Газораспределительное устройство шахтной печи Советский патент 1986 года по МПК F27B1/16 C21B13/00 

1чЭ

05 ОО СО

Изобретение относится к прямому получению железа в шахтных печах, но может быть использовано и в других областях техники, например, при подготовке сырьевых материалов к металлургическому переделу в слоевых печах, шихтоподогревателях и теплообменниках, где требуется создать равномерное распределение газа в плотном движущемся слое кускового материала.

Целью изобретения является улучшение равномерности газораспределения в печи.

На фиг. 1 изображена шахтная печь для металлизации диаметром до 8 м с фурменным газораспределительным устройством, коллектор которого расположен вне печи, обш,ий вид; на фиг. 2 - вариант выполнения фурменного газораспределительпого.устройства с одним ярусом чередующихся длинных и коротких фурм и с коллектором, встроенным в кладку печи; на фиг. 3 - вариант выполнения газораспределительного устройства с двумя ярусами фурм, соединенных общим коллектором.

Шахтная печь 1 состоит из одной или нескольких зон, включая зоны восстановлеления 2 и зону охлаждения 3. При этом возможен поток газа из зоны 3 в зону 2. Фурменное устройство расположено в нижней части зоны 2 восстановления. Оно содержит газоподводящий патрубок 4, кольцевой коллектор 5 и вдвинутые в слой материала длинные 6 и короткие 7 фурмы. Причем количество фурм одного уровня достигает величины , где R - радиус шахты в метрах.

Горячий восстановительный газ поступает через патрубок 4 (или через несколько таких патрубков) в коллектор 5 и распределяется через фурмы 6 и 7 в объеме слоя обрабатываемого материала и. поднимаясь вверх, взаимодействует с материалом, после чего удаляется из печи.

Выбор параметров фурменного 1азораспределительного устройства должен осуществляться в зависимости от количества фурменного газа, крупности обрабатываемого кускового материала и порозности слоя. Оптимальное количество фурм одного ряда 6R-10 в плотном движуп емся слое шахтной печи при подаче газа через фурмы с одинаковым высовом наблюдается существенная неравномерность газораспределения, имеющая минимальный уровень при высове фурм, равном 0,3 радиуса шахты.

Указанная неравномерность может быть уменьшена на 15-30% (как в радиальном, так и в угловом направлениях), если подавать газ через фурмы различной длины, при этом расстояние между фурмами равно 0,6-1,0 м, что соответствует количеству, указанному выше. Установлою, что угол наклона фурм во многом определяется наличием спутного потока газа, например газа-восстановителя, подаваемого из зоны охлаждения в зону восстановления

печи. При этом оптимальный угол наклона фурм к горизонтали в отсутствии спутного потока близок к 45° (43°).

Истекающая из фурм струя газа создает за зоной разрыхления фронт уплотнения материала, который препятствует распространению газового потока к центру печи. Смещение этого фронта вниз, что достигается наклоном фурм, создает более благоприятные условия для газораспределения. Вместе с тем оптимум угла наклона фурмы должен находиться между О и 90°, что соответствует как физике картины течения, так и среднеинтегральной линии тока (ее анализу). Эксперименты, проведенные на холодной модели шахтной печи показали, что при подаче дутья в установку только через фурмы зоны восстановления (спутный поток из зо.ны охлаждения равен нулю) оптимальное значение угла наклона фурм равно 43° (фиг. 1). При подаче спутного потока в центр установки распространение фурменного дутья в осевую часть не требуется, в связи с чем площадь поперечного сечения печи и толщина кольца ( -ги, где ги - радиус круга, в котором распространяется спутный поток), в котором нужно создать равномерное газораспределение фурменного дутья, уменьшаются и угол наклона фурм, естественно, тоже уменьшается. Эксперименты показывают (фиг. 1), что при центральном спутном потоке, составляющем 1/2-1/4 от количества газа-восстановителя, оптимальное значение угла наклона фур.м приблизительно равно 19°.

Подача такого же количества газа в зону охлаждения, но через периферийные устройства ввода, приводит к тому, что развивающийся вдоль стен агрегата спутный поток оттесняет восстановительный газ к центру печи и, кроме того, са.м занимает часть поперечного сечения. В связи с этим угол наклона фурм и в этом случае должен быть меньше угла наклона при отсутствии спутного потока. Однако этот угол должен быть больше, чем угол наклона в случае центрального спутного потока, поскольку при равенстве средних скоростей движения в различных частях поперечного сечения толплина кольца, в котором развивается спутный поток, меньше, чем в предыдущем случае (R печи - г„, где г„ - радиус круга, в котором обеспечивается фурменное газораспределение), а поэтому подвод дутья посредством наклонных фурм должен обеспечить равномерность газораспределенияна радиусе печи - ги.

Изобретение отличается от известных газораспределительных устройств в шахтных печах возможностью создания более равномерного распределения потока газа и лучшего использования его энергетического потенциала в печах большой единичной мощности, позволяет задачу создания крупномасштабного производства металлизованного продукта, имеющую большое народнохозяйственное значение.

Формула изобретения

Газораспределительное устройство шахтной печи, содержаш,ее фурмы в количестве

6R-10/, где R - радиус печи, установленные с высовом 0,1-0,3 радиуса печи, отличающееся тем, что, с целью улучшения равномерности газораспределения в печи, фурмы установлены наклонно под углом 31 - 45° к горизонтальной плоскости в сторону разгрузки.

Изобретение касается прямого получения железа в шахтных печах и может использоваться для равномерного распределения газа в плотном движущемся потоке. Целью изобретения является улучшение равномерности газораспределения в печи. Сущность изобретения состоит в установке фурм верхних рядов, расположенных с высовом внутрь шахты на 0,1-0,3 радиуса печи под углом 31-45°, что позволяет в условиях существования спутного потока от нижерасположенных фурм и расстоянии между фурмами до 0,6 М получить равномерное по сечению шахты газораспределение. 3 ил.

U8.f

4 §

;i:

S: