SU922152A1

SU922152A1 - Blast furnace tuyere

Info

Publication number: SU922152A1
Application number: SU802968339A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Леонидович Дзюба; Николай Анатольевич Кияшко; Юрий Иванович Васильев; Виталий Николаевич Компаниец
Original assignee: Коммунарский горно-металлургический институт
Priority date: 1980-08-01
Filing date: 1980-08-01
Publication date: 1982-04-23

Description

(5) СОПЛО ФУРМЕННОГО ПРИБОРА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ(5) SOPLO DOUBLE FURNACE DEVICE

II

Изобретение относитс к металлургии , а именно к конструкции фурменных приборов доменных печей, и может быть использовано дл подачи в доменные печи дуть с топливными добавками.The invention relates to metallurgy, in particular to the construction of blast furnace tuyere stock devices, and can be used to supply blast furnaces with fuel additives to blast furnaces.

В насто щее врем широкое распространение получило использование в доменном производстве углеводородных топливных добавок (природный газ, нефть, мазут), подаваемых в печь совместно с гор чим дутьем, что позвол ет улучшить ход доменного процесса и добитьс экономии кокса.Nowadays, the use of hydrocarbon fuel additives (natural gas, oil, fuel oil) in the blast furnace production along with hot blast is widely used in the blast furnace production, which makes it possible to improve the blast furnace process and save coke.

.Однако указанный прием дает желаемые результаты лишь при условии обеспечени требуемого соотношени расходов дуть и топливных добавок, что на практике св зано с решением р да важных проблем технического характера .However, this technique gives the desired results only if the required cost ratio of blowing and fuel additives is ensured, which in practice is connected with solving a number of important technical problems.

Тик, требуемое соотношение можно обеспечить лишь при условии точного измерени расходов гор чего дуть и топлива, а также при условии прааильной подачи топливачерез фурменный прибор в печь.The tick, the desired ratio can only be achieved if the costs of hot blowing and fuel are accurately measured, as well as under the condition that the fuel is properly fed through the tuyere unit to the furnace.

Дл решени этих вопросов на практике фурменные приборы снабжают разп личными приспособлени ми, обеспечиваю щими измерение расхода гор чего дуть и правильную подачу топлива в печь.To solve these questions in practice, tuyere instruments provide various devices that measure the consumption of hot blowing and the correct flow of fuel into the furnace.

В силу неблагопри тных условий,. существующих в фурменном приборе (вы10 сока температура, высокие скорости потока, запыленность), проблема измерени расходов дуть не может быть решена с применением различных широко известных расходомеров (ротацион15 ных, тепловых и др).Due to unfavorable conditions. existing in a tuyere instrument (high temperature, high flow rates, dustiness), the problem of measuring flow rates cannot be solved using various well-known flow meters (rotary, thermal, etc.).

Наиболее целесообразным в этих услови х вл етс применение расходомерных устройств, определ ющих рас ход по разности между полным и ста20 тическим давлением в потоке (или полным давлением и разрежением в.потоке ) . К таким устройствам, в частности , относитс так называемые напорные или щелевые трубки, В отличие от других примене мых.дл этой же цели устройств (диафрагм, дросселирую1чих проспособлений), они практи , чески не измен ют проходного, сечени фурменного прибора, хорошо работают в услови х запыленного потока и обеспечивают достаточно высокую точность измерени 11. Однако, ввиду высоких температур (до ), эти усГройства, даже изготовленные из жаропрочных мате риалов , обладают весьма коротким сроком службы. Поэтому на практике их устанавливают в фурменные приборы лишь периодически, на крро;гкое вр м ,. необходимое дл сн ти расходных характеристик фурменного прибора, ос нащенного устройствами отбора давле .нк1Я на месУном сужении, а в дальней шем о расходе дуть в процессе эксплуатации доменной печи суд т по най хденным характеристикам, т.е. па пере паду давлени на местном сужении фур менного прибора. При этом, вследствие разгара футеровки прибора в месте у стайовки устройства отбора (jaBлени ,.ошибки могут со временем доходить до 20%, что не дбecпeчивaet требуемую точность «соотношени расходов дуть ,и дополнительного топлива даже при условии систематических прверок, которые сами по себе вл ют с весьма трудоемкой операцией. Гораздо большей устойчивостью к воздействию высоких температур обладают имеющие конструктивное сходство с напорными трубками устройства дл подачи в печи дополнительного топлива. , . . , ,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс сопло фурменного прибора, содержащее установленное в его стенке устройств дл подачи углеводородного топлива и распылител ,, включающее две коаксиальные труб ки, -выходное отверстие наружной из которых ориентировано по направлению потока чуть . Высока стойкость этого устройства объ сн етс охлаждающим действием протекающих по нему распылител и Топлива, температура которых не пр вышает 100-150 С С2. Однако в силу указанных причин фурменный прибор, оборудованный известным устройством, не может обеспе 9 24 чить оптимального соотношени расходов дуть и топлива, что, как уже указывалось, не позвол ет добитьс ровного хода доменного процесса в .каждом из секторов доменной печи. Целью изобретени вл еТс оптимизаци дутьевого режима доме1; ного процесса путем точного поддержани требуемого соотношени расходов дуть и .топлива. Поставленна цель достигаетс тем, что в сопле фурменного прибора, содержащем установленное в его стенке устройство дл пода.чи топлива и распылител , включающее две коаксиальные трубки, выходное отверстие наружной из которых ориентировано по направлению потока дуть , на внешней поверхности наружной трубки выполнены приемник статического давлени и щелевой приемник полного давлени , длина : щели которого составл ет 1-2 внутренних радиуса сопла, а трубки установлены под углом 60-90 к продольной .оси последнего. При этом выходной конец внутрен ей трубки расположен на уровне стен ;и сопла. .. . благодар охлаждающему действию протекающих по трубкам топлива и распылител срок службы установленного в фурменном приборе устройства увеличиваетс до 6 мес цев и становитс ., практически равным межремонтному срО ку службы самой фурмы. При этом, вследствие наличи приемников давлени , обеспечиваетс возможность посто нного измерени полного и статического давлени потока дуть , разность между которыми позвол ет в любой момент времени оценить с достаточно высокой точностью ,5) расход дуть и, в соответствии с этим, отрегулировать расход дополнительного топлива дл обеспечени требуемого соотношени дутье-топливные добавки. На чертеже изображен фурменный прибор, вид сбоку в разрезе. ,: Фурменный прибор содержит корпус 1(на чертеже показана стенка сопла) и закрепленное на его стенке устройство дл подачи топлива и распылител , включающее коаксиальные трубки 2и 3f разделенные кольцевым зазором и св занные с источниками, соответственно , воздуха и, например-, мазута. 5 Наружна трубка 2 выступает внутр корпуса и имеет выходное отверстие,, ориентированное по направлению поток дуть и предназначенное дл подачи смеси топливо-распылитель в централь ную часть канала сопла. Выходной конец внутренней трубки 3 расположен на уровне внутренней г(о вёрхности стенки сопла. На наружной поверхности трубки 2 выполнены щелевые приемники и 5 соответственно .полного и статического давлени . Приемники св заны каналами с устройством дл измерени разности давлений,, например дифманометром Сна чертеже не показан). Длина щелей приемников равна одному внутреннему радиусу сопла, что обеспечивает полное перекрытие щелью всего пол скоростей потока, от мини мальной скорости у стенок сопла до максимальной в центре потока. При размещении трубок вблизи фурмы, не менее чем в одном метре от колена фурменного прибора, поток в месте измерени давлени можно считать бли ким к правильному и длина щелей прие ников равна одному внутреннему радиу су сопла, может, как указано, считат с достаточной дл точного измерени полного давлени . Однако при И31 ерении сильно деформированных потоков усредненное давление можно получить лишь перекрыв потЪк по всему сечению В этом случае наружную трубку следует продлить до противоположной стенки сопла и увеличить длину щели приемника полногсг давлени до двух внут ренних радиусов сопла. Выходное отверстие при этом будет выполнено в средней части трубки. Приемник ста|тического давлени может быть выполнен либо щелевым, либо в виде обычного отверсти в стенке наружной тру ки, сообщающегос с каналом. Угол установки трубок по отношению к продольной оси сопла,лежит в пределах 60-30 . В указанных пределах наклон трубки с приемником, давле ни , не вли ет существенным образом на точность измерени давлени . ПрО веденный расчет показывает, что при установке трубки под углом 60° погреш ность измерени , по сравнению с установкой ее под пр мым углом, не превышает 3,5. Расчет потерь напора при наклоне трубки проводитс с использо ванием управлени Дарси-Вейсбаха. При 2« установке трубок под углом меньше 90 длина щели приемника полного давлени должна быть, соответственно, увеличена дл обеспечени полного перекрыти пол скоростей потока. Фурменный прибор работает следующим образом. При работе доменной печи через трубки 2 и 3 подают, соответственно, распылитель (воздух) и топливо (мазут ) . При этом распылитель проходит по кольцевому зазору между трубками, смешиваетс в полости А трубки 2с топливом и образовавша с воздушнотопливна смесь выбрасываетс через выходное отверстие трубки 2 в направ-лении фурмы. Истечению смеси из трубки 2 способствует также разрежение за ней, создаваемое потоком гор чего дуть .: Одновременно с подачей дополнительного топлива и распылител через трубки 2 и 3 осуществл етс измерение .с помощью щелевых приемников 4 и 5 соответственно полного и статического давлени потока дуть , разность между которыми позвол ет в любой моп мент времени оценить с достаточной точностью расход дуть и в соответствии с этим отрегулировать расход дополнительного топлива. Протекающа по трубке 2 смесь мазута и воздуха, имеюща сравнительно низкую температуру (100-150°С), интенсивно охлаждает изнутри указанную трубку, что резко повышает стойкость и срок службы последней. Если обыч- . на щелева трубка сгорает .в потоке дуть через 1-1,5 ч, то. описанное устройство, изготовленное, например, из стали XHyOfO,сохран ет работоспособность в течение 6 мес цев, что соответствует межремонтному сроку службы самой фурмы. Предлагаемое устройство способно обеспечить точное измерение расхода . дуть при условии запыленности последнего , так как эксплуатационные испытани щелевых расходомерных трубок показывают, что они сохран ют работоспособность при забитии пылью даже на 60. Конструкци предлагаемого прибора позвол ет в ходе подачи дуть одновременно решить задачу как подачи дополнительного топлива, так и точного посто нного измерени расхода дуть , что- обеспечивает возможUnder these conditions, the most suitable is the use of flow meters that determine the flow rate by the difference between the total and static pressure in the flow (or the total pressure and rarefaction of the flow). Such devices include, in particular, the so-called pressure or slotted tubes. Unlike other devices used for the same purpose (diaphragms, throttling arrangements), they practically do not alter the flow pattern, the sections of the tuyere device work well. conditions of dusty flow and provide a sufficiently high accuracy of measurement 11. However, due to high temperatures (up to), these devices, even made of heat-resistant materials, have a very short service life. Therefore, in practice, they are installed in tuyere instruments only periodically, on a crust; The necessary to remove the consumption characteristics of the tuyere device, which is made up of pressure devices for the selection of pressure on the monthly constriction, and in the future, the flow rate during the operation of the blast furnace is judged by the same characteristics, i.e. pressure drop at the local narrowing of the pump instrument. At the same time, due to the height of the lining of the device at the location of the selection device (jaBen, errors can reach up to 20% over time, which does not achieve the required accuracy of the ratio of blowing costs and additional fuel, even under the condition of systematic testing, which by themselves with a very labor-intensive operation. The structurally similar to the pressure tubes of the device for supplying additional fuel to the furnace are much more resistant to the effects of high temperatures. The technical essence and the achieved result is the nozzle of the tuyere instrument containing the hydrocarbon fuel and atomizer supply devices installed in its wall, which includes two coaxial tubes, the outflow opening of which is oriented in the direction of flow slightly. High durability of this device It is removed by the cooling effect of the nebulizer and fuel flowing through it, the temperature of which does not exceed 100-150 ° C2. However, for the above reasons, a tuyer device equipped with a known device cannot provide an optimal ratio of costs to blow and fuel, which, as already indicated, does not allow achieving a smooth progress of the blast furnace process into each of the blast furnace sectors. The aim of the invention is to optimize the blow mode of house1; process by accurately maintaining the required cost ratio of blowing and fuel. This goal is achieved by the fact that in the nozzle of the tuyere device, containing a device for supplying fuel and a dispenser mounted in its wall, comprising two coaxial tubes, the external outlet opening of which is directed in the direction of the flow blowing, a static pressure receiver is made on the outer surface of the outer tube and a full-pressure slit detector, the length: of which slit is 1-2 of the inner radius of the nozzle, and the tubes are set at an angle of 60-90 to the longitudinal axis of the latter. At the same time, the output end of the inner tube is located at the level of the walls, and the nozzles. .. thanks to the cooling effect of the fuel and atomizer tubes running through it, the service life of the device installed in the tuyer device increases to 6 months and becomes almost equal to the repair time of the tuyere itself. In this case, due to the presence of pressure receivers, it is possible to continuously measure the total and static pressure of the flow to blow, the difference between which allows at any time to estimate with sufficiently high accuracy, 5) the flow to blow and, accordingly, adjust the flow of additional fuel. to provide the desired ratio of blast-fuel additives. The drawing shows a tuyere device, a side view in section. The tuyere device comprises a housing 1 (the nozzle wall is shown in the drawing) and a device for supplying fuel and an atomizer mounted on its wall, including coaxial tubes 2 and 3f separated by an annular gap and connected to sources of, respectively, air and, for example, fuel oil. 5 The outer tube 2 protrudes inside the housing and has an outlet opening, a directional flow of blowing and a fuel-atomizer intended for supplying the mixture to the central part of the nozzle channel. The output end of the inner tube 3 is located at the level of the inner g (about the nozzle wall elevation. On the outer surface of the tube 2 there are slot-hole receivers and 5 total and static pressure, respectively. The receivers are connected by channels to a device for measuring pressure differences, for example, a differential pressure meter. shown). The length of the slits of the receivers is equal to one inner radius of the nozzle, which ensures that the gap completely covers the entire flow velocity field, from the minimum velocity at the nozzle walls to the maximum at the center of the flow. When placing tubes near the tuyere, not less than one meter from the knee of the tuyere instrument, the flow at the pressure measurement site can be considered close to the correct one and the length of the slits of the detectors is equal to one internal radius of the nozzle, as indicated, can be considered sufficient for accurate total pressure measurements. However, in case of a highly deformed flow at the E31, the averaged pressure can only be obtained by cutting off the flux over the entire cross section. In this case, the outer tube should be extended to the opposite wall of the nozzle and the slot length of the full pressure receiver should be increased to two inner radii of the nozzle. The outlet will be made in the middle of the tube. The static pressure receiver can be made either in a slot or in the form of a usual hole in the wall of the outer pipe, which communicates with the channel. The installation angle of the tubes relative to the longitudinal axis of the nozzle lies in the range of 60-30. Within these limits, the inclination of the tube with the receiver, the pressure, does not significantly affect the accuracy of the pressure measurement. The calculation shows that when installing the tube at an angle of 60 °, the measurement error, as compared to installing it at a right angle, does not exceed 3.5. Calculation of head loss when the tube is tilted is carried out using Darcy-Weisbach control. With 2 "tubes installed at an angle of less than 90, the slit length of the total pressure receiver must be increased accordingly to ensure complete overlap of the flow velocity field. Tuyere device works as follows. During operation of the blast furnace, a spray (air) and fuel (fuel oil) are supplied via pipes 2 and 3, respectively. In this case, the atomizer passes through the annular gap between the tubes, is mixed in the cavity A of the tube 2c with fuel, and the air-fuel mixture formed is ejected through the outlet of the tube 2 in the direction of the tuyere. The outflow of the mixture from the tube 2 is also facilitated by the vacuum created by the hot blowing stream. Simultaneously with the supply of additional fuel and the atomizer, pipes 2 and 3 are measured with the help of slot receivers 4 and 5, respectively, the total and static pressure of the blowing, the difference between which it allows at any time to evaluate with sufficient accuracy the flow to blow and accordingly adjust the flow of additional fuel. The mixture of fuel oil and air flowing through tube 2, which has a relatively low temperature (100-150 ° C), intensively cools the said tube from the inside, which dramatically increases the durability and service life of the latter. If usual- on the slit tube burns. in the flow to blow in 1-1.5 hours, then. The described device, made, for example, of XHyOfO steel, remains operable for 6 months, which corresponds to the overhaul life of the tuyere itself. The proposed device is capable of providing accurate flow measurement. blowing under the condition of dustiness of the latter, since the operational tests of the slit flow tubes show that they remain operable when dust is blocked even by 60. The design of the proposed device allows the blow to simultaneously solve the problem of supplying additional fuel as well as accurate measurement. flow rate to blow

Claims

Claim

1. The nozzle of the tuyere device of the blast furnace, containing a device for supplying hydrocarbon fuel and a nozzle installed in its wall, including two coaxial tubes, the outer outlet of which 15 is oriented in the direction of the blast flow, which is different in order to optimize the Blast mode the furnace by accurately maintaining the given ratio jq of the flow rate of blast and fuel, the nozzle is equipped with a static pressure receiver and a slotted full pressure receiver on the outer surface of the outer tube a hole whose slit length is 1-2 internal radii of the nozzle, and the tubes are installed at an angle of 60-90 ° to the longitudinal axis of the latter.

2. A nozzle according to Claim. Characterized in that the outlet end of the inner tube is located at the level of the nozzle wall.