Способ регулирования расхода топлива по фурмам доменной печи Советский патент 1992 года по МПК C21B7/24 

1

(21)4872049/02

(22) 08.08.90

(46) 30.09.92. Бюл. № 36

(71)Институт черной металлургии

(72)В.В.Канаев, Л Р.Кулеш, Е.Е.Гаврилов, Ю.А Приходько, В.М.Минаев, И.Г.Товаро- вский, М.Т.Бузоверя, Н.В.Крутас, И.Е.Че- тыркин, В.П.Лозовой и С А.Бадин

(56)Авторское свидетельство СССР Ns 1010135, кл. С 21 В 7/24, 1981.

(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА ПО ФУРМАМ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

(57)Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано

для регулирования расхода топлива по фурмам доменной печи. Измеряют суммарный расход топлива на печь и перепады температуры охлаждающей жидкости на головках сопел. Выравнивают гидравлические сопротивления трубопроводов для подвода охлаждающей жидкости на головки сопел, а количество топлива, подаваемого через фурмы, изменяют, исходя из зависимости

(Дг; 25/|;М125)Уг2-,где Vrj -расход топлива на j-ю фурму; А-Ј суммарный расход топлива на доменную печь; A tj - перепад температур охлаждающей жидкости на головке сопла j-й фурмы; п - число работающих фурм

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для регулирования расхода топлива по фурмам доменной печи

Известен способ равномерного распределения расхода топлива по фурмам доменной печи.

Недостатком данного решения является отсутствие учета распределения дутья по фурмам, отклонение которого от средней величины достигает 50 - 150% Это приводит к нарушению соотношения топлива и дутья и ухудшению использования топлива.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ регулирования расхода топлива по фурмам доменной печи, заключающийся в измересо

с

нии суммарных расходов топлива и дутья на печь, топлива, расхода и перепада температуры воды на каждой фурме и регулировании расхода топлива по фурмам пропорционально величине тепловой нагрузки на каждую фурму

Недостатком известного способа является его низкая эффективность из-за недостаточной обоснованности принципа определения расхода дутья, так как невозможно четкое и точное количественное разделение тепловых нагрузок на потери от дутья за счет конвективной теплоотдачи через внутренний стакан и излучения из фурменного очага через наружный стакан фурмы, которая определяется температурой фурменной зоны и величиной поверхности (высов фурмы, степень экранирования гар- нисажем)

VI о ел

VI VI

Поэтому интегральная тепловая нагрузка не может служить характеристикой действительного расхода дутья на фурму, а регулирование при этом соотношения топливо : дутье не даст ожидаемого эффекта повышения степени использования дополнительного топлива и экономии кокса.

Цель изобретения - экономия кокса и стабилизация хода доменной печи по окружности.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют суммарный расход топлива и перепады температуры охлаждающей жидкости на головках сопел, выравнивают гидравлическое сопротивления трубопроводов для подвода охлаждающей жидкости на головки сопел, а количество топлива, подаваемого через фурмы, изменяют исходя из зависимости:

v,At

1,25

п

ЈAt,

1

1,25

0)

где Vj - расход топлива на j-ю фурму м /ч;

VЈ - расход топлива на печь, м /ч;

Ati - перепад температур охлаждающей воды на головке сопла i-й фурмы, °С;

п - число работающих фурм.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что выравнивают гидравлическое сопротивление трубопроводов для подвода охлаждающей жидкости на головки сопел, а количество топлива, подаваемого через фурмы, изменяют исходя из зависимости:

Vj -Atj1 25/

i - 1

А т,125).

Регулирование расхода топлива по фурмам доменной печи осуществляется следующим образом.

В доменную печь через фурменные приборы поступает высокотемпературное дутье. Для охлаждения элементов фурменных приборов используется вода. На водоводах головок сопл устанавливают регулирующие устройства (дроссельные диафрагмы, регулирующие вентили) и выравнивают их гидравлические сопротивления. Измеряют перепады температуры охлаждающей жидкости на головки сопел фурменных приборов и расход топлива на каждую фурму устанавливают, исходя из зависимости (1).

Элемент фурменного прибора - головка сопла - является калориметром, обладающим постоянством геометрических размеров и относительной чистотой внутренней

поверхности. Количество тепла, теряемого на этом элементе, однозначно зависит от количества физического тепла и газодинамического режима движения дутья, проходящего через фурму.

Тепловое сопротивление передаче тепла теплопроводностью от дутья к охлаждающей воде на участке стенка головки сопла - охлаждающая жидкость пренебрежимо мало (на порядок ниже, чем на участке дутье

- стенка головки сопла), поэтому влиянием этих двух видов термического сопротивления на коэффициент теплопередачи дутье - охлаждающая вода можно пренебречь. С учетом этого общее уравнение конвективной теплопередачи от дутья к охлаждающей воде имеет вид

QJ сж-mj . A tj a j(tg- tj ) F, (2)

где Qj - тепловая нагрузка на головку сопла j-ro фурменного прибора, Вт;

Сж - теплоемкость охлаждающей жидкости, Дж/(кг °С);

rrij - расход охлаждающей жидкости на головку сопла j-ro фурменного прибора, т/ч;

GCj - коэффициент теплоотдачи кон- векций от дутья к водоохлаждаемой части головки сопла, Вт/м °С;

Atj - перепад температур охлаждающей жидкости на головку сопла, °С;

40

Ati tfb x°A tpxoA

tjBXOfl - температура охлаждающей жидкости на входе в водоохлаждаемую полость головки сопла, °С;

выход то же на выходе из головки

сопла, °С;

tg - температура дутья, °С;

tj - средняя температура охлаждающей жидкости на головку j-ro фурменного прибо- ра, °С;

t

вход

+ tf

ЭЫХОД

F - площадь внутренней поверхности водоохлаждаемой головки сопла, м .

Связь между коэффициентом теплоотдачи конвекции от потока дутья к водоох- лаждаемым стенкам головки сопла и скоростью потока дутья имеет вид

Ъо.„fta

cij«Muj j6g-0.018. Rejу ee 0,(M8 Ф

где NUJ - среднее значение критерия Нус- сельта по длине водоохлаждаемой части головки сопла при средней температуре дутья на этом участке и линейном размере канала, равном диаметру головки сопла;

Rej - критерий Рейнольдса для этих же условий;

Яд - коэффициент теплопроводности дутья, Вт/м ч;

d - диаметр головки сопла, м;

GJ - весовой расход дутья, кг/м ч; /и g - динамический коэффициент вязкости дутья, кг/м ч;

Је поправочный коэффициент на газодинамический режим движения дутья.

Из (2) и (3) следует, что

сж d0 25

Я g F (tg - ti ) Је

fig (mjAtj)

MS

w

Из выражения для определения удельного весового расхода дутья

GrrS

(10)

(5)

2 Уд суммарный расход дутья на где уд - удельный вес дутья при нормаль- 5 печь,нм/ч; ных условиях,кг2/м3;2 Vr - то же, топливо (нм /ч; кг/ч),

- нормальный расход дутья через подставив (10) в (9) получим: j-фурменный прибор, м /ч.

№ (5)40vJ- vS,(11)

Vr

.(6)

Решив совместно уравнения 4 - 6 и обозначив комплекс

сж d

,0,25 . г-0,25

0.018 -V Је (tg-ti) У КЭК В6ЛИЧИНХ П°стояннуюдля всех фурменных приборов доменной печи через Ф , получим

Vgj 0(mj At j)

1,25

(7)

Чтобы исключить необходимость замеров расходов охлаждающей жидкости на го- ловки сопел, что упростит технологическую схему контроля расхода горячего дутья по фурменным приборам, предлагается установить одинаковый расход охлаждающей

жидкости на каждую головку сопла доменной печи.

Схема охлаждения доменных печей закольцована. Поэтому давление входящей охлаждающей жидкости одинаково для всех приборов. Примерно одинаково и гидравлическое сопротивление трасс для охлаждения головок сопла . Вследствие этого целесообразно установить одинаковый расход охлаждающей жидкости на уровне среднего на головки сопел для конкретной доменной печи.

Тогда выражение (7) примет вид:

vSr-o

Atj

1,25

.1.25

;

(8)

где Ф Ф-mj - постоянная режимных и геометрических параметров водоохлаждаемой головки сопла для данной доменной печи.

С другой стороны, при постоянном соотношении топлива: дутье на всех фурменных приборах

MS 25Vgj Vrr« ,

(9)

где Vrj - расход топлива на j-ю фурму при нормальных условиях, нм /ч;

30

а - коэффициент расхода дутья,

(10)

(5)

Vr

откуда

о

Vgi

-24 $i- -&2,ф А ч

Ог)

50

окончательно

vr°, - 2 vr-

SAU

.1.25

i 1

10

Зависимость (13) показывает, что предлагаемый способ регулирования расхода топлива по фурмам доменной печи сводится

к определению перепада температур на во- доохлаждаемую головку сопла.

Конкретный пример осуществления способа.

На соплах доменной печи №4 металлургического комбината Азовсталь в хвостовых частях отводящих воду патрубков установили дроссельные диафрагмы, обеспечивающие расход охлаждающей головки сопел воды равным 8,3 м /ч. Измерили перепад температур подаваемой на сопла воды, значения которых приведены в таблице. Расход природного газа на печь составлял 18800м /ч.

Порядок определения расхода природного газа покажем на примере первого фурменного прибора:

1, Ati1|25 3,,96,2. У Uti1l25 120,93;

i 1 .3. VM 18 800 х 4,96/120,93 771 м3А/.

Исходные и расчетные данные заносим в таблицу. Необходимый расход газа на фурму выставляют с помощью регулятора расхода.

В настоящее время контроль в автоматическом режиме за перепадом температур охлаждающей воды на наиболее важных элементах, например фурмы, горновые и ле- щадные холодильники, ведется на многих доменных печах отрасли. Поэтому данный способ позволяет осуществить широкомас-

0

5

0

5

штабное внедрение системы автоматического контроля расхода дутья по фурменным приборам и, как следствие, автоматическое регулирования соотношения расходов дутья и топливных добавок при минимальных затратах средств и времени.

При использовании изобретения ожидаемая эффективность выразится в повышении производительности печи на 2 - 3% и снижении расхода кокса на 1,5-2%. Формула изобретения Способ регулирования расхода топлива по фурмам доменной печи, включающий измерение суммарного расхода топлива на печь и перепадов температуры охлаждающей жидкости на головках сопл, отличающийся тем, что, с целью экономии кокса и стабилизации хода доменной печи по окружности, выравнивают гидравлическое сопротивление трубопроводов для подвода охлаждающей жидкости на головки сопл, а количество топлива, подаваемого через фурмы, изменяют исходя из зависимости

V - / /Л 1.2Ь/ V Л 1.25ч

Vrj - Vr(A tj /2, ) i 1

о где Vrj - расход топлива на j-ю форму;

VrЈ суммарный расход топлива на печь;

Atj - перепад температур охлаждающей воды на головке сопла j-йфурмы;

п - число работающих фурм.