способ подачи природного газа в доменную печь

Формула изобретения

1. Способ подачи природного газа в доменную печь, включающий его предварительный подогрев до ввода в воздушную фурму, ввод в поток горячего дутья и подачу в печь, отличающийся тем, что подогрев осуществляют путем использования природного газа в качестве охлаждающей среды для охлаждения элементов фурменного прибора, причем подогрев природного газа осуществляют ступенчато, последовательно пропуская его через охлаждающие полости охлаждаемых элементов фурменного прибора и подогревая газ на каждой ступени на 50-150°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подогрев природного газа осуществляют путем последовательного пропускания газа через охлаждающие полости охлаждаемых элементов фурменного прибора в направлении движения дутья в фурменном приборе.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подогрев природного газа осуществляют путем последовательного пропускания газа через охлаждающие полости охлаждаемых элементов фурменного прибора в направлении, противоположном движению дутья в фурменном приборе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах с вдуванием природного газа в воздушные фурмы.

Известен способ подачи природного газа в доменную печь, включающий подогрев части вдуваемого природного газа перед вводом его в поток горячего дутья путем пропускания через специальную кольцевую полость воздушной фурмы [1]. Известный способ не обеспечивает максимальной эффективности применения природного газа в доменной печи. Кроме того, создание специальной полости в воздушной фурме значительно усложняет конструкцию воздушной фурмы, что затрудняет ее изготовление и широкое использование в промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ подачи природного газа в доменную печь, включающий его предварительный подогрев до ввода в воздушную фурму, ввод в поток горячего дутья и подачу смеси в печь [2]. Технический результат заявленного изобретения заключается в снижении расхода кокса и повышении производительности доменной печи за счет увеличения полноты сгорания природного газа в печи и снижения потерь тепла при выплавке чугуна.

Технический результат достигается тем, что в способе подачи природного газа в доменную печь, включающем его предварительный подогрев до ввода в воздушную фурму, ввод в поток горячего дутья и подачу в печь, подогрев осуществляют путем использования природного газа в качестве охлаждающей среды для охлаждения элементов фурменного прибора, причем подогрев природного газа осуществляют ступенчато, последовательно пропуская через охлаждающие полости охлаждаемых элементов фурменного прибора и подогревая газ на каждой ступени на 50-150°С. При этом подогрев природного газа осуществляют путем последовательного пропускания через охлаждающие полости охлаждаемых элементов фурменного прибора в направлении движения дутья в фурменном приборе или в направлении, противоположном движению дутья в фурменном приборе.

Сущность изобретения заключается в следующем. При пропускании природного газа через охлаждающие полости элементов фурменного прибора вместо охлаждающей воды природный газ, играя роль охлаждающей среды, предохраняет элементы фурменного прибора от перегрева и выхода из строя. При этом природный газ нагревается и вносит в печь дополнительное тепло, которое, при охлаждении водой, безвозвратно терялось. Это приводит к повышению теоретической температуры горения и улучшает условия сжигания природного газа в печи. Попадая в поток дутья подогретым, природный газ в контакте с горячим дутьем быстрее нагревается до температуры воспламенения, больше находится в контакте с кислородом дутья после этого и полнее сгорает в фурме и фурменном очаге. Все это вместе приводит к повышению коэффициента замены кокса природным газом, к сокращению расхода кокса и увеличению производительности печи. Дополнительный положительный эффект подогрева природного газа по предложенному способу заключается в том, что он позволяет увеличить расход природного газа без снижения теоретической температуры горения и дополнительно снизить за счет этого расход кокса.

Изобретение иллюстрируется фиг.1 и 2. На фиг.1 представлена существующая схема водяного охлаждения верхнего и нижнего фланцев колена фурменного прибора доменной печи. На фиг.2 показана схема подачи природного газа в доменную печь в соответствии с изобретением.

Способ подачи природного газа в доменную печь реализуется следующим образом. Холодный ПГ из общего коллектора по индивидуальной трубе 1 подается на вход охлаждения верхнего фланца 2. Пройдя по внутренней полости охлаждения верхнего фланца 2, подогретый на 50-150°С (первая ступень нагрева) природный газ по трубе 3 входит во внутреннюю полость охлаждения нижнего фланца 4. Выход охлаждающей полости верхнего фланца 2 колена фурменного прибора жестко соединен металлической трубой 3 со входом охлаждающей полости нижнего фланца 4 колена фурменного прибора.

Пройдя по внутренней полости охлаждения нижнего фланца 4, природный газ нагревается до 100-300°С и выше (вторая ступень нагрева). Далее нагретый природный газ подается в газоподводящую трубу 5 фурмы 6, внедряется в поток горячего дутья, смешивается с ним, нагревается до температуры воспламенения и сгорает, поступая с дутьем в рабочее пространство печи. При описанном способе подачи природного газа в доменную печь движение природного газа через охлаждающие полости элементов фурменного прибора осуществляется в направлении движения потока дутья по фурменному прибору.

Способ подачи природного газа в доменную печь может быть реализован также путем подачи природного газа через охлаждающие полости элементов фурменного прибора в направлении, противоположном направлению движения потока дутья через фурменный прибор. В этом случае природный газ поступает сначала в нижний фланец 4 колена фурменного прибора, а затем по трубе 3 поступает в верхний фланец 2 колена фурменного прибора, а из него через трубу 5 поступает в поток дутья.

Ступенчатый подогрев природного газа, осуществляемый путем последовательного прохождения его через охлаждающие полости охлаждаемых элементов фурменного прибора, позволяет обеспечить нагрев природного газа до 200-300°С за счет увеличения поверхности теплообмена. Такой способ подачи природного газа в доменную печь снижает потери тепла при выплавке чугуна за счет устранения потерь тепла с охлаждающей водой на охлаждение элементов фурменного прибора.

В зависимости от конструкции фурменных приборов на доменной печи подогрев природного газа может осуществляться и одноступенчато, путем пропускания его через охлаждающую полость одного охлаждаемого элемента фурменного прибора.

Охлаждение элементов фурменных приборов природным газом не сказывается на их стойкости и не уменьшает их надежности в работе.

Проведенный анализ патентной и научно-технической документации не выявил решений, идентичных заявляемому. По сравнению с прототипом заявляемое решение имеет принципиально новые признаки и, следовательно, соответствует критерию «новизна».

При поиске по патентной и научно-технической литературе не выявлены технические решения, содержащие признаки, сходные с отличительными признаками изобретения, что свидетельствует о соответствии его критерию «изобретательский уровень».

Изобретение иллюстрируется следующим примером. На доменной печи объемом 700 м ³, работающей с вдуванием природного газа в количестве 75 м³/т чугуна, подачу природного газа в печь реализовали в соответствии с изобретением, а именно через верхний и нижний охлаждаемые фланцы колен всех фурменных приборов. Непосредственные измерения показали, что температура природного газа на входе в воздушные фурмы при этом составляла 190-210°С. В результате реализации описанного способа подачи природного газа расход его увеличили до 80 м³/т при сохранении теоретической температуры на прежнем уровне (1925°С). Расход кокса на печи снизился на 8,5 кг/т, а производительность печи увеличилась на 0,5%. Таким образом, подача природного газа в доменную печь в соответствии с изобретением сокращает расход кокса и увеличивает производительность печи.

Источники информации

1. Авторское свидетельство SU №1771486 A3 кл. С 21 В 7/16, 20.02.1991 г.

2. Авторское свидетельство SU 399525 А, C 21 B 7/16, 03.10.1973.