Горелка

(51)5 Р 23 0 14/2 ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Институт черной металлургии(56) Авторское свидетельство СССРМ И 67209, кл. С 23 С 5/48, 1984.Авторское свидетельство СССРМ 1004476, кл, С 21 С 5/48, 1983.Авторское свидетельство СССР(57) Использование: отопление подовых сталеплавильных печей, Сущность изобретения: горелка содержит центральную газоподводящую трубу 1 и концентрично ей расположенные трубы 2, 3, 4, 5, которые образуют две сообщающиеся охлаждаемые кольцевые полости 12, 13 и между ними два кольцевых канала 15, 16, подключенные к источнику окислителя. Наконечник с соплами соединен с центральной трубой и кольцевыми каналами. Сопло центральной трубы 9 выполнено в виде усеченного конуса с углом раскрытия 5-7 О. Выходные сопла каналов 7, 8; 10, 11 выполнены расходящимися с чередованием углов наклона к вертикальной оси. Для внутреннего относительно центральной газоподводящей трубы 1 канала 15 углы равны 14-16 О и 30-45 О. Для внешнего канала 16 углы равны 40-50 и 60-75, 2 ил,А5 10 15 20 30 40 50 55 Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкциям горелок для отопления подовых сталеплавильных печей.Известны конструкции горелок, содержащие центральную трубу и концентрично ей расположенные трубы, образующие дополнительные тракты,. заключенные в охлаждаемые полости, и наконечник с соплами, соединенный с этими трактами и центральной трубой для подачи окисления и топливаНедостатками известных конструкций горелок для отопления подовых нечей являются низкая эффективность использования тепла горения и дожигания газов при повышенных уровнях шума их работы,В качестве прототипа взята известная конструкция горелки для сжигания газа, содержащая центральную трубу, концентрически ей расположенные трубы, образующие два дополнительные тракта, заключенные в охлаждаемые полости, и наконечник с соплами, соединенный с этими трактами и центральной трубой, а также 25разделительную шайбу со смещенными соплами и расширяющуюся форкамеру с внутренними углами раскрытия 30-60 и внешними 7 - 10 при отношении длины ее красстоянию между осями сопел в разныхрядах равным 4:5. Недостатками известной конструкции горелки являются низкая эффективность использования тепла горения и дожигания газов при повышенном уровне шума. Это обьясняется следующим. При параллельном расположении осей сопел газа и окислителя и наличии форкамеры, которая еще больше усугубляет положение, происходит быстрое снижение окислителя .с газом и образуется организованный, но узкий факел. Граница раскрытия факела в основном не определяется углами форкамеры так, как они более 15 О, а углами естественного истечения струй, зависящих от скорости истечения, При низком расположении в рабочем пространстве такого факела над ванной он охватывает малую зону обьекта и, ударяясь об нее, отражается и растекается, образуя завихрения натекание потока на переднюю и задние стенки), которые отрицательно сказываются на стойкости агрегата. Быстрое смешение газа и окислителя не способ. ствует развитию процессов самокарбюрации газа и поэтому светимость факела недостаточна, хотя несколько улучшается под влиянием форкамеры, малая охватываемая поверхность окислителя (факелом) при низком расположении горелки не позволяет применять ее эффективно для дожигания окиси углерода над поверхностью поодуваемой ванны,Целью изобретения является повышение эффективности использования тепла горения и дожигания газов при допустимых уровнях шума.Поставленная цель достигается тем, что сопло центральной. трубы выполнено в виде усеченного конуса с углом его раскрытия, равным 5-7, а сопла дополнительных трактов выполнены расходящимися с чередованием углов их наклона к вертикальной оси, соответственно равных 14-16 и 30-45 О для внутреннего дополнительного тракта и 40- 50 и 60-75 одля внешнегодополнительного тракта по направлению от центральной трубы,На фиг. 1 представлен вид спереди на головку заявленной горелки с разрезом по .всем соплам; на фиг. 2 представлен вид на головку снизу с разрезом по оси соединительных каналов охлаждения головки.Горелка содержит центральную газо- подводящую трубу 1, концентрично ей расположенные трубы 2, 3, 4, 5, образующие два кольцевых канала 15, 16, подключенные к источнику окислителя и заключенные в охлаждаемые полости 12, 13, наконечник 6 с соплами, соединенный с каналами и центральной трубой. Сопло центральной трубы 9 выполнено в виде усеченного конуса с углом его раскрытия, равным 5-7, а сопла каналов выполнены расходящимися с чередованием углов их наклона к вертикальной оси соответственно равных 14 - 16(10) и 30- 45 8) для внутреннего канала (15) и 40-50 (11) и 60-75 7) для внешнего канала (16) по направлению от центральной трубы.Горелка работает следующим образом, Воду для охлаждения горелки подают по полости, образуемой трубами 1 и 2, постоянно и отводят по полости между трубами 4 и 5. В зависимости от задачи горелку присаживают в рабочее пространство над шихтой или расплавленной ванной и подают газ по трубе 1 и окислитель в полость между трубами 2 и 3 (канал 15), который истекает по соплам 8 и 10, В случаях необходимости получения более широкого факела часть окислителя подают по внешнему каналу 16 в полость между трубами 3 и 4 посоплам 7 и 11 В случаях использования горелки в период продувки для дожигания окиси углерода, горелку присаживают над ванной на 300-500 мм и основную часть кислорода подают по второму дополнительному тракту значительно выше стехиометрического соотношения).510 15 20 25 30 50 Выполнение сопла центральной трубыв виде усеченного конуса с углом его раскрытия 5 - 7 при компактности горелки увеличивает его площадь и позволяет истекатьгазу са скоростью значительно ниже критической, что желательно для пооцесса егосамокарбюрации и бесшумности горения.Угол меньше 5 увеличивает скоростьистечения газа, так как площадь соплауменьшается, что ведет к ухудшению самокарбюрации газа, снижению теплопередачии развитию шумового эффекта горения, аугол больше 7" еще несколько снижает скорость истечения, что в принципе желательно, но начинается процесс отрыва потока отстенок, создавая зону завихрений, приводящей к зарастанию сопла,Подача окислителя через сопла внутреннего дополнительного тракта 14 - 16 и30-45 способствует аргани:ац;и горениягаза в акислителе, причем окислитель, поданный через сопла с углами 14-16 зажимает газ, мягка перемешивается с ним и темсамым способствует реформированию газа,Затем реформированный полугаз захватывается окислителем, подаваемым под углами 30 - 45, дажигает его и направляет наобогреваемую поверхность, тем самым способствуя эффективной теплопередаче отфакела к шихте, ванне.Подача окислителя пад углом меньше14 несколько ухудшает у:,павия для реформирования газа, но значительно усиливаетпроцесс горения и образования при этомшумавага эффекта. Паде,а окислителя падуглом больша 16 обеспечивает процесс горения без шума, но значительно растягивается зона реформирования газа, чтаснижает теплопередачу.Подача окислителя под углам меньше30 сокращает площадь охвата факелом, хотя и усиливает на нее теплонапряженность,что для низкого расположения горелки вработе снижает эффективность теплопередачи. Подача окислителя под углом больше. 45 увеличивает площадь охвата факелом,но уменьшается удельная тепланапряженность на поверхность, особенно это отрицательно сказывается при высокомрасположении горелки,Падачуакислителя через сопла внешнегодаполнительноготракта с углами наклона40-50 и 60-75" производят для расширения факела и зоны его воздействия на шихтуили ванну, а также для подачи окислителя впериод продувки ванны кислородом для дожигания выделяющейся окиси углерода надповерхностью ванны. Чередованием достигается охват площади как ближних зан, прилегающих к горелке, так и дальних. Подача окислителя через сопла внешнего дополнительного тракта повышает эффективность использования тепла горения и дожигания газов.Подача окислителя с углом меньше 40 сужает зону действия факела и окислителя и эффективность теплопередачи. Подача окислителя с углом наклона больше 75 приводит к тому, что часть окислителя, истекающего с критической скоростью, начинает отрываться от ванны и тем самым отрывать факел от поверхности, Это же характерно и для процесса дожигания окиси углерода.Угол наклона оси сопел 40 и 60 предпочтительны для случаев высокого расположения горелки, а также "мягких" скоростей истечения окислителя и наоборот 50 и 75 для низкого расположеня горелки, а также для более жестких скоростей истечения окислителя,При рабате горелки на нагрев шихты ее устанавливают на высоте 500 - 1000 мм, топливо подают в полном объеме, а распреде-. лением окислителя по трактам формируют нужных размеров факел. При работе горелки на дожигание окиси углерода ее устанавливают над жидкой ванной на высоте 300 - 500 мм, топливо подают в уменьшенных размерах, в зависимости от наличия окиси углерода до минимума 0,2 от номинального, чем обеспечивается незабиваемасть сопла, а окислитель падают по двум трактам, на с преимущественной его подачей па внешнему дополнительному трэкту (да 80 Я.Таким образом, применение горелок позволяет при той же типовой мощности на агрегат повышать эффективность использования тепла горения и дожиганияазов при допустимых уровнях шума, которая выражается в повышении производительности агрегата, уменьшении расходов чугуна, топлива и др. при улучшении условий службы агрегата и экономичности процесса,На комбинате "Запорожсталь" были изготовлены горелки для мартеновской печи, содержащие центральную трубу с внешним диаметром 57 мм, канцентрично ей распаложены трубы диаметром 89, 114 и 133 мм, образующие два дополнительных тракта, заключенные в охлаждаемые полости (между трубами 57 и 79 мм и 133 и 159 мм) и медн чй наконечник с соплами, в котором сопла центральной трубы выполнено в виде усеченного конуса с углом ега раскрытия, равным 5 - 7 и диаметром 57 и 61 мм, а сопла дополнительных трактов диаметром 15 мм выполнены расходящимися с чередованием углов их наклона к гертикальнай аси соответственно 14-16 О и 30 - 45 для внч1768874 Составитель В.БаранаТехред МЛаргентал Редактор О,сРедата арректар Н.Кешеля Зак з 3633 Тираж Подписное ВИИИПИ Гасударственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ СС производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 о 0реннега дополнительного тракта 40 и 50,60 и 75 для внешнего дополнительноготракта по направлению ат центральной трубы,В процессе опробования на горелку падавали и отвадили воду постоянно. В период прогрева шихты горелка присаживаласьв рабочее пространства на 1000 мм от шихты, Па цв:тргльнай трубе подавался природный газ : количестве 1500 м /ч, а по 10звнутаениему да:алнительнару тракту кис:"арад с зясхадам 1500 2000 м /ч, остальное горение происходило за счет подсоса вструи кислорода окружающего воздуха. Помера осаждения пихты горелка присаживалась ниже (500 мм) и па внешнему дополнительному тракту из общего количествазкислорода подавалась 1000 м /ч.При использовании гарелкидля нагревашихты в и.риад прогрева с расходом 1500 20м /ч газа . кислорода сократился расходчугуна на процесс на 10-12 кг/т. В вариантах рабаты на повышение производительности агрегата сокращались длительностьплавки на 5-8;ь и оасхад топлива на 9-7 25кг/т,При использовании горелкидля дожигания окиси уг;ерада над продуваемой ванной в периа ее продувки с расходомтоплива 500 м /ч, кислорода па внутреннему тракту 500 м" /ч и дополнительному 1500 мз/ч, сократился расход чугуна на 10-15 кг/т, при увеличении расхода кислорода на 4-6 м /т,При использовании горелки для нагрева металла в период доводки расход газа составлял 1500 м /ч, кислород 2200 м /ч. Э коз номия топлива и кислорода составляла 5-7 от удельных расходов.Формула изобретения Горелка, содержащая центральную газоподводящую трубу, расположенные концентрично ей трубы, которые образуют две сообщающиеся охлаждаемые концентричные полости й между ними два кольцевых канала, подключенных к источнику окислителянаконечник с соплами, соединенный с центральной газоподводящей трубой и кольцевыми каналами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения зффективности использования тепла горения и дожигания газов при допустимых уровнях шума, сопла центральной трубы выполнено в виде усеченного конуса с углом раскрытия 5 - 70, а выходные сопла каналов, подключенные к источнику окислителя, выполнены расходящимися с чередованием углов наклона к вертикальной оси, которые соответственно равны для внутреннего относительно центральной газоподводящей трубы канала 14 - 16: и 30-45 и для внешнего канала 40-50 и 60 - 75.