SU1694652A1 - Способ ввода реагентов в фурменный прибор доменной печи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к доменному производству , и может быть использовано при подаче топлива и дуть  в печь. Целью изобретени   вл етс  снижение расхода кокса путем повышени  полноты взаимодействи  топливно-дутьевых компонентов. Способ ввода реагентов в фурменный прибор доменной печи включает подачу гор чего дуть  и топлива, вводимого сопутно дутьевому потоку, и отличаетс  от известного тем, что топливо перед истечением формируют на горизонтальном пр молинейном участке в виде кольцевой струи, при этом длина участка составл ет 6-8 диаметров средней линии кольцевой струи. 5 ил, 1 табл.

Description

СО

с

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к способам ввода реагентов в фурменный прибор доменной печи.

Целью изобретени   вл етс  снижение расхода кокса путем повышени  полноты взаимодействи  топливно-дутьевых компонентов .

Сущность способа заключаетс  в том, что топливо перед истечением формируют на горизонтальном пр моугольном участке в виде кольцевой струи, при этом длина участка составл ет 6-8 диаметров средней линии кольцевой струи.

На фиг.1 схематически показан способ ввода реагентов в фурменный прибор доменной печи; на фиг.2 - эпюры плотностей и профил  скоростей: дуть , топлива, их смеси -дл  прототипа: на фиг.З - 5 - то же, дл  предлагаемого решени .

Согласно изобретению высокотемпературное обогащенное дутье 1 подают в полость дутьевого сопла 2 фурменного прибора, в выходной части которого ввод т топливо 3 в виде кольцеобразной струи 4 со сквозным центральным каналом 5, через который часть дуть  в количестве 0,4 - 1,5% поступает в зону истечение топлива. Перед истечением в полость сопла 2 топливо формируют на горизонтальном пр молинейном участке по оси сопла, при этом длина участка формировани  составл ет 6 - 8 диаметров средней линии кольцевой струи dcp.

Подача топлива в полость дутьевого сопла 2 происходит в виде полого цилиндра, окруженного с внутренней и наружной поверхности дутьем, что приводит к взаимодействию трех сопутных потоков.

о

2

ON СЛ

Ю

Центральный дутьевой поток, в процессе непосредственного контакта с кольцевым топливным, поджигает его, что сопровождаетс  мгновенным расширением последнего с возрастанием реакционной поверхности, вступающей во взаимодействие о основным потоком дуть . При этом контакт топливных и дутьевых компонентов происходит под непрерывным воздействием усиливающейс  поперечной (радиальной) турбулизации, источник которой расположен в центральной части дутьевого канала.

До полного распределени  углеводородных компонентов в периферийные слои дуть  максимальный температурный уровень сосредоточен в приосевой области, что активизирует радиальное смещение и усредн ет плотность топливно-дутьевого потока за счет развити  поперечных пульсаций, поступающих с центра при воспламенении , при этом происходит поперечное усреднение температурного уровн  потока, В св зи с расположением источника радиальной турбулизации в центральной части, происходит равномерное насыщение углеводородными компонентами дутьевого потока по всему объему полости сопла 2. Таким образом, подача в полость дутьевого сопла 2 кольцевой струи топлива коакси- ально дутью, т.е. с наружной и внутренней оболочкой дуть , обеспечивает усиление поверхности контакта и повышение равномерности и плотности потока технологически требуемой однородности смеси в пределах фурменного прибора, что, в свою очередь, обеспечивает интенсивное окисление углевородородов и предотьра- щает сажеобразование при термическом разложении той части, дл  окислени  которой не хватает кислорода из-за плохой организации взаимодействи  компонентов.

Радиальный процесс взаимодействи  топливно-дутьевых компонентов при предельном их поступлении выравнивает профиль скорости смешанного потока и снижает величину гребней в эпюре скоростей (см.фиг.З и пример конкретного выполнени ). Указанный процесс активизируетс  за счет предварительного формировани  топливного потока на горизонтальном пр молинейном участке длиной 6-8 диаметров средней линии струи непосредственно перед истечением. Такое формирование кольцевой струи приводит к увеличению ее поперечной сплошности в пределах топливного тракта, к устранению застойных и вихревых зон. Это стабилизирует истечение такой струи, характеризующейс  значительно меньшей толщиной топливного потока в

сравнении с круглой струей, и повышает дальнобойность струи после ее истечени , а это дополнительно способствует усреднению компонентов на сравнительно коротком пути. В результате резко повышаетс  степень окислени  топлива, что приводит к существенной величине экономии кокса.

Уменьшение длины пр молинейного участка менее нижнего значени  указанного предела приводит к потере сплошности и по влению неорганизованной продольной пульсации топливной струи - за счет заметного вли ни  застойных зон и вихревых контуров при повороте струи. Это приводит

в процессе истечени  к продольному искажению профил  скорости смешанного потока , к насыщению углеводородными компонентами преимущественно центрального сло  топливно-дутьевого потока, что в

конечном итоге не обеспечивает экономию кокса.

Увеличение длины пр молинейного участка более верхнего значени  указанного предела повышает гидравлическое сопротивление топливного тракта. Это снижает эффект взаимодействи  кольцевой топливной струи с центральной дутьевой струей, что способствует выделению сажистого углерода в приосевой области и

снижению поперечной однородности потока в целом, что в конечном итоге также снижает показатели по расходу кокса. При длине пр молинейного участка, равной 6 диаметрам средней линии топливной струи,

застойные зоны в топливном тракте незначительны и нос т локальный характер, не оказывающий заметного вли ни  на гидродинамику струи. При этом вихревые контуры периодически по вл ютс  и исчезают,

т.е. режим течени  носит переходный характер . Это в свою очередь, приводит к непродолжительному искажению профил  скорости и гаситс  самопроизвольно. При этом, концентраци  углеводородсодержащих компонентов по сечению потока достаточно равномерна, т.е. достигаетс  равноплотность потока, а эпюра скорости близка к средней скорости.

При длине пр молинейного участка, равной восьми диаметрам средней линии топливной струи, гидравлическое сопротивление топливного и центрального дутьевого трактов незначительно возрастает (рост

гидравлического сопротивлени  составл ет не более 3%). При этом выделени  сажистого углерода не наблюдаетс , поток достаточно однороден, т.е. равноплотен по сечению.

Пример. Исходные данные:

место реализации - доменный цех мет- комбината Запорожсталь, доменна  печь полезным объемом 1513 м3;

количество фурменных приборов 16 шт.;

расход дуть  на печь 2660 м /мин;

расход природного газа на печь 260 м3/мин;

температура дуть  1200°С;

температура природного газа 20°С;

давление дуть  315 МПа;

давление природного газа 600 МПа;

степень обогащени  дуть  кислородом 27%;

продолжительность опробовани  12 мес.

Результаты опытно-промышленного опробовани .

Сопоставление данного способа производили с известным способом, изложенным в за вке в качестве прототипа. На фиг.2 -5 показаны эпюры скоростей потока дуть  1, топлива в сопле 2, дуть , проход щего через центральную трубу,и результирующа  эпюра скорости газового потока в сопле фурменного прибора. Эпюры скоростей построены дл  сечени ,отсто щего от выходного торца фурмы на рассто нии 200 - 300 мм. Эпюры плотностей подобным эпюрам скоростей газовых потоков.

На фиг.2 показан случай, соответствующий прототипу за вл емого способа; на фиг.З - случай, соответствующий за вл е0

5

0

5

0

5

мому способу; на фиг.4 - случай, при кото ром длина горизонтального пр молинейного участка меньше за вл емого предела и равна четырем диаметрам средней линии кольцевой струи; на фиг.5 - случай, при котором длина горизонтального пр молинейного участка больше за вл емого предела и равна дев ти диаметрам средней кольцевой струи.

Видно, что на фиг.З профиль скорости и, соответственно, плотности наиболее ровный по сечению топливно-дутьевого потока, что приводит к наибольшей степени окислени  топлива. Результаты взаимодействи  топливно-дутьевых компонентов в виде конечного результата, т.е. экономии кокса представлены в прилагаемой таблице.

Таким образом, максимальна  экономи  кокса 4-6 кг/т чугуна достигаетс  при величине l/dcp 6-8, котора   вл етс  оптимальной.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ ввода реагентов в фурменный прибор доменной печи, включающий подачу гор чего дуть  и топлива, вводимого сопут- но дутьевому потоку, отличающийс  тем, что, с целью снижени  расхода кокса за счет повышени  полноты взаимодействи  топливно-дутьевых компонентов, толливо перед истечением формируют в виде кольцевой струи на горизонтальном пр молинейном участке, длина которого составл ет 6-8 диаметров средней линии кольцевой струи.

   (. f ( (

   L v л. х

   и

   V

   Фиа /

   Фиг. 2

   Фие.Ъ

   Фиг. 4