RU1822423C - Сводова газокислородна горелка мартеновской печи - Google Patents

Abstract

Использование: в области черной металлургии, в частности в конструкци х газогорелочных устройств мартеновских печей. Сущность изобретени : кислородные сопла горелки содержат в выходной части кольцевую проточку с диаметром, составл ющим 1,6 - 2,2 и глубиной 0,2 - 0, диаметра основной цилиндрической части сопла, причем сопла с проточкой чередуютс  с цилиндрическими соплами, а угол между проекци ми на горизонтальную плоскость продольных осей кислородных и газовых сопел составл ет (18 - 30) . Предлагаема  конструкци  Формирует высокоскоростной факел с интенсивными турбулентными пульсаци ми, глубоко проникающий в объем металлошихты и обеспечивающий повышенные значени  коэффициента теплообмена. 3 ил. ё

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности, к конструкци м газогорелочных устройств мартеновских печей.

Известна топливокислородна  фурма , в головке которой {в тракте подвода охладител ) направл ющие каналы выполнены вертикально, а в донной части эти каналы расположены ради- альио с огибанием сопел, причем топливо подаетс  одной струей по центральному каналу, а кислород отдельными стру ми по периферии фурмы.

Недостатком горелки данной конструкции  вл етс  ограниченное перемешивание энергоносителей и, как результат , снижение тепловой мощности факела, недостаточный прогрев шихты.

Наиболее Слизкой к за вл емой по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  газокислородна  фурма дл  нагрева лома, снабженна  установленным концентрично центральному газовому соплу с зазором относительно него стаканом, жестко соединенным с головкой, при этом зазор составл ет 1/12 - 1/2А площади поперечного сечени  газового сопла.

Несмотр  на некоторое улучшение организации сжигани  топлива благодар  наличию кольцевого зазора, основна  масса газа подаетс  сосредоточенной струей, а расход щиес  потоки кислорода не обеспечивают смешение топлива и кислорода. Это св зано с тем, что после истечени  из горелки

00

ю ю

Јь Ю СО

СО

319

на прот жении калибров газового сопла в непосредственном контакте с газом участвует лишь 5-10 подаваемого кислорода. Поэтому недостатком известной конструкции  вл етс  низка  степень полезного использовани 

тепла топлива, и, как следствие, высока  продолжительность нагрева металлолома , привод ща  к снижению цилиндрические сопла обеспечивают выизводительности печи.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности сталеплавильного агрегата путем сокращени  продолжительности прогрева.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что сопла дл  подачи кислорода содержат в выходной части кольцевую проточку с диаметром 1,6 - 2,2 и глубиной 0,2 - О, диаметра основной ци- JQ линдрической части сопла, причем сопла с проточкой чередуютс  с цилиндрическими соплами, а угол между проекци ми на горизонтальную плоскость продольных осей кислородных и газо- 25 вых сопел составл ет (18-30)°.

На фиг.1-3 показана горелка за вл емой конструкции в продольных разрезах .

сокую скорость и проникающую способ ность факела, а сопла с проточками внос т в этом высокоскоростной пото турбулентные пульсации, что приводи к качественному смешиванию энергоно сителей, повышению степени полезног использовани  тепла топлива,сокраще нию продолжительности нагрева лома и повышению производительности печи

Экспериментально установлены услови , необходимые дл  реализации эффективного факела, заключающиес  соблюдении некоторых геометрических ограничений. В частности, дл  получени  энергитичных пульсаций, спосо ных турбулизировать факел, глубина проточки должна составл ть (0,2 - 0,l) d, а ее диаметр - (1,6-2,2) d. При этом одновременно должен быть о

За вл ема  горелка состоит из кон- 30 ТИМальным угол л роекци ми на центрически расположенных труб -Ь горизонтальную плоскость продольных и головки 5, содержащей кислородные сопла 6 и 7, причем половина от общего количества кислородных сопел соосей кислородных и газовых сопел - (18-30)°.

При глубине проточки менее 0,2d

держит в выходной части кольцевую

При глубине проточки менее 0,2

.. D ™,™„™г, -,ч..„ «,.ч- 35 уменьшаетс  мощность пульсаций, а проточку о. Диаметр кольцевой проточки d равен 1,6-2,2 диаметра основной цилиндрической части сопла d, а глубина проточки h равна (0,2-0,) d. Газообразное топливо подаетс  через сопла 9. Угол Ы, между проекци ми на горизонтальную плоскость продольных осей кислородных и газовых сопел составл ет (18-30)°.

Газокислородна  горелка работает следующим образом.

Газообразное топливо подаетс  высокоскоростными жесткими стру ми через цилиндрические сопла 9. При этом кажда  стру  газа попадает в зону воздействи  кислородных струй, одна из которых формируетс  цилиндрическим соплом 6, а друга  цилиндрическим соплом с кольцевой проточкой 7. Сопла 6 формируют жесткие высокоскоростные струи, а сопла 7 формируют пульсирующий поток кислорода за счет периодического отрыва объема кислорода из кольцевой проточки 8.

40

45

50

55

при глубине более Qtkd существенно снижаетс  частота пульсирующих выб сов кислорода из объема проточки. обоих случа х снижаетс  интенсивность турбулизации факела, уменьша етс  термический КПД, возрастает м  нагрева лома. При диаметре прот ки менее 1,6d и более 2,2d генера пульсаций струи практически отсутс вует, т.е. горелка работает в нера четном режиме без турбулизации ст что приводит к повышению длительно ти прогрева.

При величине угла между проекци ми на горизонтальную плоскость про дольных осей кислородных и газовых сопел менее 18° струи кислорода и газа сливаютс  в непосредственной близости от торца горелки, что при водит к раннему сгоранию факела, уменьша  его тепловую мощность в м мент контакта с металлом, снижению степени полезного использовани  те ла топлива.

Такал структура потока обеспечивает создание жесткого Факела, глубоко проникающего в глубинные слои металлолома , высокую его турбулентность, качественное смешение газа и кислорода , высокие значени  коэффициента конвективного теплообмена между факелом и металлоломом. Таким образом,

сокую скорость и проникающую способность факела, а сопла с проточками внос т в этом высокоскоростной поток турбулентные пульсации, что приводит к качественному смешиванию энергоносителей , повышению степени полезного использовани  тепла топлива,сокращению продолжительности нагрева лома и повышению производительности печи.

Экспериментально установлены услови , необходимые дл  реализации эффективного факела, заключающиес  в соблюдении некоторых геометрических ограничений. В частности, дл  получени  энергитичных пульсаций, способных турбулизировать факел, глубина проточки должна составл ть (0,2 - 0,l) d, а ее диаметр - (1,6-2,2) d. При этом одновременно должен быть опТИМальным угол л роекци ми на горизонтальную плоскость продольных

ТИМальным угол л роекци ми на горизонтальную плоскость продольных

осей кислородных и газовых сопел - (18-30)°.

При глубине проточки менее 0,2d

уменьшаетс  мощность пульсаций, а

при глубине более Qtkd существенно снижаетс  частота пульсирующих выбросов кислорода из объема проточки. В обоих случа х снижаетс  интенсивность турбулизации факела, уменьшаетс  термический КПД, возрастает врем  нагрева лома. При диаметре проточки менее 1,6d и более 2,2d генераци  пульсаций струи практически отсутствует , т.е. горелка работает в нерасчетном режиме без турбулизации струи, что приводит к повышению длительности прогрева.

При величине угла между проекци ми на горизонтальную плоскость продольных осей кислородных и газовых сопел менее 18° струи кислорода и газа сливаютс  в непосредственной близости от торца горелки, что приводит к раннему сгоранию факела, уменьша  его тепловую мощность в момент контакта с металлом, снижению степени полезного использовани  тепла топлива.

51

При увеличении угла между проек- ци ми.осей сопел на горизонтальную плоскость более 30 факел распадаетс  на отдельные струи, часть из которых пульсирует, не турбулизиру  факел , а друга  часть струи с высокой скоростью достигает поверхности металлолома , прожига  колодцы и перегрева  локальные участки его поверхности . В обоих случа х продолжительность прогрева возрастает, а производительность печи снижаетс .

Конструктивные параметры горелок отрабатывали на опытных плавках, проведенных в 650-т мартеновской печи. Две горелки устанавливали в своде с расположением торца головки на высоте ЗЮО мм от уровн  порогов заволоч- ных окон. Подачу энергоносителей начинали в период завалки. Дл  обеспечени  сопоставимых условий эксперимента массу металлолома с насыпной плотностью 1,1 т/м3 устанавливали на всех опытных плавках равной 320 т, продолжительность завалки - 90 мин. В период завалки печь дополнительно отапливали торцевыми газомазутными горелками (расход газа 2000 м3/ч, мазута 0,5 т/ч, кислорода 600 м3/ч). Расход природного газа на каждую из сводовых горелок составл л 1500 м3/ч, кислорода - 2500 м3/ч. В печь подавали вентил торный воздух с расходом АО тыс.м3/ч. В период прогрева торцевые горелки отключали. Дл  оценки скорости прогрева металлолома по его объему в печь через шлаковую летку после завалки сыпучих материалов вводили под основную массу лома термопару ПР 30/6 с компенсирующим проводом с алундовыми изол торами в кислородной легочной трубке диаметром 16 мм. В жидкие периоды ванну продували через три фурмы с расходом кислорода м /ч.

В предварительном эксперименте было установлено, что минимальна 

продолжительность периода плавлени  была в случае, когда заливку чугуна начинали при достижении температуры

нижних слоев лома 600°С.

5

При этом шихта характеризуетс  высоким значением среднемассовой температуры и вместе с тем не перегреваЮ етс , т.е. исключаетс  окисление избыточного количества железа, привод щее к выбросам металла и шлака из печи . Таким образом, продолжительностью прогрева считалась продолжитель15 ность нагрева нижних горизонтов ме- таллошихты до 600 С. 1

Анализ полученных данных показывает , что использование горелки за в20 л емой конструкции обеспечивает увеличение скорости нагрева лома и приводит к сокращению продолжительности плавки как за счет уменьшени  длительности периода прогрева, так и за

25.счет сокращени  периодов плавлени  и доводки.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   30 Сводова  газокислородна  горелка мартеновской печи, содержаща  кон- центрично расположенные трубы дл  подвода и отвода охлаждающей воды, топлива и кислорода, а также головку с соплами, отличающа с  тем, что, с целью повышени  производительности сталеплавильного агрегата путем сокращени  продолжительности прогрева, сопла дл  подачи кислорода имеют в выходной части кольцевую проточку диаметром 1,6-2,2 и глубиной 0,2-0, диаметра основной цилиндрической части сопла, причем сопла с проточкой чередуютс  с цилиндрическими соплами, а угол между проекци ми на горизонтальную плоскость продольных осей кислородных и газовых сопел составл ет 18-30°.

   35

   40

   45

   ft -- tS,,.

   / 4J...Q4 of (#.,,30)

   Фиг 2

   Фиг.3