RU1768874C - Горелка - Google Patents

Abstract

Использование: отопление подовых ста- леплзвильных печей. Сущность изобретени : горелка содержит центральную газоподвод щую трубу 1 и концентричноей расположенные трубы 2, 3, 4, 5, которые образуют две сообщающиес  охлаждаемые кольцевые полости 12,13 и между ними два кольцевых канала 15, 16, подключенные к источнику окислител . Наконечник с соплами соединен с центральной трубой и кольцевыми каналами. Сопло центральной трубы 9 выполнено в виде усеченного конуса с углом раскрыти  5-7°. Выходные сопла каналов, 8. 10,11 выполнены расход щимис  с чередованием углов наклона к вертикальной оси. Дл  внутреннего относительно центральной газо под вод щей трубы 1 канала 15 углы равны 14-16° и 30-45°. Дл  внешнего канала 16 углы равны 40-50° и 60-75°. 2 ил. А- А со С XI О со оо х1 4 Т ю ft

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к конструкци м горелок дл  отоплени  подовых сталеплавильных печей.

Известны конструкции горелок, содержащие центральную трубу и концентрично ей расположенные трубы, образующие дополнительные тракты, заключенные в охлаждаемые полости, и наконечник с соплами, соединенный с этими трактами и центральной трубой дл  подачи окислени  и топлива.

Недостатками известных конструкций горелок дл  отоплени  подовых печей  вл ютс  низка  эффективность использовани  тепла горени  и дожигани  газов при повышенных уровн х шума их работы.

В качестве прототипа вз та известна  конструкци  горелки дл  сжигани  газа, содержаща  центральную трубу, концентрически ей расположенные трубы, образующие два дополнительные тракта, заключенные в охлаждаемые полости, и наконечник с соплами, соединенный с этими трактами и центральной трубой, а также разделительную шайбу со смещенными соплами и расшир ющуюс  форкамеру с внут- ренними углами раскрыти  30-60° и внешними 7-10° при отношении длины ее к рассто нию между ос ми сопел в разных р дах равным 4:5.

Недостатками известной конструкции горелки  вл ютс  низка  эффективность использовани  тепла горени  и дожигани  газов при повышенном уровне шума. Это объ сн етс  следующим. При параллельном расположении осей сопел газа и окислител  и наличии форкамеры, котора  еще больше усугубл ет положение, происходит быстрое снижение окислител  с газом и образуетс  организованный, но узкий факел . Граница раскрыти  факела в основном не определ етс  углами форкамеры так, как они более 15°, а углами естественного истечени  струй, завис щих от скорости истечени . При низком расположении в рабочем пространстве такого факела над ванной он охватывает малую зону объекта и, удар  сь об нее, отражаетс  и растекаетс , образу  завихрени  (натекание потока на переднюю и задние стенки), которые отрицательно сказываютс  на стойкости агрегата. Быстрое смешение газа и окислител  не способствует развитиюпроцессов самокарбюрации газа и поэтому светимость факела недостаточна, хот  несколько улучшаетс  под вли нием форкамеры, мала  ох- ватываема  поверхность окислител  (факелом) при низком расположении горелки не позвол ет примен ть ее эффективно

дл  дожигани  окиси углерода над поверхностью продуваемой ванны.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности использовани  тепла горени  и дожигани  газов при допустимых уровн х шума.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что сопло центральной трубы выполнено в виде усеченного конуса с углом его раскрыти ,

равным 5-7°, а сопла дополнительных трактов выполнены расход щимис  с чередованием углов их наклона к вертикальной оси, соответственно равных 14-16° и 30-45° дл  внутреннего дополнительного тракта и 4050 и60-75о дл  внешнего дополнительного тракта по направлению от центральной трубы .

На фиг. 1 представлен вид спереди на головку за вленной горелки с разрезом по

всем соплам; на фиг. 2 представлен вид на головку снизу с разрезом по оси соединительных каналов охлаждени  головки.

Горелка содержит центральную газо- подвод щую трубу 1. концентрично ей расположенные трубы 2, 3, 4, 5, образующие два кольцевых канала 15,16, подключенные к источнику окислител  и заключенные в охлаждаемые полости 12, 13, наконечник 6 с соплами, соединенный с каналами и центральной трубой. Сопло центральной трубы 9 выполнено в виде усеченного конуса с углом его раскрыти , равным 5-7°, а сопла каналов выполнены расход щимис  с чередованием углов их наклона к вертикальной

оси соответственно равных 14-16° (10) и 30- 45° (8) дл  внутреннего канала (15) и 40-50° (11)и 60-75° (7) дл  внешнего канала (16) по направлению от центральной трубы.

Горелка работает следующим образом.

Воду дл  охлаждени  горелки подают по полости, образуемой трубами 1 и 2, посто нно и отвод т по полости между трубами 4 и 5. В зависимости от задачи горелку присаживают в рабочее пространство над

шихтой или расплавленной ванной и подают газ по трубе 1 и окислитель в полость между трубами 2 и 3 (канал 15), который истекает по соплам 8 и 10. В случа х необходимости получени  более широкого факела часть окислител  подают по внешнему каналу 16 в полость между трубами 3 и 4 по соплам 7 и 11.

В случа х использовани  горелки в пе- риод продувки дл  дожигани  окиси углерода , горелку присаживают над ванной на 300-500 мм и основную часть кислорода подают по второму дополнительному тракту (значительно выше стехиометрическопз со- отношени ).

Выполнение сопла центральной трубы в виде усеченного конуса с углом его раскрыти  5-7° при компактности горелки увеличивает его площадь у позвол ет истекать газу со скоростью значительно ниже критической , что желательно дл  процесса его самокарбюрации и бесшумности горени .

Угол меньше 5° увеличивает скорость истечени  газа, так как площадь сопла уменьшаетс , что ведет к ухудшению самокарбюрации газа, снижению теплопередачи и развитию шумового эффекта горени , а угол больше 7° еще несколько снижает скорость истечени , что в принципе желательно , но начинаетс  процесс отрыва потока от стенок, создава  зону завихрений, привод щей к зарастанию сопла.

окислител  через сопла внутреннего дополнительного тракта 14-16° и 30-45° способствует срганисацпи горени  газа в окислителе, причем окислитель, поданный черео сопла с углами 14-16° зажимает газ, м гко перемешиваетс  с ним и тем самым способствует реформированию газа. Затем реформированный полугаз захватываетс  окислителем, подаваемым под углами 30-45°, дожигает его и направл ет на обогреваемую поверхность, тем самым способству  эффективной теплопередаче от факела к шихте, ванне.

Подача окислител  под углом меньше 14° несколько ухудшает услови  дл  реформировани  газа, л о значительно усиливает процесс горени  и образовани  при этом шумового эффекта. Подача окислител  под углом больше 16° обеспечивает процесс горени  без шума, но значительно раст гиваетс  зона реформировани  газа, что снижает теплопередачу.

Подача окислител  под углом меньше 30° сокращает площадь охвата факелом, хот  и усиливает на неетеплонапр женность, что дл  низкого расположени  горелки в работе снижает эффективность теплопередачи . Подача окислител  под углом больше 45° увеличивает площадь охвата факелом, но уменьшаетс  удельна  теплонапр жен- ность на повеохность, особенно это отрица- тельно сказываетс  при высоком расположении горелки.

Подачу окислител  через сопла внешнего дополнительноготракта с углами наклона 40-50° и 60-75° производ т дл  расширени  факела и зоны его воздействи  на шихту или ванну, а также дл  подачи окислител  в период продувки ванны кислородом дл  дожигани  выдел ющейс  окиси углерода над поверхностью ванны. Чередованием достигаетс  охоат площади как ближних зон, прилегающих к горелке, так и дальних. Подача

окислител  через сопла внешнего дополнительного тракта повышает эффективность использовани  тепла горени  и дожигани 

газов.

Подача окислител  с углом меньше 40°

сужает зону действи  факела и окислител  и эффективность теплопередачи. Подача окислител  с углом наклона больше 75° приводит к тому, что часть окислител , истека0 ющего с критической скоростью, начинает

отрыватьс  от ванны и тем самым отрывать

факел от поверхности. Это же характерно и

дл  процесса дожигани  окиси углерода.

Угол наклона оси сопел 40° и 60° пред5 почтительны дл  случаев высокого расположени  горелки, а также м гких скоростей истечени  окислител  и наоборот 50° и 75° дл  низкого расположени  горелки, а также дл  более жестких скоростей истечени 

0 окислител .

При работе горелки на нагрев шихты ее устанавливают на высоте 500-1000 мм, топливо подают в полном объеме, а распределением окислител  по трактам формируют

5 нужных размеров факел.

При работе горелки на дожигание окиси углерода ее устанавливают над жидкой ванной на высоте 300-500 мм, топливо подают в уменьшенных размерах, в зависимости от

0 наличи  окиси углерода до минимума 0,2 от номинального, чем обеспечиваетс  кезаби- ваемость сопла, а окислитель подают по двум трактам, но с преимущественной его подачей по внешнему дополнительному

5 трэкту(до80%).

Таким образом, применение горелок . позвол ет при той же типовой мощности на агрегат повышать эффективность использовани  тепла горени  и дожигани  i азов при

0 допустимых уровн х шума, котора  выражаетс  в повышении производительности агрегата , уменьшении расходов чугуна, топлива и др. при улучшении условий службы агрегата и экономичности процесса,

5 На комбинате Запорожсталь были изготовлены горелки дл  мартеновской печи, содержащие центральную трубу с внешним диаметром 57 мм, концентрично ей расположены трубы диаметром 89, 114 и 133 мм,

0 образующие два дополнительных тракта, заключенные в охлаждаемые полости (между трубами 57 и 79 мм и 133 и 159 мм) и медной наконечник с соплами, в котором сопло центральной трубы выполнено в виде

5 усеченного конуса с углом его раскрыти , равным 5-7° и диаметром 57 и 61 мм, а сопла дополнительных трактов диаметром 15 мм выполнены расход щимис  с чередованием углов их наклона к вертикальной оси соответственно 14-16° и 30-45° дл  BHVIpern его дспо/ши-.ельного тракта 40° и 50 , 60° и 75° дл  внешнего дополнительного тракта по направлению от центральной трубы .

J г,,); цессе опробовани  на горелку по- давг Ь1 о годили воду посто нно. В период про ое&а ошхгы горелка присаживалась з рабочее гшастрансгзо на 1000 мм от шихты . По иектргльной трубе подавалс  природный se количестве 1500 м /ч, а по ьутренио у до юлнигельному тракту кис- с (.,,OM 15QO-2000 м3/ч, остальное горение происходило за счет подсоса в сгруи кислорода окружающего воздуха. По мери осуждени  шихты горелка присаживалась ниже (500 мм) и по внешнему дополнительному тракту из общего количества кислорода .юдзаалось 1000 м /ч.

При г,;,.:;, ьзовании горелки дл  нагрева шихты t: i - -од прогоепа с расходом 1500 м3/ч газа г кислорода сократилс  расход чугуна на процесс на 10-12 кг/т. В вариантах рабо-о на повышение производительности а регата сокращались длительность плавки на 5-8% и расход топлива на 9-7 к г /т,

При использовании горелки дл  дожигани  окиси уггсрода над продуваемой ванной в период ее продувки с расходом топлива 500 м /ч, кислорода по внутреннему трак i у 500 м3/ч и дополнительному 1500

8

7

А

м3/ч, сократилс  расход чугуна на 10-15 кг/т, при увеличении расхода кислорода на 4-6 м3/т.

При использовании горелки дл  нагрева

металла в период доводки расход газа составл л 1500 м3/ч, кислород 2200 м3/ч. Экономи  топлива и кислорода составл ла 5-7% от удельных расходов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Горелка, содержаща  центральную га- зоподвод щую трубу, расположенные кон- центрично ей трубы, которые образуют две сообщающиес  охлаждаемые концентричные полости и между ними два кольцевых

   канала, подключенных к источнику окислител , наконечник с соплами, соединенный с центральной газоподвод щей трубой и кольцевыми каналами, отличающа с  тем, что, с целью повышени  эффективности

   использовани  тепла горени  и дожигани  газов при допустимых уровн х шума, сопло центральной трубы выполнено в виде усеченного конуса с углом раскрыти  5-7°, а выходные сопла каналов, подключенные к

   источнику окислител , выполнены расход щимис  с чередованием углов наклона к вертикальной оси, которые соответственно равны дл  внутреннего относительно центральной газоподвод щей трубы канала 1416 и 30-45° и дл  внешнего канала 40-50° и 60-75°.

   В-В

   А