воздушная фурма доменной печи

Формула изобретения

Воздушная фурма доменной печи, содержащая герметично соединенные между собой стальной фланец, внутренний и наружный стаканы, медный носок, расположенную во внутренней полости между внутренним и наружным стаканами газоподводящую трубку для подачи природного газа в дутьевой канал, образованный внутренними поверхностями стального фланца, внутреннего стакана и медного носка, отличающаяся тем, что в дутьевом канале в медном носке выполнен паз в виде усеченного конуса, одно основание которого расположено на расстоянии 0,2-0,4 диаметра внутреннего стакана от обреза медного носка и имеет диаметр, равный 1,05-1,25 диаметра внутреннего стакана, а диаметр другого основания усеченного конуса соответствует диаметру внутреннего стакана, при этом высота усеченного конуса равна 0,1-0,45 диаметра внутреннего стакана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугунов или ферросплавов с вдуванием топливных добавок (мазут, природный газ).

Известна воздушная фурма доменной печи, включающая фланец, медный наружный и внутренний стаканы и носовую часть, соединенные между собой герметично, причем внутренний стакан и носовая часть фурмы создают дутьевой канал. Внутренний канал может быть зафутерован огнеупорным материалом. В верхнюю часть дутьевого канала введена трубка для подачи природного газа, которая проходит через огнеупорную футеровку до центра дутьевого канала и направлена по оси потока дутья в фурменную зону доменной печи, SU №1325079 A1, C 21 B 7/16, 1987. Такая конструкция фурмы позволяет направить природный газ по оси воздушного потока, обеспечить хорошее смешение с дутьем и обеспечить лучшее горение с получением конвертируемого газа-восстановителя.

Недостатком указанной конструкции является то, что в период эксплуатации доменной печи огнеупорная насадка разрушается, особенно при остановках и взятии печи на «тягу», когда горячий горновой газ с температурой до 2000°С поступает через фурмы в тракт горячего дутья. В этом случае полностью разрушается конструктивная часть трубки подачи природного газа и функциональное назначение конструкции фурмы в целом.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является известная конструкция воздушной фурмы доменной печи, включающая фланец, медный наружный и внутренний стаканы и носовую часть фурмы, соединенные между собой герметично, трубку подачи природного газа во внутренний стакан фурмы, причем поверхности внутреннего стакана и носовой части фурмы образуют дутьевой канал переменного поперечного сечения, RU №2150511, С 21 В 7/16, 1999. Такая конструкция фурмы создает хорошие газодинамические условия для смешения природного газа с дутьем за счет развития турбулентного потока в носке фурмы. При обеспечении указанного условия происходит полная конверсия природного газа в фурменной зоне с образованием газа-восстановителя.

Недостатком указанной конструкции фурмы является то, что изменение поперечного сечения дутьевого канала с уменьшением его диаметра в носовой части создает дополнительное сопротивление воздушному потоку, увеличение статического напора, снижение расхода дутья, дополнительный расход энергии для восстановления оптимального расхода дутья.

Задачей изобретения является улучшение перемешивания газа с дутьем и улучшение условий протекания реакции горения природного газа.

Поставленная задача достигается тем, что в известной воздушной фурме доменной печи, включающей герметично соединенные между собой стальной фланец, внутренний и наружный стаканы, медный носок, расположенную во внутренней полости между внутренним и наружным стаканами газоподводящую трубку для подачи природного газа в дутьевой канал, образованный внутренними поверхностями стального фланца, внутреннего стакана и медного носка, согласно изобретению при этом в дутьевом канале в медном носке выполнен паз в виде усеченного конуса, одно основание которого расположено на расстоянии 0,2-0,4 диаметра внутреннего стакана от обреза медного носка и имеет диаметр, равный 1,05-1,25 диаметра внутреннего стакана, диаметр другого основания усеченного конуса соответствует диаметру внутреннего стакана, при этом высота усеченного конуса равна 0,1-0,45 диаметра внутреннего стакана.

Техническим результатом настоящего изобретения является сохранение условий протекания реакции горения природного газа без потери дутья за счет переменного сечения внутреннего канала фурмы.

Указанные пределы расположения паза в виде усеченного конуса установлены опытным путем и обеспечивают лучшее перемешивание газа с дутьем и протекание реакции горения природного газа.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлен продольный разрез фурмы. Фурма включает стальной фланец 1, медный наружный стакан 2, который также может быть выполнен стальным, внутренний медный стакан 3, медный носок 4, в котором выполнен паз 5 в виде усеченного конуса. Носок 4 и стаканы 2, 3 соединены между собой методом сварки. Через внутреннюю полость 6 между наружным стаканом 2 и внутренним стаканом 3 фурмы проходит газоподводящая трубка 7, через выходное отверстие 8 которой газ поступает в поток дутья, проходящего через дутьевой канал 9. От обреза носка 4 фурмы, на расстоянии (l), равном 0,2-0,4 диаметра (d₁ ) внутреннего стакана 3, расположено одно основание усеченного конуса диаметром (d₂), равным 1,05-1,25 диаметра (d ₁) внутреннего стакана фурмы, диаметр другого основания равен диаметру (d₁), при этом высота конуса составляет 0,1-0,45 диаметра (d₁) внутреннего стакана фурмы.

Воздушная фурма работает следующим образом. Через фланец 1 фурмы в дутьевой канал 9 по внутреннему стакану 3 поступает воздушное дутье с температурой 1000-1200°С и скоростью потока 160-200 м/с, по трубке 7, через отверстие 8 в дутьевой канал 9 также поступает природный газ, который увлекается потоком дутья с указанной скоростью. В носке 4 фурмы за счет конфигурации паза 5, выполненного в виде усеченного конуса, происходит турбулентное завихрение смеси воздушного потока и газа.

Таким образом, применение изобретения способствует улучшению перемешивания дутья и газа, а также улучшению условий протекания реакции горения природного газа без потери дутья, создающегося за счет переменного сечения внутреннего канала фурмы.