RU2449022C2 - Method for cooling air blowing tuyere and supplying natural gas to blast furnace, and device for its implementation - Google Patents
Method for cooling air blowing tuyere and supplying natural gas to blast furnace, and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449022C2 RU2449022C2 RU2010123224/02A RU2010123224A RU2449022C2 RU 2449022 C2 RU2449022 C2 RU 2449022C2 RU 2010123224/02 A RU2010123224/02 A RU 2010123224/02A RU 2010123224 A RU2010123224 A RU 2010123224A RU 2449022 C2 RU2449022 C2 RU 2449022C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tuyere
- cavity
- additional
- flange
- lance
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
Landscapes
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Blast Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к системе подачи природного газа в доменную печь.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to a system for supplying natural gas to a blast furnace.
Известен способ охлаждения фурмы воздушного дутья при подаче природного газа в доменную печь, реализованный в фурме (RU 985040, публ. 1982 г.). Дутье подают в доменную печь по цилиндрическому каналу внутреннего стакана фурмы. В этот же канал вводят газ. Для предотвращения прогара носовой части фурмы, подвергающейся интенсивному нагреву, в кольцевую камеру, образованную внутренним и наружным стаканами, фланцем и рыльцем по патрубку вводят под давлением охлаждающую воду, которая, проходя по кольцевой камере, охлаждает внутренний стакан и затем через сопла с большой скоростью в виде струй подается на наиболее теплонапряженные зоны поверхности рыльца и наружного стакана в верхнем и нижнем секторах, ограниченных перпендикулярными диаметрами. Остальные зоны поверхности фурмы охлаждаются отходящим потоком воды, которая затем отводится через патрубок.A known method of cooling the lance of an air blast when supplying natural gas to a blast furnace, implemented in a lance (RU 985040, publ. 1982). The blast is fed into the blast furnace along the cylindrical channel of the inner cup of the lance. Gas is introduced into the same channel. To prevent burn-out of the nose of the lance, which is subjected to intense heating, cooling water is introduced under pressure into the annular chamber formed by the inner and outer cups, the flange and the stigma of the nozzle, which, passing through the annular chamber, cools the inner cup and then through nozzles at high speed in the form of jets is fed to the most heat-stressed zones of the surface of the stigma and the outer glass in the upper and lower sectors, limited by perpendicular diameters. The remaining zones of the surface of the lance are cooled by an effluent stream of water, which is then diverted through the pipe.
При этом конструкция известной дутьевой фурмы доменной печи содержит образующие кольцевую полость концентричные коническо-цилиндрические стаканы, перекрытые с торцов рыльной частью и фланцем и расположенную в этой полости кольцевую камеру с соплами для подвода хладагента, имеет сопла, выполненные в виде выступающих насадков с шагом 5-10 диаметров сопел, срезы которых расположены на расстоянии 2-3 диаметров сопел от охлаждаемой поверхности. Подача газа осуществляется через один патрубок непосредственно в воздушную полость фурмы. При этом имеется практически полное сгорание газа в воздушной полости фурмы с резким увеличением температуры воздушного дутья до 2500°С при ее величине на входе в фурму около 1200°С.Moreover, the design of the known blasting lance of a blast furnace contains concentric conical-cylindrical cups forming an annular cavity, overlapped from the ends by a snout and a flange, and an annular chamber located in this cavity with nozzles for supplying refrigerant has nozzles made in the form of protruding nozzles with a step of 5 10 diameters of nozzles, sections of which are located at a distance of 2-3 diameters of nozzles from the cooled surface. Gas is supplied through one pipe directly into the air cavity of the lance. At the same time, there is almost complete combustion of gas in the air cavity of the tuyere with a sharp increase in the temperature of the air blast to 2500 ° C at its value at the entrance to the tuyere of about 1200 ° C.
В настоящее время воздушное дутье обогащается кислородом до 30%, что способствует повышению температуры дутья еще больше. Такое увеличение температуры в воздушном канале фурмы приводит к увеличению теплоотдачи за счет усиления теплового излучения. При таких температурах излучательная составляющая становится больше, чем конвективная. Это в свою очередь приводит к тому, что система охлаждения фурмы, рассчитанная на подачу дутья с температурой 1200°С, не справляется, а стенки внутреннего стакана теряют прочность из-за перегрева и разрушаются. Кроме того, это приводит к значительному увеличению потерь тепла через систему охлаждения фурм.Currently, air blast is enriched with oxygen up to 30%, which contributes to an increase in the temperature of the blast even more. Such an increase in temperature in the air channel of the lance leads to an increase in heat transfer due to increased thermal radiation. At such temperatures, the radiative component becomes larger than the convective component. This, in turn, leads to the fact that the lance cooling system, designed to supply blast with a temperature of 1200 ° C, does not cope, and the walls of the inner glass lose strength due to overheating and are destroyed. In addition, this leads to a significant increase in heat loss through the tuyere cooling system.
Для конструкции известного устройства по RU 985040 характерно недостаточное охлаждение внутреннего стакана фурмы - наиболее теплонапряженного элемента. Скорость потока, омывающего внутренний стакан в известной конструкции фурмы, относительно низкая, не более 0,5 м/с при принятых расходах воды (20 м3/ч). Основное внимание направлено на струйное охлаждение носовой части фурмы. Изменение технологии ведения доменной плавки сделало наиболее слабым элементом охлаждения внутренний стакан фурмы.The design of the known device according to RU 985040 is characterized by insufficient cooling of the inner cup of the lance - the most heat-stressed element. The flow rate washing the inner cup in the known lance structure is relatively low, not more than 0.5 m / s at the accepted water flow rates (20 m 3 / h). The main focus is on jet cooling of the nose of the lance. A change in blast-furnace technology has made the inner lance of the lance the weakest element of cooling.
Задачей изобретения является повышение стойкости фурм, увеличение срока их службы и снижение тепловых потерь.The objective of the invention is to increase the resistance of the tuyeres, increase their service life and reduce heat loss.
Задача решается тем, что способ охлаждения фурмы воздушного дутья при подаче природного газа в доменную печь включает подачу охлаждающей воды в полость фурмы через патрубок в направлении рыльца и отвод воды через патрубок во фланце, подачу природного газа в поток воздушного дутья, при этом охлаждающую воду подают в зауженную кольцевую полость, образованную внутренним стаканом фурмы и дополнительным стаканом вокруг него, и направляют вдоль образующей внутреннего стакана по кольцу к рыльцу фурмы в полость, образованную дополнительным и наружным стаканами для отвода ее через патрубок во фланце, а природный газ подают через образованный во фланце фурмы кольцевой коллектор с соплами, выходящими в полость воздушного дутья фурмы. Дополнительный стакан вокруг внутреннего стакана располагают эквидистантно.The problem is solved in that a method of cooling an air blast lance when supplying natural gas to a blast furnace includes supplying cooling water to the lance cavity through a nozzle in the direction of the stigma and water drainage through a nozzle in the flange, supplying natural gas to the air blast stream, while cooling water is supplied into a narrowed annular cavity formed by the inner lance cup and an additional glass around it, and directed along the generatrix of the inner glass along the ring to the tuyere stigma into the cavity formed by the additional and with external glasses to divert it through a nozzle in the flange, and natural gas is supplied through an annular manifold formed in the lance of the lance with nozzles extending into the lance air blast cavity. An additional glass around the inner glass is positioned equidistantly.
Для осуществления способа заявлено устройство, содержащее наружный и внутренний стаканы, фланец, патрубки подвода и отвода охлаждающей воды и подачи газа. Устройство отличается тем, что снабжено дополнительным стаканом, расположенным вокруг внутреннего стакана и образующим с ним зауженную кольцевую полость, с которой соединен патрубок подвода охлаждающей воды, притом, что патрубок отвода воды соединен с полостью фурмы, образованной дополнительным и наружным стаканами, а фланец фурмы, соединенный с патрубком подачи газа, выполнен в виде кольцевого коллектора, имеющего сопла для распределенной подачи газа в полость воздушного дутья фурмы. Дополнительный стакан вокруг внутреннего стакана расположен эквидистантно.To implement the method of the claimed device containing the outer and inner glasses, flange, pipes for supplying and discharging cooling water and gas supply. The device is characterized in that it is equipped with an additional cup located around the inner cup and forming a narrowed annular cavity with which a cooling water supply pipe is connected, while the water discharge pipe is connected to a tuyere cavity formed by the additional and outer glasses, and the tuyere flange connected to the gas supply pipe, is made in the form of an annular collector having nozzles for distributed gas supply to the lance air blast cavity. An additional glass around the inner glass is located equidistantly.
Сущность изобретения заключается в следующем. Подавая охлаждающую воду в специально зауженную кольцевую полость вокруг внутреннего стакана фурмы, достигают интенсификации охлаждения наиболее теплонапряженного элемента фурмы благодаря обеспечению гарантированной скорости омывания поверхности. Это обеспечивает температуру стенки со стороны жидкости ниже температуры насыщения при рабочем давлении воды в фурме, что гарантирует отсутствие кипения воды, а также температуру металла (меди марки М1Р) со стороны газа ниже температуры рекристаллизации (210°С), при которой резко снижается прочность металла. Эквидистантное расположение дополнительного стакана фурмы вокруг ее внутреннего стакана обеспечивает равномерность охлаждения по кругу. Выход воды из кольцевого зауженного зазора около носовой части фурмы обеспечивает высокую интенсивность охлаждения передней части наружного стакана, выступающего в фурменный очаг доменной печи. Подача газа через кольцевой коллектор во фланце фурмы обеспечивает дополнительное охлаждение фланца фурмы, снижая тем самым термические напряжения, возникающие в сварочных швах, соединяющих внутренний и наружные стаканы с фланцами. Кроме того, положительным является попутный эффект подогрева газа за счет охлаждения фланца фурмы. При этом тепло с газом поступает в доменную печь. А распределенная подача газа в воздушную полость фурмы через сопла обеспечивает равномерное распределение повышения температуры по поверхности внутреннего стакана, что также приводит к более равномерному распределению тепловой нагрузки и улучшению охлаждения фурмы, исключая местные перегревы.The invention consists in the following. By supplying cooling water to a specially narrowed annular cavity around the inner lance cup, intensification of cooling of the most heat-stressed lance element is achieved due to the guaranteed surface washing speed. This ensures that the wall temperature from the liquid side is lower than the saturation temperature at the working pressure of the water in the lance, which guarantees the absence of boiling water, as well as the temperature of the metal (M1P grade copper) from the gas side below the recrystallization temperature (210 ° C), at which the metal strength sharply decreases . The equidistant arrangement of the additional lance cup around its inner cup ensures uniform cooling in a circle. The exit of water from the annular narrowed gap near the nose of the lance provides a high cooling rate of the front of the outer cup protruding into the tuyere of the blast furnace. The gas supply through the annular collector in the lance flange provides additional cooling of the lance flange, thereby reducing thermal stresses arising in the welds connecting the inner and outer cups to the flanges. In addition, the associated effect of heating the gas by cooling the lance flange is positive. In this case, heat with gas enters the blast furnace. A distributed gas supply to the air cavity of the tuyere through nozzles ensures a uniform distribution of temperature increase over the surface of the inner cup, which also leads to a more uniform distribution of heat load and better cooling of the tuyere, eliminating local overheating.
Новый технический результат, достигаемый изобретением, заключается в интенсификации охлаждения наиболее теплонапряженного элемента фурм.A new technical result achieved by the invention is to intensify the cooling of the most heat-stressed lance element.
На чертеже показано устройство для реализации способа. Устройство содержит фланец 1 с соплами 2, патрубок 3 для подачи газа, внутренний 4 и наружный 5 стаканы, рыльце 6, патрубки 7 и 8 подвода и отвода охлаждающей воды соответственно. Вокруг внутреннего стакана эквидистантно расположен дополнительный стакан 9 с образованием зауженной кольцевой полости 10 между ним и внутренним стаканом 4. Внутренняя полость 11 образована дополнительным 9 и наружным 5 стаканами. Кольцевой коллектор 12 во фланце 1 и сопла 2, выходящие в полость 13 воздушного дутья, предназначены для распределенной подачи газа в эту полость.The drawing shows a device for implementing the method. The device comprises a flange 1 with nozzles 2, a pipe 3 for supplying gas, inner 4 and outer 5 glasses, stigma 6, pipes 7 and 8 for supplying and discharging cooling water, respectively. Around the inner cup, an additional cup 9 is equidistantly located with the formation of a narrowed annular cavity 10 between it and the inner cup 4. The inner cavity 11 is formed by an additional 9 and outer 5 cups. The annular collector 12 in the flange 1 and the nozzle 2, extending into the cavity 13 of the air blast, are designed for distributed gas supply to this cavity.
Заявленное изобретение реализуется следующим образом. Охлаждающую воду подают в зауженную кольцевую полость 10, образованную внутренним стаканом фурмы 4 и дополнительным стаканом 9 вокруг него, и направляют вдоль образующей внутреннего стакана 4 по кольцу к рыльцу 6 фурмы в полость 11, образованную дополнительным 9 и наружным 5 стаканами для отвода ее через патрубок 8 во фланце 1, а природный газ подают через образованный во фланце 1 фурмы кольцевой коллектор 12 с соплами 2, выходящими в полость 13 воздушного дутья фурмы.The claimed invention is implemented as follows. Cooling water is fed into the narrowed annular cavity 10 formed by the inner cup of the lance 4 and an additional cup 9 around it, and directed along the generatrix of the inner cup 4 along the ring to the stigma of the lance 6 into the cavity 11 formed by the additional 9 and outer 5 cups to divert it through the pipe 8 in the flange 1, and natural gas is supplied through the annular manifold 12 formed in the lance flange 1 with nozzles 2 extending into the cavity 13 of the air blast of the lance.
Поток воды организованно направляется с расчетной скоростью на охлаждение внутреннего стакана 4 фурмы, после чего этот поток направляется на рыльце 6 и после поворота на 180° поток направляется вдоль поверхности наружного стакана 5, сохраняя относительно высокую скорость, благодаря действию инерционных сил при повороте на 180°.The water flow is organized in an organized manner at a design speed to cool the inner cup 4 of the lance, after which this flow is directed to the stigma 6 and after turning through 180 °, the flow is directed along the surface of the outer cup 5, maintaining a relatively high speed due to the action of inertial forces when turning through 180 ° .
Фланец 1, снабженный кольцевым коллектором 12, позволяет вводить газ в поток дутья по кругу через сопла 2, выходящие в полость 13. Это равномерно распределяет газ в потоке воздушного дутья, что обеспечивает равномерное распределение тепловой нагрузки на внутренний стакан 4. Кроме того, это исключает возникновение механических напряжений на внутреннем стакане фурмы. Эквидистантно расположенный дополнительный стакан 9 гарантирует интенсивное охлаждение внутреннего стакана 4 по кругу за счет равномерного распределения потока воды.The flange 1, equipped with an annular collector 12, allows gas to be introduced into the blast stream in a circle through nozzles 2 extending into the cavity 13. This evenly distributes the gas in the air blast stream, which ensures uniform distribution of the heat load on the inner cup 4. In addition, this eliminates the occurrence of mechanical stress on the inner lance cup. The equidistant additional cup 9 guarantees intensive cooling of the inner cup 4 in a circle due to the uniform distribution of the water flow.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010123224/02A RU2449022C2 (en) | 2010-06-07 | 2010-06-07 | Method for cooling air blowing tuyere and supplying natural gas to blast furnace, and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010123224/02A RU2449022C2 (en) | 2010-06-07 | 2010-06-07 | Method for cooling air blowing tuyere and supplying natural gas to blast furnace, and device for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010123224A RU2010123224A (en) | 2011-12-20 |
RU2449022C2 true RU2449022C2 (en) | 2012-04-27 |
Family
ID=45403704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010123224/02A RU2449022C2 (en) | 2010-06-07 | 2010-06-07 | Method for cooling air blowing tuyere and supplying natural gas to blast furnace, and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2449022C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2803301C1 (en) * | 2022-12-22 | 2023-09-12 | Дмитрий Александрович Игонин | Blast furnace tuyere |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112501373B (en) * | 2020-12-01 | 2022-08-23 | 上大新材料(泰州)研究院有限公司 | Blast furnace gas injection device, blast furnace gas injection system and method |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4303230A (en) * | 1978-11-28 | 1981-12-01 | William Bleloch | Apparatus for the production of steel and iron alloys |
SU985040A1 (en) * | 1981-07-29 | 1982-12-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники | Blast furnace blast tuyere |
DE4136274A1 (en) * | 1991-11-04 | 1993-05-06 | Kortec Ag, Zug, Ch | METHOD AND DEVICE FOR PROTECTING A BLOWING DEVICE ARRANGED IN A HOT WIND LINE OF A BLAST FURNACE |
UA22614U (en) * | 2006-12-04 | 2007-04-25 | Illich Mariupol Metallurg Works Ojsc | Air tuyere of the blast-furnace |
RU2377313C1 (en) * | 2008-05-06 | 2009-12-27 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Feeding method of natural gas into blast furnace |
-
2010
- 2010-06-07 RU RU2010123224/02A patent/RU2449022C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4303230A (en) * | 1978-11-28 | 1981-12-01 | William Bleloch | Apparatus for the production of steel and iron alloys |
SU985040A1 (en) * | 1981-07-29 | 1982-12-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники | Blast furnace blast tuyere |
DE4136274A1 (en) * | 1991-11-04 | 1993-05-06 | Kortec Ag, Zug, Ch | METHOD AND DEVICE FOR PROTECTING A BLOWING DEVICE ARRANGED IN A HOT WIND LINE OF A BLAST FURNACE |
UA22614U (en) * | 2006-12-04 | 2007-04-25 | Illich Mariupol Metallurg Works Ojsc | Air tuyere of the blast-furnace |
RU2377313C1 (en) * | 2008-05-06 | 2009-12-27 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Feeding method of natural gas into blast furnace |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2803301C1 (en) * | 2022-12-22 | 2023-09-12 | Дмитрий Александрович Игонин | Blast furnace tuyere |
RU2803305C1 (en) * | 2023-03-02 | 2023-09-12 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Blast-furnace tuyere |
RU2820434C1 (en) * | 2023-06-29 | 2024-06-03 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники" | Method of cooling blast tuyeres of blast furnace and system for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010123224A (en) | 2011-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1239716C (en) | A gas injection lance | |
CN1255557C (en) | Device for blowing gas into metallurgical furnace | |
US20110049256A1 (en) | Method and device for treating charged hot gas | |
CN101408379A (en) | Apparatus for injecting gas into a vessel | |
CN106367557A (en) | Method for treating converter mouth slag through oxygen blowing by oxygen lance | |
CN102607282A (en) | Tuyere for iron making furnace | |
RU2449022C2 (en) | Method for cooling air blowing tuyere and supplying natural gas to blast furnace, and device for its implementation | |
US4140302A (en) | Jet impingement cooling device | |
US20230015434A1 (en) | Coaxial Dual Supersonic Speed Oxygen Flow Coherent Oxygen Lance | |
CN102031338B (en) | Method for nitriding molten steel stably | |
CN204185437U (en) | A kind of protection mechanism being applicable to the process burner of air-flow bed coal-gasification stove | |
JP2008190854A (en) | Apparatus for injecting gas into vessel | |
CN107151719A (en) | A kind of blast furnace crucibe | |
US3525508A (en) | Injection lance with an immersible nozzle | |
CN202359181U (en) | Oxygen lance water cooling device for bottom blowing lead smelting furnace | |
CN105486091A (en) | Oxygen lance for smelting of molten pool | |
CN102212632A (en) | Air-cooled blast-furnace tuyere and air supply system thereof | |
CN202519277U (en) | Intermediate sleeve of blast-furnace tuyere | |
JP2011202236A (en) | Top-blowing lance for converter, and method for operating converter | |
CN101310027B (en) | Tuvere tuyere of melter-gasifier | |
KR100962168B1 (en) | Tuyere nozzle for protecting from heating damage by blast furnace | |
RU167353U1 (en) | MELT BLOWING Lance | |
SU985040A1 (en) | Blast furnace blast tuyere | |
SU949004A1 (en) | Blasting tuyere of blast furnace | |
RU216595U1 (en) | Blast furnace lance |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160608 |