RU2241929C1

RU2241929C1 - Coke-gas cupola furnace

Info

Publication number: RU2241929C1
Application number: RU2003117804/02A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Ищук (RU); А.Г. Ищук; С.Е. Терентьев (RU); С.Е. Терентьев; В.А. Леонченко (RU); В.А. Леонченко; С.В. Леонченко (RU); С.В. Леонченко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Термостепс"
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2004-12-10

Abstract

FIELD: metallurgy; production of melt from mineral raw materials.

SUBSTANCE: the invention is dealt with metallurgy, in particular with production of melt from mineral raw materials. The coke-gas cupola furnace contains a furnace stack, a tap-hole for a melt tapping, lances for an air supply and the gas fuel feeding devices located in one horizontal plane in the interleaving order along the furnace stack perimeter. A device for gas-shaped fuel feeding is made in the form of a gas jet mounted in an air lance. The invention allows to increase significantly reliability of the coke-gas cupola furnaces operation, to reduce consumption of the technological fuel.

EFFECT: the invention allows to increase significantly reliability of the coke-gas cupola furnaces operation, to reduce consumption of the technological fuel.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к коксогазовой вагранке для плавления и перегрева расплава, в частности для получения расплава из минерального сырья при производстве теплоизоляционных минераловатных изделий.The invention relates to a coke oven gas cupola for melting and overheating the melt, in particular for producing a melt from mineral raw materials in the manufacture of heat-insulating mineral wool products.

Известна коксогазовая вагранка для получения расплава, в основном чугуна, содержащая шахту, газовые горелки, закрепленные на ее корпусе, и воздушные фурмы, установленные между горелками в одной горизонтальной плоскости. Для подачи газа в горелки и для подачи воздуха в горелки и фурмы предусмотрены соответствующие коллекторы (SU 1455192 А1, 30.01.89, F 27 B 1/08).Known coke oven gas cupola for producing a melt, mainly cast iron, containing a shaft, gas burners mounted on its body, and air lances installed between the burners in one horizontal plane. Corresponding manifolds are provided for supplying gas to the burners and for supplying air to the burners and lances (SU 1455192 A1, 01/30/89, F 27 B 1/08).

Наиболее близким к заявленному изобретению является коксогазовая вагранка для плавления и перегрева расплава, в частности для получения расплава из минерального сырья в производстве теплоизоляционных минераловатных изделий, содержащая шахту, летку для выпуска расплава, воздушные фурмы и газовые горелки с горелочными туннелями, расположенные на корпусе вагранки в чередующемся порядке в одной горизонтальной плоскости с противоположной летке стороне на части периметра корпуса вагранки (RU 2109236, 16.05.97). Недостатками коксогазовой вагранки согласно прототипу является то, что продукты сгорания природного газа вводятся из газовых горелок в слой раскаленного кокса холостой калоши, что приводит к эндотермической реакции продуктов сгорания с раскаленным коксом холостой калоши. Эти реакции идут с большим расходом тепла, в результате чего снижается температура продуктов сгорания и увеличиваются расходы кокса для плавления и перегрева расплава. При использовании газовых горелок с горелочными туннелями, примерно, половина природного газа, сжигаемого в газовых горелках, удаляется из коксогазовой загранки в виде СО и Н₂. Кроме того, срок службы газовых горелок с тунелями ограничен вследствие воздействия высоких температур в зоне их функционирования.Closest to the claimed invention is a coke oven gas cupola for melting and overheating the melt, in particular for producing a melt from mineral raw materials in the manufacture of heat-insulating mineral wool products, containing a shaft, a tap hole for releasing the melt, air tuyeres and gas burners with burner tunnels located on the cupola cupola in alternating order in the same horizontal plane with the opposite side to the notch on the part of the perimeter of the cupola cupola (RU 2109236, 05.16.97). The disadvantages of the coke oven gas cupola according to the prototype is that the natural gas combustion products are introduced from the gas burners into the layer of hot coke empty galoshes, which leads to an endothermic reaction of the combustion products with hot red coke empty galoshes. These reactions proceed with a high heat consumption, as a result of which the temperature of the combustion products decreases and the coke consumption for melting and overheating of the melt increases. When using gas burners with burner tunnels, approximately half of the natural gas burned in the gas burners is removed from the coke oven gas in the form of CO and H ₂ . In addition, the life of gas burners with tunnels is limited due to the effects of high temperatures in the zone of their operation.

Задачей изобретения является повышение надежности работы коксогазовой вагранки, предотвращение сбоя технологического процесса и снижение расхода технологического топлива, особенно при переплавке тугоплавких горных пород минерального сырья, а также повышение срока службы газоподводящих устройств.The objective of the invention is to increase the reliability of coke oven gas cupola, prevent a process failure and reduce the consumption of process fuel, especially when melting refractory rocks of mineral raw materials, as well as increasing the life of gas supply devices.

Решение этой задачи осуществляется в коксогазовой вагранке согласно изобретению, содержащей шахту, летку для выпуска расплава, фурмы для подачи воздуха и устройства для подачи газообразного топлива, расположенные в одной горизонтальной плоскости в чередующемся порядке по периметру шахты, за счет того, что устройство для подачи газообразного топлива выполнено в виде газовой форсунки, смонтированной в воздушной фурме, причем суммарная площадь сечения фурм для подачи воздуха составляет 5,7-7,0 от суммарной площади воздушных фурм со встроенными форсунками для подачи газообразного топлива.The solution to this problem is carried out in a coke oven gas cupola according to the invention, containing a mine, a tap hole for releasing a melt, tuyeres for supplying air and a device for supplying gaseous fuel located in one horizontal plane in an alternating order around the perimeter of the mine, due to the fact that the device for supplying gaseous the fuel is made in the form of a gas nozzle mounted in an air lance, and the total section area of the lance for air supply is 5.7-7.0 of the total area of the air lance with bubbled nozzles for supplying gaseous fuel.

Согласно предпочтительному выполнению соотношение расхода воздуха, подаваемого через фурмы для подачи воздуха, к расходу воздуха, подаваемого через воздушные фурмы, в которых размещены форсунки для подачи газообразного топлива, равно 1,3-1,4.According to a preferred embodiment, the ratio of the air flow supplied through the tuyeres to supply air to the air flow supplied through the air tuyeres in which the nozzles for supplying gaseous fuel are located is 1.3-1.4.

При подаче газообразного топлива, в частности природного газа, через форсунку, смонтированную в фурме, сжигание газа осуществляется в холостой колоше коксогазовой загранки, в результате чего резко возрастает скорость прохождения продуктов сгорания, имеющих высокую температуру, через холостую колошу и значительно улучшаются условия сгорания.When gaseous fuel, in particular natural gas, is supplied through a nozzle mounted in a tuyere, gas is burned in a single coke-gas gas cover, as a result of which the rate of passage of high-temperature combustion products through a single coke increases sharply and the combustion conditions are significantly improved.

Это позволяет полностью совместить сжигание газа и кокса в холостой колоше коксогазовой вагранки, что обеспечивает наиболее высокую температуру продуктов сгорания, а значит и достаточный прогрев расплава при заданной производительности. Достигаемое полное сжигание природного газа в холостой колоше значительно снижает образование СО и H₂ в продуктах сгорания, которые содержат в основном СО₂ и Н₂О. Следует отметить, что скорость сгорания кокса в присутствии СO₂ и Н₂О ниже, чем в присутствии только воздуха, поэтому кислородная зона коксовой колоши будет более растянута, что значительно снижает скорость эндотермических реакций восстановления СО и H₂ углеродом кокса холостой колоши выше воздушных фурм. Благодаря этому снижается содержание СО в выбросах из вагранки и расход сжигаемого газа и кокса.This allows you to fully combine the combustion of gas and coke in a single drum of a coke oven gas cupola, which ensures the highest temperature of the combustion products, and, therefore, a sufficient heating of the melt at a given capacity. The achieved complete combustion of natural gas in an idle shell significantly reduces the formation of CO and H ₂ in combustion products, which mainly contain CO ₂ and H ₂ O. It should be noted that the coke combustion rate in the presence of CO ₂ and H ₂ O is lower than in the presence of only air, therefore, the oxygen zone of the coke bed will be more stretched, which significantly reduces the rate of endothermic reactions of the reduction of CO and H _{2 by the} carbon of coke of the empty wire above air tuyeres. Due to this, the CO content in emissions from the cupola and the consumption of combusted gas and coke are reduced.

Таким образом повышается интенсивность сжигания кокса в горне вагранки и значительно повышается температура в донной части шахты коксогазовой вагранки, а температура расплава, заходящего из вагранки, достигает 1500-1560°С, что на 150-200°С больше, чем на коксовых вагранках.Thus, the intensity of coke burning in the furnace of the cupola is increased and the temperature in the bottom of the coke oven gas cupola is significantly increased, and the temperature of the melt entering from the cupola reaches 1500-1560 ° С, which is 150-200 ° С higher than on coke cupolas.

Одновременно значительно повышается срок службы газовых форсунок, так как форсунка для подачи газа, совмещенная с воздухоподводящей фурмой, охлаждается подаваемым потоком свежего воздуха без примеси продуктов сгорания природного газа.At the same time, the service life of gas nozzles is significantly increased, since the gas nozzle combined with the air supply lance is cooled by the supplied fresh air stream without impurities of natural gas combustion products.

На фиг.1 показана коксогазовая вагранка согласно изобретению в продольном разрезе, на фиг.2 - вид сверху на коксогазовую вагранку.In Fig.1 shows a coke oven gas cupola according to the invention in longitudinal section, in Fig.2 is a top view of a coke oven gas cupola.

Коксогазовая вагранка согласно изобретению содержит водоохлаждаемую шахту 1, летку 2 для выпуска расплава, фурмы 3 для подачи воздуха и устройства 4 для подачи газообразного топлива, например, природного газа. Фурмы 3 для подачи воздуха и устройства 4 для подачи газообразного топлива расположены в чередующемся порядке на одном уровне и смонтированы на корпусе 5 вагранки по периметру корпуса. Устройство 4 для подачи газообразного топлива содержит форсунку 6, размещенную в воздушной фурме 7 по типу "труба в трубе".The coke oven gas cupola according to the invention comprises a water-cooled shaft 1, a tap hole 2 for releasing a melt, tuyeres 3 for supplying air and a device 4 for supplying gaseous fuels, for example, natural gas. The tuyeres 3 for supplying air and the device 4 for supplying gaseous fuel are arranged alternately on the same level and are mounted on the cupola body 5 along the perimeter of the body. The device 4 for supplying gaseous fuel contains a nozzle 6 located in the air lance 7 of the type "pipe in pipe".

Суммарная площадь сечения воздушных фурм 3 составляет 5,7-7,0 от суммарной площади воздушных фурм 7, в которых размещены форсунки 6 для подачи газообразного топлива.The total cross-sectional area of the air tuyeres 3 is 5.7-7.0 of the total area of the air tuyeres 7 in which the nozzles 6 for supplying gaseous fuel are placed.

Соотношение расхода воздуха, подаваемого через фурмы 3 для подачи воздуха к расходу воздуха, подаваемого через воздушные фурмы 7, в которых размещены форсунки 6 для подачи газообразного топлива, равно 1,3-1,4.The ratio of the air flow supplied through the tuyeres 3 for supplying air to the flow rate of the air supplied through the air tuyeres 7 in which the nozzles 6 for supplying gaseous fuel are located is 1.3-1.4.

Работа коксогазовой вагранки осуществляется следующим образом. В шахту 1 загружается холостая коксовая колоша. Кокс разжигается, а затем постоянно сжигается при непрерывной подаче воздуха в фурмы 3 и 7. При этом уровень холостой калоши в процессе плавки поддерживается постоянным с помощью рабочих коксовых колош, периодически загружаемых в шахту.The work of coke oven gas cupola is as follows. In the mine 1 is loaded idle coke colossus. Coke is ignited, and then continuously burned with continuous supply of air to tuyeres 3 and 7. At the same time, the level of idle galoshes during the smelting process is maintained constant by means of working coke odors, periodically loaded into the mine.

После розжига кокса в форсунку 6 устройства 4 для подачи газообразного топлива подается газ в оболочке свежего воздуха, поступающего через воздушную фурму 1, расположенную соосно с форсункой 6. Затем в шахту загружается шихта, состоящая из минерального сырья, которая подогревается, плавится и перегревается, проходя через слой раскаленной холостой колоши. Готовый расплав непрерывно выпускается через летку 2.After igniting the coke, gas is supplied to the nozzle 6 of the device for supplying gaseous fuel in a shell of fresh air entering through an air lance 1 located coaxially with the nozzle 6. Then, a charge consisting of mineral raw materials is loaded into the mine, which is heated, melted and overheated, passing through a layer of hot blank spikes. The finished melt is continuously discharged through notch 2.

Claims

1. Coke oven gas cupola containing a mine, a tap hole for releasing a melt, tuyeres for supplying air and a device for supplying gaseous fuel, located in one horizontal plane in an alternating order around the perimeter of the shaft, characterized in that the device for supplying gaseous fuel is made in the form of a gas nozzle mounted in an air lance, the total cross-sectional area of lances for air supply being 5.7-7.0 of the total area of air lances with integrated nozzles for supplying gaseous fuel.

2. Coke oven gas cupola according to claim 1, characterized in that the ratio of the flow rate of air supplied through the tuyeres for supplying air to the flow rate of air supplied through the tuyeres in which the nozzles for supplying gaseous fuel are located is 1.3-1.4.