UA78478C2

UA78478C2 - Air tuyere for blast furnace

Info

Publication number: UA78478C2
Application number: UAA200609634A
Authority: UA
Inventors: Oleh Anatoliiovych Tunyk; Oleksii Hennadiiovyc Benetskyi; Denys Hennadiiovych Sydorenko; Ivan Valentynovych Burov
Original assignee: Oleh Anatoliiovych Tunyk; Oleksii Hennadiiovyc Benetskyi; Denys Hennadiiovych Sydorenko; Ivan Valentynovych Burov
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2007-03-15

Abstract

The invention relates to the field of the ferrous metallurgy. The air tuyere for a blast furnace involves the hollow water-cooled body with flanges, coaxially disposed fitting pipe for carbohydrate fuel supply and the fitting pipe for oxygen supply blind on the end, the mixing chamber, at that the fitting pipe for carbohydrate fuel supply in the mixing chamber is made perforated and is installed inside of the fitting pipe for oxygen supply, and the longitudinal axis of the fitting pipe for carbohydrate fuel supply in the area of gas mixture introduction into the blow stream disposed perpendicularly to the basic longitudinal axis of the blast canal of air tuyere. The invention allows to raise the quality of a gas mixture supply into the blast furnace and to increase the term of air tuyere operation.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до чорної металургії і може бути використаний для виплавки чавуну в доменних печах з 2 використанням мідних водоохолоджувальних дуттьових фурм, і вдуванням через фурми додаткових газоподібних вуглеводневих палив.The invention relates to ferrous metallurgy and can be used for smelting iron in blast furnaces with the use of copper water-cooling nozzles and blowing additional gaseous hydrocarbon fuels through the nozzles.

Незважаючи на багато спроб доменників забезпечити повне згоряння газоподібного вуглеводневого палива, що вдувається в горн доменної печі через дуттьову фурму, ця проблема залишається не вирішеною.Despite many attempts by blast furnaces to ensure complete combustion of gaseous hydrocarbon fuel blown into the blast furnace through the blast nozzle, this problem remains unsolved.

Наслідком неповного згоряння газоподібного вуглеводневого палива є піроліз палива з утворенням сажестого вуглецю, що спричинює до завалювання горна, зниження температури горна, погіршення умов сходу шихти і як наслідок призводить до збільшення витрати коксу.The result of incomplete combustion of gaseous hydrocarbon fuel is the pyrolysis of the fuel with the formation of sooty carbon, which leads to clogging of the furnace, a decrease in the temperature of the furnace, deterioration of the conditions for the rise of the charge and, as a result, leads to an increase in coke consumption.

Неповне згоряння газоподібного вуглеводневого палива у більшості випадків є результатом недостатнього його перемішування з потоком дуття після введення.In most cases, incomplete combustion of gaseous hydrocarbon fuel is the result of insufficient mixing with the blowing stream after injection.

Аналогом запропонованої конструкції є дуттьова фурма, яка складається з порожнього 72 водоохолоджувального корпусу з фланцями, змішувальної камери з патрубком підведення вуглеводневого палива і патрубком, що з'єднує змішувальну камеру з колектором окислювача. Вісь вихідного сопла камери розташовано під кутом 15-602 до основної поздовжньої осі фурми (А.С. СРСР Мо1121293, МПК С218/7/16, 19831.An analogue of the proposed design is the Dutt nozzle, which consists of an empty 72 water-cooling case with flanges, a mixing chamber with a nozzle for the introduction of hydrocarbon fuel and a nozzle connecting the mixing chamber with the oxidizer collector. The axis of the exit nozzle of the camera is located at an angle of 15-602 to the main longitudinal axis of the gun (AS USSR Mo1121293, IPC S218/7/16, 19831.

Недоліком описаної конструкції є погане перемішування вуглеводневого палива з окислювачем через те, що в змішувальну камеру потоки вуглеводневого палива і окислювача підводяться паралельно.The disadvantage of the described design is the poor mixing of hydrocarbon fuel with the oxidizer due to the fact that the streams of hydrocarbon fuel and oxidizer are fed into the mixing chamber in parallel.

Другий недолік - розташування патрубка введення суміші в основний потік під кутом 15-602 до поздовжньої осі фурми. Через те, що газо-киснева суміш і так недостатньо глибоко проникає в потік, таке розташування патрубку сприяє ще більшому відтискуванню потоку до внутрішнього стакану фурми, що збільшує теплове навантаження на фурму.The second disadvantage is the location of the nozzle for introducing the mixture into the main flow at an angle of 15-602 to the longitudinal axis of the nozzle. Due to the fact that the gas-oxygen mixture does not penetrate deep enough into the flow, this arrangement of the nozzle contributes to even greater squeezing of the flow to the inner cup of the nozzle, which increases the heat load on the nozzle.

Найбільш близькою до запропонованої конструкції дуттьової фурми за сукупністю суттєвих ознак і технічної сч 29 суті є дуттьова фурма доменної печі, яка відома з авторського свідоцтва СРСР Мо1527271, МПК С2187/16, 1988. Го)The closest to the proposed design of the dutt tuyere in terms of the set of essential features and technical essence is the dutt tuyere of the blast furnace, which is known from the author's certificate of the USSR Mo1527271, IPC C2187/16, 1988. Go)

Фурма складається з порожнього водоохолоджувального корпусу з фланцями, патрубка підведення вуглеводневого палива і коаксіально встановленого в ньому патрубка підведення кисню, який має заглушений торець і перфорований на кінці. Вісь патрубка підведення суміші в дуттьовий потік розташована під кутом, який обирається таким чином, що вісь має перехрещувати нижню кромку рила дуттьової фурми. со 3о Недоліком відомої конструкції є зниження швидкості руху суміші в змішувальній камері через те, що - збільшується прохідний переріз для суміші газів в місці закінчення патрубка підведення кисню.The nozzle consists of an empty water-cooling housing with flanges, a hydrocarbon fuel supply pipe and an oxygen supply pipe coaxially installed in it, which has a blocked end and is perforated at the end. The axis of the nozzle for introducing the mixture into the jet stream is located at an angle that is chosen so that the axis should cross the lower edge of the nozzle of the jet nozzle. со 3о The disadvantage of the known design is a decrease in the speed of movement of the mixture in the mixing chamber due to the fact that - the cross-section for the mixture of gases at the end of the oxygen supply pipe increases.

Іншим недоліком є введення суміші до основного потоку під кутом. тAnother disadvantage is the introduction of the mixture to the main stream at an angle. t

Ці фактори сприяють зниженню проникаючої здібності суміші в потік дуття, факел горіння дуже близько (ее) розташований до внутрішнього стакана фурми, через це збільшується теплове навантаження на нього та прискорюється прогорання фурми. геThese factors contribute to a decrease in the penetration ability of the mixture into the blowing flow, the burning torch is located very close (ee) to the inner cup of the gun, because of this, the heat load on it increases and the burning of the gun accelerates. hey

В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення конструкції дуттьової фурми шляхом зміни конструкції патрубку підведення природного газу, що дозволяє поліпшити змішування газової суміші з дуттям, змістити зону горіння від внутрішнього стакану фурми, збільшити термін експлуатації фурми. « дю Поставлена задача вирішується тим, що дуттьова фурма доменної печі, складається з полого з водоохолоджувального корпусу з фланцями, патрубку підведення вуглеводневого палива і патрубка підведення с кисню та змішувальної камери. Патрубок підведення вуглеводневого палива на ділянці змішувальної камери :з» виконаний перфорованим і встановлений всередині патрубка підведення кисню. Поздовжня вісь патрубку підведення вуглеводневого палива на ділянці введення газової суміші в потік дуття розташована перпендикулярно основній поздовжній осі дуттьового каналу фурми. -1 15 Суттєві ознаки винаходу, що заявляється, які збігаються із суттєвими ознаками найближчого аналогу, є: дуттьова фурма доменної печі, яка складається з порожнього водоохолоджувального корпусу з фланцями, (ее) містить патрубок підведення кисню і патрубок підведення вуглецеводневого палива. Патрубки розташовані їз коаксіально. Патрубок підведення кисню заглушений.The invention is based on the task of improving the design of the jet gun by changing the design of the natural gas supply pipe, which allows to improve the mixing of the gas mixture with the blast, shift the combustion zone away from the inner cup of the gun, and increase the service life of the gun. « du The task is solved by the fact that the nozzle of the blast furnace consists of a hollow water-cooling body with flanges, a pipe for the supply of hydrocarbon fuel and a pipe for the supply of oxygen and a mixing chamber. The hydrocarbon fuel supply pipe in the area of the mixing chamber "z" is perforated and installed inside the oxygen supply pipe. The longitudinal axis of the hydrocarbon fuel supply nozzle in the area of introduction of the gas mixture into the blast flow is located perpendicular to the main longitudinal axis of the nozzle channel. -1 15 The essential features of the claimed invention, which coincide with the essential features of the closest analogue, are: the blast furnace nozzle, which consists of an empty water-cooling case with flanges, (ee) contains an oxygen supply nozzle and a hydrocarbon fuel supply nozzle. The nozzles are arranged coaxially. The oxygen supply pipe is blocked.

Новими суттєвими ознаками є: патрубок підведення природного газу встановлений коаксіально в патрубок -| 50 підведення кисню. Патрубок підведення вуглеводневого палива на ділянці змішувальної камери виконаний со перфорованим. Поздовжня вісь патрубку підведення вуглеводневого палива на ділянці введення газової суміші в потік дуття розташована перпендикулярно основній поздовжньої осі дуттьового каналу фурми. Розташування патрубку підведення вуглеводневого палива коаксіально всередині патрубку підведення кисню дозволяє виконувати його із постійним перерізом, що дає змогу зберігати кінетичну енергію потоку. Перпендикулярне розташування поздовжньої осі патрубку підведення вуглеводневого палива на ділянці введення газової суміші вThe new essential features are: the natural gas supply pipe is installed coaxially in the pipe -| 50 supply of oxygen. The hydrocarbon fuel supply pipe in the area of the mixing chamber is perforated. The longitudinal axis of the hydrocarbon fuel supply nozzle in the area of introduction of the gas mixture into the blast flow is located perpendicular to the main longitudinal axis of the nozzle channel. The location of the hydrocarbon fuel supply nozzle coaxially inside the oxygen supply nozzle allows it to be performed with a constant cross-section, which makes it possible to preserve the kinetic energy of the flow. Perpendicular arrangement of the longitudinal axis of the hydrocarbon fuel supply nozzle in the area of introduction of the gas mixture into

ГФ) потік дуття відносно основної подовжній вісі дуттьового каналу фурми дозволяє відсунути факел горіння від 7 внутрішнього стакану фурми, знизити теплове навантаження на нього, збільшити термін експлуатації фурми.GF) the flow of blowing relative to the main longitudinal axis of the nozzle channel allows to move the burning torch away from the 7 inner cup of the nozzle, reduce the thermal load on it, and increase the service life of the nozzle.

На Фігурі 1 зображений фронтальний переріз дуттьової фурми доменної печі, на Фігурі 2 зображена перфорована ділянка вуглеводневого патрубку і змішувальна камера, на Фігурі З зображений варіант виконання 60 перфорації ділянки вуглеводневого патрубку, коли отвори розташовані під кутом 40-60 до поздовжньої осі патрубку.Figure 1 shows the front section of the blast furnace nozzle, Figure 2 shows the perforated section of the hydrocarbon nozzle and the mixing chamber, Figure C shows the version of the 60 perforation of the hydrocarbon nozzle section, when the holes are located at an angle of 40-60 to the longitudinal axis of the nozzle.

На фігурі 1 зображена дуттьова фурма доменної печі, яка складається з полого водоохолоджувального корпусу 1 з фланцями 2 і 3, патрубка підведення кисню 4 і патрубка підведення вуглеводневого палива 5.Figure 1 shows the blast furnace nozzle, which consists of a hollow water cooling body 1 with flanges 2 and 3, an oxygen supply pipe 4 and a hydrocarbon fuel supply pipe 5.

Патрубок підведення вуглеводневого палива 5 розташований коаксіально усередині патрубку підводу кисню 4. б5 Патрубок підведення кисню 4 виконаний заглушеним. Змішувальною камерою 6 є перфорована ділянка патрубку підведення вуглеводневого палива 5.The hydrocarbon fuel supply pipe 5 is located coaxially inside the oxygen supply pipe 4. b5 The oxygen supply pipe 4 is made muffled. The mixing chamber 6 is a perforated section of the hydrocarbon fuel supply pipe 5.

Подовжня вісь патрубку підведення вуглеводного палива (природного газу) 5 на ділянці введення газової суміші в потік дуття розташована перпендикулярно основній поздовжньої осі 7 дуттьового каналу фурми.The longitudinal axis of the hydrocarbon fuel (natural gas) supply nozzle 5 in the area of introduction of the gas mixture into the blast flow is located perpendicular to the main longitudinal axis 7 of the blast channel of the nozzle.

Перфорація у патрубку підведення вуглеводного палива 5 виконуються діаметром 1-2мм для забезпечення високої швидкості виходу кисню. Сумарна площина перерізу отворів перфорованої ділянки обирається в залежності від обраного співвідношення природного газу і кисню. На фігурі З показаний один з варіантів виконання отворів. Отвори розташовані під кутом 40-60 до поздовжньої осі патрубку, які направлені в бік вихідного отвору газо-кисневої суміші . Таке виконання розташування отворів дає змогу придати потоку 7/0 прискорення, для збільшення його кінетичної енергії і віддаляє факел горіння від внутрішнього стакану фурми.Perforation in the hydrocarbon fuel supply pipe 5 is made with a diameter of 1-2 mm to ensure a high rate of oxygen release. The total cross-sectional area of the holes of the perforated section is selected depending on the selected ratio of natural gas and oxygen. Figure C shows one of the options for making holes. The holes are located at an angle of 40-60 to the longitudinal axis of the nozzle, which are directed towards the outlet of the gas-oxygen mixture. This implementation of the location of the holes makes it possible to accelerate the 7/0 flow, to increase its kinetic energy, and distances the burning torch from the inner cup of the lance.

Фурма працює наступним чином. По робочому каналу рухається гаряче дуття. По патрубку для підведення кисню 4 подається кисень, який коли досягає заглушеної частини патрубку змінює напрямок свого руху і спрямовує в отвори патрубку підведення природного газу 5 та розділяється на струмені. В змішувальній камері 6 струмені кисню проникають в потік вуглеводного палива (природного газу), таким чином гарно перемішується з 7/5 НИМ, що забезпечує повне згоряння природного газу в потоці дуття. У зв'язку с тим, що вісь патрубку підведення вуглеводневого палива 5 на ділянці введення газової суміші в потік дуття розташована перпендикулярно поздовжній осі 7 дуттьового каналу фурми, газова суміш, яка рухається патрубком, виходить до потоку гарячого дуття перпендикулярно. Таке введення забезпечує гарне змішування газової суміші з дуттьовим потоком, дозволяє відсунути факел горіння від внутрішнього стакану фурми, знизити теплове 2ор навантаження на нього, збільшити термін експлуатації фурми.Furma works as follows. A hot blast moves along the working channel. Oxygen is supplied through the oxygen supply nozzle 4, which, when it reaches the blocked part of the nozzle, changes its direction of movement and directs it into the openings of the natural gas supply nozzle 5 and is separated into a stream. In the mixing chamber, 6 jets of oxygen penetrate into the flow of hydrocarbon fuel (natural gas), thus it is well mixed with 7/5 NIM, which ensures complete combustion of natural gas in the blowing flow. Due to the fact that the axis of the hydrocarbon fuel supply nozzle 5 in the area of introduction of the gas mixture into the blast flow is located perpendicular to the longitudinal axis 7 of the blast channel of the lance, the gas mixture moving through the nozzle is perpendicular to the hot blast flow. Such an introduction ensures good mixing of the gas mixture with the jet flow, allows you to move the burning torch away from the inner cup of the lance, reduce the thermal load on it, and increase the service life of the lance.

Claims

The formula of the invention. And. . with

1. Duttova ma blast furnace, which includes a hollow water cooling body with flanges, coaxially installed hydrocarbon fuel supply nozzles and a plug at the end of the oxygen supply nozzles, a mixing chamber, which is distinguished by the fact that the hydrocarbon fuel supply nozzle in the mixing chamber is perforated and installed inside the oxygen supply pipe, and the longitudinal axis of the hydrocarbon fuel supply pipe in the area of introduction of the gas mixture into the jet blast flow is perpendicular to the main longitudinal axis of the blast channel of the nozzle.

2. Blast furnace nozzle according to claim 1, which is distinguished by the fact that the perforation of the hydrocarbon fuel supply pipe is made with holes, the axes of which are located at an angle of 40 - 602 to the longitudinal axis of the hydrocarbon fuel supply pipe "E" and are directed towards the nozzle outlet. (ee) and -

-

. and? -i (ee) sh» -i IR e) ime) 60 b5