Воздушная фурма доменной печи Советский патент 1989 года по МПК C21B7/16 

Изобретение относится к черной, металлургии и может быть использовано в доменном производстве для подачи горячего дутья и углеродсодержа- щих добавок в горн.

Цель изобретения - снижение расхода кокса на выплавку чугуна за счет улучшения смешивания углеродсодержа- щих добавок с потоком дутья.

Выступ на внутреннем стакане фурмы приводит к турбулезации потока дутья, т.е. дутье само замешивает в себе углеводороды. Если расположить выступ перед местом подвода добавок (смотреть от сопла), то за выступом образуется разряжение. При этом струя добавок проникнет в более

глубокие районы дутьевого потока и лучше замешается с ним. Размеры выступа и расстояние его основания до места ввода должны быть оптималь-- ными и заменяться в зависимости от расхода природного газа. Для определения указанных параметров проведены исследования на газодинамической модели воздушной фурмы с соблюдением основных законов моделирования. Исследования показали (табл. О, что высота выступа h должна составлять 0,10-0,20 диаметра, если h меньше 0,10 (например, 0,05)d, то турбулентное движение охватит лишь поверхностный слой и перемешивание будет не полным.

сл

3150

При чрезмерно большом выступе (0,25 d) дутьевому потоку оказывается слишком большое сопротивление, что приводит к снижению производи- тельности доменной печи. В доменных печах расход газа изменяется в широких пределах от 70 до 160 м /т чугуна. Чем больте расход природного газа, тем необходимо создать более Высокую турбулезацию дутьевого потока для полного взаимодействия углеводородов с окислителем и последующего равномерного распределения продуктов горения в фурменном очаге, Поэтому для доменных печей с низким расходом природного газа размер выступа минимальный (0,1 djjj).C увеличением расхода природного газа соответственно увеличивают и размер вы- ступа. При расходе природного газа 160 м /т чугуна ,20 d,. Длина выступа 1 определяется, помимо обеспечения оптимальной турбулезации дутьевого ка, и необходимостью соз Дания надежного охлаждения его водой

Чем больше давление воды, тем меньше требуется 1 и наоборот. Давление охлаждающей жидкости на фурмах изменяется в доменных печах от 2,5 до 5,0 ати. При давлении воды 2,5 ати 1 составляет 5 h, а при 5,0 ати 1 h. Для обеспечения достаточной турбулезации дутьевого потока достаточно иметь 1, равную 1 h, т,е выбор этого размера выступа определяется в основном давлением охлаждающей воды,

Условно принимали, что удовлетворительное перемешивание наступает при ,5, где d(p - внутренний диаметр газодинамической модели.

Значительное влияние на характер взаимодействия потока дутья и струи природного газа оказывает расстоя- ние от края выступа до места ее ввода (S), Модельные испытания показали, что наилучшее перемешивание достигается, когда S находится в пределах 1-5 h. Если расстояние меньше 1 h, то струя выходящего природного газа разрушает турбулентные вихри, образующиеся за выступом, что уменьшает общую турбулентность потока дутья, В случае превышения S величины 5 h перемешивание природного газа с дутьем также снижается, поскольку турбулентные вихри с момента образования смещаются к оси фурмы и уже

не вовлекают в перемешивание весь объем вдуваемого газа. Выбор оптимального S осушествляется по величине расхода природного газа. Чем он выше, тем на большем расстоянии от выступа должен быть подвод и наоборот, О необходимости увеличения S с ростом расхода природного газа говорит и тот факт, что при увеличении расхода газа больше и угол раскрытия струи и следовательно больше вероятность разрушения турбулентных вихрей.

На фиг, I представлена воздушная фурма, общий вид; на фиг. 2-4 - сечение А-А на фиг, 1.

Воздушная фурма содержит водо- охлаждаемый корпус 1, рыльную часть 2, патрубок 3 подвода природного газа, водоохлаждаемый выступ 4.

Предложено несколько вариантов выполнения выступа: I - прямоугольный выступ расположен по всей окружности внутреннего стакана воздушной фурмы (фиг, 2); II - прямоугольный выступ занимает 1/2 окружности внутреннего стакана (фиг, 3); III - прямоугольный выступ занимает 1/4 окружности внутреннего стакана непосредственно перед подводом природного газа (фиг, 4),

Выбор Одного из трех предложенных вариантов должен осуществляться из условий наличия запаса мощности воздуходувных средств на доменную печь, поскольку выступ оказывает определенное сопротивление для прохода газа. Если существует резерв по мощности воздуходувных средств, то можно применять любой из трех вариантов Наиболее целесообразен в зтом случав первый вариант, поскольку смешива- ние добавок и дутья максимальное. Если запас мощности небольшой, то следует применять второй вариант. При третьем варианте потери напора практически отсутствуют. Следует отметить, что даже при третьем варианте смешивание остается высоким.

Данные о потерях напора газа в газодинамической модели для I, II и III вариантов представлены в . табл, 2,

С целью обеспечения надежной работы выступа необходим постоянный приток к нему охлаждающей воды. Для этого в напорной трубке (трубка подводит воду к фурме) делают отверстие

диаметром 1/3-1/4 выходного диаметра напорной трубки. Таким образом, часть свежей воды попадает непосред

ренний диаметр фурм, h - высота выступа.

Таблица 1

ПодВод

гази

фие. 1

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в доменном производстве. Цель изобретения - снижение расхода кокса-достигается за счет улучшения смешивания углеродсодержащих добавок с потоком дутья. Для этого в фурме на внутреннем стакане корпуса перед патрубком подвода углеродсодержащих добавок выполнен выступ высотой (0,10-0,20)D_ф, длиной (1-5)H, расположенный на расстоянии (1-5)H от края отверстия патрубка подвода углеродсодержащих добавок, гдеD_ф - внутренний диаметр фурмы, H-высота выступа. Экономия топлива составляет 5-7 кг кокса на 1 т чугуна. 4 ил., 2 табл.

А-А

А А

Фи9. I

Фиш.У

А-А

фис. 4