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

(5) ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к черной металлургии, а более конкретно к производству чугуна. Известна фурма с гладкой внутрен ней поверхностью и патрубком для подачи в полость фурмы природного газа ГП. Исследование влияния подвода при родного газа к воздушной фурме на его распределение показывает, что недостатком известной фурмы по перв схеме является то, что газ неравномерно распределяется в пoлoctи фур1 Большая часть газа сосредотачивается в верхней зоне фурмы. Вторая схе ма газа - проникновение природного поток дутья на небольшую глу бину (kQ-kS мм). Такая глубина проникновения приводит к тому, что основная масса природного газа идет также в верхней части фурмы. Сте- пень сгорания газа достигает порядка S%. Недостаток третьей схемы максимальное количество газа, прижа тое струей.дутья, идет в нижней части фурмы, что также приводит к плохому смешению компонентов дутья. Наиболее рациональным является подвод природного газа непосре дственно в осевую часть фурмы. Однако подать газ в осевую часть фурмы при периферийном его подводе не Удается, а другие варианты подвода газа конструктивно сложны и мало надежны в эксплуатации. Неполное сгорание природного газа приводит к дополнительному расходу кокса на его пиролиз и ухудшению дренажной способности горна и низа luaxtbi доменной печи вследствие отложения сажистого углерода на шихтовых материалах. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является дутьевая фурма доменной печи, включающая фурменную полость, снабженную элементами-резонаторами, выполненными в виде патрубков, которые открытым КОНЦОМ выходят в канал фурмы, а закрытым концом в ее водоохлаждаемую масть 2. Недостатками известного устройст ва является то, что острие выступаю щей в фурменную полость части резонатора постоянно находится под воздействием дутья, нагре.того до 11001300 С, кислород дутья при высокой температуре активно окисляет железо из которого выполнены резонаторы. Кроме того, в местах горения газовоздушной смеси температура газа выше , что ускоряет процесс окисления железа, при этом оплавляется острие выступающей части резонатора. Изменение геометрических размеров резонатора незамедлительно сказывается на величине и частоте акустических колебаний. Таким об разом, при исчезновении острия резо наторов акустические колебания зату хают и достигают величины, не обеспечивающей необходимой степени смешения реагирующих компонентов. Цель изобретения - повышение сте пени смешения газовоздушной смеси путем воздействия на нее акустическими колебаниями. Поставленная цель достигается тем, что в дутьевой фурме доменной печи, содержащей корпус, состоящий из соединенных между собой внутренн го и наружного стаканов, патрубки подвода газа и элементы-резонаторы, элементы-резонаторы выполнены в вид сквозных отверстий в патрубках подвода газа, которые снаружи перекрыт цилиндром; выходные отверстия патру ков расположены оппозитно и под yi лом 50-70 к продольной оси фурмы, а точка пересечения их осей находит ся на расстоянии 0,,7 диаметра фурменной полости от торца ее рыльной части. На основании теоретических и экс периментальных исследований, установлено, что горение природного газ в полости фурмы приводит к дополнительной потере тепла, уносимого охладителем в количестве ккал/мин на каждую фурму. Для уменьшения указанных потерь зона горения перенесена в рыльную часть фурмы. Кроме того, горение пр родного газа .в рыльной части привод к изменению кинетической энергии продуктов горения за счет роста ско ростей истечения газа из фурмы, что в свою очередь оказывает значительное влияние на работу горно-доменной печи. Опытным путем установлено, что высокая степень смешения реагирующих компонентов и уменьшение тепла с охладителем достигается при воздействии акустических колебаний на газовоздушную смесь в рыльной части фурмы. Для этого необходимо, чтобы выходные отверстия патрубков выходили в полость фурмы под углом 50-70 к продольной оси фурмы на расстоянии 0,5-0,7 диаметра фурменной полости от торца ее рыльной части, а точка пересечения осей выходных отверстий патрубков должна быть расположена на продольной оси фурмы в пределах ее рыльной части. На фиг. 1 показана предлагаемая фурма, разрез, на фиг. 2 - то же, узел г на фиг. 1. Дутьевая фурма доменной печи содержит корпус 1, состоящий из наружного 2 и внутреннего 3 стаканов, рыльной части Ц фурмы, фланца 5, патрубок для подвода охладителя 6, патрубок для подвода газа 7, элементы-резонаторы 8, наружный цилиндр 9 и выходное отверстие 10 патрубка для подвода газа. На выносном элементе изображены элементы-резонаторы 8, представляющие собой отверстия 11 в патрубке подвода газа 7, которые снаружи перекрыты цилиндром 9. При подаЧе природного газа в патрубок превращение механической энергии природного газа в акустическую происходит в резонаторах, причем колебания, самовозбуждающиеся в нем, преобразуют постоянное давление вдуваемого природного газа в переменное звуковое давление. Вихри, периодически возникающие в элементах-резонаторах 8, вызывают синхронные колебания природного газа. Газ, проходя через элементы-резонаторы, возбуждается и колеблется с звуковой или ультразвуковой частотой. Волны сжатия, чередующиеся с волнами расширения, проходят все,пространство фурменной полости в рыльной ее части и так как выходные отверстия 10 патрубков расположены оппозитно и под углом 50-70° к продольной оси фурмы, происходит мощная концентрация пучков высокой интенсивности с образованием стоячей акустической волны в рыльной части k фурмы, где интенсивно смешиваются реагирующие компоненты. Увеличение степени смешения природного газа с воздушным дутьем при водит к более полному его горению в фурменной зоне, к экономии дефицитного кокса, а увеличение количества вдуваемого природного газа ведет к снижению температуры в зоне горения, что даёт дополнительную возможность форсировки печи без нарушения ровности хода. Формула изобретения 1. Дутьевая фурма доменной печи, содержащая корпус, состоящий из соединенных между собой внутреннего и наружного стаканов, патрубки подвод газа и элементы-резонаторы, о т л и 96 чающаяся тем, что, с целью повышения степени смешения газовоздушной смеси путем воздействия на нее акустическими колебаниями, элементы-резонаторы выполнены в виде сквозных отверстий в патрубках подвода газа , снаружи перекрытых цилиндрами. .2. Фурма поп.1,отличающ а я с я тем, что выходные отверсти патрубков расположены под углом 5070 к продольной оси фурмы с пересечением их осей на расстоянии от торца, равном 0,5-0,7 диаметра фурменной полости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Металлургия и коксохимия. 197, № 38, с. 69. 2.Авторское свидетельство СССР №517638, кл. С 21 В 7/16, 1976.