Способ подачи дутья в шахтную восстановительно-плавильную печь Советский патент 1988 года по МПК C21B13/00 

1

Изобретение относится к металлургии в частности к доменному производству.

Цель изобретения - повышение степени использования газов в печи и экономия кокса.

Сущность способа заключается в следующем.

В емкость, соединенную с фурмой, вводят компоненты взрывчатого вещества, например природньш газ и кислород (воздух), в соотношении, обеспечивающем взрывание газовой смеси, и инициируют взрывчатую смесь одним из известных способов. Образующаяся при взрыве ударная волна движется по оси -фурмы в печь,, увеличивая дав- ле1ше и скорость окислительного и топливно восстановительного газов.

Дополнительное количество движе- iiHH 5 сообщаемое взрывом взрывчатой газовой смеси струе окислительного и тошшвно-восстановительного газов передается коксу в разрыхленной зоне перед фурмой и столбу шихты в центральной части горна, что увели- швает зону разрыхления и проникновения струи дутья к оси столба шихты, обеспеш вает более равномерное распределение газов по сечению горна активизирует его работу и улуч-

1

шает сход шихты

Указанные улучшения работы печи достигаются за счет повьш1ения давления и массовой скорости в струе .оутья, разрушения части более плотного столба шихты в центральной зоне горна, а также за счет разрушения детонаи,ионной волной взрыва сводов шихты по высоте печи, особенно в зоне размягчени-я и плавления.

Для смеси природного газа с кислородом при взрыве Дополнительное давление достигает 1500 кПа, а массовая скорость шихты м/с.

Материалы, к которым относится кокс, таг оке как и другие насыпные материалы разрушаются при давлении 1000-2000 кПа и массовых скоростях м/с. Исходя из этих результатов определено, .что допустимая максимальная мощность взрыва, а следовательно, и максимальный объем взрывчатой смеси газов должны быть таким, чтобы объем газов - продуктов взрыва не превьшхал 3-4 объема прифурменной зоны разрыхления. Минимальный объем взрывчатой смесир взрыв которой мо

,

10

15

я.

3683332

жет оказать заметное воздействие на работу доменной печи, определяется из расчета получения количества газов-продуктов взрыва около 0,1 объема зоны разрыхления.

Эффект воздействия взрывных иьг- пульсов связан с их частотой: чем она выше, тем эффективнее, а при данной частоте от мощности взрыва. Согласно экспериментальным данным частота обрушений сводов кокса, равная частоте колебаний давления дутья,составляет 1,0 - 1,5 Гц (т.е. до 90 раз в 1 мин). Наиболее эффективная частота взрывов - частота, совпадающая с частотой обрушений (когда обеспечивается максимальное разрыхление столба шихтовых материалов), или,по крайней мере, не чаще ее, т.е. частота взрывов должна быть не больше 90 раз в 1 мин.

При частоте взрывных импульсов 10-20 раз в 1 мин энергия взрывов 25 может использоваться достаточно эффективно. Сокращение частоты взрывов снижает эффект от использования способа за счет проникновения в центр печи малой части дутья. .

Доменная печь работает на воздушном дутье с топливной добавкой, в виде природного газа. Дутье подается в печь через фурмы диаметром 180 мм, скорость истечения дутья

20

.30

35

180 м/с. Объем зоны разрыхления

(фурменной) длина 1,5 м.

0,3 м , ширина 0,5 м.

Пример 1. Периодическую часть природного газа и воздуха в количестве 0,0004 (10%) и 0,0036 м (90%) при нормальной температуре и давлении 0,4 - 0,6 МПа подают во взрывную камеру объемом О,004 м, примыкающую к соплу фурменного прибора. Предельные концентрации природного газа 6о взрывной смеси с воздухом 5,5 - 14,6%, температура воспламенения смеси 550 С .частота взрывов 45 раз в 1 мин.

При взрыве смеси образуется 0,03 м газов - продуктов взрыва, что составляет 0,1 объема фурменной зоны (нижнее граничное значение).Эти газы выталкивают из фурмы струю дутья со скоростью 230 м/с, т.е. скорость дутья при взрыве увеличивается на 26%, на столько же увеличивается и глубина фурменной зоны.

в практике доменного производства известен способ увеличения длины фурменной зоны за счет уменьшения диаметра фурм (максимум на 15-20 мм). По известному способу уменьшение диаметра фурм на 20 мм обеспечивает увеличение скорости дутья и глубину проникновения струи на 25%. Так как эти результаты соизмеримы с результатами по предлагаемому способу (при взрыве с получением количества взрывных газов 0,1 объема фурменной зоны), то очевидно, что использование взрыва меньшей мощности нецелесообразно.

Пример 2. При условиях, аналогичных примеру 1, периодически во взрывную камеру подают 0,0108 м (10%) природного газа и 0,0976 м (90%) воздуха. Объем взрывной камеры 0,108 м. При взрыве образуется 0,9 м продуктов горения, что составляет 3,0 объема фурменной зоны (верх-

1 мин нецелесообразно, так как этих условиях частота обрушений дов кокса в фурменных очагах ста вится больше частоты обрушений,о ловленных скоростью сгорания кок за счет кислорода дутья, что вызы ет неровный сход шихты и тугой х печи Ч

1QПримерЗ. Периодически ча

природного газа и воздуха в колич ве соответственно 0,001 (10%) и 0,009 м (90%) при нормальной те пературе и давлении 400-600 кПа п

15 дают во взрывную камеру объемом 0,010 м , примыкающую к соплу ФУр менного прибора (предельные конце рации природного газа во взрывной смеси с воздухом 5,5-14,6%, темпе

20 ратура воспламенения смеси )

При взрыве взрывчатой смеси об зуется около 0,083 м газов - про тов взрыва, что составляет 0,28 объема прифурменной разрыхленной

нее граничное значение). В этих уело- 25 ны в печи. Температура продуктов

.

3683334

1 мин нецелесообразно, так как в этих условиях частота обрушений сводов кокса в фурменных очагах становится больше частоты обрушений,обусловленных скоростью сгорания кокса за счет кислорода дутья, что вызывает неровный сход шихты и тугой ход печи Ч

1QПримерЗ. Периодически часть

природного газа и воздуха в количестве соответственно 0,001 (10%) и 0,009 м (90%) при нормальной температуре и давлении 400-600 кПа по15 дают во взрывную камеру объемом 0,010 м , примыкающую к соплу ФУр- менного прибора (предельные концентрации природного газа во взрывной, смеси с воздухом 5,5-14,6%, темпе20 ратура воспламенения смеси ).

При взрыве взрывчатой смеси образуется около 0,083 м газов - продуктов взрыва, что составляет 0,28 объема прифурменной разрыхленной зо

Изобретение относится к доменному производству. Цель изобретения - повышение степени использования газов в печи и экономия кокса. Способ заключается- в установлении частоты подачи 0,02 - 1,5 Гц взрывных импульсов дутья при количестве образующихся при взрыве газов, равном 0,1-3,0 объема прифурменной зоны рыхления в печи. Использование способа повьшает производительность печи и на 1-2% снижает расход кокса. 1 табл.

ВИЯХ скорость дутья на выходе из фурмы 850 м/с, а глубина зоны проникновения дутья увеличивается до 7,2 м (или на 370%). Так как даже самые мощные доменные печи объемом 5000 м имеют радиус горна 7,3 м, то очевидно , что дальнейшее увеличение мощности взрыва нецелесообразно.

ПримерЗ. Условия как в примере 1. При сокращении частоты взры- ВОВ до 1 раза в 1 мин (нижнее граничное значение) эффект взрыва с.нижает- ся,. глубина зоны проникновения струи дутья уменьшается на 25% за счет образования плотного слоя шихты в моменты между взрывами. Однако при этом обеспечивается улучшение работы горна по сравнению с известным способом уменьшением диаметра фурм). Дальнейшее снижение частоты взрыва нецелесообразно, так как эффект взрыва становится меньше эффекта снижения диаметра фурм печи небольшой части дутья. При сокращении числа взрывов до 1-8 раза в 1 мин может быть еще получен положительный эффект в работе печи.

П р и м е р 4. Условия как в примере 1. Увеличение частоты взрыва до 90 раз в 1 мин (верхнее граничное значение) увеличивает его эффективность, глубина зоны проникновения увеличивается на 25%. Однако увеличение частоты взрыва свьш1е 90 раз в

0

О

с

g

5

0

взрыва около 2000 С,

Объем полости сопла и фурмы, через которые проходит поток дутья, составляет около 0,07 м . Газы - продукты взрыва выталкивают из сопла и фурмы струю дутья со скоростью примерно 640 м/с, т.е. на выходе из фурмы скорость дутья при взрыве увеличится на 250%. Это обеспечит при частоте подачи взрывных импульсов 10-90 раз в 1 мин увеличение глубины проникновения дутья в печь, а следовательно, длины зоны разрыхления с 1,5 до 5,2 м. Ширина разрыхления зоны, при этом, существенно не изменится.

С уменьшением частоты взрывов до 1-3 раза в 1 мин глубина npoHiiKHOBe- ния дутья в печь уменьшается до 1,9-2,1 м.

Пример 6. При условиях, аналогичных примеру 1, объем взрывной камеры и взрывчатой смеси газов берут 0,037 м из расчета получения газов - продуктов взрыва в объеме, равном 1 объему зоны разрыхления, т.е. 0,3 м. В этом случае скорость дутья на выходе из фурмы при взрыве повьшается до 760 м/с (на 322%),что обеспечивает при частоте взрывов 10-90 раз в I мин увеличение глубины проникновения дутья в печь до 6,3 м. Средняя ширина зоны разрыхления также увеличивается на 0,05-0,2 м в связи с повьшением давления газов. С уменьшением частоты взрывов до 1-3 раз в 1 мин глубина зоны разрыхления уменьшается и составляет 2,0-2,2 м,

В практике доменного производства известен способ увеличения длины зоны разрыхления за счет уменьшения диаметра фурмы.

В отличие от изобретения по известному способу уменьшение диаметра фурм от 180 до 160 мм обеспечиваСпособ подачи дутья позволяет значительно увеличить глубину проникновения дутья в печь, даже от центра горна самых мощных доменных печей (диаметр горна 15 м). Одновременно существенно увеличивается площадь сечения зоны разрыхления. Отмеченные преимущества обеспечивают повышение активности работы горна, улучшение схода шихты и более равномерное распределение газа в печи, за счет чего предоставляется возможность увеличить расход рутья на и повысить степень использования восстановительного газа. Производительность печи при этом повьшается, а расход кокса снижается на 1-2%.

ет увеличение скорости дутья примерно на 25%, увеличение длины зоны разрыхления при этом составит также

около 25%, а средняя ширина уменьшится с 0,5 до 0,44 м.

Сравнительная оценка известного и предлагаемого способов (при различной частоте подачи взрывных импульсов - f, раз/мин) по активизации работы горна печи приведена в таблице .

Формула изобретения

Способ подачи дутья в шахтную вое- становительно-плавильнуло печь, вкпю- чаюш;ий пульсирующую подачу через фурму окислительного газа и топлива, отлич ающий ся тем, что, с, целью повьш1ения степени использования газов в печи и экономии кокса, окислительный газ и топливо подают в поток дутья при вводе в печь в соотношении, обеспечивающем взрывание смеси с частотой 0,02-1,5 Гц, и мощностью, обеспечивающей газообразование в количестве 0,1-3,0 объема прифурменной зоны рыхления в печи.