Способ ввода газообразного топлива в фурменный прибор шахтной печи Советский патент 1991 года по МПК C21B7/16 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано на доменных печах, работающих с вдуванием газообразного топлива в воздушные фурмы.

Целью изобретения является сокращение расхода кокса за счет повышения эффективности сжигания топлива и путем увеличения пропускной способности тракта, температурного уровня в центральной зоне фурменного прибора и однородности образующейся топливовоздушной смеси.

На фиг. 1 показаны сопло и воздушная фурма, вид со стороны ввода газообразного топлива в сопло; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Сущность способа заключается в том, что газообразное топливо вводят в поток горячего дутья в виде моноструи через боковую поверхность дутьевого сопла под углом 24-27° к оси сопла и на расстоянии 11-17 калибров струи газообразного топлива от выходного сечения фурмы.

Высокотемпературное обогащенное кислородом дутье 1 (фиг. 2) поступает в полость дутьевого сопла 2 фурменного прибора, проходит через фурму 3 и через ее выходное сечение 4 истекает в рабочее пространство печи. Через боковую повесхность сопла 2 под углом о. 24-27° к его оси вводят монострую газообразного топлива 5, например природного газа, на расстоянии

Os

чэ со о

Оч

о

L 11-17 калибров струи газа от выходного сечения фурмы.

При таком вводе газообразного топлива обеспечиваются условия для оптимального газодинамического режима проникновения моноструи газа в относящий поток дутья и минимальные тепловые потери от горящего факела. Ввод топлива 5 круглой струей через боковую поверхность дутьевого сопла 2 обеспечивает проникновение струи практически до оси сопла за счет кинетической энергии холодной струи, при этом происходит слабое расширение газовой струи и осу- ществляется массообмен за счет молекулярной диффузии вещества струи в сносящий поток дутья.

Ввод топлива под углом а 24-27° обеспечивает проникновение газа струей расширенного сечения до оси сопла 2 и плавный поворот этой струи по центру дутьевого канала в направлении выходного сечения фурмы с развитым турбулированным горящим факелом вдоль продольной оси фурменного прибора.

При угле ввода а 24° обеспечивается достаточная однородность смеси газодутьевых компонентов за счет сохранения турбулентного состояния поперечного сечения факела, при этом турбулентность равномерно распространяется в продольном направлении, а поворот факела на продольную ось дутьевого канала носит плавный характер с прямолинейным распределением турбулентной газовой струи по оси фурменного прибора в относящем обтекающем потоке дутья.

При угле ввода а 27° граница взаимодействия газового факела с дутьевым потоком начинает слабо искривляться, степень искривления усиливается при большей величине угла. Сносящий эффект практически сохраняется в пределах а 24-27°. Линии тока дутья слабо деформированы и несущественен тормозящий эффект, присущий встречному взаимодействию газового потока с дутьевым.

При уменьшении угла ввода топлива, например, до величины 23° однородность смеси заметно изменяется по сечению дутьевого канала. Это вызвано искривлением горящего факела вдоль продольной оси фурменного прибора с колебательным процессом взаимодействия с дутьевым потоком по длине.

При увеличении угла ввода топлива, например, до величины 28° взаимодействие газа с дутьем приобретает активный характер с искривлением фронта по границе контакта реагирующих компонентов с

появлением циркуляционных контуров и неорганизованных вихревых зон. В результате турбулизация приобретает неравномерный локальный характер со

значительным тормозящим эффектом, что сопровождается ростом гидравлического сопротивления на 5-8%.

Ввод моноструии топлива под углом « 24-27° на расстоянии 1 11-17 калибров

струи от выходного сечения фурмы приводит к равномерному поперечному взаимодействию реагирующих компонентов и повышению степени однородности по длине дутьевого канала в пределах фурменного

прибора.

Ввод в дутье на расстоянии 11 калибров струи обеспечивает достаточную однородность смеси в пределах фурменного прибора, достигаемую равномерным радиальным

взаимодействием центрального топливного потока с обтекающим дутьевым.

Ввод газа в дутье на расстоянии 17 калибров обеспечивает высокую однородность смеси при допустимой величине

гидравлического сопротивления тракта ее транспортировки.

Уменьшение указанного расстояния менее нижнего предела, например при расстоянии 10 калибров струи, приводит к выносу

процесса смешения за пределы фурменного прибора, при этом степень однородности снижается на 6-10%.

Удаление места ввода газа на расстояние более 17 калибров струи,например на

расстояние 18 калибров газовой струи, приводит к повышению гидравлического сопротивления дутьевого тракта на 8-10% за счет противодействия активно взаимодействующих топливодутьевых компонентов в пределах фурменного прибора с возросшей степенью неорганизованной турбулизэции в выходной части фурмы.

При вводе газа в дутьевое сопло по предлагаемому способу достигается увеличение пропускной способности тракта на 10-20%, температурного уровня в центральной зоне дутьевого тракта после смешения дутья с газом, а также степени однородности смеси перед выходом ее в

рабочее пространство печи.

Пример. Способ опробован на опытном стенде ИЧМ. Использовали экспериментальный образец сопла, конструкция которого предусматривала возможности

варьирования угла ввода реагентов и расстояния от точки ввода до устья фурмы. Опытным путем подтверждены предлагаемые пределы угла ввода топлива в сопло и расстояния от точки ввода до устья фурмы

Результаты экспериментов приведены в табл, 1 и 2.

Опыты проводили при следующих параметрах дутья и природного газа: дутье - атмосферный воздух; температура дутья 1000°С; давление дутья 1 атм; давление газа 3 ати; расход газа 100 м3/ч; диаметр в свету трубки для ввода газа 32 мм. Замеряли следующие параметры: расход дутья (V), температура отходящих газов на выходе из фурмы (Т), содержание метана в дымовых газах (CH/i), теплосъем на Фурме (Q). В первой серии опытов (табл. 1) варьировали угол ввода природного газа в дутье (а), во второй серии (табл. 2) - расстояние от места ввода газа до среза фурмы (L).

Использование изобретения позволяет за счет повышения эффективности сжигания вдуваемого природного газа снизить расход кокса на 0,5-1,5%.

Формула изобретения Способ ввода газообразного топлива в

фурменный прибор шахтной печи, включающий подачу газообразного топлива в виде сплошной круглой струи, в поток дутья через дутьевое сопло, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода кокса

0 за счет повышения эффективности сжигания топлива и путем увеличения пропускной способности тракта, температурного уровня в центральной зоне фурменного прибора и однородности топливовоздушной смеси,

5 струю газообразного топлива вводят через боковую поверхность дутьевого сопла под углом 24-27° к его оси на расстоянии 11-17 калибров струи от выходного сечения фурмы.

Таблица 1

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может использоваться при вдувании в доменные печи газообразного топлива. Целью изобретения является сокращение расхода кокса за счет повышения эффективности сжигания вдуваемого газообразного топлива. Для достижения цели топливо вводят в дутьевое сопло через его боковую поверхность в виде моноструи, составляющей с осью сопла угол 24-27° . Место ввода газообразного топлива отстоит от выходного отверстия фурмы на расстояние 11-17 калибров струи газа. При таком вводе газовая струя доходит до центра воздушной струи и к моменту выхода ее из фурмы в рабочее пространство печи образует с дутьем однородную смесь, что способствует по- вышению полноты сгорания газа и увеличивает газопропускную способность фурменного прибора. 2 ил., 2 табл.

Примечание. L 14 калибров.

Примечание, а.- 25 .

дЈ

Фиг./

Таблица 2

А

А-А

Высокотемперсг/яурнее fym&e

&US.2.