Дутьевая фурма доменной печи Советский патент 1982 года по МПК C21B7/16 

1

Изобретение относится к черной металлургии и может быть исполъзова но в доменном производстве, а именно в фурменном приборе доменной печи для подачи газовоздушной смеси.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фурма доменной печи, содержащая корпус с каналом для подачи дутья, носок и полый фланец, в котором проточены два отверстия, располож-енные. по горизонтальной оси фланца и направленные тангенциально вниз }.

Однако несмотря на то, что ввод газа осуществляется тангенциально в нижнюю часть фурмы, данная конструкция не обеспечивает качественного перемешивания газа с воздухом в полости фурмы как при низком, так и при высоком расходе его, так как практически весь газ поступает узкой етруей и, прижатый потоком дутья, идет лишь в нижней четверти канала фурмы.

Кроме того, большая длина газоподводящих каналов, выполненных в теле фланца фурмы, создает большие потери напора газа, что ведет к плохому перемешиванию газа и дутья и реагированию его с воздухом при любом расходе природного газа.

Целью изобретения является улучшение смешивания газа с дутьем воздуха и снижение потерь напора газа.

Поставленная цель достигается тем, 4TOiB фурме, содержащей корпус с каналом для подачи дутья, носок и полый фланец с тангенциально направленными отверстиями для подачи природного газа, выполнены две пары отверстий, соединяющих газовую полость во фланце с каналом для подачи дутья, которые направлены по касательной вниз и образующей канала и выполнены в двух вертикальных взаимосмещенных плоскостях, причем выходные края первой пары отверстий расположены на горизонтальной оси канала, а выходш)е края второй пары выполненной в плоскости, смещенной относительно первой в сторону носка фурмы, расположены в верхней части канала фурмы. Расположение пар отверстий по ка сательной вниз к образующей канала в двух взаимосмещенных плоскостях обеспечивает качественное смещивание газа с дутьем воздуха за счет встречной, тангенциальной, закрутки газа в канале фурмы,Закрученные струи обладают более высокой-интенсивностью переноса вещества и тепла в сравнении с пограничным слоем. Пр встречном направлении -движения вихрей тангенциальные скорости между вихревыми потоками образуют характе ные всплески, способствующие усилен массообмена. При этом скоросги вне ядра вихря гаснут медпеннее чем в единичном вихре. Пара закрученных потоков возбуждает определенным обр зом организованное движение-соседни слоев, В то же время при слишком большом числе струй-и близком их расположении друг к другу в одной плоскости происходит слияние их, чт ухудшает условия перемешивания. Поэтому во избежании -указанного в предлагаемой конструкции осуществле рассредоточенный в двух плоскостях ввод природного газа. Кроме того,, выполнение второй па ры отверстий в верхней половине полости спосдбствует тому, что. газ располагается не в самой нижней, чет верти канала фурмы, а несколько выш что повышает степень перемешивания и реагирования газа и дутья, при эт сохраняется подвод газа по принципу сверху вниз, обеспечивается тем самым распределение газа под потоко дутья, заглубление его в горн печи, лучшее его .распространение по сечению печи и большее его участие в во становительных- процессах в шахте до менной печи. Выполнен во фланце фурмы полости коллектора газа и тангенциальных от верстий, соединяющих ее ,с каналом фурмы, короткой длины способствует снижению потерь напора газа. На фиг. 1. изображена , разрез, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4.- разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Г-Гна фиг. 3, на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг, А. Устройство представляет собой фурму, состоящую из корпуса в виде внешней 1 и внутренней 2 рубашек, носка 3 фурмы, фланца А, имеющего газовый коллектор, выполненный в виде полости 5. Канал 6 фурмы соединен с коллектором 5 газа двумя парами отверстий 7 и 8, направленными вниз по касательной и образующей канала 6. Первая пара отверстий 7 выполнена в плоскости В-В, вторая пара 8 - в плоскости, смещенной относительно первой в сторону носка 3 фурмы, причем выходные края 9 первой пары отверстий 7 и выходные края 10 вто рой пары 8 расположены в верхней части канала 6 фурмы. Газовая п6лость соединена с газоподводящими патрубками 11 и герметизирована посредством уплотнения, выполненного в виде диска 12. После сверловки отверстий 7 и 8 они с внешней стороны фурмы закрываются штифтами 13, тщательно завариваются и зачищаются. Устройство работает следующим образом. Газ по газоподводяшзим патрубкам 1 поступает в кольцевой коллектор 5 газа, выполненный во фланце А фурмы. Затем газ по отверстиям 7 и 8, направленным тангенциально вниз, поступает в канал 6 фурмы. Приобретая по выходу из отверстий 7 и 8 встречно-тангенциальную закрутку, газ полнее перемешивается с потоком вздуваемого в печь через канал 6 воздуха, что обеспечивает более полное использование газа-восстановителя . Вьшолнение пар отверстий 7 и 8 в двух плоскостях со смещением друг относительно друга предотвращает слияние струй, .способствует качественному, более полному смешиванию газа с воздухом. Вьтолнение второй пары отверстий 8 и верхней части фланца 4 с максимальным смещением на 40° относительно первой пары 7. выбрано конструктивно и из .условий обеспечения распр.еделения вводимого в печь газа практически по всей нижней половине канала 6 -фурмы, что повьш1ает степень перемешивания и реагирования газа и дутья.. С целью предотвращения слияния струй газа вторая пара отверстий 8 выполнена в плоскости, смещенной в сторону носка 3 относительно первой пары 7. Величина смещения выбирается из учета устойчивости вихревых цепочек, которая соблюдается при со отношении C/FI 0,2806, где С - расстояние между взаимосме- щенными плоскостями; Н - расстояние между отверстиям направленными в одну сторон С учетом этого величина смещения плоскостей находится в пределах l/2d - d (где d - диаметр тангенциальных отверстий) и выбирается для каждого конкретного случая. Кро ме того, расположение выходных краев 9 и 10 отверстий 7 и 8 в верхней половине канала обеспечивает ввод газа в фурму по принципу свер ху вниз и расположение газа под по током воздушного дутья. В этом случае газ, перекрытый сверху потоком воздуха, транспортируется вглубь горна и равномерно распределяется по радиусу печи. Улучшение смешивания газа с воздухом за счет встречно-тангенциальной закрутки, улучшение организации движения слоев газа с воздухом, рас средоточение потоков газа, винтовая закрутка его сверху вниз приводит к повышению степени использования газа-восстановителя, снижению расхо да кокса, увеличению производительности печи. Кроме того, меняя интенсивность закрутки взаимодействующих потоков путем, например, увеличения скорости струей, мохшо оказать воздействие на количественные характеристик такого движения. Выполнение в конструкции фурмы отверстий, соединяющих, газовый,коллектор с каналом фур мы, короткой длины способствует сни жению потерь напора газа, что дает возможность увеличить соответственно количество подаваемого в печь га за без сокращения расхода дутья, или напротив, в случае необходимости, повышать форсировку хода печи увеличением количества дутья без существенного изменения добавок к нему газа, а следовательно, и удельного расхода кокса. Испытания опытныл образцов на ММК воздушных фурм с односторонним тангенциальным вводом природного газа через фланец показали их технологическое преимущество перед фурмами обычной конструкции.. Было установлено отсутствие в периферийном газе высоких концентраций водорода, что свидетельствует о повышении степени его использования. При сопоставлении результатов плавок на опытных фурмах с л чшим месяцем работы доменной печи на обычьшх фурмах с газоподводящей трубкой, загнутой навстречу потока дутья, установили, что удельный расход кокса сократился, а суточная выплавка чугуна возросла примерно на 1%. Формула изобретения Дутьевая фурма доменной печи, содержащая корпус с каналом для подачи дутья, носок и полый фланец с двумя тангенциально направленными отверстиями для подачи природного газа, отличающаяся тем, что, с целью улучшения смешивания газа с дутьем, она выполнена с двумя парами отверстий, соединяющих газовую полость во фланце с каналом для подачи дутья, которые направлень по касательной вниз и образующей канала и выполнены в двух вертикальных взаимосмещенных плоскостях, причем выходные края первой пары отверстий расположены на горизонтальной оси канала, а выходные края второй пары, выполненной в плоскости, смещенной относительно первой в сторону носка фур№1, расположены в верхней части канала фурмы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Доменное производство. Сборник.М., Металлургня, 1975, с. 70-75.

Подвод газо

Риг.1

Г

-I

в

А-/1

Фиг. 2

6-5

Фиг.3

в-и

Г-Г

&-д