Устройство получения водомазутной эмульсиидля ВдуВАНия B дОМЕННую пЕчь Советский патент 1981 года по МПК C21B7/16 

иарок обладает повышенной вязкостью по сравнению с мазутом легких марок (А. И. Карабин и др. Сжигание жидкого топлива в промышленных установках, «Металлургия, 1966, с. 9-10, 12-13, табл. 1 и 3), что при суш,ествующей конструкции подвода его в коллектор плунжерного блока вызывает вибрацию иодводяш,их трубопроводов мазута и всего плунжерного блока, а также неравномерную работу всасывающих клапанов и неустойчивую работу всей установки. Повышенная вязкость мазута значительно затрудняет условия очистки картера плунжерного блока от попадаюшего в него мазута. К тому же в установке использована демпферная емкость, связанная жестко с технологической линией подачи эмульсии в доменную печь, а давление мазута перед коллектором всасываюших клапанов ограничено 2 кг/см, как показывает опыт, превышение этого значения вызывает повышенный стук и износ всасываюш,их клапанов. Целью изобретения является устранение указанных недостатков, улучшение качества водомазутной эмульсии, поступающей в доменную печь, повышение коэффициента замены кокса мазутом и надежности работы всей установки в целом, повышение технико-экономических показателей доменной плавки и качества чугуна. Эта цель достигается тем, что обший трубопровод подачи мазута подключен через перемешиваюшие устройства с двух противоположных сторон к всасывающему коллектору, оборудованному подпружиненными всасывающими клапанами, а картер плунжерного блока снабжен трубопроводом подвода и отвода из него нагретой до 70- 95°С подаваемой в общий мазутопровод последовательно через накопительную емкость и насосы-дозаторы замазученной, смывочной воды, связанные обратной связью с датчиками контроля влажности обводненного мазута, готовой эмульсии и регулятором поддержания ее заданной влажности. Кроме того, к переходному трубопроводу, подающему мазут от нагнетательного коллектора к гомогенизирующей головке, подсоединена отводным трубопроводом демпферная емкость, выполненная в виде герметичного цилиндра, в котором расположен соединенный с трубопроводом подачи эмульсии отводной трубопровод эмульсии, выходное отверстие которого находится на расстоянии 1/4 его диаметра от нижнего основания цилиндра, причем демпферная емкость заполнена на 30-40% по объему сжатым воздухом под давлением 60-150 кг/см и остальной ее объем заполнен жидким маслом, разделенным между собой и между водомазутной эмульсией и маслом подвижными перегородками. Вместе с этим иакопительная емкость снабжена трубопроводом подачи иодогретой до 70-95°С воды посредством насоса-дозатора, связанного обратной связью с датчиком контроля уровня в ней воды через регулятор поддержания заданного его значения и насосом-дозатором подачи подогретой воды в картер плунжерного блока. Производительность перемешивающих устройств в 2- 3раза превышает производительность насоса высокого давления, а трубопровод, подводящий мазут во всасывающий коллектор, подсоединен усреднительно-циркуляционным трубопроводом с трубопроводом, подающим обводненный мазут на пере.мешивающие устройства. Кроме того, при использовании в установке двух и более насосов высокого давления их нагревательные коллекторы подсоединены через переходные трубопроводы индивидуальными вводами к общей гомогенизирующей головке, снабженной одним трубопроводом готовой водомазутной эмульсии, а также переходные трубопроводы каждого насоса подключены отхаельными трубопроводами к общему отводному трубопроводу, соединенному с демпферной емкостью. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - конструкция всасЕзшающего клапана плунжерного блока (узел I фиг. 1); на фиг. 3 - конструкция демпферной емкости; на фиг. 4 - схема компановки устройства при использовании в пей двух или более насосов высокого давления. Устройство (фиг. 1) включает насос 1 высокого давления, с картером 2 плунжерного блока 3, имеющим всасывающие 4 и нагнетательные 5 коллекторы, снабженные соответственно подпружиненными всасывающими 6 и нагнетательными 7 клапанами, оборудована подводящим магистральным трубопроводом 8 обводненного мазута с фильтром 9, с датчиками давления 10, температуры 11 и влажности 12, перемешивающй ми устройствами 13, подающими перемешанный и усредненный мазут с противоположных сторон во всасывающий коллектор 4посредством двух мазутопроводов 14 с подсоединением их к усреднительно-циркуляционному мазутопроводу 15, причем на выходе нагнетательный коллектор 5 подсоединен переходным трубопроводом 16 к гомогенизирующей головке 17, соединенной с мазутопроводом 18, подающим готовую водомазутную эмульсию в доменную печь и оборудовапиым датчиком влажности 19, расходомером 20 мазута, а также соединенным циркуляционным трубопроводом 21 эмульсии с магистральным мазутопроводом 8 перед датчиком 12 влажности по ходу движения мазута, и кроме того, к переходному трубопроводу 16 подсоединена отводным трубопроводом 22 через вентиль 23 демпферная емкость 24, заполненная жидкостью 25 типа индустриального масла, поступающей по трубопроводу 26 с запорным вентилем 27, а также сжатым воздухом 28,

периодически нагнетаемым из баллона 29 по воздухопроводу 30 с запорным вентилем 31. Картер 2 снабжен трубопроводом 32 периодического ввода подогретой до 70- 95°С воды насосом-дозатором 33 и трубопроводом 34 отвода замазученной, смывочной воды в накопительную емкость 35, оборудованную трубопроводом 36 ввода подогретой до 70-95°С воды, подаваемой насосом-дозатором 37, связанным обратной связью 38-40 через регулятор 41 заданного уровня воды в емкости с насосом-дозатором 33 и датчиком 42 уровня воды. Дополнительно накопительная емкость соединена трубопроводом 43, снабженным фильтром 44, с магистральным трубонроводом 8 через насос-дозатор 45 замазученной, смывочной воды, связанной обратной связью 46-48 через регулятор 49 заданной влажности эмульсии с датчиками 12 и 19 соответственно влажности обвотненного мазута и эмульсни. Всасывающий клапан 6 (фиг. 2) находится внутри плунжерного блока и включает клапан 50 и пружину 51, которая опирается с одной стороны на клапан 50 и с другой - на корнус 52 нлунжерного блока 3. Демпферная емкость 24 (фиг. 3) включает отводной трубопровод 22, выходной конец которого находится на расстоянии 1/4 внутреннего диаметра от нижнего основания емкости, и разделительные подвижные перегородки 53, 54 из легковесного маслостойкого материала соответственно между эмульсией и жидкостью, между жидкостью и сжатым воздухом, который занимает 30-40% объема демиферной емкости, а остальной объем заполнен жидкостью . При использовании в установке двух и более насосов 1 высокого давления (фиг. 4) их нагнетательные коллекторы подсоединены через переходные трубопроводы 16 индивидуальными вводами к обшей гомогенизирующей головке 17. снабженной одним трубопроводом 18 готовой водомазутной эмульсии, поступающей в доменную нечь. а также переходные трубопроводы 16 каждого насоса подключены отдельными трубопроводами 55 к общему отводному тоубопроводу 22. соединенному с демпферной емкостью 24 (фиг. 3).

Устройство работает следующим образом.

Обводненный мазут из хранилища поступает по магистральному трубопроводу 8, снабженному бильтром 9, датчиками давления 10. температуры 11 и влажности 12, на перемеигавающие устройства 13, в качестве которых можно использовать насосы птестеренного типа, где происходит предварительное перемешивание мазута с водой с получением грубой во.г1,омазутной эмульсии, которая по мазутопроводу 14 с двух противоположных сторон подается во всасывающий коллектор 4 плунжерного блока 3 насоса 1 высокого давления и затем, проходя подпружиненные всасывающие клапаны 6, поступает через нагнетательные клапаны 7 в нагнетательный коллектор 5, из которого под давлением 60-150 кг/см, создаваемым плунжерами насоса высокого давления, грубая эмульсия вводится по переходному трубопроводу 16, соединенному отводным трубопроводом 22 с демпферной емкостью 24. в гомогенизирующую головку

17, из которой готовая тонкодисперсная водомазутная эмульсия ноступает на фурмы доменной печи по трубопроводу 18, снабженному датчиком влажности 19 и расходомером 20 и соединенному с трубопроводом 8 обводненного мазута циркуляционным трубопроводом 21, обеспечивающим сброс избытка эмульсии сверх необхо 1имого ее расхода на доменную печь и не вызывая при этом дополнительного обводнения

мазута. Всасывающий клапан 50 выполнен подпружиненным посредством пружины 51, которая создает противодавление, опираясь с одной стороны на клапан 50 и с другой- на корпус 52. Такая конструкция клапана

устраняет новыщенный стук и износ всасывающих клапанов 50, а также устраняет вибрации мазутопроБОдов 14 и всасывающего коллектора 4, что происходило, как показывает опыт эксплуатации насосов высокого давления без подпружинивания всасывающих клапанов, при заборе обводненного мазута из магистрального мазутопровода и при возмол ных технологических толчках при превыщении давления мазута

более 2 кг/см.

Ввод мазута через два мазутопровода 14 с противоположных сторон во всасывающий коллектор 4 плуижеоного блока 3 обеспечивает равномерное поступление гпубой эмульсии в коллектор 4 и на всасывающие клапаны 6. что устраняет вибрапии плунжерного блока 3. неравномерную и неу тойчивую работу клапанов 6 и всей установки в целом, особенно при работе на

мазуте тяжелых марок, обладающем повышенной вязкостью.

Параметры давления ЭМУЛЬСИИ в нагнетательном коллекторе 60-150 кг/см объясняются необходимостью получения в

эмульсии капель воды с максимальным размером 2 мкм в соответствии с требованиями теопии горения (Бюллетень ЦНИИЧМ. 1974. ЛГо 6. с. 60). Повыщение давления выше 150 кг/см неиелесообпазно.

так как это не ПРИВОДИТ к .чяметному измельчению размеров капли (Ли Л. У. Лвигятрли внутреннего сгопания, т. 1, М-Л.. ОНТМ, . с. 108-137).

ЛемпгЬерная емкость 24 восппинимяет по

отводному трубопровотл 22. выходной конец которого расположен на расстоянии 1/4 его внутреннего диаметра от основания емкости, пульсирующее давление, возникающее в переходном трубопрододе 16 и нягнетательном коллекторе 5 вследствие цикличной работы клапанов 7, за счет того, что она выполнена в виде герметичного цилиндра, заполненного на 30-40% в верхней части воздухом 28 под давлением 60- 150 кг/см2, равному установленному рабочему давлению эмульсии в нагнетательном коллекторе, и остальной ее объем заполнен жидким маслом типа индустриального, а для уменьшения растворимости воздуха в масле и перемешивания мазута с маслом, а также для восприятия и гашения энергии при изменении давления в коллекторе 5 и переходном трубопроводе 16 в демпферной емкости установлены подвижные разделительные перегородки из легковесного маслостойкого материала на границе слоев эмульсия - масло в виде круга 53 ина границе воздух - маслО в виде кольца. Расстояние отводного трубопровода 22 от нижнего основания демпферной емкости установлено из соотношения равенства площади внутреннего сечения отводного трубопровода 22 боковой поверхности воображаемого цилиндра, диаметр которого равен внутреннему диаметру отводного трубопровода 22 (d внутр.), а его высота (Я) равна расстоянию от нижнего основания демпферной емкости до среза выходного отверстия отводного трубопровода 22, что можно выразить математически

внутр ,уН

- HWgHyrp I

откуда Я 1/4 йвйутр.

Экспериментально подтверждено, что увеличение этого расстояния более 1/4с внутр приводит к выбросам эмульсии и к контактированию ее с воздухом, что создает условия для загустевания, затвердевания из-за потери жидкоподвижности водомазутной эмульсии, так как температура застывания мазута марок М40, М100, М200

находится на уровне +25|-42°С (М. Б.

Равич. Топливо и эффективность его использования, «Наука, М., 1971, с. 215, табл. 85). Уменьшение же указанного расстояния приводит к вибрации переходного трубопровода 16 и гомогенизирующей головки 17. Жидкое масло типа индустриального, обладающего температурой застывания на уровне -1030°С (Н. И. Черножуков. Технология нефти, ч. III, ГОСТОПТехника, М-Л., 1952, с. 141) обеспечивает хорошие условия для эксплуатации демпферного устройства и соответственно всей установки. Соотношения относительных объемов жидкости и воздуха подобрано экспериментальным путем с учетом обеспечения прекращения вибрации установки при широком диапазоне изменения давления в нагнетательном коллекторе. Демпферное устройство 24 предлагаемого типа гибко связано с технологическим потоком мазута, а его установка перед гомогенизирующей головкой по ходу движения эмульсии создает стабильные условия для работы гомогенизирующей головки, также установки в целом и устраняет полностью ее вибрации.

5 Стабилизация влажности эмульсии обеспечивается следующим образом. Подогретая до 70-95°С вода по трубопроводу 32 периодически по мере необходимости посредством насоса-дозатора 33 подается в

0 картер 2 плунжерного блока 3 для смыва из картера мазута, попадающего в него при работе через неплотности плунжеров насоса 1 высокого давления и затем по трубопроводу 34 в накопительную емкость

5 35, в которой поддерл ивается постоянный ее уровень путем дополнительного ввода подогретой до 70-95°С воды по трубопроводу 36 насосом-дочатором 37, связанным обратной связью 38-40 через регулятор

0 41 заданного уровня воды в емкости с насосом-дозатором 33 и датчиком 42 уровня воды. Из накопительной емкости 35 но трубопроводу 43 через фильтр 44 подогретая до 70-95°С смывочная замазученная вода

5 подается в трубопровод 8 обводненного мазута насосом-дозатором 45, связанным обратной связью 46-48 через регулятор 49 заданной влажности эмульсии с датчиками 12 и 19 соответственно влажности обводненного мазута и готовой водомазутной эмульсии. Температура воды должна находиться в пределах 70-95°С, так как с одной стороны при этом обеспечивается быстрый смыв вязких масс мазута, особенно

5 тяжелых марок, из картера 2 и с другой стороны не снижаются физические свойства обводненного маз)та после дозирования воды насосом-дозатором 45, так как по техническим требованиям доменного нро0 изводства для улучшения условий сгорания мазута в фурменном очаге его температура должна находиться на уровне 100°С (Сталь, № 2, 1978, И. М. Пефтиев, А. Г. Попов, А. Я. Воробьев и др., с. 108). Кроме

5 того, использование смывочной замазученной воды в технологическом потоке получения водомазутной эмульсии и вдувания ее в доменную печь исключает возможность загрязнения водного бассейна.

0 Для улучшения качества грубой водом азутной эмульсии, получаемой после перемешивающих устройств 13, производительность перемешивающих устройств превышает в 2-3 раза производительность насо5 са 1 высокого давления, что обеспечивает

2-3-кратное перемешивание мазута в коН

туре циркуляции по усреднительно-циркуляционному трубопроводу 15.

При использовании в установке двух и

0 более насосов 1 высокого давления (фиг. 4) грубая водомазутная эмульсия вводится по переходным трубопроводам 16 от каждого насоса самостоятельными вводами в общую гомогенизирующую головку 17,

5 снабженную одним трубопроводом 18 готовой эмульсии, поступающей в доменную печь, дополнительно пульсирующее давление грубой эмульсии подается через отдельные трубопроводы 55, подсоединенные к переходным трубопроводам 16 и к общему отводному трубопроводу 22 эмульсии, на демпферную емкость 24. Такая компановка установки получения водомазутной эмульсии дополнительно способствует обеспечению полного прекращения вибраций отдельных ее узлов, существенно упрощает настройку установки и регулирование качества водомазутной эмульсии, а также более рациональному использованию рабочих площадей при высоких объемах производства.

Использование предложенной установки для получения тонкодисп«рсной водомазутной эмульсии, подаваемой в фурменную зону доменной печи, позволяет эффективно применять в доменной плавке обводненный мазут, особенно тяжелых марок, без сажеобоазования, без загрязнения водных бассейнов и тем самым стабилизирует ход доменной печи и повысит на 5-10% коэффициент замены кокса мазутом, особенно при высоких его расходах, более 100 кг/т чугуна и высоком обогащении дутья кислородом более 30%, что обеспечит снижение удельного расхода кокса дополнительно на 5-10 кг/т чугуна, повысит качество чугуна, стабильность его химического состава, что особенно важно при использовании чугуна для кислородно-конвертерного передела, а также улучщит работу газоочистного тракта доменной печи за счет исключения уноса с колощниковым газом мелкодисперсного углерода пиролиза мазута вследствие улучщения процессов горения его в фурменном очаге.

Формула изобретения

1. Устройство получения водомазутной эмульсии для вдувания в доменную печь.

содержащее запорную и регулирующую аппаратуру, фильтры для очистки мазута и воды, трубопроводы подачи мазута из его хранилища и воды через насос-дозатор в общий трубопровод подачи мазута, подключенный к насосу высокого давления, имеющих плунжерный блок с картером, с всасывающим и нагнетательным коллекторами, оборудованными всасывающими и

подпружиненными нагнетательными клапанами, гомогенизирующую головку, подсоединенную трубопроводом к нагнетательному коллектору и трубопровод подачи эмульсии в доменную печь, отличающеес.я тем, что, с целью повыщения надежности работы устройства и улучщения качества водомазутной эмульсии, устройство сообщено демпферной емкостью, которая подсоединена отводным трубопроводом

к трубопроводу, подающему мазут от нагнетательного коллектора к гомогенизирующей головке, а в общий трубопровод подачи мазута встроены перемещивающие устройства, подключенные с двух противоположных сторон к всасывающему коллектору, при этом картер плунжерного блока сообщен с трубопроводом подвода и отвода замазученной воды, соединенным последовательно через накопительную емкость и

насос-дозаторы с общим трубопроводом подачи мазута.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что демпферная емкость выполнена в виде герметичного цилиндра, в котором

расположен отводной трубопровод ЭМУЛЬСИИ, выходное отверстие которого размещено на расстоянии 1/4 его внутреннего диаметра от нижнего основания цилиндра,

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Проспект на установку получения водомазутной эмульсии, фирма Gaulin Согроration, England

а ю/f

t±:

-л JJ

J

ff

фуг, 2

4

wym/j.