(| (б1) МПК (2006) 5, с218 9/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ видається пі Ї НАУКИ УКРАЇНИ о Пп И С відповідальність ЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ власника й ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ до ПАТЕНТУ патенту ВЛАСНОСТІ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ нт тТнтТ тТлйнйнйЙйнитТтТтнтттТттТ т нт тслнтнбялТтТТтТтТтТ тн тн НТ (54) СПОСІБ НАГРІВУ ДОМЕННОГО ДУТТЯ У БЕЗ ШАХТНОМУ ПОВІТРОНАГРІВАЧІ 1 2 (21) и200806146 тьовий період, який відрізняється тим, що в (22) 12.05.2008 просторі форкамери по висоті утворюють верхню і (24) 25.09.2008 нижню зони горіння подачею різної кількості газу і (46) 25.09.2008, Бюл.Ме 18, 2008 р. повітря горіння, причому підводять потоки газу і (72) КРІВЧЕНКО ЮРІЙ СЕРГІЙОВИЧ, ОА, БИЧКОВ повітря для кожної зони горіння окремо, при цьому СЕРГІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, ОА, ЛИТВЯК ВАСИЛЬ струмені газу і струмені повітря подають у форка- ГРИГОРОВИЧ, ОА, ЖАРІКОВ АЛЬБЕРТ МИКОЛА- меру назустріч один одному, причому струмені ИОВИЧ, ОА ГУСАРОВ ОЛЕКСАНДР СЕРГІЙО- газу і повітря у верхній зоні горіння подають по ВИЧ, ША, ВИБИВАНЕЦЬ ОЛЕГ ОЛЕКСІЙОВИЧ, радіусах форкамери, а струмені газу і повітря, що ША, ГРЕС ЛЕОНІД ПЕТРОВИЧ, ОА, ФЛЕЙШМАН вводять у форкамеру, закручувані по траєкторії, ЮРІЙ МУСІЙОВИЧ, ОА направленій під кутом до радіусів форкамери, що (73) ДЕРЖАВНЕ ПІДПРИЄМСТВО "УКРАЇНСЬКИЙ проходять через центри отворів цих каналів у фо- ІНСТИТУТ ПО ПРОЕКТУВАННЮ МЕТАЛУРГІЙ- ркамеру, вводять в нижню зону горіння. НИХ ЗАВОДІВ", США 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що у (57) 1. Спосіб нагріву доменного дуття в безшахт- верхню зону горіння подають на спалювання 30- ному повітронагрівачі, який містить подачу потоків 7095 газу і повітря від їхзагальної кількості, що йде газу і повітря горіння по газовому і повітряному на нагрів дуття. колекторах, розділення їх на окремі струмені за 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що тем- допомогою каналів подачі газу і повітря, що сполу- пературу у форкамері в періоди нагріву і дуття чаються з колекторами, в розташовану у верхній підтримують в інтервалі температур 650-750 76. частині купола повітронагрівача і співвісну 3 ним 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що форкамеру, введення струменів у форкамеру і струмені газу і повітря в нижній зоні горіння пода- - закручування їх частини по траєкторії, розташова- ють у форкамеру і закручують по траєкторії, на- 5 ній в горизонтальній площині і направленій під правленій під кутом, що дорівнює 12-85", до радіу- щ кутом до радіусів форкамери, що проходять через сів, проведених в горизонтальній площині з центри отворів цих каналів у форкамеру, перемі- вертикальної осі форкамери в центри вихідних шування, спалювання газу і нагрів насадки повіт- отворів каналів подачі газу і повітря. ч- ронагрівача в газовий період і нагрів дуття в дут- чі іс о) о,
1. с Корисна модель стосується області чорної ме- кти горіння розповсюджуються у форкамері споча- е талургії, зокрема способів нагріву доменного дут- тку вгору, потім в підкупольному просторі міняють тя. напрям на зворотний і надходять в насадку. Таке Відомий спосіб нагріву доменного дуття в перемішування є неефективним для повного зго- « безшахтному повітронагрівачі, що включає підве- ряння газу до виходу в насадку. дення газу і повітря горіння до газового і повітря- Недоліком аналогу є те, що вхід продуктів го- - ного колекторів з вихідними отворами в канали ріння після повороту під куполом в насадку відбу- б підведення газу і повітря до сопел пальника фор- вається прямим потоком, без закрутки, що призво- ма камери, розташованого у верхній частині купола дить до нерівномірності розподілу продуктів повітронагрівача і співвісною з ним, спалювання горіння по насадці в газовий період з максималь- газу і нагрів насадки повітронагрівача в газовий ними витратами в центрі і мін мальними на пери- період і нагрів дуття в період дуття, прийнятий як ферії. Це призводить до утворення нерівномірного аналог, (див. а.с. СРСР Меоб02555, Кл. С218 9/02, поля температур в насадці. 1978р.. Найближчим по сукупності суттєвих ознак і На виході з пальника газоповітряна суміш, технічному результату, що досягається, до корис- одержана в камерах змішувачів, спалахує і проду- ної моделі, що заявляється, є спосіб нагріву до-
менного дуття в безшахтному повітронагрівачі, що безшахтному повітронагрівачі шляхом інтенсифі- включає підведення газу і повітря горіння до газо- кації перемішування компонентів горіння і поліп- вого і повітряного колекторів з вихідними отворами шення якості згоряння за рахунок подачі газу і по- в канали підведення газу і повітря до сопел паль- вітря горіння у форкамеру зустрічними ника форкамери, розташованої у верхній частині струменями, що покращує перемішування газу з купола повітронагрівача і співвісною з ним, вве- повітрям, забезпечує повноту спалювання газу, дення струменів газу і повітря горіння у форкамеру підвищує стійкість пальника і надійність повітрона- і закручування їх частини по траєкторії, розташо- грівача в цілому, а також знижує кількість шкідли- ваній в горизонтальній площині і направленій під вих викидів в атмосферу. кутом до радіусів форкамери, що проходять через Поставлена задача вирішується тим, що в центри отворів цих каналів у форкамеру, перемі- способі нагріву доменного дуття в безшахтному шування, спалювання газу і нагрів насадки повіт- повітронагрівачі, що містить подачу потоків газу і ронагрівача в газовий період і нагрів дуття в ду- повітря горіння по газовому і повітряному колекто- тьовий період, прийнятий як прототип, Ідив. патент рам, розділення їх на окремі струмені за допомо- КО Ме2145637, МПК 7 С218 9/02, опуб.20.02. гою каналів подачі газу і повітря, що сполучаються 2000г.
Бюл.
Ме5|. з колекторами, в розташовану у верхній частині В прототипі газ і повітря горіння подають по купола повітронагрівача і співвісну з ним форка- каналах, виконаних у вертикальній стінці футерів- меру, введення струменів у форкамеру і закручу- ки і що сполучаються з внутрішніми колекторами і вання їх частини по траєкторії, розташованій в штуцерами для підведення газу і повітря.
Осі горизонтальній площині і направленій під кутом до струменів газу і повітря, що виходять з верхніх радіусів форкамери, що проходять через центри каналів з нижнього колектора направлені до осі отворів цих каналів у форкамеру, перемішування, форкамери і зміщені вгору від горизонтальної спалювання газу і нагрів насадки повітронагрівача площини на кут до 30, а осі решти струменів газу і в газовий період і нагрів дуття в дутьовий період, повітря, що виходять з каналів, розташованих в згідно корисної моделі, в просторі форкамери по горизонтальній площині і направлених під кутом висоті утворюють верхню і нижню зони горіння 15-302 до радіусів, що проходять через центри подачею різної кількості газу Ї повітря горіння, при- вихідних отворів цих каналів. чому підводять потоки газу і повітря для кожної Суттєвими ознаками прототипу, співпадаючи- зони горіння окремо, при цьому струмені газу і ми з суттєвими ознаками корисної моделі, що за- струмені повітря подають у форкамеру назустріч являється, є подача потоків газу і повітря горіння один одному, причому струмені газу і повітря. у по газовому і повітряному колекторам, розділення верхній зоні горіння подають по радіусах форка- їхна окремі струмені за допомогою каналів подачі мери, а струмені газу і повітря, що вводять у фор- газу і повітря, що сполучаються з колекторами, в камеру закручувані по траєкторії, направленій під розташовану у верхній частині купола повітрона- кутом до радіусів форкамери, що проходять через грівача і співвісній в горизонтальній площині і на- центри отворів цих каналів у форкамеру, вводять правленої під кутом до радіусів форкамери, що в нижню зону горіння. проходять через центри отворів цих каналів у фо- Крім того, у верхню зону горіння подають на ркамеру, перемішування, спалювання газу і нагрів спалювання 30-7090о газу і повітря від їх загальної насадки повітронагрівача в газовий період і нагрів кількості, що йде на нагрів дуття, а температуру у дуття в дутьовий період. форкамері в періоди нагріву і дуття підтримують в Недоліком прототипу є те, що при такій подач інтервалі температур 650-7502С, при цьому газ і компонентів горіння у форкамері утворюється за- повітря в нижній зоні горіння подають у форкамеру кручений потік, але при великих габаритах домен- під кутом 12-52 до радіусів, проведених в горизо- них повітронагрівачів і великих витратах доменно- нтальній площині з вертикальної осі форкамери в го газу при однаковому куті закрутки всіх каналів центри вихідних отворів газу і повітря нижніх коле- таке перемішування є неефективним для повного кторів. згоряння газу до виходу в насадку.
Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими Це пов'язано з тим, що на виході з форкамери ознаками корисної моделі і технічним результа- створюється два закручені потоки, що рухаються том, що досягається, полягає в наступному. пошарово: в центрі - потік з верхнього колектора, Утворення в просторі форкамери по її висоті по периферії - потік з нижнього колектора. верхньої і нижньої зони горіння подачею різної При цьому повітряні струмені, що рухаються кількості газу і повітря горіння забезпечує згоряння по каналах верхнього ряду з нижнього колектора в газу в дві стадії, а саме у верхній зоні з нестачею радіальному напрямі вгору під кутом до 302, не кількості повітря, а в нижній зоні з надлишком кіль- володіють достатньою енергією для інтенсивного кості повітря, яке подається тангенціально.
Зго- перемішування потоків, що рухаються пошарово, ряння газу в дві стадії, забезпечує рівномірне його що не забезпечує повного згоряння газу. вигоряння по висоті форкамери і куполу при відно- Недоліком вищезгаданого способу є також по- сно невисоких температурах на 1 і 2-й стадіях го- дача частини струменів під кутом 15-302 до радіу- ріння, що також приводить до зменшення кількості сів форкамери, що проходять через центри вихід- оксидів азоту МОх, них перетинів каналів, що призводить до Таким чином, розділення простору форкамери недостатньої крутки струменів і недостатнього по висоті на верхню і нижню зони спалювання газу ступеня перемішування компонентів згоряння. і підведення газу і повітря зустрічними струменями В основу корисної моделі поставлена задача для кожної зони окремо забезпечує рівномірне удосконалити спосіб нагріву доменного дуття в вигоряння газу по висоті форкамери і купола пові-
тронагрівача при відносно невисоких температу- мери в періоди нагріву і дуття не перевишує 502С, рахв обохзонах. що безпечне для Її стійкості.
Розподіл загальної кількості газу і повітря, що Температуру у форкамері в періоди нагріву і подають на горіння, по висоті форкамери, а саме, дуття підтримують в інтервалі температур 650- подача у верхню зону горіння для спалювання 30- 7502С, який є близьким до температури займання 70905 газу і повітря від їх загальної кількості, що йде не підігрітого доменного газу і який сприяє високій на нагрів дуття, є оптимальним. стійкості футерівки форкамери.
Якщо кількість компонентів горіння на першу Спосіб реалізується за допомогою повітрона- стадію (верхню зону) буде менш 3095, то це може грівача, наведеному на Фіг.1, 2, 3. привести до недостатнього їх перемішування на На Ффіг.1 показаний вертикальний розріз повіт- шляху до насадки і недопалу палива, оскільки на ронагрівача, на Фіг.2 - розріз 1-1 на Фіг.1, на Фіг.3 - другу стадію надійде більш 70905 компонентів го- розріз 2-2 на Фіг1. ріння.
Повітронагрівач доменної печі містить кожух 1
Якщо ж кількість компонентів горіння на другій з куполом 2, забезпечені футерівкой 3, насадку 4, стадії (в нижній зоні) буде більше 30-4095, то шля- штуцер гарячого дуття 5, форкамеру 6, розташо- ху, що залишився, для суміші газу, повітря і диму вану у верхній частині купола 2 співвісно з ним і до насадки може виявитися недостатньо, і в наса- має кожух 7 з футерівкой 8, виконаній незалежно дку можуть надійти димові гази, що містять горючі від футерівки купола 2 з самостійною опорою на компоненти. кожух куполу.
Спрямовування струменів газу і повітря у вер- Підвідні газопроводи верхній 9 і нижній 10 і по- хній зоні горіння по радіусах форкамери назустріч вітропроводи верхній 11 і нижній 12 сполучені від- один одному забезпечує зустрічний рух газу і пові- повідно з напівколекторами газу 13 і 14 і повітря 15 тря і їх інтенсивне перемішування в цій зоні.
При і 16, що сполучаються з наскрізними каналами 21, радіальній зустрічній подачі струмені газу і повітря 22 і 23, 24 відповідно підвода газу і повітря, розмі- проникають до осі форкамери в зону закрученого щеними у футерівці форкамери 8 двома рядами - потоку, що підіймається з нижньої зони горіння, і верхнім і нижнім. покращують перемішування, так що горіння повні- У верхньому ряду (розріз 1-1) розміщені на- стю закінчується до входу в насадку. скрізні канали підведення газу 21 і повітря 23, роз-
Спрямовування струменів газу і повітря в ниж- ташовані радіально попарно один проти одного, ній зоні горіння по траєкторії, направленій під ку- при цьому їх осі співпадають з радіусами форка- том до радіусів форкамери, що проходять через мери. центри отворів цих каналів у форкамеру, забезпе- В нижньому ряду (розріз 2-2) розміщені на- чує тангенціальне введення струменів газу і повіт- скрізні канали 22 підведення газу і 24 - повітря, ря у форкамеру, що призводить до їхзакручування подовжні осі яких спрямовані під кутом 12-852 до і підйому закрученої газоповітряної димової суміші радіусів форкамери, що проходять через центри вгору, до купола форкамери, що подовжує шлях вихіднихперетинів каналів у форкамеру. перемішування і горіння паливної суміші і забезпе- Газові 13 і 14 і повітряні 15 і 16 напівколектори чує її згоряння довходув насадку. ду | | забезпечено відповідно соплами 17, 18, встанов-
Струмені газу і повітря в нижній зоні горіння леними співвісно вхідним отворам в наскрізні ка- вводять у форкамеру і закручують по траєкторії, нали 21, 22 підведення газу і соплами 19 і 20, направленій під кутом « 12-85" до радіусів форка- встановленим співвісно вхідним отворам в на- мери, що проходять через центри отворів каналів скрізні канали 23, 24 - підвода повітря, і для кожно- у форкамеру, що обумовлено наступним. го ряду каналів виконані у вигляді двох напівколе-
Якщо вказаний кут с буде менше 122, то інтен- кторів, заглушених з торців суцільною кладкою з сивність закручування потоків газу і повітря, яка кожухом і розташованих зовні форкамери. пропорційна 5іп с, буде недостатньою для надій- Підвідні газопроводи 9 і 10 сполучені з верхнім ного перемішування газу і повітря горіння, макси- і нижнім газовими порожнистими напівколектора- мальні швидкості будуть у центрі, а факел до вхо- ми 13 і 14, розташованими один під іншим.
Підвідні ду в насадку міститиме горючі СОН», що не повітропроводи 11 і 12 сполучені з верхнім і ниж- згоріли, і ін. нім повітряними порожнистими напівколекторами
Якщо ж кут о буде більше 852, то закручування 15 ї 16, розташованими один під іншим.
Верхні газових потоків буде надмірним, максимальні напівколектора 13 і 15, забезпечені соплами 17 і швидкості будуть поблизу стін насадкової камери, 19 сполучені з форкамерою 6 радіальними попар- факел суттєво коротшатиме, що приведе до роз- но розташованими один проти одного наскрізними витку у форкамері температур в період нагріву, каналами 21, 23, що проходять крізь стіну форка- суттєво перевишщуючих температури приповерхне- мери, подовжні осі яких співпадають з радіусами вих шарів футерівки в період дуття, що призведе форкамери.
Нижні порожнисті напівколектора 14, до появи небезпечної температурної руйнівної 16, забезпечені соплами 18 і 20, сполучені з танге- напруги, що спричиняє сколювання футерівки і нціально розташованими горизонтальними на- падіння її фрагментів на насадку (її засмічення). скрізними каналами 22, 24, подовжні осі яких
Крім того, кути 12-852 дозволяють просто і без спрямовані під кутом до радіусів форкамери, що значних матеріальних витрат виконати форкамеру проходять крізь центри вихідних перетинів цих пальника і канали в ній зі стандартних вогнетривів. каналів.
Кути 12-852 є оптимальними, оскільки максималь- Осі тангенціально розташованих горизонталь- на різниця температур поверхні футерівки форка- них наскрізних каналів 22, 24 складають з радіу- сами, проведеними в центр вихідних отворів газу і