Воздушная фурма доменной печи Советский патент 1975 года по МПК C21B7/16 

1

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано в доменном производстве при подаче в фурменную зону жидкого топлива (например мазута).

Вдувание мазута в горн доменных печей производится в основном через стальную трубку, вмонтированную внутрь воздушной фурмы. При такой конструкции устройства для вдувания мазута расход последнего выше 30-35 кг/т чугуна и лимитируется полнотой сгорания; при более высоких расходах происходит образование сажистого углерода, в результате чего ухудшается осветление воды оборотного цикла газоочистки и снижается эффективность от вдувания жидкого тонлива.

Следовательно, необходимо усовершенствовать устройства для вдувания мазута с целью обеспечения полноты его сгорания при расходе на доменных печах большого объема 100 кг/с чугуна и выше.

Известно устройство для улучшения смешения природного газа с дутьем, в котором выходной конец газоподводяш,ей трубки выполнен в виде щели, вытянутой в направлении, перпендикулярном центральной осн рабочего канала фурмы. Однако указанное устройство применительно к условиям сжигания жидкого топлива не обеспечивает его полного горения, особенно при больших расходах, но следуюш,им причинам;

создается узкий направленный поток тонлива, вследствие чего ухудшается качество распыления и равномерность распределения топлива по всему поперечному сечению фурмы;

из-за воздействия температуры и динамического напора горячего дутья на выходной конец трубки нарушаются заданные размеры щели;

во время остановки печи со взятием на тягу (как показывает опыт работы доменных печей) выходной конец тонкостенной трубки в рабочем канале фурмы отгорает.

Целью изобретения является улучшение условий распыления смешен;ия жидкого топлива с дутьем для обеспечения его полного горения, особенно при больших расходах, повышение надежности работы устройства в условиях высоких температур, снижение потерь температуры жидкого топлива при подаче его в рабочий канал фурмы, простота конструкции устройства и удобство его обслуживания. Это достигается тем, что на конце топливоподводящей трубки, которая пропущена через водоохлаждаемую полость фурмы, установлен паконечник (сопло), выполненный в виде полого цилиндра, выходной конец которого в рабочем канале фурмы оканчивается сферической поверхностью с торцовым отверстием, причем отношение радиуса кривизны сферы сопла и ширине щели равно 5-45, высов сопла в канал фурмы составляет 0,2-0,25 сечепия канала, а по длине фурмы сонла зстановлены со смещением между собой на 50-60 мм.

Отверстие проходит по всей сферической поверхности и части цилиндрической поверхности сопла. При этом сонло размеи1,ают так, что плоскость щели расположена вертикально относительно горизонтальной плоскости воздущной фурмы. Сопло вваривается в корпус фурмы так, что 1/4 часть его длины находится в водоохлаждаемой полости фурмы. При этом сопло наклонено под углом 91 -100° навстречу потоку дутья. Устанавливают два сопла на фурму, и располагают их по ее горизонтальному диаметру со смещением меледу собой. Участок трубки, размещенный в водоохлаждаемой полости фурмы, теплоизолируют.

При использовании описываемого сопла рещаются следующие задачи:

вследствие воздействия потока горячего дутья, имеющего скорость 150-250 м/с, па струю топлива, исходящего в виде тонкой и равномерной по толщине пленки, которая образуется при прохождении топлива через калиброванную щель сопла, осуществляется распыление подаваемого в рабочий канал фурмы жидкого топлива;

за счет образования плоской веерообразной струи топлива увеличивается площадь контакта его с дутьем, что способствует их равномерному перемещиванию по всему поперечному сечению фурмы.

Для получения более высокой разности скоростей потоков топлива и дутья (в результате чего еще более повыщается степень распыления вдуваемого топлива) сопло устанавливают под углом 91 -100° навстречу потоку горячего дутья. Как показывают опыты, оптимальный угол наклона сопла к продольной оси фурмы 95-96°.

Сопло изготавливают из материала высокой теплопроводности, например из красной меди или стали, и вваривают в корпус фурмы так, что задний его конец на участке, составляющем 20-30% от общей длины сопла, охлаждается водой, циркулирующей во внутренней полости фурмы. Охлаждение сопла новыщает его термостойкость и позволяет сохранить заданные геометрические размеры в течение всего периода эксплуатации, чем определяется надежность работы устройства. Охлаждение сопла предотвращает также закоксовывание в выходном канале остаточного топлива при прекращении его подачи, что облегчает обслуживание устройства.

Теплоизоляция, например, прорезиненным щлангом участка топливоподводящей трубки, расположенного в водоохлаждаемой полости фурмы, позволяет сохранить температуру топлива, не допуская увели чения его вязкости, что обеспечивает улучщение распыления и условий сжигаиия.

Подача топлива на фурму через два сонла, расположенных по горизонтальному диаметру навстречу друг другу, уменьщает концентрацию топлива в смеси с дутьем в месте ввода и способствует более равномерному распределению его но всему поперечному сечению рабочего канала фурмы. При этом создается высокая степень распыления и перемещивания повыщенного количества вдуваемого топлива с дутьем. Сопла установлены на различном расстоянии от фланца фурмы, в результате чего предотвращается сконцентрированпость топлива с двух точек ввода на небольщом участке рабочего канала фурмы. Как показывают опыты, оптимальное расстояние точек ввода от фланца 40-60 м с одной стороны и 100-120 мм с другой.

При таком расположении сопел в рабочем канале фурмы осуществляется последовательное с точек ввода горение топлива. Горение топлива с первой точки ввода при более благоприятных условиях (более низкая и равномерная концентрация топлива в дутье и более высокая температура топливовоздущной смеси) способствует турбулизации потока и его подогреву, а следовательно улучщению процесса горения топлива, поступающего с более

отдаленной от фланца точки ввода.

На фиг 1 показана описываемая воздущная фзфма, продольный разрез; на фиг. 2 - фурма со стороны фланца; на фиг. 3 - продольный разрез сопла; на фиг. 4 - сопло, вид

сбоку.

Воздущная фурма состоит из водоохлаждаемого корпуса 1, фланца 2, двух топливоподводящих трубок 3, пропущенных через фланец 2 и водоохлаждаемую полость 4 фурмы. Участки топливоподводящих трубок, расположенных в водоохлаждаемой полости фурмы, защищены теплоизоляцией 5, например прорезиненным шлангом. Выходные концы тонливонодводяп их трубок снабжены соплами 6, которые крепятся к трубкам при помощи резьбы или электросварки. Для охлаждения сопла вварены в корпус фурмы и на 70-80% длины выступают в ее рабочий канал.

Сопло 6 представляет собой полый цилиндр,

выходной конец которого оканчивается сферической поверхностью с торцовым отверстием в виде щели щириной 0,8-2,0 мм и отнощением радиуса кривизны сферы к ширине щели 5-45.

Жидкое топливо, разогретое, например, до 65-110°С, под давлением 5-16 ата поступает из общего коллектора по тонливоподводящим трубкам 3 в рабочий канал фурмы. При истечении топлива через отверстие сопла 6, которое вварено на 1/4 часть длины в корпус I фурмы и наклонено цавстречу потоку дутья под углом 91-100°С, образуется веерообразная струя топлива в виде тонкой пленки, которая распыляется на мельчайщие капельки

горячим дутьем, проходящим по каналу фурмы со скоростью 150-250 м/с.

Подача топлива через два сопла 6, расположенных по горизонтальному диаметру фурмы на различном расстоянии от фланца, обеспечивает равномерное перемешивание с дутьем повышенного количества вдуваемого топлива, чем ускоряется нагрев и испарение распыленных частиц топлива и обусловливается его интенсивное горение практически по всему поперечному сечению рабочего канала фурмы.

Предмет изобретения

1. Воздушная фурма доменной печи, содержап1,ая корпус, соединенный с фланцем, и то пли во подводящие сферические сопла с выходным отверстием в виде щели, выведенные

через внутреннюю стенку корпуса под тупым углом к направлению потока дутья, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества распыления жидкого топлива и предотвращения- закоксования щели, отношение радиуса кривизны сферы сопла к ширине щели равно 5-45, а по длине фурмы сопла установлены со смещением между собой на 50- 60 мм.

2. Фурма по п. I, отличающаяся тем, что высов сопла в канал фурмы равен 0,20,25 сечения канала.

.З

Фиг