Способ ввода реагентов в фурменный прибор доменной печи

(51)5 С 21 В 7/16 ГОСУДАРСТВЕННПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТИ ОТКРЪТИЯМ ИСАНИЕ БРЕТЕНИЯ К АВТОРСКО СВ ЕЛЬСТ иаровский, , С.И.Зай. Болкунов,я чугуна В ФУРЕЧИ(71) Институт черной металлурги(54) СПОСОБ ВВОДА РЕАГЕНТОМЕННЫЙ ПРИБОР ДОМЕННОЙ Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам ввода реа-.гентов в фурменный прибор доменной печи.Целью изобретения является снижениерасхода кокса путем повышения полнотывзаимодействия топливно-дутьевых компонентов.Сущность способа заключается в том,что топливо перед истечением формируютна горизонтальном прямоугольном участкев виде кольцевой струи, при этом длина участка составляет 6 - 8 диаметров среднейлинии кольцевой струи.На фиг.1 схематически показан способввода реагентов в фурменный прибор доменной печи; на фиг.2 - эпюры плотностейи профиля скоростей: дутья, топлива, ихсмеси-для прототипа; на фиг,3-5-тоже,для предлагаемого решения,(57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при подаче топлива и дутья в печь. Целью изобретения является снижение расхода кокса путем повышения полноты взаимодействия топливно-дутьевых компонентов. Способ ввода реагентов в фурменный прибор доменной печи включает подачу горячего дутья и топлива, вводимого сопутно дутьевому потоку, и отличается от известного тем, что топливо перед истечением формируют на горизонтальном прямолинейном участке в виде кольцевой струи, при этом длина участка составляет 6 - 8 диаметров средней линии кольцевой струи. 5 ил, 1 табл,С:Согласно изобретению высокотемпературное обогащенное дутье 1 подают в полость дутьевого сопла 2 фурменного прибора, в выходной части которого вво. дят топливо 3 в виде кольцеобразной струи4 со сквозным центральным каналом 5, че- О . рез который часть дутья в количестве 0,4 - 4 Ъ 1,5 О поступает в зону истечение топлива. СЬ Перед истечением в полость сопла 2 топли-(Л воформируютна горизонтальном прямоли-, с ) нейном участке по оси сопла, при этом длина участка формирования составляет б -8 диаметров средней линии кольцевойааиЪ струи бсРПодача топлива в полость дутьевого сопла 2 происходит в виде полого цилиндра, окруженного с внутренней и наружной поверхности дутьем, что приводит к взаимодействию трех "сопутных" потоков.15 20 25 30 35 40 45 50 55 Центральный дутьевой поток, в процессе непосредственного контакта с кольцевым топливнымподжигает его, что сопровождается мгновенным расширением последнего с возрастанием реакционной поверхности, вступающей во взаимодействие о основным потоком дутья. При этом контакт топливных и дутьевых компонентов происходит под непрерывным воздействием усиливающейся поперечной(радиальной) турбулизации, источник которой расположен в центральной части дутьевого канала.До полного распределения углеводородных компонентов в периферийные слои дутья максимальный температурный урбвень сосредоточен в приосевой области, что активизирует радиальное смещение и усредняет плотность топливно-дутьевого потока за счет развития поперечных пульсаций, поступающих с центра при воспламенении, при этом происходит поперечное усреднение температурного уровня потока, В связи с расположением источника радиальной турбулизации в центральной части, происходит равномерное насыщение углеводородными компонентами дутьевого потока по всему объему полости сопла 2. Таким образом, подача в полость дутьевого сопла 2 кольцевой струи топлива коаксиально дутью, т.е. с наружной и внутренней оболочкой дутья, обеспечивает усиление поверхности контакта и повышение равномерности и плотности потока технологически требуемой однородности смеси в пределах фурменного прибора, что, в свою очередь, обеспечивает интенсивное окисление углевородородов и предотьращает сэжеобразование при термическом разложении той части, для окисления которой не хватает кислорода иэ-за плохой организации взаимодействия компонентов.Радиальный процесс взаимодействия топливно-дутьевых компонентов при предельном их поступлении выравнивает профиль скорости смешанного потока и снижает величину гребней в эпюре скоростей (см.фиг.3 и пример конкретного выполнения). Укаэанный процесс активизируется за счет предварительного формирования топливного потока на горизонтальном прямолинейном участке длиной 6 - 8 диаметров соедней линии струи непосредственно перед истечением. Такое формирование кольцевой струи приводит к увеличению ее поперечной сплошности в пределах топливного тракта, к устранению застойных и вихревых зон. Зто стабилизирует истечение такой струи, характеризующейся значительно меньшей толщиной топливного потока в сравнении с круглой струей, и повышает дальнобойность струи после ее истечения, а это дополнительно способствует усреднению компонентов на сравнительно коротком пути. В результате резко повышается степень окисления топлива, что приводит к существенной величине экономии кокса.Уменьшение длины прямолинейного. участка менее нижнего значения указанного предела приводит к потере сплошности и появлению неорганизованной продольной пульсации топливной струи - за счет замет.- ного влияния застойных эон и вихревых контуров при повороте струи. Зто приводит в процессе истечения к продольному искажению профиля скорости смешанного потока, к насыщению углеводородными компонентами преимущественно центрального слоя топливно-дутьевого потока, что в конечном итоге не обеспечивает экономию кокса.Увеличение длины прямолинейного участка более верхнего значения указанного предела повышает гидравлическое сопротивление топливного тракта. Это снижает эффект взаимодействия кольцевой топливной струи с центральной дутьевой струей, что способствует выделению сажистого углерода в приосевой области и снижению поперечной однородности потока в целом, что в конечном итоге также снижает показатели по расходу кокса. При длине прямолинейного участка, равной 6 диаметрам средней линии топливной струи, застойные зоны в топливном тракте незначительны и носят локальный характер, не оказывающий заметного влияния на гидро- динамику струи, При этом вихревые контуры периодически появляются и исчезают, т,е. режим течения носит переходный характер. Зто в свою очередь, приводит к непродолжительному искажению профиля скорости и гасится самопроизвольно. При этом, концентрация углеводородсодержащих компонентов по сечению потока достаточно равномерна, т.е. достигается равноплотность потока, а эпюра скорости близка к-средней скорости. При длине прямолинейного участка, равной восьми диаметрам средней линии топливной струи, гидравлическое сопротивление топливного и центрального дутьевого трактов незначительно возрастает рост гидравлического сопротивления составляет не более Зо), При этом выделения сажистого углерода не наблюдается, поток достаточно однороден, т.е. равноплотен по сечению.П р и м е р. Исходные данные:1694652 шт 5место реализации - доменный цех меткомбината "Запорожсталь", доменная печь полезным объемом 1513 м;количество фурменных приборов 16 расход дутья на печь 2660 м /мин;расход природного газа на печь 260 м /мин;температура дутья 1200 С;температура природного газа 20 С; давление дутья 315 МПа;давление природного газа 600 МПа; степень обогащения дутья кислородом 27;продолжительность опробования 12 мес.Результаты опытно-промышленного опробования.Сопоставление данного способа производили с известным способом, изложенным в заявке в качестве прототипа. На фиг.2 -5 показаны эпюры скоростей потока дутья 1, топлива в сопле 2, дутья, проходящего через центральную трубу,и результирующая эпюра скорости газового потока в сопле фурменного прибора. Эпюры скоростей построены для сечения, отстоящего от выходного торца фурмы на расстоянии 200 - 300 мм, Эпюры плотностей подобным эпюрам скоростей газовых потоков. На фиг.2 показан случай, соответствующий прототипу заявляемого способа; на фиг.3 - случай, соответствующий заявляемому способу; на фиг.4 - случай, при кото.ром длина горизонтального прямолинейного участка меньше заявляемого предела иравна четырем диаметрам средней линии5 кольцевой струи; на фиг.5 - случай, при котором длина горизонтального прямолинейного участка больше заявляемого пределаи равна девяти диаметрам средней кольцевой струи.10 Видно, что на фиг,3 профиль скооости и,соответственно, плотности наиболее ровный по сечению топливно-дутьевого потока,что приводит к наибольшей степени окисления топлива, Результаты взаимодействия15 топливно-дутьевых компонентов в виде конечного результата, т,е, экономии кокса,представлены в прилагаемой таблице.Таким образом, максимальная экономия кокса 4 - 6 кг/т чугуна достигается при20 величине 1/дср .= 6 - 8, которая являетсяоптимальной.Формула изобретенияСпособ ввода реагентов в фурменныйприбор доменной печи, включающий подачу25 горячего дутья и топлива; вводимого сопутно дутьевому потоку, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения расхода кокса засчет повышения полноты взаимодействиятопливно-дутьевых компонентов, толливо30 перед истечением формируют в виде кольцевой струи на горизонтальном прямолинейном участке, длина которого составляет6 - 8 диаметров средней линии кольцевойструи,35Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5