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

(54) ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к черной металлургии и может бъ1ть использовано в доменном производстве при подаче в фурменную зону заменителей кокса, например природного газа. Подача природного газа в горн доменной пеад производится, как правило, через одну газоподводящую трубку, проходящую через водоохлаждаемую полость воздушной фурмы и выходящую в верхнюю полость фурмы на расстоянии 150-200 мм от ее среза. Диаметр газоподводящей трубки, определяющий П1Ж постоянном давлении природного газа глубину проникновения его струи в поток дутья, выбирается из условия обеспечения максимального расхода природного газа и остается неизменным при изменении расхода природного газа на фурму. Даже при наличии в цехе доменных печей разного объема, работающих с различными соотношениями скоростей потоков природного газа и дутья, воздушные фурмы чаще всего оборудуются газоподводящими труб ками одинакового внутреннего диаметра. Недостатком применяемого подвода является отсутствие возможности регулирования глубинь проникновения струи природного газа в поток воздуишого дутья и поддержания ее величин на оптимальном уровне при изменении его расхода, что отрицательно сказывается на полноте окисления природного газа и равномерности распределения продуктов сгорания по сечению печи, а в конечном счете - на коэ«| фициенте замены кокса природным газом или другой топливной добавкой. Относительная глубина проникновения определяется завиа1мостью К V .. -абсолютная глубина проникновения;- диаметр выходного сечения газоподводящей трубки; -опытный коэффициент, зависящий от угла встречи, при а - 90° величина К наибольщая и составляет 2,2; WrHW. скорости потоков газа и дутья Г Д соответственно; плотности потоков газа и дуть в рабочих условиях соответс Из этой зависимости следует, что величение глубины проникновения и, следовательно, степени смешения способствует ввод струи газа под углом 90 к потоку дутья и увеличение скорости газа за счет уменьшения сечения газоподводящей трубки (при постояго1ом давлении природного газа). При постоянном диаметре газоподводящей трубки уменьшение расхода природного газа приводит к уменьшению глубины проникновения его струи в поток дутья и уменьшению степени его использования в печи, Так, для условий доменной печи объемом 1033 м при внутреннем диаметре газоподводяшей трубки 22 мм и дааметре воздушной фурмы 180 мм уменьшение расхода природного газа с 13% по отношению к дутью до 7 и 5% приводит к уменьшению глубины проникновения с 91 м до 51 и. 40 мм соответственно. При h менее 90 мм (ось фурменной зоны наблюдается неполнота сгорания природного газа в фурме, неравномерность распределеш1Я продуктов его сгорания по сечению горна, что ухудшает эффективность использования природного газа в печи. Значительное проникновение струи газа за осевую зону (h 90 мм также отрицательно сказьшается на эффективности использования газа, так как в этом случае факел горения его приближается к противоположной от места ввода газа стенке . фурмы, что приводит к возрастанию тепловых потерь с охлаждающей водой. Таким образом имеется технологаческая целессобразность под держания гяубинь проникновения струи природного газа при изменении его расхода на оптимальном уровне (Ь). Достигнуть этого можно, если ввод природного газа в воздушную фурму осуществить через две или более трубок переменного сечения. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является дутьевая фурма доменной печи, содержащая водоохлаждаемый корпус с каналом для подвода дутья, фланец и топлквоподводящие трубки, проходящие через водоох лаждаемую полость фурмы и соединенные с каналом , . Недостатком зтой фурмы является отсутствие возмойсности изменять скорость природного газа, так как обе трубки имеют одинаковый диаметр. 90 4 Двль изобретешь - создание условий ля регулирова1шя глубины проникновения риродного газа и улушиепия смешения его дутьем, повышение равномерности распредеения водорода по сечению ле«ш и степени исопьзоватгая восстановительной энергии газоого потока, Указангая цель достигается тем, что в урме трубки вьшолнены с разными выходыми сечениями, составляюшими 0,4-1,2 и 1,2-5,0% площади выходного сечения канала урмы, Подача через несколько трубок разного иа1С1етра осуществляется с целью уменьшить сопротивление газопояводящего тракта в случае недостаточного давления природного газа, Переключеш1е подачи газа осуществляется кра ном, установленным вблизи фланца фурмы. идя того, чтобы исключить течение топливного потока по внутре1шей поверхности фурмы и обеспечить хорошее смешение с дутьем скорость истечения природного газа (мазута) при реально возможных изменениях его расхода должна составлять 0,7-1,2 скорости дутья. При уменьшении зтого отношения ниже 0,7 наблюдается ухудшение степени окисления природного газа в фурменной полости и его использова1шя. Увеличение зтого соотношешся выше 1,2 приводит к перемешению факела к противоположной стенке фурмы и существенном) увеличению потерь тепла с охлаждающей водой, Указанньш диапазон соотношения скоростей потоков обуславливает проникновение газа к центру фурмы при незнач1ггельном увеличепии тепловых потерь через фурму, Задаваясь величиной h., раиной - dф , и величиной Wp2 - , равной 0,7 н 1,2, по преобразованной формуле (1) d А можно найти диаметры трубок, обеспечивающих оптимальное условие замедишания природного газа с дутьем для указаниьгх соотношений их скоростей, определяемых изменение расхода природного газа.; Для типичных условий плавки 1д 1100°С, 4 атм, р 6 атм, Рр 4,02 г/см Рд 4 атм, P-J - V U1..1, рр л f4.i /Ч11 rij 1,02 г/см, drt, 180 мм, величина d Д составит 17 и 30 соответственно для 0,7 и 1,2, а сечения трубок 0,8 и 3% плошади выходного отверстия воздушной фурмы. Для реально возможных расходов природного газ.ч диаметры газоподводящих трубок могут быть 12-20 и 20-40 мм, а их сеченик 6,4- 1,2

59

и 1,2-5,0% площади выходного сечения вочаушной фурмы.

При изменении предлагаемой схемы ввода природного газа (а она целесообразна и при вдувании в печь мазута) вдуваемое топливо сгорает уже в пределах самой фурмы. Поскольку температура дутья на современных печах находится на уровне 1100-1200°С, то при существующих расходах природного газа (до 10-15% к дутью) при хорошем смещении смесь получается с температурой по крайней мере не ниже 850-900 С, а температура вспышки природного газа составляет 645° С. Таким образом, создаются условия для сгорания инжектируемой добавки в пределах фурмы При зтом увеличивается объем газов в фурменном приборе и их температура. Это вызывает повышение давления и скорости истечения газовой смеси из фурмы, естественно, рос кинематической энергии дутья. В свою очередь, увеличение кинетической энергии дутья воздействует на размеры фурменной зоны и улучшает растсределение газов-восстановителей по радиусу печи. При этом сгорание в пределах фурмы только 10% природного газа при- водит к увеличению кинетической энергии на 30%.

На чертеже показана фурма, продольный разрез.

Конструкция фурмы доме1шой печи состоит из водоохлаждаемого корпуса I, фланца 2, топливоподводящих трубок 3 и 4, пропущениых через фланец 2 и водоохлаждаемую полость 5 фурмы, и крана-переключателя 6. Для улучшения условий сжигания ваоды топливоподводящих трубок 3 и 4 в поток дутья расположены под углом 90° к нему на различном расстоянии от фланда по окружности воздушной фурмы.

Фурма используется следующим образом,

Природный газ поступает через кран-переключатель 6 к тошшвоподводящим трубкам 3 и 4 разного сече1шя (0,4-1,2 и 1,2-5,0% площади выходного отверстия воздушной фур6

мы). В зависимости от установленного расхода газа выбирается ;рубка нужного диаметра, обеспечивающая проникновение струи газа в центральную зону фурменной полости. При и менении расхода газа подача его посредством крана переключается на другую трубку, что обеспечивает сохранение оптимальных условий его окисления в фурме при изменившемся расходе.

Конструкция предлагаемой фурмы позволяет регулировать условия смесеобразования и сжигания вдуваемых дополнительных топлив при различных соотношениях их с дутьем и пригодна к установке на доменных печах разного объема, увеличивает равномерность распределения продуктов горения дополнит«льяых топпив и горновых газов по сечению печи. Кроме того,сохраняется простота конструкции и обслуживашгя фурм, сопротивление гаэоподводящего тракта.

При применении предлагаемой фурмы следует ожидать сокращения расхода кокса за счет увеличения степени использования гаэо вого потока и увеличения количества вдувземых топлив при сохранении высоких коэффициентов замены.

Фор. изобретения

Дутьевая фурма печи, содержащая водоохлаждаемый корпус с каналам для подвода дутья, фланец и тошшвоподводяидае трубки, проходящие через водоохлаждаемую полость фурмы и соединенные с каналом, отличающаяся тем, что, с цепью достижения полноты газификащш гошгав, трубки вьтолнены с разными выходнылт сечениями, составляющими 0,4-1,2 и 1,2-5,0% площади выходного сечения канала фурмы.

Источники информация, принятые во внимание при экспертизе

пГ

K).-vx-w-v W -WT|.-y,-yV