воздушная фурма доменной печи

Формула изобретения

Воздушная фурма доменной печи, включающая герметично соединенные между собой стальной фланец, внутренний и наружный стаканы, медный носок, расположенную во внутренней полости между наружным и внутренним стаканами газоподводящую трубку для подачи природного газа в дутьевой канал, образованный внутренними поверхностями стального фланца, внутреннего стакана и медного носка, имеющего уступ на внутренней поверхности, отличающаяся тем, что газоподводящая трубка снабжена трубкой воспламенителя, герметично закрепленной на внутреннем стакане на расстоянии от стального фланца, равном 0,2-2,0 диаметра внутреннего стакана, при этом внутренний диаметр трубки воспламенителя равен 0,12-0,26 внутреннего диаметра газоподводящей трубки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугунов в доменных печах с вдуванием топливных добавок.

Известна воздушная фурма доменной печи, включающая фланец, медные внутренний и наружный стаканы и носовую часть, соединенные между собой герметично, причем внутренний стакан и носовая часть фурмы создают дутьевой канал. В верхнюю часть дутьевого канала введена трубка для подачи природного газа к центру дутьевого потока (SU 1177349, С 21 В 7/16, 1985 г.).

Известная конструкция фурмы обеспечивает лучшую степень перемешевания природного газа с дутьем, способствует лучшему его сжиганию в фурменном очаге и способствует снижению расхода кокса в доменном процессе.

Недостатком известной конструкции воздушной фурмы является то, что при высокотемпературном и обогащенном кислородом дутье трубка подачи природного газа отгорает и теряет свои положительные функции.

Наиболее близким к изобретению техническим решением по достигнутому результату является известная конструкция воздушной фурмы доменной печи, включающая фланец, медные наружный и внутренний стаканы и носовую часть фурмы, соединенные между собой герметично, причем внутренние поверхности внутреннего стакана и носовой части фурмы образуют дутьевой канал переменного поперечного сечения (RU 2150511, С 21 В 7/16, 1999 г.).

Такая конструкция также приводит к улучшению перемешивания природного газа с дутьем в фурменной зоне.

Недостатком указанной конструкции является то, что при свойствах природного газа как легкого углеводородного топлива происходит его позднее воспламенение и реакция горения перемещается в зону фурменного очага с недостатком кислорода.

Техническим результатом настоящего изобретения является устранение недостатка аналога и прототипа, улучшение условий протекания реакции горения природного газа за счет обеспечения ранней ступени начала реакции горения, завершения полного горения в фурме, улучшения степени использования углеводородного топлива и снижения расхода кокса.

Указанный технический результат достигается тем, что воздушная фурма доменной печи, включающая герметично соединенные между собой стальной фланец, внутренний и наружный стаканы, медный носок, расположенную во внутренней полости между наружным и внутренним стаканами газоподводящую трубку для подачи природного газа в дутьевой канал переменного сечения, образованным внутренними поверхностями стального фланца, внутреннего стакана и медного носка, имеющего уступ на внутренней поверхности, а газоподводящая трубка снабжена трубкой воспламенителя, герметично закрепленной на внутреннем стакане на расстоянии от стального фланца, равным 0,2-2,0 диаметра внутреннего стакана, при этом внутренний диаметр трубки воспламенения равен 0,12-0,26 внутреннего диаметра газоподводящей трубки.

Указанные пределы отношения размера трубки воспламенителя и ее расположения от фланца фурмы установлены опытным путем и обеспечивают лучшее протекание реакции горения природного газа.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлен продольный разрез воздушной фурмы доменной печи.

Фурма включает стальной фланец 1, медный наружный стакан 2, который может быть выполнен из стали, медный внутренний стакан 3, который может быть выполнен из стали, а также покрыт огнеупорной футеровкой, медный носок 4, соединенные между собой герметично методом сварки 9.

Через внутреннюю полость 11, между наружным и внутренним медными или стальными стаканами фурмы, проходит газоподводящая трубка 5, через выходное отверстие 6 которой природный газ поступает в поток дутья. На расстоянии L от стального фланца фурмы, равным 0,2-2,0 диаметра внутреннего медного или стального стакана d₁, от газоподводящей трубки 5 отходит и соединяется с потоком дутья трубка воспламенителя 7 с внутренним диаметром d₂, равным 0,12-0,26 внутреннего диаметра d₃ газоподводящей трубки 5. На внутренней поверхности медного носка 4 фурмы выполнен уступ 8, d₄. Дутьевой канал 10 образован внутренними поверхностями стального фланца 1, медным или стальным стаканом 3, который может быть покрыт огнеупорной футеровкой и медным носком 4. Диаметр внутренней поверхности фланца 1 и стакана 3, медного носка 4 создают дутьевой канал переменного сечения, т.к. d₄ меньше d₂ на величину уступа 8.

Воздушная фурма согласно изобретению работает следующим образом.

Через фланец 1 фурмы в дутьевой канал 10 поступает поток нагретого до температуры 900-1200^oС дутья. Из трубки воспламенителя 7 в дутьевой канал 10 поступает незначительный обьем газа, который сразу воспламеняется из-за большого избытка высоконагретого дутья. Горящий газ, выходящий из трубки воспламенителя, смешивается с основным потоком газа, поступающего в дутье по трубке 5 через выходное отверстие 6. При этом за счет пламени в воспламенителе происходит воспламенение большей части газа сразу при выходе из газоподводящей трубки. На уступе 8 при высокоскоростном движении смеси газа и дутья происходит торможение и завихрение потока, что способствует лучшему перемешиванию и полному завершению горения природного газа в фурме.

Пример. Для выбора оптимального диаметра трубки воспламенителя и определения места подвода трубки воспламенителя к дутьевому каналу устанавливали на доменную печь экспериментальные образцы фурм.

Эксперимент А.

Опытным путем исследован процесс горения природного газа в фурме при

d₃ - 27,33 мм, d₂ - 2,7, 6,0 мм





Эксперимент В.

Опытным путем исследован процесс горения природного газа в фурме при

L - 110, 370 мм d₁ - 160, 180 мм





Результаты экспериментов приведены в таблице.

При заявленных в изобретении соотношении размеров диаметра трубки воспламенителя и диаметра основной трубки подачи природного газа, а также конструктивного расположения трубки воспламенителя в фурме обеспечивается эффективное перемешивание природного газа с дутьем, его полное сгорание в канале фурмы, за счет этого увеличивается коэффициент замены кокса природным газом на 0,03-0,06 кг кокса /м³ природного газа.