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

(54) ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЁЭДС

1

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к дутьевым фортлам, предназначенным для подачи в доменную печь комбинированного дутья, преимущественно при работе на коксовом газе или на смеси коксового с природным газом.

В современном доменном производстве все чаще применяют углеводородсодержащие реагенты для улучшения структуры восстанови- |g тельных газов. Осуществляют это путем ввода реагентов в дутьевой канал фурмы. В качестве углеводородсодержащих реагентов обычно используют природный, коксовый или смешанный природно-коксовый газы. Переход на ,j подачу в дутье коксового газа значительно снижает средний срок службы дутьевых фурм за счет коррозии медных стен сернистыми соединениями и повьпиенного тепловыделения при ropeifflH газа на участке между его вво- JQ иоц в дутьевой канал и передним торцом фурмы. Износ корпуса приводит к появлению течи, выходу из строя дутьевой фурмы и остановке печи.

Нанболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является дутьевая фурма доменной пе«ш, содержащая корпус с дутьевым каналом и головкой, водоохлаждаемую полость с гаэоподводящей трубкой с насадкой в виде сопла Лаваля, выведеннсж в дутьевой канал (1).

Основным недостатком такой конструкция является низкая эксплуатационная стойкость фурмы, связанная с невозможностью получения необходимых скоростей истечения газовой струи, в результате чега время пребывания газовою потока в jvyrbCBOM канале превышает инкубационный период воспламенения газа. Последнее приводит к воспламенению и горению топлива непосредственно в дутьевом канале, в его теплонапряженной головной части, что оказывает коррозионное и тепловое во действие на металл корпуса. К недостаткам этой конструкции следует отнести также попадание значительной части струи газа в периферийную зону горна печи, в которой недостатка кислорода затруднена газификация сажистого углерода - продукта разложения метана, a также ухудшается использование в печи восстановительной способности газа в результате меньшей загруженностк периферии шахты и заплечиков железнорудными окислами. Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости фурмы путем снижения коррозионного и теплового воздействия газовой струи на стенки дутьевого канала корпуса фурмы, а также улучшение распределения восстановительных реагентов по сечению печи. Это, в свою очередь, позволяет повысить производительность доменных печей при работе на коксовом газе или на смеси кок сов ого и природногогазов и снизить удельный рас ход кокса на вьшлавку чугуна. Поставленная цель достигается тем, что в дутьевой фурме доменной печи, содержащей корпус с дутьевым каналом и головкой, водоохлаждаемую полость с газоподводящей трубкой с насадкой в виде сопла Лаваля, выведенной в дутьевой канал, ось сопла направлена под углом 35-45° к продольной оси фурмы и пересекается с ней на расстоянии 0,1-0,4 диаметра дутьевого канала от торца головки. Такое выполнение фурмы позволяет осуществить движение газовой струи, содержащей -углеводородные компоненты, со сверхзвуковой скоростью и вынести процесс горе1тя за канал фурмы, в рабочее пространство печи, в центральную часть окислительной области фурменим зоны . При этом время пребывани газов в дутьевом канале фурмы меньше инкубационного периода воспламенения газа. Устранение непосредственного контакта газовой струи со стенкой дутьевого канала фурмы практически исключает коррозионное воздействие на корпус фурмы сернистых соединений, а также значительно уменьшает приток тепла к фурме, что позволяет повысить срок ее службы, снизить потери тепла (с охлаждающей водой) и сокращает число незапланированных остановок доменной печи, в результате чего повышается производительность печи и снижается расход кокса. На фиг. I изображена дутьевая фурма доменной печи, продольный разрез; на фиг. распределение компонентов газа в фурменной зоне печи. Фурма содержит водоохлаждаемый полый корпус 1 с головкой 2, через полость корпу са в дутьевсй канал 3 вьгаеден газоподводящий патрубок 4. Выхо;хной конец патрубка выполнен в виде сопла 5 Лаваля ось которого направлена под углом А к оси фурмы и пересекается с нею на расстоянии Б диаметра дутьевого канала от торца головки. При этом оптималыгае З1гаче1ше угла А находится в пределах 35-45°, а оптимальнор значение расстояния Б - в пределах 0,1-0,4 диаметра дутьевого канала, Выходной торец сопла 5 может быть вьтолнен заподлицо со стенкой дутьевого канала, однако целесообразней вы полнение среза сопла осуществить под углом 90 к оси сопла. Последнее обеспечивает газовой струе в процессе истечения лучшую сформированность и жесткость. Устройство работает следующим образом. Газ под давлением, превосходящим давление в печи на 2-3 кг/см, поступает к соплу 5 через газоподводящий патрубок 4. Одновременно через дутьевой канал 3 подают горячее дутье с телетературой 1100-1300°С, а полый корпус 1 фурмы интенсивно омывают охлаждающей водой В процессе истече1ШЯ газа через сопло 5 Лаваля газовая струя формируется, повьщ1ает свою жесткость и с высокой (сверхзвуковой) скоростью истекает через дутьевой канал 3 совместно с дутьем в рабочее пространство печи и восаламеняется за торцом фурмы, в циркуляционной зоне горна. При этом горение газообразного топлива происходит в окислительной зоне рабочего пространства, где выделяемое тепло не воздействует на корпус 1 фурмы Истечение газовой струи через сопло 5 Лаваля . обеспечивает скорость движения 350-450 м/с, а размещение сопла 5 под углом 35-45° и пересечение его оси с осью фурмы на рассЮ ЯШ1И 0,1-0,4 диаметра дутьевого канала от торца головки обеспечивает время пребывания топлива в дутьевом канале 3 фурмы меньше инкубационного периода воспламенения. В этом случае практически отсутствует непосредственный контакт газовой струи с корпусом фурмы и значительно С1тжено тепловое и коррозионное воздействие продуктов горения на поверхность корпуса фурмы, расположенного в рабочем пространстве горна печи. Уменьшегше угла А наклона сопла менее 35° и расстояния Б менее величины 0,1 приводит к соприкосновению верхней части головки 2 с продуктами горения, что разрушает ее в местах контакта за счет теплового и коррозионного действия высокотемпературных газов, содержащих сергшстые соединения. Увеличение угла А наклона сопла более 45° и расстояния Б более величины 0,4 приводит к соприкоснозенмю нижней части поверхности дутьевого канала 3 с продуктами горения и разрушает корпус фурмы в местах контакта, а также приводит к увеличению при тока тепла к водоохлаждаемому корпусу I, что, в свою очередь, повышает TeMneriaiypy охлаждающей водь и отложение солей в охлаж5

даемой полости, а также увеличивас потери тепла с водой.

Оптимальное значение величин А н Б определены в процессе стендовых испытаний. Фурма с диаметром дутьевого канала 180 мм испытывается в камере сгорания с противодавлением в 3 атм. В качестве топлива используют коксовый газ.

Расход коксового газа составляет 20002500 нм/ч, а давление газа находится в пределах 5-6 атм. Сопло Лаваля выполнено с критическим диаметром 20 мм и углом раскрытия сопла 8°,

Изобретение позволяет повысить зксплуатационную стойкость фурмы за счет устранения непосредственного контакта факела с металлом корпуса и головки, снижения притока

тепла к охлаждаемой поверхности и коррозионного воздействия сернистых соеданений.

Формула изобретения Дутьевая фурма доменнсж печи, содержащая корпус с дутьевым каналом и головкой, водоохлажддемую полость с газоподводяикй трубкой с насадкой в виде сопла Лаваля выведенной в дутьевой канал, отличающаяся тем, что, с целью повышетя ее стойкости, ось сопла направлена к продольной оси фурмы под углом 35-45° и пересекает ее на расстоянии 0,1-0,4 диаметр дутьевого канала от торца головки.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертнзе 1. Патент Франции V 2122682, кл. С 21 В 7/00. 1972.

(fiut. 2