Фурменный прибор доменной печи Советский патент 1983 года по МПК C21B7/16 

(54) ФУРМЕННЫЙ ПРИБОР ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Изобретение относится к черной металлургии, а именно к оборудот ванию доменных печей для подачи дуть Известны фурменные приборы доменных пемей, предназначенные для подачи в рабочее пространство печи смеси комбинированного дутья с топливом и содержащие дутьевое сопло, примыкающее непосредственно к фурме во.внутреннее пространствр которой введен топливоподводящий патрубок 1 Известные конструкции фурменных . приборов не создают технологически требуемой однородности смеси, что отрицательно сказывается на распределении восстановительных газов по сечению доменной печи и является при чиной выпадения сажистого углерода явления, резко.ухудшающего дренаж жидких продуктов плавки в околофурменном пространстве, что в свою очередь приводит к преждевременному прогару фурм и, как следствие, к вне плановым остановкам печей, а также .. к снижению интенсивности плавки. Для улучшения смешения топливодутьевой смеси, повышения степени ее однородности во внутреннем пространстве фурмы устанавливают вставки, выполняемые водоохлаждаемыми или из какого-либо жаропрочного материала. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является фурменный прибор доменной печи, содержащий дутьевое сопло, фурму с топливоподводящим патрубком и профилированную жаропрочную многосопловую вставку , расположенную во внутреннем пространстве прибора 2. Недостатком такого конструктивного решения является невысокая степень смешения дутьевых компонентов с топливом к горению смеси в локальных участках фурмы, неравномерному температурному уровню после смешения, что в конечном итоге ухудшает g степень реагирования топлива и однородности горнового газа и приводит к увеличению расхода кокса и к снижению стойкости фурм. Целью изобретения является снижение расхода кокса и повышение однородности горнового газа. Цель достигается тем, что в известном фурменном приборе, содержащем дутьевое сопло, фурму для подач дутья в печь с топливоподводящим патрубком и профилированную жаропрочную многосопловую вставку, расположенную во внутреннем пространст ве прибора, вставка установлена Bq внутреннем пространстве фурмы с образованием двух расширяющихся сопел критическое сечение меньшего из которых расположено между выходным торцом дутьевого сопла и выходным отверстием топливоподвидящего патрубка, а критическое сечение больше го сопла - на расстоянии -6 диамет ров топливоподводящего патрубка от критического сечения меньшего ;сопла по ходу потока дутья. Такое выполнение и установка вста ки позволяют осуществить в пределах внутреннег© пространства фурмы двух стадийное смешение дутья с топливом, стабилизировать смешанный пото подать в рабочее пространство печи топливЪдутьевой поток с высокой сте пенью смешения в виде мощной высокоскоростной струи и круглого сечения т.е. повысить однородность и дально бойность истекающего потока. На фиг. 1 изображен фурменный прибор,- продольный разрез; на фиг. поперечный разрез.А-А на фиг.1. Устройство содержит дутьевое соп ло 1, примыкающее к фурме 2 посредством разъемного соединения с шаро вой заточкой по поверхности примыкания . Фурма 2 выполнена в виде водоохлаждаемого корпуса 3 конической формы, через который пропущен топливоподводящий патрубок с выходным отверстием 5 во внутреннее пространство 6 фурмы, в котором установлена профилированная вставка 7Вставка 7. выполнена в виде двух неправильной формы (несимметричных конусов 8 и 9 соединенных общим ос нованием 10 между собой, с желоб ками 11 и 12 на боковой поверхности конусов 8 и 9 ,образующих с внутренней стенкой 13 корпуса 3 два расширяющихся сопла и 15 с входной мастью 16 и 17 соответственно и с критическими сечениями 18 и Т9 соответственно. Верхнее расширяющееся сопло 1 выполнено с меньшим проходным сечением, нижнее сопло 15 с большим проходным сечением, при этом отношение верхнего критического сечения к нижнему находится в пределах 0,5-0,8. Наибольшая площадь поперечного сечения вставки 7 должна находиться в пределах 13-15% от поперечного сечения пространства 6. Критическое сечение 18 должно быть расположено между выходным торцом дутьевого сопла 1 и выходным отверстием 5 патрубка 4, а критическое сечение 19 должно быть расположено на расстоянии k-6 диаметров патрубка k от критического сечения 18 по ходу направления дутьевого потока. Вставка 7 может- быть выполнена самостоятельно водоохлаждаемой или соединенной патрубками с водоохлаждаемым .корпу-. сом 3 . Вставка 7 может также выполняться из жаропрочного или огнеупорного материала, например карбида кремния и т.п., прессованной или литой. Возможно и выполнение вставки 7 с охлаждением по центру и наружной футеровкой или огнестойким покрытием ( напылениемJ. Угол раскрытия расширяющихся сопел выбирается из условий сплошности потоков и практически составляет для верхнего сопла 6-8°, а для нижнего 10 - . Указанные углы обеспечивают в процессе соударения потоков активное взаимодействие между собой, наличие участка стабилизации после соударения. Устройство работает следующим об- разом. Высокотемпературное дутье подаается через сопло 1 в фурму 2, а топливо (природный, коксовый и другие газы)подаетс я через патрубок 4 и выходное отверстие 5 в пространство 6. При встрече дутья вершиной конуса 8 со вставки 7:поток распределяется на две неравные части: kO% дутья поступает через входную часть 16 в критическое сечение 18, а остальная часть дутья поступает через входную часть 17 в критическое сечение 19В критическом сечении 18 происходит повышение скорости верхней части, дутьевого потока, увеличение эжектирующего действия, высасывание (захват ) и дробление топливной струи, активное взаимодействие дутья с топливом, усреднение компонентов между собой в расширяющейся части 14. Одновременно при прохождении Н1 1жней части дутьевого потока через критическое сечение 19 происходит повышение его скорости, после чего происходит соударение нижнего потока с верхним углом атаки, равным углу конуса 9 что способствует лучшему внедрению окислительных компонентов в ранее смешанные восстановительноокислительные койпонёнты. Процесс перемешивания протекает, энергичноi поскольку количества движения coy-, даряемых потоков соизмеримы. После смешения ве;рхнего и нижнего потоков слитый воедино однородный поток продолжает движение в пределах пространства 6 фурмы и истекае в печь с высокой кинетической энергией. Таким образом, в предложенном уст ройстве качество смешения достигаетс двухстадийным перемешиванием дутья с топливом, отсутствием застойной зо ны за вставкой, участка ста билизации между вставкой и выходным торцом фурмы. Расположение критического сечения меньшего сопла на участке между выхо ным торцом дутьевого сопла и выходны отверстием топливоподводящего патрубка позволяет сформировать высокоскоростной поток дутья перед встрече с топливом, увеличить его эжектирующее действие, повысить взаимодействие потоков дутья с топливом. Расположение критического сечения большего сопла на |эасстоянии t-S диаметров топливоподводящего патрубка по ходу потока способствует оптимальным условиям смешения верхнего потока дутья с топливом и скоростному фор- . мированию.нижнего пртока,позволяет ввести на вторичное смешение нижний поток при достаточной однородности верхнего потока. Уменьшение указанного расстояния менее диаметров приводит к преждевременной встрече потоков, идущих на вторичное смешение,. ухудшает равномерность распределения восстановительных компонентов в дутьевом потоке. Увеличение указанного расстояния на величину более 6 диаметров приводит к ликвидации участка стабилизации за вставкой и к возмущенио общего потока после соударения, к снижению дальнобойности и выносу процесса смешения за пределы фурмы. Вышеуказанное отношение BepiXMero критического сечения к нижнему в пределах 0,5-0,8 cnoco6cTByet OBJFMмизации распределения дутьевого потока, идущего на первичное И вчга ричное смешение. Снижение указанного отношения кенее величины 0,5 Ухудшает первичное смешение дутьевого и топливногр потока, снижает общую однородность после вторичного смешения. Повышение указанного отношения более величины 0,8 приводит к воспламенению и локальным перегревам в верхней части фурмы. В таблице приводятся результаты сравнительных испытаний предлагаемого технического решения в сравнении с известным.

Известное решение Нет 0,5 2,8 13,9 ЭОС

1,2 1,4 l,2 27,3 1.170

- Предлагаемое

Криворожсталь 2,9 .3,2 3,1 0,1 1,8 1000 Новолипецкий 5,0 11,3 8,0 3,3 1,0 1100

5,0 И,О

5,5 11,5