Инжекционная фурма

(505 С 21 С 5/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТВУ ОМ К АВ еталлургии и артеновском е, Цель изопроцесса на-Йда 8 о Ф О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт черной металлургии (72) А.А.Карпенко, В.Ф.Поляков, В.Я.Ботвинский, А.И.Бондаренко, А.Б.ИвангородскийКлебанов, В.И.Шевченко, Д.Ф.Канищев, В.Б.Морозов, В.Н.Нетреба и В.И.Барков (53) 669.184 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР Ф 779402, кл. С 21 С 5/48, 1980.Авторское свидетельство СССР В 1274301, кл. С 21 С 5/48, 1986.(54) ИНЖЕКЦИОННАЯ ФУРМ (57) Изобретение относится к может быть использовано в и конвертерном производст бретения - интенсификация грева шихты, увеличение производительности печи и снижение расходов топлива, чугуна и раскислителей за счет увеличения инжекционной способности фурмы и работы ее в режиме горелки, Инжекционная фурма состоит из концентрически расположенных труб; образующих тракты 1 и 2 подвода и отвода охлаждающей воды, центрального тракта 3, каналов 4, соединяющих центральный тракт с атмосферой печи, трубы 5 с инжекционным соплом 6, жаропрочных пластин 7, головки с соплами 9 для подачи газокислородной смеси и топливоподводящей трубы 10 с соплом 11. Наличие трубы 10 позволяет увеличить инжекционную способность фурмы, использовать ее как горелку, что интенсифицирует процесс выплавки стали и позволяет снизить расход энергоносителей. 1 ил., 1 табл,:производству, и может быть использованопривыплавке стали в подовь 1 х печах и кон.вертерах.Цель изобретения - интенсификацияпроцесса нагрева шихты, увеличение производительности и снижение расходов топ.лива, чугуна и раскислителей путем: увеличения инжекционной способностифурмы и применения ее в качестве горелки,.На чертеже изображена инжекционнаяфурма, продольный разрез.Фурма состоит из концентрически расположенных труб системы охлаждения, образующих тракты 1 и 2 для подвода и отводаохлаждающей воды, центральный тракт 3,каналы 4, соединяющие центральныйтракт с атмосферой печи, с размещениемв центральном тракте 3 трубы 5 для подачи, высокоскоростного потока окислителя,оборудованной на выходе инжекционнымсоплом 6, к которому с помощью шарнирных устройств прикреплены пластинь 1 7 иэжаропрочного материала. Трубы 8 соединены с головкой, которая имеет нескольконапример, шесть) цилиндрических или щелевых) сопел 9 для подачи газокислородной смеси. По продольной оси фурмыустановлена топливоподводящая труба 10диаметром, равным 0,4-0,6 диаметра инжекционного сопла с топливным соплом 11,причем расстояние между торцами инжекционного 6 и топливного 11 сопел по ходугазового потока составляет 4-10 диаметровинжекционного сопла 6,Фурма работает следующим образом.По каналу топливоподводящей трубы 10через сопло 11 подают часть топлива отобщего его расхода, а по каналу трубы 5 -окислитель. Поток кислорода, выходящийиз инжекционного сопла 6 и движущийсявдоль цилиндрической поверхности трубы8, создает разрежение, за счет которого вцентральный тракт 3 через каналы 4 подсасываются из рабочего пространства печивысокотемпературные продукты сгорания.Поток газообразного топлива, истекающийчерез сопло 11, создает дополнительноеразрежение в районе сопла, что увеличивает инжекционную способность фурмы,Инжектируемые продукты сгорания,смешиваясь с потоком кислорода, нагревают его и образуют вцсокотемпературнуюгазокислородную смесь, предназначеннуюдля окисления топлива в период нагревашихтц, а также примесей расплава в период продувки ванны. За счет повышения температуры кислорода скорость истечениягазокислородной смеси через сопла 11 увеличивается и улучшается процесс перемешивания топлива с газокислородной смесью, в результате чего образуется жесткий факел с высокой кинетической и тепловой энергией, позволяющей интенсифицировать процесс нагрева шихты путем увеличения теплоотдачи от факела к шихте. Каличие в центральном тракте дополнительной топливоподводящей трубы диаметром, равным 0,4-0,6 диаметра инжекционного сопла, выходное отверстие которой отстоит от торца сопла инжектора по ходу движения газового потока на расстоянии, равном 4-10 диаметрам инжекционного сопла, позволяет увеличить инжекционную способность фурмы, а также использовать фурму как сводовую гаэокислородную горелку для отопления подовцх печей.Улучшение инжекционной способности фурмы путем установки топливоподводящей трубы с укаэанными параметрами обусловлено увеличением дальнобойности инжектирующей струи, движущейся вдоль повеохности, и вовлечением за счет этого дополнительных порций инжектируемого газа,Каличие топливоподводящей трубы в центральном тракте фурмы не сказывается существенно на ее инжекционной способности, если срез трубы находится на начальном участке струи, т,е. до 4 диаметров сопла инжектора, так как на начальном участке струи профиль скоростей изменяется незначительно.При выдвижении трубы по оси потока свыше 10 диаметров сопла кратность инжекции не изменяется, а размеры камеры смешения увеличиваются, что приводит к дополнительным тепловым потерям с охлаждающей фурму водой и перерасходутоплива. И нжекцион ная способность фурмы при расположении топливоподводящей трубы по оси инжектирующего потока также обусловлена диаметром этой трубы, который составляет 0,4-0,7 диаметра сопла инжектора. Если диаметр трубы меньше 0,4 диаметра сопла инжектора, т.е. диаметр трубы приближается к нулевым значениям,50 то инжекционная способность фурмц остается на уровне фурм без топливоподводящей трубы, так как в этом случае максимальные значения скоростей инжектирующего потока сдвигаются неэначительно по отношению к поверхности контакта инжектирующей и инжектируемой среды.Если диаметр газоподводящей трубы больше 0,6 диаметра инжекционнаго сопла, кратность инжекции фурмы снижаетсяУвследствие уменьшения пропускной способности сопла инжектора.Использование инжекционной фурмы с повышенной инжекционной способностью в качестве горелок в периоды завалки и прогрева шихты позволяет получить за счет увеличения температуры и скорости истечения окислителя высокий скоростной факел, пронизывающий слой шихты во всю его глубину, обеспечивая интенсивный теплообмен и скоростной нагрев шихты, что позволяет увеличить долю лома в шихте, снизить расход чугуна, сократить длительность периодов завалки и прогрева.В периоды плавления и доводки фурмы погружают в металл и процесс рафинирования металла осуществляется аналогично топливно-кислородной продувки. Природный газ, поступая в зону взаимодействия окислителя с расплавом, снижает окислительный потенциал газовой фазы и тепло- напряженность очага продувки, вследствие чего снижаются угар, окисленность металла . и запыленность дымовых газов. В периоды плавления и доводки плавки из ванны печи интенсивно выделяется окись углерода, которая частично инжектируется вместе с печными газамй из рабочего пространства печи в центральный. тракт фурмы, где дожигается до двуокиси углерода, что обуславливает дополнительные повышения температуры и скорости истечения гаэокис-. лородной смеси.С увеличением объемов и скорости истечения смеси из сопел фурмы возрастает интенсивность перемешивания металла, вследствие чего увеличивается теплоотдача от факела торцовых горелок к ванне печи и усвоение расплавом кислорода атмосферы печи, что позволяет нагревать ванну до заданных температур уменьшенным расходом топлива, За счет подачи природного газа в очаг продувки и дожигания окиси углерода в центральном тракте фурмы снижается окислительный потенциал газовой фазы и, как следствие, окисленность металла, что позволяет снизить расход раскислителей.П р и м е р. В мартеновском цехе металлургического комбината 500-тонная мартеновская печь оборудована тремя инжекционными фурмами, В отличие от ранее применяемых инжекционных фурм по оси фурмы установлена топливоподводящая труба, причем на серии плавок испйтывают фурмы с топливоподводящей трубой, выходное отверстие которой отстоит от среза инжекционного сопла по ходу потока окислителя на расстоянии, равном 4 диаметрам Фнжекционного сопла, равного 40 мм, т.е. 160 мм. На 1 серии плавок зто расстояние отвечает 7 диаметрам (280 мм), а на Ш серии плавок - 10 диаметрам (400 мм), Диаметр сопла инжектора составляет 40 мм, диаметр 5 топливоотводящей трубы - 16, 20 и 24 мм.В период завалки и прогрева фурмырасполагают на расстоянии 1 м от поверхности шихты и к ним подают 2100 мз/ч природного газа и 4200 мэ/ч кислорода, т.е. на 10 одну фзурму поступает 700 мз/ч топлива и1400 м /ч кислорода, В этот период инжекционные фурмы работают как мощные сводовые горелки с предварительным подогревом окислителя. На торцовые горел ки расход природного газа составляет 2000м /ч, общий расход топлива на печь остается на уровне работы печей текущего производства, В период плавления и доводки фурмы опускают в ванну и продувку ведут 20 на линии раздела шлак-металл. Расход кислорода поддерживают на прежнем уровне, а расход природного газа сокращают до100 мз/ч на одну фурму.Основные технико-экономические по казатели работы 500-тонной мартеновскойпечи, оборудованной сводовыми инжекционными фурмами, при различном расположении топливоподводящей трубы по отношению к соплу инжектора и без нее 30 приведены в таблице.Иэ данных, приведенных в табл. 1, следует, что применение инжекционных фурм в качествз горелок и продувочных фурм с повышенной инжекционной способностью по-.35 зволяет сократить длительность плавки на0,3-0,45 ч, снизить удельный расход топлива на 3,9 - 4,1 кг/т, чугуна - 20 кг/т, ферросплавов - 0,4 - 0,6 кг/т и увеличить производительность печи на 1,2 - 2,8 т/ч по 40 сравнению с плавками текущего производства, на которых применяются инжекционные фурмы беэ топливоподводящей трубы.Причем минимальные значения улучшения технико-экономических показателей отно сятся к инжекционным фурмам, у которыхрасстояние между соплом инжектора и выходным отверстием топлиподводящей трубы составляет 4 и 10 диаметров инжекционного сопла, а максимальные значения 50 - относятся к фурмам, у которых указанное.расстояние составляет 7 диаметров сопла инжектора (280 мм).Таким образом, использование инжекционных фурм с увеличенной инжекцион н ой сп особ н остью за счет уста новкитапливоподводящей трубы диаметром, равным 0,4-0,6 диаметра инжекционного сопла, на расстояние 4-10 диаметра сопла инжектора по ходу потока окислителя и работы инжекционных фурм в режиме горелки1696490 Технико-зкономические показатели работы печи Инжекционные фурмы; ез топливоп роводя щейтрубы лительность плавки, ч в том числе:. раскисл (ферром телиганец) Количество инжект мых продуктов сгорфурмой, м /ч руе- ния 8,пловая нагрузка, мВ Выход жидкой ст 89,9 ь пеоизводитель чи, т/ч7 горректор О. Кравцова Составитель В. КрасиТехред М,Моргентал Дер дакт 4277 Тираж ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ака ГКНТ СССР-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Производстве позволяет сократить длительность плавки и удельный расход условного топлива на 5, чугуна - на 3,4, раскислителей ферромарганца) - на 17, а также увеличить производительность на 6 О. Формула изобретения Инжекционная фурма, содержащая концентрически расположенные трубы системы охлаждения, центральный тракт, каналы, соединяющие центральный тракт с атмосферой печи с размещением в центральном тракте трубы для подачи высокоскоростного потока окислителя, размещенное на выходе инжекционное сопло, . о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюинтенсификации процесса нагрева шихты, увеличения производительности и сниже ния расходов топлива, чугуна и раскислителей путем увеличения инжекционной способности фурмы, по оси фурмы установлена топливоподводящая труба диаметром, равным 0,4 - 0,6 диаметра инжекционного 10 сопла, при этом выходное отверстие топливоподводящей трубы отстоит от среза инжекционного сопла на расстоянии, равном 4-10 его диаметрам по ходу движения газового потока.15