Способ подачи дутья в шахтную восстановительно-плавильную печь

80136833 13 00 ГО СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСК о нно СО 103 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТКРЫТ ПИСАНИЕ ИЗ(56) Тихомиров Е.Н, Комбиниродутье доменных печей. - М.; Млургия, 1974, с. 55-56.Патент Японии У 16-720кл. 67, 1965. ОДАЧИ ДУТЬЯ В ШАХТНУЮ ЬНО-ПЛАВИЛЬНУЮ ПЕЧЬ ние относится к доменству. Цель изобретение степени использоваечи и зкономия кокса. ается в установлении чи 0,02 - 1,5 Гц взрывдутья при количестве при взрыве газов, равбъема прифурменной зопечи. Использование ает производительность 7 снижает расход кокса(57) Изобретеному производния - повышения газов в п Способ заключастоты поданых импульсов образующихся ном 0,1-3,0 о ны рыхления в способа повышпечи и на 11 табл,Изобретение относится к металлургии, в частности к доменному производству.Цель изобретенияповышение сте 5 пени использования газов в печи и экономия кокса.Сущность способа заключается в следующем.В емкость, соединенную с фурмой, р вводят компоненты взрывчатого вещества, например природный газ и кислород (воздух), в соотношении, обеспечивающем взрывание газовой смеси, и инициируют взрывчатую смесь одним 5 иэ известных способов. Образующаяся при взрыве ударная волна движется по оси фурмы в печь, увеличивая давление и скорость окислительного и топливно-восстановительного газов. 20Дополнительное количество движения, сообщаемое взрывом взрывчатой газовой смеси струе окислительного и топливно-восстановительного газов, передается коксу в разрыхленной зо не перед фурмой и столбу шихты в центральной части горна, что увеличивает зону разрыхления и проникновения струи дутья к оси столба шихты, обеспе плавает более равномерное ЗО распределение газов по сечению горна, активизирует его работу и улучшает сход шихты.Укаэанные улучшения работы печи достигаются за счет повышения давле 35 ния и массовой скорости в струе .дутья, разрушения части более плотного столба шихты в центральной зоне горна, а также за счет разрушения детонационной волной взрыва сводов 40 шихты по высоте печи, особенно в зо-. не раэмягчеыя и плавления.Для смеси природного газа с кислородом при взрыве дополнительное давление достигает 1500 кПа, а массовая 45 скорость шихты 1-6 м/с.Материалы, к которым относится кокс, также как и другие насыпные материалы разрушаются при давлении 1000-2000 кПа и массовых скоростях 1-10 и/с. Исходя иэ этих результатов, определеночто допустимая максимальная мощность взрыва, а следовательно, и максимальный объем взрывчатой смеси газов должны быть таким, чтобы объем газов - продуктов взрыва не превышал 3-4 объема прифурменной эоны раэрыхления. Минимальный объем взрывчатой смеси, взрыв которой может оказать заметное воздействие наработу доменной печи, определяетсяиз расчета получения количества газов-продуктов взрыва около 0,1 объема зоны разрыхления.Эффект воздействия взрывных импульсов связан с их частотой: чемона выше, тем эффективнее, а при данной частоте от мощности взрыва. Согласно экспериментальным данным частота обрушений сводов кокса, равнаячастоте колебаний давления дутья,составляет 1,0 - 1,5 Гц (т.е. до 90 раэв 1 мин). Наиболее эффективная частота взрывов - частота, совпадающаяс частотой обрушений (когда обеспечивается максимальное разрыхлениестолба шихтовых материалов), или,покрайней мере, не чаще ее, т.е. частота взрывов должна быть не больше90 раз в 1 мин.При частоте взрывных импульсов10-20 раз в 1 мин энергия взрывовможет использоваться достаточно эффективно. Сокращение частоты взрывовснижает эффект от использования способа за счет проникновения в центрпечи малой части дутья,Доменная печь работает на воздушном дутье с топливной добавкой, ввиде природного газа. Дутье подается в печь через Фурмы диаметром180 мм, скорость истечения дутья180 м/с. Объем эоны разрыхления(Фурменной) 0,3 м , ширина 0,5 м,длина 1,5 м. П р и м е р 1. Периодическую часть природного газа и воздуха в количестве 0,0004 (1 ОЖ) и 0,0036 м (903) при нормальной температуре и давлении 0,4 - 0,6 МПа подают во взрывную камеру объемом 0,004 м , примыкающую3к соплу фурменного прибора. Предельные концентрации природного газа во взрывной смеси с воздухом 5,5 14,67., температура воспламенения смеси 550 С частота. взрывов 45 раз вмин.При взрыве смеси образуется 0,03 м газов - продуктов взрыва, что составляет 0,1 объема фурменной зоны (нижнее граничное значение).Эти газы выталкивают из фурмы струю дутья со скоростью 230 м/с, т.е. скорость дутья при взрыве увеличивается на 263, на столько же увеличивается и глубина фурменной эоны.В практике доменного производства известен способ увеличения длины фурменной зоны за счет уменьшения диаметра фурм (максимум на 15-20 мм).5 По известному способу уменьшение диаметра фурм на 20 мм обеспечивает увеличение скорости дутья и глубину проникновения струи на 257, Так как эти результаты соизмеримы с резуль- О татами по предлагаемому способу (при взрыве с получением количества взрывных газов 0,1 объема фурменной зоны), то очевидно, что использование взрыва меньшей мощности нецеле б сообразноП р и м е р 2. При условиях, аналогичных примеру 1, периодически во взрывную камеру подают 0,0108 мз (07.) природного газа и 0,0976 м 20 (907) воздуха. Объем взрывной камеры 0,108 м. При взрыве образуется 0,9 м продуктов горения, что состав 3ляет 3,0 объема фурменной зоны (верхнее граничное значение). В этих усло виях скорость дутья на выходе из фурми 850 м/с, а глубина зоны проникновения дутья увеличивается до 7,2 м (или на 3707,), Так как даже самые мощные доменные печи объемом 5000 м ЗО имеют радиус горна 7,3 м, то очевидно, что дальнейшее увеличение мощности взрыва нецелесообразно,П р и м е р 3. Условия как в примере 1. При сокращении частоты взрывов до 1 раза в 1 мин (нижнее граничное значение) эффект взрыва снижается,. глубина зоны проникновения струи дутья уменьшается на 257. за счет об разования плотного слоя шихты в моменты между взрывами. Однако при этом обеспечивается улучшение работы горна по сравнению с известным способом (уменьшением диаметра фурм). Дальнейшее снижение частоты взрыва 4 нецелесообразно, так как эффект взрыва становится меньше эффекта снижения диаметра фурм печи небольшой части дутья, При сокращении числа взрывов до 1-8 раза в 1 мин может быть еще получен положительный эффект в работе печи.П р и м е р 4. Условия как в примере 1. Увеличениечастоты взрыва до 90 раз в 1 мин (верхнее граничное значение) увеличивает его эффективность, глубина зоны проникновения увеличивается на 257, Однако увеличение частоты взрыва свыше 90 раз в 1 мин нецелесообразно, так как вэтих условиях частота обрушений сво"дов кокса в фурменных очагах становится больше частоты обрушений,обусловленных скоростью сгорания коксаза счет кислорода дутья, что вызывает неровный сход шихты и "тугой ходпечи",П р и м е р 5. Периодически частьприродного газа и воздуха в количестве соответственно 0,001 (107) и0,009 м (907) при нормальной температуре и давлении 400-600 кПа подают во взрывную камеру объемом0,010 м , примыкающую к соплу фУрменного прибора (предельные концентрации природного газа во взрывнойсмеси с воздухом 5,5-14,67, температура воспламенения смеси 556 С).При взрыве взрывчатой смеси образуется около 0,083 м газов - продуктов взрыва, что составляет 0,28объема прифурменной разрыхленной зоны в печи. Температура продуктоввзрыва около 2000 С.Объем полости сопла и фурмы, через которые проходит поток дутья,составляет около 0,07 м . Газы -3продукты взрыва выталкивают из соплаи фурмы струю дутья со скоростьюпримерно 640 м/с, т.е. на выходе изфурмы скорость дутья при взрыве увеличится на 2507. Это обеспечит причастоте подачи взрывных импульсов10-90 раз в 1 мин увеличение глубины проникновения дутья в печь, аследовательно, длины зоны разрыхления с 1,5 до 5,2 м. Ширина разрыхления зоны, при этом, существенно неизменится.С уменьшением частоты взрывов до1-3 раза в 1 мин глубина проникновения дутья в печь уменьшается до1,9-2,1 м.П р и м е р 6. При условиях, аналогичных примеру 1, объем взрывнойкамеры и взрывчатой смеси газов берут 0,037 м из расчета получениягазов - продуктов взрыва в объеме,равном 1 объему зоны разрыхления,т.е. 0,3 мз. В этом случае скоростьдутья на выходе из фурмы при взрывеповышается до 760 м/с (на 3227),чтообеспечивает при частоте взрывов10-90 раз в 1 мин увеличение глубиныпроникновения дутья в печь до 6,3 м.Средняя ширина зоны разрыхления также увеличивается на 0,05-0,2 м в свя1368333 ет увеличение скорости дутья примерно на 25%, увеличение длины эоныраэрыхления при этом составит такжеоколо 25%, а средняя ширина уменьшится с 0,5 до 0,44 м.Сравнительная оценка известногои предлагаемого способов (при различной частоте подачи взрывных им пульсов - , раз/мин) по активизацйиработы горна печи приведена в таблице. Способ Параметрызоны разрыхления предлагаемый при отношении объема газов-продуктов взрыва к объему эоныразрыхления известный-12 Увеличение площади горизонтсечения, % 247 364-488 47-105 27-40 Способ подачи дутья позволяет значительно увеличить глубину проникновения дутья в печь, даже от центра горна самых мощных доменных печей (диаметр горна 15 м), Одновременно45 существенно увеличивается площадь сечения зоны разрыхления. Отмеченные преимущества обеспечивают повышение активности работы горна, улучшение схода шихты и более равномерное расп50 ределение газа в печи, эа счет чего предоставляется возможность увеличить расход дутья на 2-4% и повысить степень использования восстановительного газа. Производительность печи при этом повышается, а расход кокса снижается на 1-2%. зи с повышением давления газов. С уменьшением частоты взрывов до 1-3 раз в 1 мин глубина зоны разрыхления уменьшается и составляет 2,0-2,2 м.И практике доменного производства известен способ увеличения длины зоны раэрыхления за счет уменьшения диаметра фурмы.И отличие от изобретения по известному способу уменьшение диаметра фурм от 180 до 160 мм обеспечиваФормула и з обретения Способ подачи дутья в шахтную восстановительна-плавильную печь, включающий пульсирующую подачу через фурму окислительного газа и топлива, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с, целью повышения степени использования газов в печи и экономии кокса, окислительный гаэ и топливо подают в поток дутья при вводе в печь в соотношении, обеспечивающем взрывание смеси с частотой 0,02-1,5 Гц, и мощностью, обеспечивающей газообразование в количестве 0,1-3,0 объема прифурменной зоны рыхления в печи.