Погружная горелка

.142 (088.8)1 Опубликовано 23.10,82. Бюллетень39Дата опубликования описания 28.10.82 по делам нзобретеннй н открытий(72) Авторы изобретения,. К. Прохоренко, А. Л. Белявцев, В. Я. Конюх, К Д. В. Гулыга, О. Н. Гаврилова, Г. Л. Сиротюк и Институт газа АН Украинской ССР и ордена Ле Трудового Красного Знамени институт электро им. Е. О. Патона(54) ПОГРУЖНАЯ ГОРЕЛ Недостатком этой что она не обеспчива ва в емкостях, наттриме Наиболее бл ляется погружн плава, содержа женные трубы, топливоокислит вода охлаждаю положенными в изким к предлагаемомуая горелка для нагреващая концентрично распобразующие тракты польной смеси, подвода ищей воды, и головку сдва яруса соплами. яв- ас- лоачи от- асИзобретение относится к металлургии, в частности к фурмам для получения стали, и может быть использовано при корректировке свойств неметаллических расплавов, например доменных шлаков.Известна погружная горелка, в которой 5 сопла расположены несколькими ярусами.Такое расположение сопел сопровождается наклоном их книзу под различными углами, что необходимо для более полной проработки прилегающего к горелке объема расплава, Горелка указанной конструкции предназначена главным образом для обработки расплавов в емкостях конической или цилиндрической формы типа ковшей и шлаковых чаш 111.головки является то, 15 ет проработку расплар, прямоугольной форТакая горелка обеспечивает перемешивание расплава сгорающей смесью газообразного топлива с кислородом и продуктами горения 12.Недостатком известной горелки является то, что при работе она создает потоки расплава, направленные в сторону стенок емкости, удерживающей расплав, Это неизбежно должно вызвать разрушение футеровки,Целью изобретения является интенсификация процессов теплообмена и устранение разрушения футеровки.,Поставленная цель достигается тем, что в погружной горелке для нагрева расплавов, включающей концентрично расположенные трубы, образующие тракты подачи топливоокислительной смеси подвода и отвода охлаждающей воды, и головку, с расположенными в два.яруса соплами, согласно изобретению, .сопла верхнего яруса наклонены к оси горелки под углом 89,9 - 75, сопла нижнего яруса - под углом 90,1 - 130, при этом сопла верхнего и нижнего яруса, расположенные в одной вертикальной плоскости, попарно параллельны и направлены в противоположные стороны, а расстояние между осями сопел составляет 10 - 50 их диаметров.Такое расположение сопел приводит к тому, что во время работы горелки поднимающаяся кверху в расплаве газовая струя из нижних сопел увлекает за собой расплав. На поверхности или в приповерхностных слоях этот восходящий поток расплава подхватывается потоком, формируемым истекающей из сопел верхнего яруса струей, и отбрасывается, В результате того, что струи нижнего яруса позади себя создают некоторое разрежение, верхний поток по мере затухания поворачивает книзу в этом направлении. На фиг. 1 схематично представлена головка горелки, продольный разрез; на фиг, 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б - Б на фиг, 1.Горелка содержит концентрически расположенные трубы 1 и 2 для подвода и отвода охлаждающей воды и трубу 3 для подвода топливнокислородной смеси, Труба 3 2 О может состоять из двух концентрических труб с целью раздельной подачи топлива и окислителя с последующим их смешением в сопле или перед соплом. Нижнее сопло 4 горелки расположено в нижней части головки, и имеет угол наклона к оси горелки 90,1 - 130, Верхнее сопло 5 расположено на расстоянии 10 - 50 диаметров сопла выше нижнего и наклонено под углом 89,9 - 75 к оси горелки. Сопла верхнего и нижнего ярусов расположены в шахматном порядке, причем каждому соплу верхнего яруса соответствует сопло нижнего яруса, размещенное в одной с ним вертикальной плоскости, а угол между осями в каждой паре равен 180.Количество плоскостей, в которых расположены оси сопел, должно быть не менее од- з 5 ной и не более трех, так как угол между этими плоскостями не может быть меньше 60. Диаметры сопел верхнего и нижнего яруса равны, а расстояние между осями сопел равняется 10 - 50 диаметров сопла (д).Указанные величины углов и расстояний 40 определены путем гидравлического моделирования, При этом критерием оптимальности указанных параметров служило количество циркулирующей жидкости, мощность циркуляции и длина циркуляционной зоны. Моделирование проводили в водяной ванне дли, ной 1000 и глубиной.500 мм при продувке ее сжатым воздухом через сопло д = 5 мм и погружении сопел верхнего яруса на глубину 2 д. Результаты моделирования сведены в табл, 1 - 3. При этом длину зоны цир куляции характеризовали величиной расстояния Е между стенками модельного сосуда, расположенными напротив сопла верхнего и нижнего ярусов. Горелка при продувке располагалась посередине модели, поэтому при длине зоны циркуляции более 0,5 1 струя ударялась в стенку, что означало непригодность данного режима к использованию, так как должно приводит к разрушению стенки. Мощность циркуляции определялась долей воды, вовлеченной в движение струей.Для сравнения проведено моделирование известной горелки. Однако данные моделирования известной горелки в таблицы не внесены, так как оказалось, что в этом случае при любых параметрах горелки длина циркуляционной зоны превышала 0,5 1., т, е. струя взаимодействовала со стенкой сосуда, а количество вовлеченной в циркуляцию жидкости не превышало 20/о, т. е. было значительно ниже, чем в предлагаемой конструкции.В табл. 1 представлена зависимость мощности и величины зоны циркуляции от угла наклона сопла верхнего яруса (расстояние между ярусами равно 106, наклон сопла нижнего яруса 20)В табл. 2 представлена зависимость мощности и длины зоны циркуляции от угла наклона сопла нижнего яруса (расстояние между ярусами равно 206, наклон сопла верхнего яруса 10).В табл. 3 представлена зависимость мощности и длины зоны циркуляции от расстояния между соплами верхнего и нижнего яруса (угол наклона сопел верхнего и нижнего яруса соответственно равен 10 и 20),Из данных табл, 1 видно, что увеличение угла наклона сопел верхнего яруса свыше 15 вызывает резкое снижение мощности перемешйвания ванны; Кроме того, струя достигает стенки, что связано с нарушением взаимодействия верхней и нижней струй. Аналогичный результат наблюдается и в том случае, когда нижнее сопло наклонено под углом более 40 (табл. 2), Взаимодействие струй нарушается также и при приближении сопел друг к другу на расстояние ме; нее 100 и удалении их более 50 д (табл. 3). В этом случае наблюдается взаимодействие струй со стенкой сосуда и снижение мощности циркуляции жидкости.Для проработки всего объема расплава сопла горелки должны располагаться в двух- трех вертикальных плокостях, Причем угол между отмеченными плоскостями составляет не менее 60 так как в противном случае снижается мощность циркуляции расплава изза взаимодействия струй соседних сопел верхнего или нижнего ярусов.Горелка работает следующим образом.Перед погружением в расплав подают охлаждающую воду, горючий газ и кислород (воздух). После загорания факела горелку погружают в расплав на глубину, соответ.- ствующую расстоянию между уровнями сопел верхнего и нижнего ярусов.Экономический эффект от использования предлагаемой погружной горелки составит не менее 2 руб/т доменного шлака,0,55 0,44 10 20 0,4 0,42 30 0,45 40 0,5 50 Таблица 3 0,5 31 10 0,44 25 0,4 40 0,42 50 0,48 0,5 Угол наклона соплаверхнего яруса,Угол наклона сопла нижнего яруса, град Расстояние междусоплами Мощность циркуляции,Ф Мощность циркуляции, 1 Длина зоны циркуляции Длина зоны циркуляции96806 Формула изобретения этом сопла верхнего и нижнего яруса, расположенные в одной вертикальной плоскости, попарно параллельны и направлены в , противоположные стороны, а расстояние между осями сопел составляет 10 - 50 их диаметров,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР510518, кл. С 21 С 5/48, 1978.2. Авторское свидетельство СССР557106, кл. С 21 С 5/48, 197. г,2 Поп Составитель Охред И. Вересраж 587дарственногоизобретенийЖ - 35, Раушнт, г. Ужгор тор А. Грицеик ное Р едактор Г. Волкова аказ 726 П 40 ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москва,илиал ППП Патекомит и от скан од, у 4/5ная, 4 Погружная горелка для нагрева расплава, содержащая концентрично расположенные трубы, образующие тракты подачи топливоокислительной смеси подвода и отвода охлаждающей воды, и головку с расположенными в два яруса соплами, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процессов теплообмена и уменьшения разрушения футеровки, сопла верхнего яруса наклонены к оси горелки под углом 89,9 - 75, сопла нижнего яруса - под углом 90,1 - 130, при вКоррекПоди исета СССрытийна 6., д.ПроектФ