фурменный прибор доменной печи

Формула изобретения

ФУРМЕННЫЙ ПРИБОР ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, содержащий фурму с подводами дутья и топлива, например пылеугольного, переходное колено между распределительным коллектором и подводом дутья к фурме, выполненное в виде сочлененных камер с индивидуальными тангенциальными входным и выходным патрубками, причем входной патрубок первой по ходу дутья камеры соединен с коллектором и снабжен форсункой подачи пылеугольного топлива, а выходной патрубок второй камеры соединен с подводом дутья к фурме, отличающийся тем, что первая камера выполнена в виде изогнутого в форме винтовой спирали канала, охватывающего вторую камеру и соединенного с нею тангенциально, причем оси входного и выходного патрубков расположены в одной вертикальной плоскости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в особенности к доменному производству, и может быть использовано в устройствах подачи дутья и топлива в шахтные печи, например, в доменную печь.

Известен фурменный прибор доменной печи, содержащий фурму с подводами дутья и топлива, например, пылеугольного, переходное колено между распределительным коллектором и подводом дутья.

В этом устройстве невозможно осуществить газификацию угольной пыли с получением горячего восстановительного газа.

Наиболее близким техническим решением является конструкция фурменного прибора, содержащего фурму с подводами дутья и топлива, например, пылеугольного, переходное колено между распределительным коллектором дутья к фурме, выполненное в виде сочлененных камер с индивидуальными тангенциальными входным и выходным патрубками, причем входной патрубок первой по ходу дутья камеры соединен с коллектором и снабжен форсункой подвода пылеугольного топлива, а выходной патрубок второй камеры соединен с дутьевым соплом.

В известном устройстве происходит полная газификация пылеугольного топлива с получением горячего восстановительного газа, который вдувается через фурму в горн доменной печи для замещения кокса.

Решение этой задачи в известном устройстве сопряжено с некоторыми трудностями, связанными с его конструктивными недостатками. Это, во-первых, относительно большие габариты фурменного прибора, особенно в длину, что обусловлено наличием двух сочлененных, соосно расположенных цилиндрических камер. Во-вторых, тангенциальные подвод дутья из распределительного коллектора в первую камеру и выход из второй камеры (в сопло) несоосны, т.е. оси этих потоков в плане не совпадают.

Отмеченные обстоятельства усложняют устройство узла подвода дутья, затрудняют компоновку прибора, в особенности в тех случаях, когда его требуется разместить в существующих габаритах оборудования доменной печи, в пределах используемых на практике обычных фурменных приборов, без существенных переделок. В этих случаях, чтобы установить известную конструкцию - прототип приходится менять отвод от распределительного коллектора к прибору (т.н. "граммофон").

Изобретение решает задачу создания фурменного прибора, обеспечивающего газификацию пылеугольного топлива и вдувание получаемого восстановительного газа в домну при улучшении условий монтажа и обслуживания, без переделок существующего оборудования и с использованием имеющихся элементов.

Сущность изобретения заключается в том, что в фурменном приборе, содержащем фурму с подводами дутья и топлива, например пылеугольного, переходное колено между распределительным коллектором и подводом дутья к фурме, выполненное в виде сочлененных камер с индивидуальными тангенциальными входным и выходным патрубками, причем входной патрубок первой по ходу дутья камеры соединен с распределительным коллектором и снабжен форсункой подачи пылеугольного топлива, а выходной патрубок второй камеры соединен с дутьевым соплом, согласно изобретению первая камера выполнена в виде изогнутого в форме винтовой спирали канала, охватывающего вторую камеру и соединенного с нею тангенциально, причем оси входного и выходного патрубков расположены в одной вертикальной плоскости.

Такое расположение камер и соосность входного и выходного патрубков позволяют реализовать процесс вихревой высокотемпературной газификации угольной пыли непосредственно в фурменном приборе. При этом предлагаемый прибор выигрывает в габаритах, улучшаются условия обслуживания и монтажа, конструкция вписывается в размеры существующих фурменных приборов доменной печи.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство в продольном разрезе; на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг.3 - разрез А-А фиг.2.

Устройство содержит фурму 1, две сочлененные камеры - наружную 2 в виде криволинейного канала прямоугольного или квадратного сечения и внутреннюю 3, цилиндрическую. Первая по ходу дутья камера 2 выполнена в виде изогнутого в форме винтовой спирали канала, охватывающего снизу камеру 3 и соединенного с нею тангенциально (см. фиг.3). Камера 2 имеет тангенциальный патрубок 4 подвода дутья с установленной в нем форсункой (патрубком) 5 подвода угольной пыли. Патрубок 4 соединяется непосредственно с отводом от распределительного коллектора (не показан), а форсунка 5 - с системой пневмотранспорта пылеугольного топлива (также не показаны). На фиг.1 в разрезе видна сферическая стыковочная поверхность патрубка 4 (шаровой разъем). Выходной тангенциальный патрубок 6 второй камеры 3 имеет фланец, который также по сферической поверхности стыкуется с дутьевым соплом (подводом дутья в домну) 7, а последнее - с фурмой 1.

Таким образом, прямоугольный канал - камера 2 огибает внутреннюю цилиндрическую камеру 3 снизу, по винтовой спирали, делая по длине камеры 3 полвитка - от одного ее торца до второго, и входит в нее, камеру 3, тангенциально через цилиндрическую поверхность у второго торца (фиг.1, 2, 3). При этом патрубок 4 (подача дутья из распределительного коллектора к прибору) и патрубок 6 (выход продуктов газификации из камеры 3) с дутьевым соплом 7 (подвод дутья в фурму) расположены в одной вертикальной плоскости.

Стенки обеих камер и патрубков выполнены двойными с зазором 8 между ними для прохода охладителя (воды, паро-водяной эмульсии, пара). (Патрубки подвода и отвода воды не показаны). Внутренняя огневая поверхность камер и патрубков ошипована и покрыта огнеупорной обмазкой 9 (например, огнеупорной массой на основе окислов циркония).

Устройство стыкуется с существующими элементами посредством разъемных соединений: на входе - с отводом от коллектора, на выходе - с соплом. Это обеспечивает возможность отсоединения прибора как единого узла для замены сопла и фурмы, ремонта.

Устройство работает следующим образом. Нагретое (не ниже 700^оС) воздушное или обогащенное кислородом дутье под избыточным давлением из коллектора направляют в камеру 2 через патрубок 4. Угольную пыль вводят в определенном соотношении к кислороду в поток окислительного дутья через форсунку 5 в патрубок 4. Здесь на входе в канал камеры 2 происходит зажигание топливо-окислительной смеси. Следуя по криволинейному каналу с большой скоростью (50-100 м/с), поток горящей смеси закручивается. Пройдя по каналу и сохраняя направление крутки, поток входит тангенциально в цилиндрическую камеру 3 у ее второго торца. В камере продолжается вращательное движение потока: пройдя вдоль цилиндрической поверхности камеры к противоположному торцу, вихревой поток устремляется в тангенциальный выходной патрубок 6, а из него по соплу 7 в фурму и в горн доменной печи.

Таким образом, процесс газификации угольной пыли происходит в условиях интенсивно вращающегося вихревого потока, при этом резко интенсифицируются тепло-массообменные и физико-химические процессы взаимодействия топливодутьевых компонентов, происходит сепарация частиц шлака на стенки с образованием шлаковой пленки (гарниссажа).

Процесс газификации заключается в неполном сжигании угольной пыли с коэффициентом расхода окислителя (кислорода) =0,4-0,5; образующиеся при этом продукты газификации с температурой 1700^оС и выше практически без окислителей или с очень малым их содержанием (до 3-5%) вдуваются в доменную печь. Вместе с потоком горячего восстановительного газа из прибора выносятся расплавленные частицы шлака.

Для создания нужной основности шлака, связывания и вывода серы в угольную пыль могут вносить флюсующие добавки, например известь, доломит и др., в процессе помола угля. При необходимости в патрубке 4 устанавливают запальник для зажигания смеси при пуске (не показан).