RU2150511C1

RU2150511C1 - Blast-furnace air tuyere

Info

Publication number: RU2150511C1
Application number: RU99120547A
Authority: RU
Inventors: А.Я. Кузовков; И.Ф. Курунов; В.С. Рудин; С.Н. Федотов; С.В. Филатов; В.В. Филиппов; В.А. Шатлов
Original assignee: ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат"
Priority date: 1999-10-04
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2000-06-10

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, particularly, blast-furnace process; applicable in iron smelting in blast furnaces with blowing into air tuyeres of additional fuel. SUBSTANCE: air tuyere consists of steel flange, external and internal copper sleeves and copper nose. Internal surfaces of the tuyere parts form blast channel. Step contraction of blast channel is found in copper nose at a distance equalling 0.1-0.18 length of blast channel from nose end surface. In this case, ratio of minimum and maximum diameters in point of junction of channel cavities with different diameters amounts 0.6-0.95, and conjugation of internal walls of blast channel is made at an angle of 70-110 deg. EFFECT: improved combustion of blown fuel into blast furnace and reduced coke consumption. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугунов в доменных печах с вдуванием топливных добавок. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to blast furnace production, and can be used in the smelting of cast iron in blast furnaces with injection of fuel additives.

Известна воздушная фурма доменной печи, включающая фланец, медные внутренний и наружный стаканы и носовую часть, соединенные между собой герметично, причем внутренние поверхности внутреннего стакана и носовой части фурмы образуют дутьевой канал переменного по его длине поперечного сечения, а в верхнюю часть этого канала введена трубка для ввода природного газа под встречным углом к потоку дутья SU N 370237, C 21 B 7/16, 1974 г. Известная конструкция фурмы обеспечивает хорошее перемешивание вдуваемого природного газа с дутьем, что способствует его более полному сжиганию в фурменной зоне и дополнительной экономии кокса от вдувания природного газа. Недостатком известной конструкции воздушной фурмы доменной печи является то, что при применении высокотемпературного обогащенного кислородом дутья газоподводящая трубка быстро сгорает и перестает выполнять свои положительные функции. Known air tuyere of a blast furnace, including a flange, copper inner and outer cups and the nose, interconnected tightly, and the inner surface of the inner cup and the nose of the tuyeres form a blast channel of variable cross-section along its length, and a tube is introduced into the upper part of this channel for introducing natural gas at a right angle to the blasting stream SU N 370237, C 21 B 7/16, 1974. The well-known lance design provides good mixing of the blown natural gas with the blast, which contributes to its more complete burning in the tuyere zone and additional saving of coke from the injection of natural gas. A disadvantage of the known design of an air lance of a blast furnace is that when a high-temperature oxygen-enriched blast is used, the gas supply tube quickly burns out and ceases to fulfill its positive functions.

Наиболее близким к технической сущности и достигаемому результату к изобретению является известная конструкция воздушной фурмы доменной печи, включающая фланец, медные внутренний и наружные стаканы и носовую часть фурмы, соединенные между собой герметично, причем внутренние поверхности внутреннего стакана и носовой части фурмы образуют дутьевой канал переменного по его длине поперечного сечения, а топливо вводится через отверстия во фланце, перед которыми поперечное сечение дутьевого канала сужается SU N 1325079 A1, C 21 B 7/16, 1987. Такая конструкция также способствует улучшению перемешивания топлива c дутьем, однако ранний ввод топлива приводит к увеличению тепловой нагрузки на стенки дутьевого канала и увеличение потерь тепла с дутьем. Closest to the technical nature and the achieved result to the invention is the known design of an air lance of a blast furnace, including a flange, copper inner and outer glasses and the nose of the lance, interconnected tightly, and the inner surfaces of the inner glass and the nose of the lance form a blast channel of variable its length of the cross section, and the fuel is introduced through holes in the flange, in front of which the cross section of the blast channel narrows SU N 1325079 A1, C 21 B 7/16, 1987. Such a design Ktsia also improves the mixing of fuel blown c, but administered early fuel leads to an increase in the thermal load on the blast duct wall and increase heat loss from the blast.

Целью настоящего изобретения является устранение недостатков аналога и прототипа, улучшение условий перемешивания дутья с топливом, повышение степени его сжигания в фурменной зоне и снижение за счет этого расхода кокса и повышения производительности печи. The aim of the present invention is to eliminate the disadvantages of the analogue and prototype, improving the mixing conditions of the blast with fuel, increasing the degree of combustion in the tuyere zone and thereby reducing coke consumption and increasing furnace productivity.

Указанная цель достигается тем, что в известной конструкции воздушной фурмы доменной печи, включающей герметично соединенные между собой стальной фланец, внутренний и наружный медные стаканы и медный носок фурмы, внутренние поверхности которых образуют дутьевой канал " по длине фурмы, в носке фурмы происходит ступенчатое изменение диаметров этого канала, причем отношение минимального и максимального диаметров канала в носке фурмы в месте ступенчатого уменьшения поперечного сечения канала до минимального, определяющего его газопропускную способность, составляет 0,6-0,95. This goal is achieved by the fact that in the known design of the air lance of the blast furnace, which includes a hermetically connected steel flange, the inner and outer copper cups and the copper lance of the lance, the inner surfaces of which form a blast channel "along the length of the lance, a stepwise change in diameter occurs in the lance of the lance this channel, and the ratio of the minimum and maximum diameters of the channel in the nose of the lance in the place of a stepwise decrease in the cross section of the channel to the minimum, determining its gas passage specific ability is 0.6-0.95.

Указанная цель достигается также тем, что сопряжение внутренних стенок дутьевого канала разного диаметра внутри носка фурмы выполнено под углом α 70-110 град, а также тем, что сопряжение внутренних стенок дутьевого канала разного диаметра внутри носка фурмы происходит на расстоянии 0,1-0,18 длины этого канала от торцевой поверхности носка фурмы. This goal is also achieved by the fact that the mating of the inner walls of the blast channel of different diameters inside the nose of the lance is made at an angle α of 70-110 degrees, and also by the fact that the mating of the inner walls of the blast channel of different diameters inside the nose of the lance is at a distance of 0.1-0, 18 the length of this channel from the end surface of the lance toe.

Указанные пределы отношения минимального и максимального диаметров дутьевого канала фурмы в месте сопряжения его стенок разного диаметра, а также углов сопряжения этих стенок и расстояния места сопряжения от торцевой поверхности носка фурмы установлены опытным путем и обеспечивают наилучшее перемешивание струи вдуваемого топлива с потоком дутья в фурме. The indicated limits of the ratio of the minimum and maximum diameters of the tuyere blast channel at the place of mating of its walls of different diameters, as well as the mating angles of these walls and the distance of the mating point from the end surface of the tuyere tip are experimentally established and provide the best mixing of the blown fuel jet with the blast flow in the tuyere.

Изобретение иллюстрируется фиг.1, на которой представлен продольный разрез воздушной фурмы доменной печи. Фурма включает стальной фланец 1, медный наружный стакан 2, медный внутренний стакан 3 и медный носок, соединенные между собой герметично с помощью сварки. Через внутреннюю полость между наружным и внутренним медными стаканами фурмы проходит газоподводящая трубка 4, через выходное отверстие которой 5 природный газ поступает в поток дутья. В носке фурмы на расстоянии 0,1-0,18 ее длины от торца ее носка происходит ступенчатое изменение диаметров внутреннего дутьевого канала фурмы. Отношение минимального диаметра канала d₁ к максимальному диаметру канала d₂ в месте сопряжения составляет 0,6-0,95.The invention is illustrated in figure 1, which shows a longitudinal section of an air lance of a blast furnace. The lance includes a steel flange 1, a copper outer cup 2, a copper inner cup 3 and a copper sock, connected to each other hermetically by welding. A gas supply pipe 4 passes through the internal cavity between the outer and inner copper cups of the lance, through which outlet 5 natural gas enters the blast stream. In the tuyere nose at a distance of 0.1-0.18 of its length from the end of its nose, a stepwise change in the diameters of the internal blowing channel of the tuyere occurs. The ratio of the minimum diameter of the channel d ₁ to the maximum diameter of the channel d ₂ at the interface is 0.6-0.95.

Воздушная фурма согласно изобретению работает следующим образом. Через фланец 1 фурмы из сопла в дутьевой канал фурмы поступает поток дутья, в который из газоподволящей трубки 4 внедряется струя природного газа и направляется вместе с потоком дутья к выходному отверстию в носке фурмы. В месте ступенчатого изменения диаметров дутьевого канала фурмы возникают вихревые потоки, способствующие перемешиванию струи природного газа с потоком дутья и, следовательно, наиболее полному сжиганию природного газа в фурменной зоне. В результате увеличения полноты сжигания природного газа увеличивается коэффициент замены природным газом на 0,01-0,05 кг кокса/м³ природного газа.An air lance according to the invention operates as follows. Through the lance flange 1, a blast stream enters from the nozzle into the lance channel of the lance, into which a stream of natural gas is introduced from the gas-supplying tube 4 and is directed along with the blast stream to the outlet in the lance tip. In the place of a stepwise change in the diameters of the tuyere blast channel, vortex flows arise, which facilitate mixing of the natural gas stream with the blast stream and, consequently, the most complete burning of natural gas in the tuyere zone. As a result of increasing the completeness of burning natural gas, the coefficient of substitution of natural gas is increased by 0.01-0.05 kg of coke / m ^{3 of} natural gas.

Таким образом, применение изобретения способствует улучшению сжигания вдуваемого топлива в доменную печь и сокращению расхода кокса. Thus, the use of the invention improves combustion of blown fuel into a blast furnace and reduces coke consumption.

Claims

1. The air lance of a blast furnace, including a steel flange hermetically connected to each other, inner and outer copper cups and a copper toe, the inner surfaces of which form a blast channel, characterized in that the inner surfaces of the copper sock are made with a stepwise change in the diameter of the blast channel, and the ratio and the maximum diameter of the blast channel in the place of a step change in its diameter is 0.6 - 0.95.

2. The air lance according to claim 1, characterized in that the mating of the inner surfaces of different diameters of the copper toe is made at an angle of 70 - 110 ^o .

3. An air lance according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the mating of the inner surfaces of different diameters of the copper toe is made at a distance of 0.1 - 0.18 of the length of the blast channel from the end surface of the copper toe.