SU1766961A1 - Дутьева фурма доменной печи - Google Patents

Description

1

(21)4779677/02 (22)11.10.89 (46)07.10.92. Бюл. №37

(71)Институт черной металлургии и Макеевский металлургический комбинат

(72)Н.Г.Бойков, И.ГТоваровский, П.Е.Коваленко , В.М.Замуруев, А.П.Чеботарев, В.И.Дичко и А.А.Трет к

(56) Авторское свидетельство СССР

№1121293А,кл. С 21 В 7/16,1983.

(54) ДУТЬЕВАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

(57) Сущность изобретени : в фурме доменной печи, содержащей водоохлаждаемый корпус с дутьевым каналом и фланцем, узел ввода газообразных реагентов в дутьевой канал, нижн   кромка выходного конца патрубка подвода газообразных реагентов размещена на рассто нии 0,5 - 0,6 его диаметра от продольной оси дутьевого канала , а срез выходного конца патрубка выполнен под углом 70 - 75° к его продольной оси.2 ил,

Изобретение относитс  к устройствам дл  подачи дуть  и добавок к дутью, в частности коксового, природного газа или их смеси в доменную печь.

Аналогом этого изобретени  может быть воздушно-газова  фурма, содержаща  фланец с подвод щим и отвод щим охладитель-патрубками , водоохлаждаемый корпус с дутьевым каналом и две газовывод щие трубки дл  вывода коксового газа, проход щие через водоохлаждаемую полость и выход щие отверсти ми в дутьевой канал на рассто нии 30 мм от торца фурмы,

Известна дутьева  фурма доменной печи , содержаща  корпус с дутьевым каналом и головкой, водоохлаждаемую полость с га- зовывод щей трубкой с насадкой в виде сопла Лавал , выведенной в дутьевой канал. Дл  повышени  ее стойкости ось сопла направлена к продольной оси фурмы под углом 35-40 1 и пересекает ее на рассто нии 0,1-0,4 диаметра дутьевого канала от торца головки.

Недостатком этих фурм  вл етс  то, что они не учитывали всех факторов, действующих в этой системе и цель не достигалась. Так, дл  повышени  стойкости фурмы коксовый газ вводилс  в поток дуть  на рассто нии 30 мм от торца фурмы, но из-за того, что выходные отверсти  были сделаны заподлицо с дутьевым каналом и не учитывалась высока  скорость воспламенени  водорода с кислородом, имел место быстрый эрозионный износ стенок дутьевого канала вокруг отверстий. Кроме того не учитывались свойства коксового газа (в частности, его удельный вес) и высокое химическое средство его компонентов (сероводорода, цианидов) к меди. Коксовый газ, введенный в струю дуть  в верхней части дутьевого канала, как газ имеющий удельный вес, в 3 раза мень- шиД удельного веса дуть , вырывалс  в верхнюю часть струи дуть , сгора  с дутьем, контактировал с верхней частью стенки дутьевого канала и в этом месте вызывал интенсивный эрозионный износ.

Известно техническое решение, где коксовый газ вводилс  в струю дуть  в оболочке сжатого воздуха, подаваемого между двух концентрических трубок, а по центральной трубе выходил коксовый газ. Эти концентрические трубки изготовлены из хромотитанистой стали аустенитного класса-располагаютс  под углом к оси фурменного прибора и вход т в сопло. Дополнительных данйы х 1Густановочных размерах выходного отверсти  нет,

Известно техническое решение, где в фурменный прибор, содержащий водоох- лаждаемую фурму, сопло и колено, вмонтировано устройство дл  подачи коксового и природного газа. Вдуваемый газ подаетс  через трубу, вмонтированную в сопло,котора  заканчиваетс  патрубком, выведенным на ось фурменного прибора и вход щим в фурму, где он устанавливаетс  на трубчатые опоры из сталистого чугуна,

Технические решени  показали в работе хорошие результаты, однако изготовление этого оборудовани  сложное, а по достигаемым результатам - полнота пре- вращени  углеводородов и увеличение стойкости воздушных фурм - уступают предлагаемому техническому решению.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предла- гаемому  вл етс  дутьева  фурма доменной печи (прототип), содержаща  водоохлажда- емый корпус с фланцем, смесительную камеру , расположенную в кожухе с патрубком подвода газообразного топлива, сообщен- ную с рабочим дутьевым каналом фурмы, в которой дл  повышени  эффективности доменной плавки путем более полного сжигани  газообразного топлива и возможности его конверсии, снижени  расхода кокса фурма снабжена патрубком подвода окислител , соединенным со смесительной камерой , при этом выходное сопло смесительной камеры выполнено в виде выт нутого овала, продольна  ось которого перпендикул рна оси рабочего канала фурмы на рассто нии 0,1-0,7 его диаметра от ее выходного торца, а продольна  ось сопла расположена под углом 15-60° к оси рабочего канала фурмы.

Предполагаетс , что в этом техническом решении с помощью двух подвод щих окислитель и природный газ патрубков в смесительную камеру, расположенную в охлаждаемом корпусе фурмы, получаетс  смесь, из которой затем получаетс  конвертированный газ.

К недостаткам прототипа следует отнести необходимость монтировани  на домен- ной печи отдельного коллектора дл 

распределени  окислител  по фурмам (вместе с отдельной трассой и запорной армату- рой дл  каждой фурмы), а также не учитываетс  смещение равновеси  химических реакций (принцип Ле-Шателье), превращени  углеводородов при создавшихс  начальных услови х дл  реакций в этом устройстве - направление реакций будет в сторону получени  конечных продуктов (СОа + HzO), а не конвертированного газа, Кроме того, не учитываетс  возможность загорани  смеси (например, при снижении расходов) газов в выходном сопле, что при образовании гремучей смеси вызывает небольшие взрывы (хлопки), которые разрушают смесительную камеру и фурму по сварочным швам.

Цель изобретени  - повышение стойкости фурмы за счет полного сжигани  газообразного топлива.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в дутьевой фурме доменной печи, содержащей водоохлаждаемый корпус с дутьевым каналом и фланцем, узел ввода газообразных реагентов в дутьевой канал выполнен так, чтобы нижн   кромка выходного конца патрубка подвода газообразных реагентов размещена на рассто нии 0,5-0,6 его диаметра от продольной оси фурмы, а срез выходного конца патрубка выполнен под углом 70-75° к его продольной оси.

На фиг. 1 представлена дутьева  фурма доменной печи с предлагаемым узлом ввода газообразных реагентов в струю дуть -, на фиг. 2 - схема раскрыти  струи газообразных реагентов в струе дуть  с помощью рассекател  и геометрии установочных углов конца газовывод щей трубки.

Дутьева  фурма доменной печи (фиг. 1) содержит фланец 1 с подвод щим и отвод щим охладитель патрубками, водоохлаждаемый корпус 2 с дутьевым каналом 3, рыльную часть 4 и выступающий в дутьевой канал конец трубки 5 дл  ввода газообразных реагентов в струю дуть . Конец трубки 5 снабжен рассекателем 6, изготовленным из основного материала трубки, и жестко соединен с корпусом дутьевого канала теп- лосъемной подставкой 7, изготовленной, например , из меди.

Нижн   кромка выступающего конца трубки отстоит от продольной оси фурмы на рассто нии 0,5-0,6 своего диаметра, а срез выходного конца патрубка выполнен под углом 70 75° к его продольной оси.

Предпочтительными дл  фурм при раздельном вдувании газов угол наклона продольной оси га зо вы вод щего патрубка к продольной оси фурмы составл ет 46 - 53°, а рассто ние от верхней кромки патрубка до

линии торца фурмы - 0,5 - 0,55 диаметра дутьевого канала фурмы.

Дл  исключени  повреждени  газовывод   ще го патрубка от вдавливаемого в фурму кокса во врем  остановок его верхн   кромка по срезу отстоит на рассто нии, равном 0,5 - 0,55 диаметра дутьевого канала; дл  той же цели, а также дл  сн ти  тепловых напр жений с газовывод щего патрубка устанавливаетс  методом подгонки теплосъемна  подставка, выполненна , например , из меди.

Угол наклона продольной оси газовывод щего патрубка к оси фурмы составл ет 46 - 53° и имеет целью исключить контакт вдуваемого газа со стенкой дутьевого канала и направить часть его в нижнюю половину сечени  фурмы, не каса сь стенок канала.

Установка газовывод щего патрубка на рассто нии 0,5 - 0,6 своего диаметра от продольной оси фурмы обеспечивает внедрение струи вдуваемого газа в поток дуть  на глубину, исключающую контакт газа со стенкой дутьевого канала на диаметрально противоположной стороне дутьевого канала и распределение струи газа в струе дуть  так, как показано на фиг. 2. В случае уменьшени  рассто ни  от продольной оси фурмы до нижней кромки газовывод щего патрубка (меньше 0,5 диаметра патрубка) возможен контакт коксового газа с материалом стенки дутьевого канала, что вызовет эрозионный износ, а в случае увеличени  рассто ни  на величину, большую 0,6 диаметра газовывод щего патрубка, стру  вдуваемого газа занимает верхнюю часть дутьевого канала и при больших расходах газа возможен пиролиз метана, что нежелательно . Дл  достижени  той же цели выполнен срез конца парубка под углом 70 - 75° к его продольной оси. В случае среза под углом, меньшим 70°, при колебани х расходов дуть  и газа возможен контакт коксового газа со стенкой дутьевого канала снизу, что вызывает его эрозионный износ, а в случае среза под углом, большим 75°, возможны завихрени  газа в верхнюю часть дутьевого канала, где возможен его контакт со стенкой дутьевого канала, что также вызовет его эрозионный износ.

Такой подвод газа обеспечивает смешивание газа с дутьем и выброс этой смеси за пределы фурмы, где объем фурменного очага значительно больше объема дутьевого канала фурмы. Согласно принципам Ле-Ша- телье, изменение объема дл  реагирующих газов  вл етс  изменением начальных условий реакций и вызывает смещение направлени  равновеси  реакций в сторону образовани  продуктов реакции, имеющих больший объем. В этом случае создаютс  благопри тные услови  дл  превращени 

метана в восстановительный газ по реакции

СН4 + -02

СО + 2Н2,

15 где из 1,5 объема реагирующих газов образуетс  3 объема газов-восстановителей за счет уменьшени  реакции

СН« + 202 + 2Н20 + Q,

20

идущей с образованием конечных продуктов реакции С02 и Н20 и с максимальным выделением тепла на периферии горна и дл  регенерации их по реакци м

С02 +

и Н20 + С - СО + Н2

в центральных зонах печи требуютс  затраты тепла.

Это теоретическое обоснование полностью подтверждаетс  результатами исследований . Так, при зондировании горна через фурму с таким подводом газа на рассто ни х от торца фурмы по радиусу к центру 1,25; 1,5; 1,75; 2 м, содержание водорода

в горновом газе увеличилось соответственно на 2,8; 3,7; 4.6; 4% по сравнению с обычным подводом.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Дутьева  фурма доменной печи, содержаща  водоохлаждаемый корпус с дутье- вым аналом и фланцем, узел ввода газообразных реагентов в дутьевой канал, отличающа с  тем, что, с целью повышени  стойкости фурмы за счет полного сжигани  газообразного топлива, нижн   кромка выходного конца патрубка подвода газообразных реагентов размещена на рассто нии 0,5-0,6 его диаметра от продольной оси дутьевого канала, а срез выходного конца патрубка выполнен под углом 70-75° к его продольной оси.

   СХ