CS205038B2 - Tuyere incooled by water - Google Patents

Description

Vynález se týká výfučny vysoké pece, nechlazené vodou, sestávající alespoň z jednoho kovového tělesa, opatřeného třemi vedeními, vyúsťujícími přímo do vysoké pece, kde středové vedení tvoří přívod hořkého vzduchu z píšťaly.

Známé výfučny pro vysoké pece jsou zhotoveny z mědi nebo ze slitiny mědi a jsou chlazeny vodou. Výfučny jsou vloženy do žáruvzdorné stěny vysoké pece a jejich konec vyčnívá do vnitřního prostoru vysoké pece, kde je vystaven značným tepelným účinkům. To může mít za následek různé poruchy provozu vysoké pece a snížení životnosti výfučen, kterážto životnost nepřesahuje ani. dvanáct měsíců pro vysoké pece středních rozměrů a pro moderní vysoké pece velmi značných rozměru je ještě menší.

Byly činěny pokusy s výfučnami, které mají na měděném povrchu kovové obložení, například na bázi niklu nebo kobaltu a chrómu, a keramické obložení, například na bázi kysličníku hlinitého nebo zirkonu s cermetovou mezivrstvou nebo bez ní, přičemž se kombinují výše uvedená složení těchto obložení.

Vlastnosti těchto novějších výfučen jsou v některých případech lepší než vlastnosti známých výfučen. Toto zlepšení není však rozhodující, a to s ohledem na přídavné náklady spojené se speciálními obloženími, a zejména s ohledem na to, že se i u těchto výfučen objevují některé nedostatky dosavadního způsobu dmýchání pomocí výfučen chlazených vodou.

Mezi těmito nevýhodami je nutno se zmínit obzvláště o dvou, které jsou charakteristické pro dosavadní způsoby a podmínky dmýchání u vysokých pecí, a tudíž pro samotný provoz vysokých pecí:

Vstřikování topného oleje se obecně provádí prostřednictvím bočních, nechlazených trubek, které procházejí šikmo stěnami píšťal přivádějících do výfučen horký vzduch.

Obohacení vzduchu kyslíkem se provádí před předehřívači, takže vzduch je předehříván spolu s kyslíkem.

S ohledem na dnešní způsob dmýchání je množství vstřikovaného topného oleje omezeno prakťcky na 100 kg na jednu tunu surového železa a obohacení vzduchu kyslíkem je prakticky omezeno imaximálně na 26 θ/ο hmot, kterýchžto hodnot se však dosahuje zřídka.

Vynález si vytkl za úkol odstranit nedostatky známých výfučen vysokých pecí, dosíci podstatného zvýšení množství vstřikovaného topného oleje a množství dmýcháného čistého kyslíku a zabránit předehřívá205038

203038 ní částí nebo · celého množství čistého·' kyslíku. '

Uvedené nedostatky odstraňuje výfučna vysoké pece nechlazené vodou, podle vynálezu, sestávající alespoň z jednoho· kovového tělesa, opatřeného třemi vedeními, vyúsťujícími přímo do vysoké pece, kde středové vedení tvoří přívod horkého vzduchu z píšťaly, jehož podstata záleží v tom, že mezilehlé prstencové vedení tvoří přívod okysličovacího plynu, obsahujícího popřípadě práškovité materiály, přičemž vnější prstencové vedení tvoří přívod tekutiny nebo emulse, obsahující uhlovodíky.

Podle výhodného provedení výfučny podle vynálezu spojují ve vzdálenosti nejvýše 400 mm od · konce výfučny kanály o průměru nejvýše 12 mm vnější prstencové vedení s mezilehlým prstencovým vedením.

Tím je část množství uhlovodíků rozprašována v proudu kyslíku nebo okysličovacího plynu právě před svým výstupem z výfučny, zatímco zbývající část uhlovodíků pokračuje ve své dráze ve vnějším prstencovém vedení, jehož průřez se postupně zužuje.

Podle dalšího provedení výfučny podle vynálezu má vnější stěna mezilehlého· vedení v podélném směru sbíhavý profil s přechodovou hranou a na ni navazujícím rozbíhavým profilem, přičemž do rozbíhavého profilu těsně za přechodovou hranou ústí věnec kanálů, spojujících vnější prstencové vedení s mezilehlým prstencovým vedením.

Podstatná výhoda tohoto provedení spočívá ve velmi zlepšeném spalování uhlovodíků, přičemž je výfučna velmi chráněna proti jakémukoliv poškození částí tekutiny nebo emulze obsahující uhlovodíky, která pokračuje ve své dráze ve vnějším prstencovém vedení.

Je tedy zřejmé, že výhoda vynálezu spočívá v současném použití uhlovodíků jako ochrany výfučny proti jejímu opotřebení a jako látky s chemickým redukčním účinkem uvnitř vysoké pece, jakož i v použití okysličovacího nepředehřívaného plynu současně jako chladicího· prvku pro výfučnu a jako okysličovacího prvku ve vysoké peci.

Účinky vynálezu tedy spočívají jednak ve dvojím tepelném a chemickém úkolu uhlovodíků a jednak ve dvojím tepelném a chemickém úkolu studeného okysličovacího plynu, což má za následek, že není zapotřebí · chladit výfučny cirkulací vody.

Okysličovací plyn není s výhodou předehříván. Může být vybrán ze skupiny tvořené čistým kyslíkem, vzduchem obohaceným kyslíkem, směsí kyslíku a vodní páry, směsí kyslíku a kysličníku uhličitého, nebo čistým kyslíkem, obsahujícím rozprášenou vodu.

Horký plyn může být tvořen horkým vzduchem neobohaceným kyslíkem. Je možné též, aby popřípadě byl horký vzduch obohacen malým množstvím kyslíku.

Nepředehřívaný okysličovací plyn může obsahovat suspensi prachového vápna nebo vápence.

Tekutinou obsahující · uhlovodíky může být popřípadě předehřívaný těžký , topný olej nebo lehký topný olej, předehřívaný nebo nikoliv, · nebo· domácí topný olej, nebo i plyn, například propan nebo butan, nebo zemní plyn; emulzí obsahující uhlovodíky může být emulze vodní páry nebo· vodních kapiček v topném oleji.

Podle jedné možnosti dmýchání vysoké pece výfučnami podle vynálezu regulují · se innožství a tlaky horkého vzduchu, okysličovacího plynu, který není předehříván, prachových materiálů, tekutiny, nebo emulze obsahující uhlovodíky v závislosti · na chodu vysoké pece a s ohledem na propustnost vsázek.

Jakmile je přerušeno přivádění nepředehřátého Okysličovacího plynu nebo uhlovodíků, je místo těchto tekutin přiváděn vyplachovací plyn, tvořený dusíkem, vzduchem nebo vodní párou.

Kovová tělesa tvořící výfučnu mohou být odlita a/nebo opracována a/nebo svařena. Mohou být s výhodou vyrobena z mědi nebo z nerezavějící oceli.

Výfučna sestává ze tří soustředných vedení, která jsou vzájemně vystředěna.

S výhodou může být středové vedení výfučny z obyčejné oceli, jestliže teplota dmýchaného horkého vzduchu je 900° až 950 °C, a z nerezavějící oceli, jestliže teplota dmýchaného horkého vzduchu je vyšší než 950° Celsia. Toto středové vedení může být opatřeno uvnitř vrstvou žáruvzdorného materiálu, například vrstvou litého žáruvzdorného betonu.

S výhodou je mezilehlé prstencové vedení z · mědi.

Vnější prstencové vedení je účelně z obyčejné oceli.

Je důležité, aby horký vzduch nepřicházel do styku s uhlovodíky ve výfučně, což by -mohlo způsobovat usazování uhlíku na stěnách kanálu pro vedení uhlovodíků.· Za · tímto účelem je nepředehřívaný okysličovaný plyn vháněn jako tepelný isolátor mezi středový proud horkého vzduchu a uhlovodíků přiváděných na obvodu výfučny, za účelem její ochrany proti opotřebování za vysokých teplot.

U provedení výfučny s třemi souosými vedeními je výhodné, aby středové vedení bylo zhotoveno z oceli o střední tepelné vodivosti, aby tak bylo co nejvíce omezeno přenášení tepla horkého vzduchu do nepředehřátého okysličovacího · plynu, a aby mezilehlé prstencové vedení bylo zhotoveno z mědi, jejíž tepelná vodivost je vysoká, aby tak bylo co nejvíce podpořeno přenášení tepla z uhlovodíků do nepředehřátého okysličovacího plynu.

Na vnitřní stěně mezilehlého prstencového vedení, v části, ve které je veden proud horkého vzduchu, je uspořádána žáruvzdor205038 ná vrstva, takže uhlovodíky jsou . tepelně zcela isolovány od proudu horkého vzduchu.

Dmýchání výfučnou podle vynálezu představuje podstatné výhody ve srovnání se známými, způsoby dmýchání a má nový účinek na činnost vysoké pece. Tyto výhody spočívají v tom, že se odstraňují poruchy provozu vysoké pece způsobené známými výfučnami chlazenými vodou, a že nejteplejší oblast není již v ose výfučny v určité vzdálenosti od jejího konce. Nejteplejší oblast je u výfučny podle vynálezu umístěna na obvodu proudu tvořeného horkým vzduchem a čistým kyslíkem nebo okysličovacím plynem. Tato oblast zaujímá největší objem vsázky a je -tedy lépe rozložena.

To má za následek, že lze bez obtíží podstatně zvýšit poměrné množství kyslíku vůči množství -dmýchaného horkého vzduchu a následkem toho podstatně zvýšit množství topného oleje.

Takto je umožněno překročit spotřebu topného Oleje o 110 kg na jednu tunu surového železa, tj. překročit 100 gramů topného oleje na Nm³ horkého vzduchu a současně překročit 26 % hmot, kyslíku v souhrnu obou proudů, tvořených horkým dmýchaným vzduchem a čistým kyslíkem nebo nepředehřátým okysličovacím plynem.

S výfučnami podle vynálezu není již zapotřebí přivádět kyslík do vzduchu před předehříváním, jelikož je žádoucí naopak přivádět do výfučny studený kyslík. Teplo v předehřívači je takto cele využito k předehřívání normálního vzduchu. Spotřeba horkého vzduchu na jednu tunu surového železa je nižší, jelikož může být značně zvětšeno množství čistého kyslíku. Je samozřejmé, že toto zmenšení spotřeby normálních m³ vzduchu na jednu tunu surového železa musí zůstávat v přijatelných mezích, ' přičemž platí jediná podmínka, aby byl zachován minimální objem dusíku potřebného pro dopravu tepla v kelímku vysoké pece. Tak se zvýší množství tepla dodávaného předehřívači a sníží se množství spotřebovaného vzduchu.

Zvětšení spotřeby topného oleje a kyslíku je vyrovnáno hospodářským účinkem, spočívajícím ve spotřebě koksu.

Užití výfučny podle vynálezu má tedy význačné přednosti a výhody, jak pokud jde o hospodárnost provozu vysoké pece, tak i pokud jde o údržbu výfučen.

Na připojených výkresech jsou znázorněna dvě provedení výfučny podle vynálezu.

Obr. 1 představuje podélný rez prvním provedením výfučny podle vynálezu s píšťalou, přivádějící horký vzduch.

Obr. 2 je řez rovinou A—A‘ z obr. 1.

Obr. 3 je podélný částečný řez druhou variantou provedení výfučny.

Obr. 4 je příčný řez rovinou A—A‘ z obr.

3.

Jak je znázorněno na obr. 1, je stěna 1 vysoké pece, obsahující otvor pro· uložení výfučny, opatřena komorou 2 a nechlazenou kovovou vystýlkou 3.

Výfučna podle prvního provedení na obr. 1 s osou 4 má tři souosá vedení, a to středové vedení 5 z nerezavějící -oceli, opatřené na vnitřním povrchu slabou vrstvou 6 litého žáruvzdorného betonu, mezilehlé prstencové vedení 7 a vnější prstencové vedení 8 z obyčejné oceli.

Středové vedení 5 je uloženo souose v mezilehlém prstencovém vedení 7, které je - uloženo souose a tudíž ustředěně ve vnějším prstencovém vedení 8, a to jakýmkoliv známým prostředkem, například pomocí výčnělků, které nejsou na výkresu znázorněny a jejichž výška je určena velmi -přesně.

Výfučna je pevně uložena v komoře 2 pomocí vodícího -prstence 9 z ocelolitiny, jehož konicita vnějšího povrchu -odpovídá konicitě vnitřního povrchu komory 2. Vodicí prstenec 9 je - připevněn k vnějšímu prstencovému vedení 8 výfučny jakýmkoliv vhodným prostředkem. K vnitřnímu povrchu středového vedení 5 - je připevněn kovový kruh 11, tvořící svou vnitřní kuželovou stěnou 12 narážku pro hlavu 15 píšťaly 13. Píšťala 13 je známého provedení a má - trubku 14, k níž je přivařena hlava 15, jejíž přední kuželovitý konec je přizpůsoben tvaru vnitřní kuželové stěny 12 kovového -kruhu 11. Píšťala 13 je opatřena uvnitř žáruvzdornou vrstvou 15‘ z betonu. Na svém zadním konci je trubka 14 svařena s kruhovou vložkou 1S. Připojení píšťaly 13 ke kolenu neznázorněné dmyšné -soupravy je provedeno připojovací částí 17, vyloženou žáruvzdornou vrstvou 18.

Horký vzduch neobohacený kyslíkem je přiváděn kolenem dmyšní soupravy a píšťalou 13 známým způsobem až do výfučny podle vynálezu. Ve výfučně je horký vzduch ve styku pouze s vrstvou 6 litého žáruvzdorného betonu. Tato vrstva 6 litého žáruvzdorného betonu -a středové vedení 5, na kterém je uložena, zasahují do vnitřního prostoru vysoké pece do malé hloubky.

Prostor mezi -středovým vedením 5 výfučny a mezilehlým prstencovým vedením 7 slouží k dmýchání -studeného, čistého kyslíku, který je přiváděn tangenciálně -otvorem 19.

Otvorem 20 je přiváděna tangenciálně- tekutina obsahující uhlovodík a proudící mezi mezilehlým prstencovým vedením 7 a vnějším prstencovým vedením 8 výfučny. V uvažovaném případě je -touto tekutinou předehřívaný těžký topný olej.

Vnější prstencové - vedení 8 je ukončeno u vnitřního povrchu žáruvzdorné - stěny 1 vysoké pece, zatímco mezilehlé prstencové vedení 7 zasahuje -malou částí dovnitř vysoké pece, přičemž tato délka je však -menší než -délka uložení středového vedení 5 ve vysoké peci. Takto může splňovat topný olej- svůj úkol ochrany výfučny a žáruvzdorného vyložení vysoké pece proti opotřebení, přičemž se taktéž zúčastňuje spalovacího pochodu s čistým kyslíkem a horkým vzduchem, dříve nežli se dosahuje redukčního· účinku na vsázku vysoké pece působením CO a H2.

Pokud jde o druhou možnou variantu provedení výfučny podle vynálezu, je přední část této výfučny tvořena vnitřní kovovou trubkou 21, která může být válcová nebo kuželoválcová a je opatřena uvnitř isolační žáruvzdornou vrstvou 22. Vnitřní stěna vnitřní kovové trubky 21 vymezuje vnitřní kanál pro dmýchaný horký vzduch, který je předehříván v předebřívačích a není ' obohacen kyslíkem.

Výfučna se · skládá . dále ze středové trubky 24, která je souosá s vnitřní kovovou trubkou 21 a jejíž vnitřní stěna vymezuje mezilehlé prstencové vedení 25 pro přívod čistého· kyslíku nebo nepředehřívaného okysličovacího plynu. Středová trubka 24 je na svém vnějším povrchu válcová, avšak její . . vnitřní stěna má směrem k vyústění sbíhavý profil 27, za nímž následuje přechodová hrana 28 a rozbíhavý profil 29. Středová trubka 24 je opatřena věncem malých šiikniých kanálů 30, o průměru nejvýše . 10 milimetrů, které vyúsťují v místě 31 do rozbíhavého profilu 29 v malé vzdálenosti, 20. milimetrů, od přechodové hrany 28 a ve vzdálenosti 130 mm od konce výfučny. Tento věnec ' s kanály 30 je znázorněn na obr. 4.

Výfučna je opatřena dále vnější trubkou 32, která je zhotovena z kovu a je soustředná s vnitřní trubkou 21 a středovou trubkou '24 a ' její vnitřní stěna vymezuje vnější prstencové vedení 33 pro přivádění tekutiny nebo emulze obsahující uhlovodíky. Vnější trubka 32 je válcová na obou svých stěnách po určitou délku 34, avšak směrem k jejímu vyústění jsou ’ její obě stěny. kuželové v části 35, dosahující až ke konci výfučny.

Součet výstupního prstencového průřezu vnějšího prstencového vedení 33 v místě 38 a průřezů jednotlivých šikmých kanálů 30

Claims (3)

1. Výfučna vysoké pece, nechlazená vodou, sestávající alespoň z jednoho- kovového . tělesa, opatřeného třemi vedeními, vyúsťujícími přímo do vysoké pece, kde středové vedení tvoří přívod horkého . vzduchu z . píšťaly, vyznačená tím, že mezilehlé prstencové vedení (7, 25) tvoří . přívod okysličovacího plynu, obsahujícího popřípadě práškovité . materiály, . přičemž . vnější prstencové vedení (8, 33) tvoří přívod tekutiny nebo eimďse, obsahující uhlovodíky.

2. Výfučna vysoké pece podle bodu 1, vyznačená tím, že vnější prstencové vedení (33) a rnezilehlé r^rstencvv. . veden í _(25 } má být menší než průřez vnějšího prstencového . vedení 33 mezi válcovou částí .. 26 . středové trubky 24 a válcovou částí 34 vnější trubky 32, aby proudění tekutiny nebo emulze, obsahující uhlovodíky, bylo po celv dráze pod tlakem. a aby nedocházelo .k . odchylování proudu uhlovodíků od stěny jak v šikmých kanálech 30, tak i v kuželové části 35 vnější trubky 32.

Vnitřní kovová trubka 21, středová trubka 24 a vnější trubka 32 mohou být samostatnými kusy nebo tvořit části jediného masivního kusu.

Přední část výfučny, znázorněná na obr. 3, buď . může být částí jednoho masivního . kusu tvořícího celou výfučnu, nebo . může být připojena svařením nebo .jakýmkoliv ..jiným . známým způsobem k zadní části zajišťující vhodné zásobování obou . prstencových vedení 25 a 33 i středového vedení 23.

Správné ustředění . vnitřní trubky 1, středové trubky 24 a vnější trubky 32 vůči sobě navzájem může být zajištěno jakýmkoliv známým prostředkem, například výčnělky, šroubovými lopatkami, vložkami atd., kteréžto prostředky nejsou na výkresech . znázorněny.

Například lze obměnit technologické detaily týkající se přivádění jednotlivých tekutin do výfučny nebo regulace množství horkého vzduchu, kyslíku nebo tekutiny obsahující uhlovodíky. Tak je možno přivádět přímo do vysoké pece v úrovni výfučen prachové vápno nebo vápenec, nebo suspensi v nepředehřátém okysličovacím plynu, . kterým může být čistý kyslík a který neprochází předehřívači. Tím se dosáhne přídavné regulace zásaditosti strusky.

Je též možno použít známého vstřikování topného oleje do píšťaly výfučny spolu s přiváděním topného oleje na obvodu výfučny.

Je též možno nahradit prstencová vedení věncem malých otvorů.

VYNALEZU jsou propojeny ve vzdálenosti nejvýše .. 400 milimetrů .od konce výfučny kanály (30) o průměru nejvýše 12 mm.

3. Výfučna vysoké pece podle bodu 2, . vyznačená tím, že vnější stěna mezilehlého prstencového vedení (22) . má v podélném . směru sbíhavý . profil (27) s přechodovou hranou . (28) a na ni navazujícím rozbíhavým profilem (29), přičemž do rozbíhavého profilu . (29) těsně za přechodovou hranou (28) ústí věnec kanálů (30), spojujících vnější prstencové vedení (33) s . mezilehlým prstencovým vedením (22).