Спосіб введення пиловугільного палива в горно доменної печі

Корисна модель відноситься до способів введення технологічних добавок у горно доменної печі, наприклад, пиловугільного палива для часткової заміни коксу, і може бути переважно використане в металургійній промисловості. Є відомий спосіб введення пиловугільного палива через фланець гляділки в порожнину сопла або фурми. Потік пиловугільного палива вводиться або паралельно або під невеликим кутом до напрямку подачі дуття [див. книгу Ярошевский С.Л., Рябенко А.И., Антонов А.А. и др. Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна. Киев.- "Те хніка", 1974, с. 130]. Однак при використанні відомого способу відбувається неповне й неякісне змішування пиловугільного палива з дуттям, що обумовлено їхнім паралельним рухом. Внаслідок цього значна частина палива не встигає відреагувати із киснем дуття й вноситься в шахту, забиваючи канали для газів, погіршуючи газопроникність шару ши хти й порушуючи тим самим нормальний хід доменної печі. Є відомий спосіб введення пиловугільного палива в горно доменної печі, що включає подачу дуття через фурми в напрямку, паралельному осі фурми й подачу пиловугільного палива в дуття перед витіканням з фурми в напрямку, перпендикулярному напрямку руху дуття [авторське свідоцтво СРСР № 509647 МПК С 21 В 7/16, 1976 р., прототип]. Однак при використанні відомого способу також відбувається неповне й неякісне змішування пиловугільного палива з дуттям. Надходження пиловугільного палива, що транспортує стисненим повітрям, у порожнину фурми відбувається з низькою швидкістю - у кілька десятків разів меншою швидкості дуття у фурмі. Потік пиловугільного палива підхоплюється дуттям на рівні зрізу пиловугільного патрубка (надалі патрубок) і за рахунок більшого динамічного напору гарячого дуття й створюваного їм завихрення, притискається до внутрішньої стінки фурми, приводячи її до стирання. При цьому частина пиловугільного палива не встигає прореагувати із окислювачем, тобто перетворитися в газ, і надходить у шахту, погіршуючи газопроникність стовпа шихти. Задачею корисної моделі є вдосконалення відомого способу введення пиловугільного палива в горно доменної печі, у якому шляхом зміни напрямку введення пиловугільного палива щодо напрямку руху дуття у фурмі, досягають динамічної рівноваги взаємного впливу динамічних напорів потоку гарячого дуття й потоку пиловугільного палива, що значно зменшить стирання внутрішньої стінки фурми й тим самим підвищить строк її служби. Іншою задачею при цьому є підвищення ефективності спалювання пиловугільного палива за рахунок збільшення ступеня перемішування пиловугільного палива з дуттям і його повним реагуванням з окислювачем у порожнині фурми . Поставлена задача вирішується таким чином. У відомому способі введення пиловугільного палива в горно доменної печі, що включає подачу дуття через фурми в напрямку, паралельному осі фурми й подачу пиловугільного палива в дуття перед витіканням з фурми, відповідно до корисної моделі, подачу пиловугільного палива в дуття перед витіканням з фурми, здійснюють під кутом а до напрямку подачі дуття, який визначають по формулі: a = arcSin rпв п ´ w пв п2 r гд ´ w гд2 , де rпв п - густина пиловугільного палива, кг/м 3; w пв п - швидкість пиловугільного палива на виході з патрубка, м/сек; r гд - густина гарячого дуття, кг/м 3 ; w гд - швидкість гарячого дуття на рівні патрубка, м/сек. Крім того, місце установлення патрубка для витікання пиловугільного палива зміщають назустріч потоку гарячого дуття на відстань L, яку визначають по формулі: L = Lпатр · Cosa Lпатр , де - довжина патрубка введення пиловугільного палива, мм. Патрубок для витікання пиловугільного палива виступає в порожнину фурми на величину L, що переважно становить 40-45мм при внутрішньому діаметрі фурми в місці установки патрубка, рівному 200мм. При зміні витрат пиловугільного палива й потоку дуття, відповідно до запропонованої корисної моделі досягається динамічна рівновага взаємного впливу цих потоків, що виключає стирання внутрішньої порожнини фурми й неефективне спалювання пиловугільного палива Більш докладно сутність корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображений поздовжній розріз фурми й місце установлення патрубка для подачі пиловугільного палива й прикладами конкретного виконання, які приводяться нижче. У внутрішній порожнині фурми 1 установлений під кутом а до поздовжньої осі 2 фурми 1 патрубок 3 для подачі пиловугільного палива. Приклад 1. Густина гарячого дуття при температурі 1200°С і абсолютному тиску 3,2кгс/см 2 становить 0,87кг/м 3.Швидкість витікання гарячого дуття на рівні кінця патрубка виходу пиловугільного палива становить 123,5м/сек. Звідси динамічний напір гарячого дуття складе 6634,7Па. Густина двофазного потоку пиловугільного палива при нормальних умовах становить 8-10кг/м 3, а при тиску 3,2кгс/см 2 середня густина пиловугільного палива становить 28,8кг/м 3. При цьому при масовій витраті пиловугільного палива 0,28кг/сек на одну фурму швидкість витікання його з патрубка складе 25,57м/сек з динамічним напором 9415Па. Підставивши значення густини пиловугільного палива й гарячого дуття і їхніх швидкостей у формулу: a = arcSin rпв п ´ w пв п2 r гд ´ w гд2 , за допомогою якої визначають кут а між напрямком подачі дуття й напрямком подачі пиловугільного палива, що складе 47,5 град., що забезпечить динамічну рівновагу взаємного впливу динамічних напорів пиловугільного палива й гарячого дуття. Приклад 2. Густина гарячого дуття при температурі 1200°С і абсолютному тискові 3,2кгс/см 2 становить 0,87кг/м. Швидкість витікання гарячого дуття на рівні кінця патрубка виходу пиловугільного палива становить 173м/сек. Звідси динамічний напір гарячого дуття складе 13019Па. Густина двофазного потоку пиловугільного палива при нормальних умовах становить 8-10кг/м 3, а при тиску 3,2кг/см 2 середня густина пиловугільного палива становить 28,8кг/м 3. При цьому при масовій витраті пиловугільного палива 0,28кг/сек на одну фурму швидкість витікання його з патрубка складе 25,57м/сек із динамічним напором 9415Па. Підставивши значення густини пиловугільного палива й гарячого дуття і їхніх швидкостей у формулу, наведену в першому прикладі, визначають кут α між напрямком подачі дуття й напрямком подачі пиловугільного палива, що у цьому прикладі складе 46,3 град., що забезпечить динамічну рівновагу взаємного впливу динамічних напорів пиловугільного палива й гарячого дуття. Спосіб впроваджений на доменній печі № 2 ЗАТ Донецьксталь металургійний завод. Економічний ефект приблизно повинен скласти 90000 грн у рік.