RU2016067C1

RU2016067C1 - Tuyere apparatus - gasifier of blast furnace

Info

Publication number: RU2016067C1
Authority: RU
Inventors: И.В. Мураш; А.А. Касаткин; И.Г. Товаровский; Е.Г. Шадек; И.Я. Толмачев; Ю.А. Дронов; А.П. Пухов; В.С. Шведов
Original assignee: Научно-исследовательский центр "Экология" Научного объединения "Ивтан"
Priority date: 1992-08-25
Filing date: 1992-08-25
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: tuyere apparatus-gasifier of a blast furnace has a tuyere with a blast pipeline and fuel pipeline, made for example, as a coal dust feeding and a transitional pipe bend, placed between distributing collector and tuyere blast feeding and made as two cylindrical chambers with individual tangential input and output branch pipes. The input branch pipe of the first along the blast way chamber is connected with the distributing collector and has a coal dust fuel feeding jet and the output branch pipe of the second chamber is connected with the blast feeding nozzle. According to the design, the chambers are positioned coaxially one into another. Outer chamber both sides butts are shut by removable lids and inner chamber is shut from one side butt and mounted so as its shut butt projects beyond the limits of the outer chamber. Its open end forms a clearance with corresponding butt wall of the outer chamber. The output branch pipe is mounted at the shut butt of the inner chamber. The output branch pipe axis is located in one vertical plane with the input branch pipe axis. That type positioning and design of chambers, the input and output branch pipes helps to realize a process of vortex high temperature gasification of coal dust directly in tuyere apparatus with formation of lining slag. EFFECT: high intensification of process, high productivity, high temperatures (1700-2200 C), small share (3-5 %) of oxidizers, sharply decreased dimensions, usage with existing blast furnace tuyere apparatus without changes. 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к черной, а конкретно - к доменному производству и может использоваться для подготовки и подачи восстановительного дутья в шахтные печи, например, - газификации пылеугольного топлива и вдувания в горн доменной печи полученного горячего восстановительного газа. The invention relates to metallurgy, mainly to ferrous, and specifically to blast furnace production and can be used for the preparation and supply of reducing blast to shaft furnaces, for example, gasification of pulverized coal and injection of the resulting hot reducing gas into the furnace of a blast furnace.

Известен фурменный прибор доменной печи, содержащий фурму с подводами дутья и топлива, например пылеугольного, переходное колено между распределительным коллектором и подводом дутья. Known tuyere device of a blast furnace containing a tuyere with inlets of blast and fuel, such as pulverized coal, a transition elbow between the distribution manifold and the supply of blast.

Недостаток такого прибора в том, что в нем невозможно обеспечить полную газификацию угольной пыли с получением горячего восстановительного газа. The disadvantage of this device is that it is not possible to provide complete gasification of coal dust with the production of hot reducing gas.

Наиболее близким техническим решением является конструкция фурменного прибора, содержащая фурму с подводами дутья и топлива, например, пылеугольного, переходное колено между распределительным коллектором и подводом дутья, выполненное в виде цилиндрических 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 (прототип). The closest technical solution is the design of the tuyere device containing a tuyere with inlets of blast and fuel, for example, pulverized coal, a transition elbow between the distribution manifold and the inlet of the blast, made in the form of cylindrical chambers with individual tangential inlet and outlet nozzles, the inlet of the first along the blast the chamber is connected to the collector and is equipped with a nozzle for supplying pulverized coal, and the outlet pipe of the second chamber is connected to the blast nozzle (prototype).

Известное решение повышает эффективность работы фурменного прибора за счет организации в нем полной газификации пылеугольного топлива и вдувания полученного горячего восстановительного газа в доменную печь для замещения кокса. The known solution increases the efficiency of the tuyere device by organizing in it the complete gasification of pulverized coal and blowing the resulting hot reducing gas into a blast furnace to replace coke.

Однако практическое использование прибора, особенно в условиях существующего действующего оборудования доменных печей, усложняется. Это связано с относительно большими габаритами прибора, особенно в длину. Из-за несоосности входного (в первую камеру) и выходного (от второй камеры) патрубков в плане при установке прибора на печи приходится менять отвод от коллектора к прибору (т. н. "граммофон"). Все это затрудняет компоновку устройства, его монтаж и обслуживание. However, the practical use of the device, especially in the conditions of existing existing equipment of blast furnaces, is complicated. This is due to the relatively large dimensions of the device, especially in length. Due to the misalignment of the inlet (in the first chamber) and outlet (from the second chamber) nozzles in the plan, when installing the device on the furnace, it is necessary to change the outlet from the collector to the device (the so-called “gramophone”). All this complicates the layout of the device, its installation and maintenance.

Изобретение решает задачу создания фурменного прибора-газификатора доменной печи, реализующего процесс вихревой высокотемпературной газификации угольной пыли путем ее неполного сжигания и вдувания продуктов газификации - горячего восстановительного газа в горн доменной печи, и отличающегося меньшими габаритами, улучшенными условиями монтажа и обслуживания - без переделок и изменений существующего оборудования печи. The invention solves the problem of creating a tuyere gasifier device for a blast furnace that implements the process of vortex high-temperature gasification of coal dust by incomplete combustion and blowing of gasification products - hot reducing gas in the furnace of a blast furnace, and characterized by smaller dimensions, improved installation and maintenance conditions - without alterations and changes existing furnace equipment.

Сущность изобретения заключается в том, что в фурменном приборе-газификаторе доменной печи, содержащем фурму с подводами дутья и топлива, например, пылеугольного, переходное колено между распределительным коллектором и подводом дутья к фурме, выполненное в виде двух цилиндрических камер с индивидуальными тангенциальным входным и выходным патрубками, причем входной патрубок первой по ходу дутья камеры соединен с распределительным коллектором и снабжен форсункой подвода топлива, а выходной патрубок второй камеры соединен с патрубком подвода дутья, согласно изобретению камеры размещены коаксиально одна в другой, наружная камера закрыта съемными крышками с обоих торцов, внутренняя - с одного торца и установлена так, что ее закрытый торец выступает за пределы наружной камеры, а открытый торец образует с соответствующей торцевой стенкой наружной камеры зазор, причем выходной патрубок установлен у закрытого торца внутренней камеры и его ось расположена в одной вертикальной плоскости с осью входного патрубка. The essence of the invention lies in the fact that in a tuyere-gasifier device of a blast furnace containing a tuyere with inlets of blast and fuel, for example, pulverized coal, a transition elbow between the distribution manifold and inlet of the blast to the tuyere, made in the form of two cylindrical chambers with individual tangential inlet and outlet pipes, and the input pipe of the first along the blast of the chamber is connected to the distribution manifold and is equipped with a nozzle for supplying fuel, and the output pipe of the second chamber is connected to the pipe According to the invention, the chambers are arranged coaxially one in the other, the outer chamber is closed by removable covers from both ends, the inner one from one end and installed so that its closed end extends beyond the outer chamber, and the open end forms with the corresponding end wall of the outer chamber a gap, and the outlet pipe is installed at the closed end of the inner chamber and its axis is located in the same vertical plane with the axis of the inlet pipe.

Такое размещение и выполнение камер и входных и выходных патрубков позволяет реализовать процесс вихревой высокотемпературной газификации пылеугольного топлива непосредственно в фурменном приборе с образованием гарниссажа. При этом обеспечивается большая интенсивность процесса, высокая удельная производительность, высокие температуры в диапазоне 1700-2200^оС, отсутствие или малое содержание окислителей от 0 до 3-5%.This placement and implementation of the chambers and the inlet and outlet nozzles allows you to implement the process of vortex high-temperature gasification of pulverized coal directly in the tuyere device with the formation of a skull. This ensures a high intensity of the process, high specific productivity, high temperatures in the range of 1700-2200 ^о С, absence or low content of oxidizing agents from 0 to 3-5%.

Кроме того, переходное колено между распределительным коллектором и подводом дутья к фурме за счет упомянутого размещения камер выполнено компактным, резко уменьшает габариты устройства, соосность патрубков позволяет устанавливать прибор без переделок существующего оборудования, в габаритах обычных фурменных приборов. In addition, the transitional elbow between the distribution manifold and the supply of blast to the lance due to the mentioned placement of the chambers is compact, dramatically reduces the dimensions of the device, the alignment of the nozzles allows you to install the device without alterations of existing equipment, in the dimensions of conventional tuyere devices.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство в разрезе по диаметральной плоскости камер с патрубками; на фиг.2 - то же, вид в плане. In FIG. 1 shows the proposed device in the context of the diametrical plane of the chambers with nozzles; figure 2 is the same plan view.

Фурменный прибор - газификатор содержит фурму с подводами дутья и топлива, например, пылеугольного, переходное колено между распределительным коллектором (не показаны) и подводом дутья и топлива к фурме. The gasification tuyere device contains a lance with blast and fuel supplies, for example, pulverized coal, a transition elbow between the distribution manifold (not shown) and blast and fuel supply to the lance.

Переходное колено состоит из двух цилиндрических камер 1 и 2, размещенных коаксиально одна в другой. Наружная камера 1 с обоих торцов закрыта съемными (на болтах) крышками (фиг.2). Внутренняя камера 2 закрыта с одного торца и установлена так, что закрытый торец выступает за пределы наружной камеры 1, а между открытым торцом камеры 2 и соответствующей торцевой стенкой наружной камеры 1 имеется зазор 3 (фиг.2). The transition elbow consists of two cylindrical chambers 1 and 2, placed coaxially in one another. The outer chamber 1 from both ends is closed by removable (bolted) covers (figure 2). The inner chamber 2 is closed at one end and installed so that the closed end extends beyond the outer chamber 1, and there is a gap 3 between the open end of the chamber 2 and the corresponding end wall of the outer chamber 1 (Fig. 2).

Наружная камера 1 снабжена тангенциальным входным патрубком 4 с установленной в нем форсункой 5 подачи пылеугольного топлива. Патрубок 4 соединен непосредственно с отводом от коллектора (не показан) посредством шарового разъема а форсунка 5 - с системой пневмотранспорта угольной пыли. Выходной тангенциальный патрубок 6 второй камеры 2 также по сферической поверхности разъема стыкуется с дутьевым соплом, а последнее - с фурмой (не показана, фиг.1). The outer chamber 1 is provided with a tangential inlet pipe 4 with a nozzle 5 for supplying pulverized coal fuel mounted therein. The pipe 4 is connected directly to the outlet from the collector (not shown) by means of a ball connector and the nozzle 5 is connected to a coal dust pneumatic conveying system. The output tangential pipe 6 of the second chamber 2 also connects to the blow nozzle along the spherical surface of the connector, and the latter connects to the lance (not shown, Fig. 1).

Разъемные шаровые соединения обеспечивают возможность отсоединения прибора для замены сопла и фурмы. Стенки камер 1 и 2, патрубков 4 и 6 выполнены двойными с полостью 7 между ними для прохода охладителя (вода, пар). Огневые поверхности ошипованы и покрыты огнеупорной обмазкой 8 (например, на основе окислов циркония). Detachable ball joints provide the ability to disconnect the device to replace the nozzle and lance. The walls of the chambers 1 and 2, pipes 4 and 6 are double with a cavity 7 between them for the passage of the cooler (water, steam). The firing surfaces are studded and coated with refractory coating 8 (for example, based on zirconium oxides).

Устройство работает следующим образом. Нагретое (не ниже 700^оС) воздушное или обогащенное кислородом дутье под избыточным давлением из коллектора поступает в камеру 1 через патрубок 4. Угольную пыль вводят в определенном соотношении с кислородом дутья в поток через форсунку 5. Здесь, на входе в камеру 1, происходит зажигание топливо-окислительной смеси. С большой скоростью (50-100 м/с) поток горящей смеси устремляется в цилиндрическую полость между камерами 1 и 2, приобретает вращательное движение, закручивается. Вихревой поток, огибая внутреннюю камеру 2, движется по спирали к открытому торцу и через зазор 3 проникает во внутреннюю камеру 2, сохраняя направление крутки. Далее вихревой поток движется вдоль камеры 2 к ее глухому торцу, вращаясь по цилиндрической стенке, и плавно переходит в тангенциальный выходной патрубок 6.The device operates as follows. Heated (not lower than 700 ^о С) air or oxygen-enriched blast under excess pressure from the collector enters the chamber 1 through the nozzle 4. Coal dust is introduced in a certain ratio with the oxygen of the blast into the stream through the nozzle 5. Here, at the entrance to the chamber 1, ignition of a fuel-oxidizing mixture. With a high speed (50-100 m / s), the flow of the burning mixture rushes into the cylindrical cavity between chambers 1 and 2, acquires a rotational movement, and swirls. The vortex flow, enveloping the inner chamber 2, moves in a spiral towards the open end and through the gap 3 penetrates into the inner chamber 2, preserving the direction of twist. Next, the vortex flow moves along the chamber 2 to its blind end, rotating along a cylindrical wall, and smoothly passes into the tangential outlet pipe 6.

В условиях интенсивно вращающегося вихревого потока в обеих камерах протекает процесс газификации угольной пыли, при этом резко интенсифицируются тепло-массообменные и физико-химические процессы взаимодействия реагентов дутья, происходит под действием центробежных сил сепарация взвешенных частиц на стенки, образуется постоянно возобновляемая шлаковая пленка - шлаковый гарниссаж. Гарниссаж выполняет роль тепловой изоляции и защитного слоя от механического абразивного износа стенок. Частицы расплавленного шлака с потоком восстановительного газа выносятся из фурменного прибора в сопло и по нему в рабочее пространство доменной печи. Under conditions of an intensively rotating vortex flow, the process of gasification of coal dust proceeds in both chambers, while the heat-mass transfer and physicochemical processes of the interaction of blowing reagents sharply intensify, the suspended particles are separated by the action of centrifugal forces, and a constantly renewed slag film is formed - slag garbage . Garnissage performs the role of thermal insulation and a protective layer against mechanical abrasive wear of the walls. Particles of molten slag with a flow of reducing gas are carried out from the tuyere device into the nozzle and through it into the working space of the blast furnace.

Возможна предварительная подготовка пылеугольного топлива - добавление в него, например, в процессе помола флюсующих добавок для получения нужной основности шлака и вывода серы (известь, доломит и пр.). Preliminary preparation of pulverized coal fuel is possible - adding, for example, during the grinding process of fluxing additives to obtain the desired basicity of slag and sulfur output (lime, dolomite, etc.).

Claims

TORQUE DEVICE - A DOMAIN FURNACE GASIFIER containing a tuyere with inlets of blast and fuel, for example, pulverized coal, a transition elbow between the distribution manifold and the supply of blast to the tuyere, made in the form of two cylindrical chambers with individual tangential inlet and outlet nozzles, and the inlet branch pipe the blast chamber is connected to the distribution manifold and is equipped with a nozzle for supplying fuel, and the outlet pipe of the second chamber is connected to the nozzle for supplying blast to the tuyere, characterized in that the cam The chambers are placed coaxially in one another, the outer chamber is closed by covers on both ends, the inner chamber is on one end and installed so that its closed end extends beyond the outer chamber, and the open end forms a gap with the corresponding end wall of the outer chamber, and the outlet pipe is installed at the closed end of the inner chamber and its axis is located in the same vertical plane with the axis of the inlet pipe.