доменной печи Советский патент 1984 года по МПК C21B7/16 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использова но в шахтных печах, предназначенных для восстаковления окислов металлов в частности в доменных печах. Известна дутьевая фурма доменной печи, содержащая корпус с охлаждаемой полостыо, фланец, жестко скрепленный с корпусом, газоподводящую трубку, пропущенную через фланец и полость с выходом в рабочий канал фурмы .для подачи топлива, например природного газа, при этом газ рассредотачивают по потоку дутья С1 3. Однако при таком подводе газа поток дутья прижимает истекающую из трубки струю, газа к стенке и не обеспечивает полного горения. Несгоревший в фурме и окислительной зоне печи природный газ подвергается пиро лизу в нижних горизонтах доменной печи, следствием чего является низ1кая степень использования вдуваемой топливной добавки, ухудшение дренажа продуктов плавки. Полное смешение вдуваемого природ ного газа необходимо, чтобы обеспечить окисление всего метана (в фурме и окислительной зоне) и этим предотвратить сажевыделение при термическом разложении той его части, для окисления которой не хватает кислорода из-за плохого смешения с воздухом. Наиболее опасным в этом отношении является ядро струи природного газа, так как сразу разрушить струю газа, обладающего большой кинетической энергией, поток дутья tie может, он только затормаживает и размывает ее внешние слои, смешиваясь с ними. Известна также дутьевая фурма доменной печи, содержащая водоохлаж Даемьй корпус с внутренним и наружным станаками с фланцем и пропущенную через полость корпуса трубку для ввода добавок, выходной конец которой вьшеден в рабочий канал фур мы, и перепускную камеру, установлен ную в водоохлаждаемой полости на вн реннем стакане и соединенную с от верстиями, выполненными в теле внут реннего стакана перед и за выходньм концом трубки. Дутьевая фзфма домен ной печи работает следующим образом при движении потока дутья вдоль рабочего канала фурмы часть его попадает в перепускную камеру через входное отверстие, где, охлаждаясь. сжимается, а уменьшающееся сечение камеры сохраняет скорость этого потока или увеличивает при вькоде их выходного отверстия камеры и за счет более высокой плотности воздуха., чем у основного потока, дополнительный поток внедряется в основной, отжимая при этом поток добавок ближе к оси фурмы. Это должно способствовать улучшению смешивания потока добавок t потоком дутья С2 . Однако, отдувая поток газа ближе к оси фурмы, дополнительный поток не разрушает ядра его и потому основная масса природного газа с самой низкой концентрацией кислорода продолжает двигаться с ядром струи. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является дутьевая фурма доменной печи, содержащая водоохлаждаемьй корпус с внутренним и наружным стаканами с фланцем и пропущенную через полость.корпуса трубку для ввода углеводородных добавок, выходной конец которой выведен в рабочий канал фурмы и соединенную с каналом фурмы инжектирующую кольцевую перепускную трубку, один конец которой расположен соосно с трубкой для уг леводородных добавок ЗЗ. В этой конструкции воздушной фурмы восстановительный газ подается в камеру смешения по центральному патрубку, а инжектируемое дутье - по внешней кольцевой полости, что по сути является частичньм перенесением процесса смешения их из полости воздушной фурмы ,в камеру смешения. Однако такое ориентирование не может существенно улучшить смешение потоков восстановительного газа и дутья, поскольку кольцевой поток дутья не может разрушить центральную струю топ ливной добавки, обладающую большой кинетической энергией, и смешение потоков происходит лишь в ограниченном объеме в месте контакта струи газа с окис;штелем за счет взаимной радиальной диффузии. Наиболее опасным в части пиролиза природного газа является его ядро. При 1000-1300°С минимальные отношения Oj/CH 0,5-0,66, поэтому при инжектировании части горячего дутья в полости смешения неизбежно появляется возможность для пиролиза метана с выделением сажистого углерода. Наличие такой полости смешения оправдано только при использовании природного газа низкого давления с относительно мальми скоростями истечения, так как самокарбюрация топлива с выделением частиц сажистого углерода способствует повышению светимости пламени.

Кроме того, при периодической подаче природного газа в моменты отключения или включения его возможно обр зование в камере смешения смесей взрьшоопасных концетраций.

Целью изобретения является снижение расхода кокса путем улучшения смешивания вводимых добавок с потоком горячего дутья.

Поставленная цель достигается тем, что дутьевая фурма доменной печи, содержащая водоохлаждаемый корпус с внутренним и наружньм стаканами с фланцем и пропущенную через полость корпуса трубку для ввода углеводородных добавок, выходной конец которой вьгоеден в рабочий канал фурмы, и соединенную с каналом фурмы инжектирующую кольцевую перепускную трубку, один конец которой расположе соосно с трубкой для ввода углеводородных добавок, соосно расположены выходные концы трубок в месте их выхода в канал фурмы, при этом выходной конец перепускной трубки расположен внутри выходного конца трубки для ввода углеводородных добавок при соотношении их диаметров, равном 1: (0,3-0,,7).

На чертеже изображена фурма, продольньй разрез по оси трубки для швода топливной добавки.

Фурма доменной печи содержит водоохлаждаемый корпус из наружного 1, внутреннего 2 стаканов, фланца 3. Через корпус пропущена.трубка, 4 для ввода топливной добавки, выходной конец 5 которой выведен в рабочий канал 6 фурмы. Через водоохлаждаемую полость и трубку для ввода топливной добавки соосно проходит перепускная трубка 7, вход 8 в которую находится перед концом 5 трубки для ввода топливной добавки, а выход - непосредственно у конца 5 трубки для врода топливной добавки. Причем соотношение диаметров внешней газоподводящей трубки и внутренней перепускной составляет 1:(О,3-0,7).

Соотношение 1:0,7 обусловлено конструктивными соображениями, так как повышение этого соотношения при условии обеспечения пропуска необходимого количества газа делает конструкцию громоздкой и значительно ухудшает условия циркуляции воды.в охлаждаемой полости фурмы.

Соотношения размеров трубки ввода природного газа и перепускной трубки определены на основе реальных расходов природного газа, достигающих на большинстве доменных печей 100-150 м/т чугуна. Предложенный верхний предел соотношения диаметров 1:0,7 является максимально допустимым, при котором внешние размеры трубки не ухудшают циркуляцию воды в охлаждаемой полости воздушной фурмы. Так для подачи природного газа в количестве 150 чугуна используют трубку с внутренним диаметром 32 мм. Поэтому для обеспечения необходимой пропускной способности по газу и предложенного соотношения внутренний диаметр (с учетом толщины стенки перепускной камеры) равен

44 мм, а внешний 48 мм. При превьшении предложенного верхнего предела, например 1:0,8, эти размеры соответственно составляют 48 и 55 мм, что нерационально и неизбежно ухудшает

циркуляцию воды.

Нижний предел соотношения диаметров 1:0,3 определен из условия обеспечения подачи достаточного количества инжекутируемого дутья для окисления ядра струи природного газа. Газовоздушная смесь содержит 15% метана . Данный диаметр перепускной трубки обеспечивает инжекцию 15% дутья от расхода вдуваемого природноro газа, что позволяет окислить остаточный метан. При более низком соотношении диаметров газоподводящей и перепускной трубок инжектируемого дутья недостаточно для окисления остаточного метана.

Таким образом, ориентирование перепускной трубки в соответствии с предлагаемым соотношением диаметров газоподводящей и перепускной трубок

позволяет повысить содержание кислорода в смеси (0-/СН4 0,5) за счет инжекции части дутья непосредственно в центр струи природного газа и степень реагирования природного газа сдутьем.

Предлагаемая фурма доменной печи работает следующим образом.

Поток нагретого дутья движется по рабочему каналу 6 фурмы, а поток 51 добавок, в частности природного газа - по трубке 4 для подачи добавок При истечении природного .газа из кольцевой щели в перепускной трубке создается разряжение и часть потока горячего дутья инжектируется по пере пускной трубке и внедряется в поток природного газа. Кроме того, посколь ку температура зтого потока значительно ниже, чем основного, то плотность воздуха в нем выше, .чем в основном потоке, что также способствует внедрению дополнительного потока в основной. При охлаждении тепло дополнительного потока передается через стенки трубки газовому потоку, нагревая его, что улучшает условия воспламенения топливной добавки. В предлагаемой конс1;рукции фурмы -доменной печи потоки топливной добав ки, в частности природного газа, и инжектируемого дутья ориентированы таким образом, что наиболее опасное 56 с точки зрения пиролиза ядро струи природного газа отсутствует, так как газ подается по кольцевой полости, а инжектируемое дутье - центральным потоком и смешение природного газа с дутьем осуществляется.как за счет внесшего контакта его с основным потоком горячего дутья, так и за счет контакта изнутри с инжектиру мой его частью. При зтом о.тсутствует неблагоприятное соотношение окислителя и природного газа, способствующее пиролизу последнего. Отсутствует также возможность образования вз1Н)Шоопасных смесей. Подача дополнительного дутьевого потока в ядро топливной добавки и увеличение объема при сгорании ее позволяет в целом усилить турбулизацию потоков и процесс смешивания углеводородных добавок с дутьем, что обеспечивает дополнительную зкономию кокса за счет повышения степени использования углеводородных а,обазок,

ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, содержащая водоохлаждаемый корпус с внутренним и наружным стаканамн с фланцем и пропущенную через SIL1110805 3