Фурменный прибор доменной печи Советский патент 1985 года по МПК C21B7/16 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть испол зовано для раздельного согласованно го ввода газообразного и твердого топлива в фурменный прибор. Известны фурменные приборы, в которых ввод твердого топлива осуществляется форсункой, пропущенной через тело сопла или фурмы, а газообразного топлива через патрубки, расположенные в фурме l и 2 . Недостатками этих устройств явля ются низкий допустимый расход и невысокая эффективность использования твердого топлива из-за отсутствия необходимой организации взаимодействия топливных струй. Известен также фурменный прибор, содержащий подвижное и неподвижное коленья, сопло с форсункой, проп; щенной через его тело на ось,и охлаждаемую фурму с патрубками ввода газообразного топлива в рабочий канал з . Недостатками известного прибора являются наличие очаговых зон отложений золы на стенках рабочего кана ла фурмы и выходном сечении форсунки, а также отрицательное влияние газообразного топлива на газифика-цию твердого топлива, что приводит к ограничению расхода твердого топлива, поскольку интенсивность образования отложений увеличивается с ростом его расхода, и снижению эффективности использования твердого топлива, Золовые отложения отрицательно влияют на работу доменной печи, нарушая сложившиеся условия распределения дутья по окружности печи, а также являются причиной тихого хода и даже остановок печи для необходимого удаления отложений. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является фурменньй прибор, содержащий неподвижное и по вижное коленья, сопло с форсункой, на выходном конце которой расположе профильный насадок подвода углеводородного топлива в рабочий канал, установленньй соосно с каналом соп ла, и водоохлаждаемую фурму. Расстояние между сочленением сопла и фурмы с одной стороны и вы ходным отверстием патрубка подачи 62 топлива с другой стороны равно 1,7 диаметра сопла и обеспечивает предотвращение контакта струи газа с сочленением сопла и фурмы . Однако данная конструкция фурменного прибора не обеспечивает при совместной подаче твердого вида топлива и газообразного необходимую эффективность их подачи и не исключает недостатка отложения золы при сгорании твердого топлива в виде угольной пыли на стенках рабочего канала фурмы. Цель изобретения - снижение расхода кокса путем повьшения эффективности использования твердого топлива при совместной подаче его в канал с природным газом при исключении отложений золы на стенках рабочего канала фурмы. Поставленная цель достигается тем, что в фурменном приборе, содержащем неподвижное и подвижное коленья, сопло с форсункой, на вькодном конце которой расположен про- фильный насадок подвода углеводород-, ного топлива в рабочий канал, установленный соосно с каналом сопла, и водоохлаждаемую фурму, фурма снабжена патрубкаю ввода газа в ее канал, размещенными в виде многозаходного винта с углом подъема винтовой линии 20-24 . При этом длина горизонтальной части насадка равна 2,5-4,,О калибрам форсунки, причем ее выходное сечение расположено от рыла фурмы ,на расстоянии 3-5 ее калибров. На фиг. 1 показан фурменный прибор.доменной печи; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - развертка рабочей поверхности стакана фурмы от места ввода газа до выхода фурмы в печь (заштрихована область защищенная газовой пленкой). I Фурменный прибор доменной печи содержит неподвижное 1 и, подвижное 2 коленья, сопло 3 с форсункой 4, на выходном конце которой расположен профильный насадок 5 подвода углеводородного топлива в рабочий канал, установленный соосно с каналом сопЛа, и водоохлаждаемую фурму 6. Фурма снабжена патрубками 7 ввода газа в ее канал, размещенными в виде многозаходного винта с углом подъема винтовой линии 20-24 . Длина горизонтальной части насадка равна 2,5-4,0

31

калибрам форсунки, причем ее выходнор сечение расположено от рьша фурмы на расстоянии 3-5 ее калибров.

Твердое топливо через форсунку 4 и профильный насадок 5 подается на ось сопла 3 по ходу дутья и, смешиваясь, поступает в рабочий канал охлаждаемой фурмы 6. Раскрытие струи твердого топлива сопровождается его горением. В рабочем канале охлаждаемой фурмы 6 через патрубки 7 ввода газообразного топлива, размещенные по спирали по типу многозаходного винта, в периферийные слои дутья подается газообразное топливо, создающее между потоком дутья и холодной поверхностью канала фурмы промежуточный закрученный поток. Смесь твердого и газообразного топлива с дутьем поступает в фурменную зону, где завершаются процессы горения и ,газификации.

Подача газообразного топлива по спирали по типу многозаходного винта с углом подъема винтовой линии 20-24 обеспечивает, во-первых, аэродинамическую защиту внутреннего стакана фурмы от отложений золы и истирающего действия твердого топлива, во-вторых, за счет большей реакционной способности газообразного топлива на пути твердого топлива создается бескислородная область, что тормозит развитие золообразования, в-третьих, за счет организации движения газообразного топлива в пе риферийной зоне не искажается центральная часть потока. Разделение потоков твердого и газообразного топлив позволяет более полно осуществить процесс газификации, частиц твердого топлива и за счет этого повысить эффективность его использования, Лополнительная турбулизация потока газообразного топлива позволяет повысить эффективность его использования. Кроме того, при вводе газообразного топлива по спирали с углом подъема винтовой линии 20-24° достигается минимальный коэффициент аэродинамического сопротивления газоподводящего тракта, что обеспечивает дополнительное увеличение расхода газообразного топлива при существующем его давлении в магистрали.

Следует отметить, что подача газообразного топлива по спирали по

71064

типу многозаходного винта с углом подъема винтовой линии может быть использована и при отсутствии твердого топлива. В этом случае за счет 5 уменьшения развития пиролиза газообразного топлива с вьщелением сажистого углерода повышается коэффициент замены кокса газообразным топливом.

Подача твердого топлива через iO форсунку, выходной конец которой снабжен профильньм насадком, установленным соосно осевой линии сопла, горизонтальная часть которого выполнена длиной 2,5-4,0 калибрам

f5 форсунки, позволяет исключить отложения на ее поверхности и за счет стабилизации аэродинамики потока дутья повысить э(М)ективность использования твердого топлива, 20 В теневой, т.е. расположенной с противоположной по отношению к потоку дутья, стороне выступающей в рабочий канал сопла части форсунки возникают вихри, действие которых 5 распространяется на расстояние не более 2,5 калибров форсунки. Так как длина выходного горизонтального участка профильного насадка 5 равна 2,5-4,0 калибрам форсунки, то выходQ ное сечение последнего вынесено за пределы действия вихрей теневой стороны и по его периметру установится давление, равное давлению в фурме, вследствие чего отрицательное действие вихревой теневой стороны форсунки устраняется. Дополнительные вихри, возникающие за выходным сечением насадка 5, не приводят к отложению золы из-за отсутствия горения

частиц пьши, поскольку циркуляция происходит во внутренней обедненной кислородом и непрерывно охлаждаемой холодной струей воздуха и твердого топлива части факела.

5 при расстоянии выходного сечения насадка от устья фурмы, равном 3-5 калибрам фурмы, создаются оптимальные условия для равномерного распределения твердого топлива в поперечном сечении струи дутья и газификации его частиц, что обеспечивает максимальную эффективность использования твердого топлива. В этих условиях гранит золовых отложений

5 проходит на расстоянии 1-2 калиб- ров фурмы от ее устья. Наличие аэро- динамической защиты закрученного газообразного топлива уменьшает отложения золы за счет охлаждения жидких частиц и замедления процессов горения в среде с восстановительным потенциалом. При истечении осасимметричной струи параллельно стенке внешняя граница струи на уровне оси остается практически прямолинейной на участке длиной 11 (где Од - диаметр газового сопла) с углом раскрытия ci (с учетом сносящего эффекта потока дутья внешняя граница, обращенная к потоку, будет прижиматься к оси, что приведет к уменьшению угла раскрытия и снижению вероятности набегания струй на соседний ввод). Для обеспечения надежной аэродинамической запщты поверхности внутреннего стакана фурмы дальнобойност газовой струи должна быть максималь цой. При этом за счет окружного движения газа в пристеночной зоне разница скоростей дутья и газа оста ется на максимальном уровне, что улучшает их смешение. При увеличени угла наклона ввода газа в виде пол ограниченной струи от 11 до 24 про исходит снижение коэффициента сопро тивления от 180 до 60 (11-180; 15105; 24-60), причем при угле наклона 20-24° значение коэффициента сопротивления остается на уровне 65 60. Следовательно, по условиям обес печения максимальной дальнобойности и разности скоростей потока дутья газа угол наклона винтовой линии равный 24 является предельным. Распределение давления вокруг на чального сечения струи, обтекаемой потоком, аналогично распределению давления при обтекании цилиндра (им является выходной конец форсунки): перед струей (цилиндром) создается небольшой подпор, а за струей (цилиндром) - довольно сильное разрежение, причем выравнивание давления за струей (цилиндром) происходит примерно на расстоянии 2,5 калибров от центра отверстия. В результате перепада давления между основным потоком и потоком в затененной зоне за выходным сечением пьшеугольной форсунки создается вихревая зона. Циркулируя со значительно меньшей скоростью, чем скорость основного потока, частицы угольной пыли дополнительно перемешиваются с высоконагретым дутьем и горят, образуя в затененной зоне устойчивый фронт пламени,Капли -золы, циркулируя в затененной зоне, забраеывакугся на холодную поверхность выходного сечения форсунки и прилипают к нему, что приводит к обгоранию последнего и нарушению аэродинамики пьшеугольной струи. Таким образом; в результате усовершенствования подводов твердого и газообразного топлив в фурменный прибор организуется оптимальная схема сжигания топливных струй, что обеспечивает устранение золовых отложений на поверхностях форсунки и фурмы и более полную газификацию частиц твердого топлива. Это позволяет увеличить расход твердого, топлива и повысить эффективность его использования, что приводит к снижению расхода кокса.

1.ФУРМЕННЫЙ ПРИБОР ДОЖННОЙ ПЕЧИ, содержащий неподвижное и подвижное коленья, сопло с форсункой, на выходном конце которой расположен профильный насадок подвода углеводородного топлива в рабочий канал,- установленный соосно с каналом сопла, и водоохлаждаемую фурму, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода кокса путем повышения эффективности использования твердого топлива при исключении отложений золы на стенках канала Фзфмы, фурма снабжена пат рубками ввода газа в ее канал, размещенными в виде многозаходного винта с углом прдъ- 9 ема винтовой линии 20-24. 2.Прибор ПОП.1, отличающийся тем, что длина горизонтальной части насадка равна 2,54,0 калибрам форсунки, причем ее выходное сечение расположено от рыла фурмы на расстоянии 3-5 ее калибров.

ВВод газоо озного топлива

иг.З