SU1696490A1 - Инжекционна фурма - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано в мартеновском и конвертерном производстве. Цель изобретени  - интенсификаци  процесса наВода Вода грева шихты,увеличение производительности печи и снижение расходов топлива, чугуна и раскислителей за счет увеличени  инжекционной способности фурмы и работы ее в режиме горелки. Инжекционна  фурма состоит из концентрически расположенных труб, образующих тракты 1 и 2 подвода ю отвода охла ждающей воды, центрального тракта 3, каналов 4, соедин ющих центральный тракт с атмосферой печи , трубы 5 с инжекционным соплом 6, жаропрочных пластин 7, головки с соплами 9 дл  подачи газокислородной смеси и топ- ливоподвод щей трубы 10 с соплом 11. Наличие трубы 10 позвол ет увеличить инжекционную способность фурмы, использовать ее как горелку, что интенсифицирует процесс выплавки стали и позвол ет снизить расход энергоносителей. 1 ил., 1 табл. W т Ё

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталеплавильному 'производству, и может быть использовано при выплавке стали в подовых печах и конвертерах.

Цель изобретения - интенсификация процесса нагрева шихты, увеличение производительности и снижение расходов топпива, чугуна и раскислителей путем :увеличения инжекционной способности ^; фурмы и применения ее в качестве горелки.

На чертеже изображена инжекционная фурма, продольный разрез.

Фурма состоит из концентрически расположенных труб системы охлаждения, об? разующихтракты 1 и 2 для подвода и отвода охлаждающей воды, центральный тракт 3, каналы 4, соединяющие центральный тракт с атмосферой печи, с размещением в центральном тракте 3 трубы 5 для подачи высокоскоростного потока окислителя, оборудованной на выходе инжекционным соплом 6, к которому с помощью шарнирных устройств прикреплены пластины 7 из ; жаропрочного материала. Трубы 8 соединены с головкой, которая имеет несколько (например, ше£ть) цилиндрических (или щелевых) сопел 9 для подачи газокислородной смеси. По продольной оси фурмы ·; установлена топливоподводящая труба 10 ( диаметром, равным 0,4-0,6 диаметра ин( жекционного сопла с топливным соплом 11, { причем расстояние между торцами инжекi ционного 6 и топливного 11 сопел по ходу ί газового потока составляет 4-10 диаметров инжекционного сопла 6.

I Фурма работает следующим образом.

По каналу топливоподводящей трубы 10 через сопло 11 подают часть топлива от общего его расхода, а по каналу трубы 5 окислитель. Поток кислорода, выходящий из инжекционного сопла 6 и движущийся вдоль цилиндрической поверхности трубы 8, создает разрежение, за счет которого в центральный тракт 3 через каналы 4 подсасываются из рабочего пространства печи высокотемпературные продукты сгорания. Поток газообразного топлива, истекающий через сопло 11, создает дополнительное разрежение в районе сопла, что увеличивает инжекционную способность фурмы.

Инжектируемые продукты сгорания, смешиваясь с потоком кислорода, нагревают его и образуют высокотемпературную газокислородную смесь, предназначенную для окисления топлива в период нагрева шихты, а также примесей расплава в период продувки ванны. За счет повышения температуры кислорода скорость истечения газокислородной смеси через сопла 11 уве личивается и улучшается процесс перемешивания топлива с газокислородной смесью, в результате чего образуется жесткий факел с высокой кинетической и тепловой энергией, позволяющей интенсифицировать процесс нагрева шихты путем увеличения теплоотдачи от факела к шихте.

Наличие в центральном тракте дополнительной топливоподводящей трубы диаметром, равным 0,4-0,6 диаметра инжекционного сопла, выходное отверстие которой отстоит от торца сопла инжектора по ходу движения газового потока на расстоянии, равном 4-10 диаметрам инжекционного сопла, позволяет увеличить инжекционную способность фурмы, а также использовать фурму как сводовую газокислородную горелку для отопления подовых печей.

Улучшение инжекционной способности фурмы путем установки топливоподводящей трубы с указанными параметрами обусловлено увеличением дальнобойности инжектирующей струи, движущейся вдоль поверхности, и вовлечением за счет этого дополнительных порций инжектируемого газа.

Наличие топливоподводящей трубы в центральном тракте фурмы не сказывается существенно на ее инжекционной способности, если срез грубы находится на начальном участке струи, т.е. до 4 диаметров сопла инжектора, так как на начальном участке струи профиль скоростей изменяется незначительно.

При выдвижении трубы по оси потока свыше 10 диаметров сопла кратность инжекции не изменяется, а размеры камеры смешения увеличиваются, что приводит к дополнительным тепловым потерям с охлаждающей фурму водой и перерасходу топлива. Инжекционная способность фурмы при расположении топливоподводящей трубы по оси инжектирующего потока также обусловлена диаметром этой трубы, который составляет 0,4-0,7 диаметра сопла инжектора. Если диаметр трубы меньше 0,4 диаметра сопла инжектора, т.е. диаметр трубы приближается к нулевым значениям, то инжекционная способность фурмы остается на уровне фурм без топливоподводящёй трубы, так как в этом случае максимальные значения скоростей инжектирующего потока сдвигаются незначительно по отношению к поверхности контакта инжектирующей и инжектируемой среды.

Если диаметр газоподводящей трубы больше 0,6 диаметра инжекционного сопла, кратность инжекции фурмы снижается вследствие уменьшения пропускной способности сопла инжектора.

Использование инжекционной фурмы с повышенной инжекционной способностью в качестве горелок в периоды завалки и прогрева шихты позволяет получить за счет увеличения температуры и скорости истечения окислителя высокий скоростной факел, пронизывающий слой шихты во всю его глубину, обеспечивая интенсивный теплообмен и скоростной нагрев шихты, что позволяет увеличить долю лома в шихте, снизить расход чугуна, сократить длительность периодов завалки и прогрева.

В периоды плавления и доводки фурмы погружают в металл и процесс рафинирования металла осуществляется аналогично топливно-кислородной продувки. Природный газ, поступая в зону взаимодействия окислителя с расплавом, снижает окислительный потенциал газовой фазы и теплонапряженность очага продувки, вследствие чего снижаются угар, окисленность металла и запыленность дымовых газов. В периоды плавления и доводки плавки из ванны печи интенсивно выделяется окись углерода, которая частично инжектируется вместе с печными газами из рабочего пространства печи в центральный тракт фурмы, где дожигается до двуокиси углерода, что обуславливает дополнительные повышения температуры и скорости истечения газокислородной смеси.

С увеличением объемов и скорости истечения смеси из сопел фурмы возрастает интенсивность перемешивания металла, вследствие чего увеличивается теплоотдача от факела торцовых горелок к ванне печи и усвоение расплавом кислорода атмосферы печи, что позволяет нагревать ванну до заданных температур уменьшенным расходом топлива. За счет подачи природного газа в очаг продувки и дожигания окиси углерода в центральном тракте фурмы снижается окислительный потенциал газовой фазы и, как следствие, окисленность металла, что позволяет снизить расход раскислителей,

П р и м е р. В мартеновском цехе металлургического комбината 500-тонная мартеновская печь оборудована тремя инжекционными фурмами. В отличие от ранее применяемых инжекционных фурм по оси фурмы установлена топливоподводящая труба, причем на I серии плавок испытывают фурмы с топливоподводящей трубой, выходное отверстие которой отстоит от среза инжекционного сопла по ходу потока окислителя на расстоянии, равном 4 диаметрам «инжекционного сопла, равного 40 мм, т.е.

160 мм. На II серии плавок это расстояние отвечает 7 диаметрам (280 мм), а на III серии плавок - 10 диаметрам (400 мм). Диаметр сопла инжектора составляет 40 мм, диаметр топливоотводящей трубы - 16, 20 и 24 мм.

В период завалки и прогрева фурмы располагают на расстоянии 1 м от поверхности шихты и к ним подают 2100 м³/ч природного газа и 4200 м³/ч кислорода, т.е, на одну фурму поступает 700 м³/ч топлива и 1400 м³/ч кислорода. В этот период инжекционные фурмы работают как мощные сводовые горелки с предварительным подогревом окислителя. На торцовые горелки расход природного газа составляет 2000 м³/ч, общий расход топлива на печь остается на уровне работы печей текущего производства. В период плавления и доводки фурмы опускают в ванну и продувку ведут на линий раздела шлак-металл. Расход кислорода поддерживают на прежнем уровне, а расход природного газа сокращают до 100 м³/ч на одну фурму.

Основные технико-экономические показатели работы 500-тонной мартеновской печи, оборудованной сводовыми инжекционными фурмами, при различном расположении топливоподводящей трубы по отношению к соплу инжектора и без нее приведены в таблице.

Изданных, приведенных в табл. 1, Следует, что применение инжекционных фурм в качеств? горелок и продувочных фурм с повышенной инжекционной способностью позволяет сократить длительность плавки на 0,3-0,45 ч, снизить удельный расход топлива на 3,9-4,1 кг/т, чугуна -.20 кг/т, ферросплавов - 0,4-0,6 кг/т и увеличить производительность печи на 1,2-2,8 т/ч по сравнению с плавками текущего производства, на которых применяются инжекционные фурмы без топливоподводящей трубы. Причем минимальные значения улучшения технико-экономических показателей относятся к инжекционным фурмам, у которых расстояние между соплом инжектора и выходным отверстием топлиподводящей трубы составляет 4 и 10 диаметров инжекционного сопла, а максимальные значения - относятся к фурмам, у которых указанное расстояние составляет 7 диаметров сопла инжектора (280 мм).

Таким образом, использование инжекционных фурм с увеличенной инжекционной способностью за счет установки топливоподводящей трубы диаметром, равным 0,4-0,6 диаметра инжекционного сопла, на расстояние 4-10 диаметра сопла инжектора по ходу потока окислителя и работы инжекционных фурм в режиме горелки позволяет сократить длительность плавки и удельный расход условного топлива на 5%, чугуна - на 3,4%, раскислителей (ферромарганца) - на 17%, а также увеличить производительность на 6%. 5

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Инжекционная фурма, содержащая концентрически расположенные трубы системы охлаждения, центральный тракт, каналы, соединяющие центральный тракт с атмосферой печи с размещением в центральном тракте трубы для подачи высокоскоростного потока окислителя, раз мещенное на выходе инжекционное сопло, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса нагрева шихты, увеличения производительности и снижения расходов топлива, чугуна и раскислителей путем увеличения инжекционной способности фурмы, по оси фурмы установлена топливоподводящая труба диаметром, равным 0,4-0,6 диаметра инжекционного 10 сопла, при этом выходное отверстие топливоподводящей трубы отстоит от среза инжекционного сопла на расстоянии, равном 4-10 его диаметрам по ходу движения газового потока.

   Технико-экономические показатели работы печи Инжекционные фурмы без топливопроводящей трубы Данные при расстоянии между соплом инжек- тора и соплом топливоподводящей трубы, мм 160 280 400 Длительность плавки, ч, в том числе: 10,50 10,20 10,04 10,10 завалка+прогрев 4,53 4,18 4,13 4,18 плавление+доводка 4,56 4,56 4,50 4.40 Удельный расход, кг/т: лом 543 563 563 563 чугун 584 564 564 564 топливо 104,6 101,0 100,7 100,5 кислород 41,3 45,0 44,0 43.5 раскислители (ферромарганец) 4,2 3,8 3,7 3,6 Количество инжектируе. мых продуктов сгорания фурмой, м³/ч 600 630 900 900 Тепловая нагрузка, мВт 38,9 38,9 38,9 38,9 Выход жидкой стали, % 89,9 90,4 90,8 90,8 Производительность печи, т/ч 45,7 46,9 47,8 48,5

   гТ ......