способ подачи природного газа в доменную печь

Формула изобретения

Способ охлаждения элементов фурменного прибора доменной печи, включающий подогрев природного газа путем подачи его в качестве охлаждающей среды для охлаждения элементов фурменного прибора посредством обводного соединительного патрубка, расположенного между фурменным прибором и коллектором подачи природного газа, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей среды природный газ подают при давлении 3-12 кг/см² с расходом 1000 м³/ч, а в момент раздувки и остановки доменной печи при разгерметизации элементов фурменного прибора в качестве охлаждающей среды подают азот при давлении 3-12 кг/см² с расходом 50-800 м³/ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах с вдуванием природного газа в воздушные фурмы.

Известен выбранный в качестве прототипа способ подачи природного газа в доменную печь [1], включающий его предварительный подогрев до ввода в воздушную фурму, ввод в поток горячего дутья и подачу в печь, при котором подогрев осуществляют путем использования природного газа в качестве охлаждающей среды для охлаждения элементов фурменного прибора, причем подогрев природного газа осуществляют ступенчато, последовательно пропуская его через охлаждающие полости охлаждаемых элементов фурменного прибора и подогревая газ на каждой ступени на 50-150°С.

Существенными недостатками данного способа подачи природного газа в доменную печь являются:

- снижение производительности доменной печи в связи с отсутствием возможности переключения и регулирования теплового режима;

- возникновение аварийных ситуаций связанных с охлаждением элементов фурменного прибора при закрытии природного газа в момент раздувки и остановки доменной печи;

- повышенный расход углеродсодержащих материалов, связанный с необходимостью регулирования теплового режима доменной печи посредством изменения температуры дутья.

Известно также устройство для подачи природного газа в доменную печь, содержащее распределительный коллектор, соединенный с полыми фланцами подвижного колена фурменного прибора, в котором с целью подогрева газа, полый фланец подвижного колена соединен трубопроводом с каналом подачи газа в фурму [2].

Существенными недостатками данного устройства для подачи природного газа в доменную печь являются:

- низкая производительность доменной печи в связи с невозможностью быстрого воздействия на ее тепловой режим;

- возникновение аварийных ситуаций в случае разгерметизации охлаждающихся природным газом элементов фурменного прибора;

- недостаточный нагрев природного газа из-за нерационального использования тепла для охлаждения соседних водоохлаждаемых элементов фурменного прибора.

Известен также способ получения передельного чугуна, включающий получение горячего восстановительного газа путем газификации угля или углеродсодержащих материалов в жидкой ванне с использованием дутья, обогащенного кислородом, и вдувание полученного горячего восстановительного газа в доменную печь, при котором при газификации используют дутье, обогащенное кислородом до 55-60%, и концентрат железной руды или других окисленных металлсодержащих материалов и вдувают в фурмы доменной печи полученный горячий восстановительный газ в соотношении 0,8-0,9 тыс.м³ /т передельного чугуна и одновременно кислород в соотношении 0,15-0,17 тыс.м³/т передельного чугуна, при этом в жидкой ванне дополнительно получают чугун 0,18-0,21 т/г передельного чугуна доменной печи [3].

Существенными недостатками данного способа получения передельного чугуна являются:

- высокие затраты на строительство установки газификации угля;

- высокая себестоимость получаемого чугуна в связи с необходимостью использования большого количества кислорода;

- низкая производительность доменной печи из-за нарушения теплового режима доменной плавки при незначительных колебаниях химического состава шихтовых материалов.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются:

- повышение производительности доменной печи;

- снижение расхода углеродсодержащих материалов;

- снижение расхода воды на охлаждение элементов фурменного прибора;

- повышение надежности работы охлаждаемых элементов фурменного прибора.

Для этого предлагается способ охлаждения элементов фурменного прибора доменной печи, включающий подогрев природного газа путем подачи его в качестве охлаждающей среды для охлаждения элементов фурменного прибора посредством обводного соединительного патрубка, расположенного между фурменным прибором и коллектором подачи природного газа, в котором в качестве охлаждающей среды природный газ подают при давлении 3-12 кг/см ² с расходом до 1000 м³/час, а в момент раздувки и остановки доменной печи в качестве охлаждающей среды подают азот при давлении 3-12 кг/см² с расходом 50-800 м ³/час.

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем.

Давление природного газа и азота выбрано исходя из того, что при давлении менее 3 кг/см² не обеспечивается минимальный допустимый перепад давлений природный газ (азот) - горячее дутье, а при давлении более 12 кг/см ² возможно разрушение газопроводов природного газа и азота.

Расход природного газа через обводной соединительный патрубок определен изменением теплового режима доменной печи, при котором в случае увеличения расхода более 1000 м³ /час происходит неравномерное распределение природного газа по фурмам доменной печи и нарушение газодинамического потока.

Расход азота на охлаждение элементов фурменного прибора в момент раздувки и остановки доменной печи выбран исходя из того, что при расходе менее 50 м³/час охлаждение является недостаточным и возможен прогар охлаждающего элемента, а при расходе более 800 м³/час происходит нерациональное использование азота.

Заявляемый способ охлаждения элементов фурменного прибора доменной печи был реализован на доменной печи объемом 1719 м³. На данной доменной печи было установлено 16 фурменных приборов согласно схеме (см. чертеж). В момент остановки и в период раздувки доменной печи охлаждение элементов фурменного прибора производилось азотом при давлении 3-12 кг/см² с расходом 50-800 м³ /час. После раздувки печи подача азота на охлаждение элементов фурменного прибора прекращалась и производилась подача природного газа при давлении 3-12 кг/см² с расходом 0-1000 м ³/час, который по мере теплового режима доменной печи разделяли посредством обводного соединительного патрубка.

Ведение доменной плавки по заявляемому способу позволило повысить производительность доменной печи на 0,9%, снизить расход углеродсодержащих материалов на 4,2 кг/т чугуна, снизить расход воды на охлаждение водоохлаждаемых элементов фурменного прибора на 16 м³ /час и увеличить их стойкость на 30 суток.

Источники информации

1. Патент РФ № 2294377, С21В 5/00.

2. A.с. № 399525, кл. С21В 7/16.

3. Патент РФ № 2277127, С21В 5/00.