Фурма доменной печи Советский патент 1982 года по МПК C21B7/16 

(5) СОПЛО ФУРМЕННОГО ПРИБОРА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

I

Изобретение относится к металлургии, а именно к конструкции фурменных приборов доменных печей, и может быть использовано для подачи в доменные печи дутья с топливными добавками.

В настоящее время широкое распространение получило использование в доменном производстве углеводородных топливных добавок (природный газ, нефть, мазут), подаваемых в печь совместно с горячим дутьем, что позволяет улучшить ход доменного процесса и добиться экономии кокса.

.Однако указанный прием дает желаемые результаты лишь при условии обеспечения требуемого соотношения расходов дутья и топливных добавок, что на практике связано с решением ряда важных проблем технического характера.

Тик, требуемое соотношение можно обеспечить лишь при условии точного измерения расходов горячего дутья и топлива, а также при условии прааильной подачи топливачерез фурменный прибор в печь.

Для решения этих вопросов на практике фурменные приборы снабжают разп личными приспособлениями, обеспечиваю щими измерение расхода горячего дутья и правильную подачу топлива в печь.

В силу неблагоприятных условий,. существующих в фурменном приборе (вы10сокая температура, высокие скорости потока, запыленность), проблема измерения расходов дутья не может быть решена с применением различных широко известных расходомеров (ротацион15ных, тепловых и др).

Наиболее целесообразным в этих условиях является применение расходомерных устройств, определяющих рас ход по разности между полным и ста20тическим давлением в потоке (или полным давлением и разрежением в.потоке) . К таким устройствам, в частности, относится так называемые напорные или щелевые трубки, В отличие от других применеямых.для этой же цели устройств (диафрагм, дросселирую1чих проспособлений), они практи ,чески не изменяют проходного, сечения фурменного прибора, хорошо работают в условиях запыленного потока и обеспечивают достаточно высокую точность измерения 11. Однако, ввиду высоких температур (до ), эти усГройства, даже изготовленные из жаропрочных мате риалов, обладают весьма коротким сроком службы. Поэтому на практике их устанавливают в фурменные приборы лишь периодически, на крро;гкое вр мя,. необходимое для снятия расходных характеристик фурменного прибора, ос нащенного устройствами отбора давле.нк1Я на месУном сужении, а в дальней шем о расходе дутья в процессе эксплуатации доменной печи судят по най хденным характеристикам, т.е. па пере паду давления на местном сужении фур менного прибора. При этом, вследствие разгара футеровки прибора в месте у стайовки устройства отбора (jaBления,.ошибки могут со временем доходить до 20%, что не дбecпeчивaet требуемую точность «соотношения расходов дутья ,и дополнительного топлива даже при условии систематических прверок, которые сами по себе являют ся весьма трудоемкой операцией. Гораздо большей устойчивостью к воздействию высоких температур обладают имеющие конструктивное сходство с напорными трубками устройства для подачи в печи дополнительного топлива. , . . , ,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сопло фурменного прибора, содержащее установленное в его стенке устройств для подачи углеводородного топлива и распылителя,, включающее две коаксиальные труб ки, -выходное отверстие наружной из которых ориентировано по направлению потока чутья. Высокая стойкость этого устройства объясняется охлаждающим действием протекающих по нему распылителя и Топлива, температура которых не пр вышает 100-150 С С2. Однако в силу указанных причин фурменный прибор, оборудованный известным устройством, не может обеспе 9 24 чить оптимального соотношения расходов дутья и топлива, что, как уже указывалось, не позволяет добиться ровного хода доменного процесса в .каждом из секторов доменной печи. Целью изобретения являеТся оптимизация дутьевого режима доме1; ного процесса путем точного поддержания требуемого соотношения расходов дутья и .топлива. Поставленная цель достигается тем, что в сопле фурменного прибора, содержащем установленное в его стенке устройство для пода.чи топлива и распылителя, включающее две коаксиальные трубки, выходное отверстие наружной из которых ориентировано по направлению потока дутья, на внешней поверхности наружной трубки выполнены приемник статического давления и щелевой приемник полного давления, длина : щели которого составляет 1-2 внутренних радиуса сопла, а трубки установлены под углом 60-90 к продольной .оси последнего. При этом выходной конец внутрен ей трубки расположен на уровне стен ;и сопла. .. . благодаря охлаждающему действию протекающих по трубкам топлива и распылителя срок службы установленного в фурменном приборе устройства увеличивается до 6 месяцев и становится ., практически равным межремонтному срО ку службы самой фурмы. При этом, вследствие наличия приемников давления, обеспечивается возможность постоянного измерения полного и статического давления потока дутья, разность между которыми позволяет в любой момент времени оценить с достаточно высокой точностью ,5) расход дутья и, в соответствии с этим, отрегулировать расход дополнительного топлива для обеспечения требуемого соотношения дутье-топливные добавки. На чертеже изображен фурменный прибор, вид сбоку в разрезе. ,: Фурменный прибор содержит корпус 1(на чертеже показана стенка сопла) и закрепленное на его стенке устройство для подачи топлива и распылителя, включающее коаксиальные трубки 2и 3f разделенные кольцевым зазором и связанные с источниками, соответственно, воздуха и, например-, мазута. 5 Наружная трубка 2 выступает внутр корпуса и имеет выходное отверстие,, ориентированное по направлению поток дутья и предназначенное для подачи смеси топливо-распылитель в централь ную часть канала сопла. Выходной конец внутренней трубки 3 расположен на уровне внутренней г(о вёрхности стенки сопла. На наружной поверхности трубки 2 выполнены щелевые приемники и 5 соответственно .полного и статического давления. Приемники связаны каналами с устройством для измерения разности давлений,, например дифманометром Сна чертеже не показан). Длина щелей приемников равна одному внутреннему радиусу сопла, что обеспечивает полное перекрытие щелью всего поля скоростей потока, от мини мальной скорости у стенок сопла до максимальной в центре потока. При размещении трубок вблизи фурмы, не менее чем в одном метре от колена фурменного прибора, поток в месте измерения давления можно считать бли ким к правильному и длина щелей прие ников равна одному внутреннему радиу су сопла, может, как указано, считат ся достаточной для точного измерения полного давления. Однако при И31 ерении сильно деформированных потоков усредненное давление можно получить лишь перекрыв потЪк по всему сечению В этом случае наружную трубку следует продлить до противоположной стенки сопла и увеличить длину щели приемника полногсг давления до двух внут ренних радиусов сопла. Выходное отверстие при этом будет выполнено в средней части трубки. Приемник ста|тического давления может быть выполнен либо щелевым, либо в виде обычного отверстия в стенке наружной тру ки, сообщающегося с каналом. Угол установки трубок по отношению к продольной оси сопла,лежит в пределах 60-30 . В указанных пределах наклон трубки с приемником, давле ния, не влияет существенным образом на точность измерения давления. ПрО веденный расчет показывает, что при установке трубки под углом 60° погреш ность измерения, по сравнению с установкой ее под прямым углом, не превышает 3,5. Расчет потерь напора при наклоне трубки проводится с использо ванием управления Дарси-Вейсбаха. При 2« установке трубок под углом меньше 90 длина щели приемника полного давления должна быть, соответственно, увеличена для обеспечения полного перекрытия поля скоростей потока. Фурменный прибор работает следующим образом. При работе доменной печи через трубки 2 и 3 подают, соответственно, распылитель (воздух) и топливо (мазут) . При этом распылитель проходит по кольцевому зазору между трубками, смешивается в полости А трубки 2с топливом и образовавшаяся воздушнотопливная смесь выбрасывается через выходное отверстие трубки 2 в направ-лении фурмы. Истечению смеси из трубки 2 способствует также разрежение за ней, создаваемое потоком горячего дутья.: Одновременно с подачей дополнительного топлива и распылителя через трубки 2 и 3 осуществляется измерение .с помощью щелевых приемников 4 и 5 соответственно полного и статического давления потока дутья, разность между которыми позволяет в любой моп мент времени оценить с достаточной точностью расход дутья и в соответствии с этим отрегулировать расход дополнительного топлива. Протекающая по трубке 2 смесь мазута и воздуха, имеющая сравнительно низкую температуру (100-150°С), интенсивно охлаждает изнутри указанную трубку, что резко повышает стойкость и срок службы последней. Если обыч- . ная щелевая трубка сгорает .в потоке дутья через 1-1,5 ч, то. описанное устройство, изготовленное, например, из стали XHyOfO,сохраняет работоспособность в течение 6 месяцев, что соответствует межремонтному сроку службы самой фурмы. Предлагаемое устройство способно обеспечить точное измерение расхода . дутья при условии запыленности последнего, так как эксплуатационные испытания щелевых расходомерных трубок показывают, что они сохраняют работоспособность при забитии пылью даже на 60. Конструкция предлагаемого прибора позволяет в ходе подачи дутья одновременно решить задачу как подачи дополнительного топлива, так и точного постоянного измерения расхода дутья, что- обеспечивает возмож