Спосіб спалювання палива в мартенівській печі

Винахід відноситься до металургії, переважно до мартенівського виробництва сталі. Відомий спосіб спалювання палива в мартенівській печі, що включає подачу через пальник в робочий простір мартенівської печі мазуту, компресорного повітря, яке використовується як первинний розпилювач мазуту, природного газу, що використовується як вторинний розпилювач мазуту, вентиляторного повітря, що підігрівається в регенеративних теплообмінниках і використовується як окислювач палива, та компресорного повітря, що використовується як інтенсифікатор горіння палива [1, стор. 96-98]. Проте використовування компресорного повітря як первинного розпилювача мазуту призводить до додаткових витрат теплоти на нагрівання складових компресорного повітря до рівня температури в робочому просторі печі, зменшення калориметричної температури факела і, як наслідок, погіршення теплового балансу плавки, збільшення питомої витрати палива на виплавку мартенівської сталі та тривалості плавки, собівартості сталі за рахунок додаткових витрат на стиснення та подачу компресорного повітря. Крім того, компресорне повітря, крім функції первинного розпилювача мазуту, відіграє роль окислювача палива; це призводить до надмірної інтенсифікації процесу горіння палива у факелі і, як наслідок, зменшення довжини останнього та наближення зони найбільших температур ближче до пальникового пристрою та склепіння сталеплавильного агрегату, що с негативним явищем з погляду виконання вимог до рівномірності нагрівання та плавлення ванни, її кипіння, а також стійкості футерівки склепіння печей. Відомий спосіб спалювання палива в мартенівській печі, що включає подачу через пальник в робочий простір мартенівської печі мазуту, природного газу високого тиску, який використовується як первинний та вторинний розпилювачі мазуту, вентиляторного повітря, що підігрівається у регенеративних теплообмінниках і використовується як окислювач палива, та компресорного повітря [1, стор.225-226] або кисню [2, стор.179], що використовується як інтенсифікатор горіння палива. При цьому за рахунок використання природного газу високого тиску замість компресорного повітря як первинного розпилювача мазуту поліпшується тепловий баланс та скорочується тривалість плавки, зменшуються питомі витрати палива та компресорного повітря на виплавку сталі. Крім того, при цьому збільшується жорсткість, настильність та довжина факела; зона найбільших температур зміщується далі від пальникового пристрою та ближче до ванни агрегату, що сприятливим чином відбивається на температурних умовах експлуатації футерівки склепіння печі та теплопередачі від факела до ванни, перемішуванні розплаву та інтенсифікації рафінуючих процесів. Проте відомий спосіб не забезпечує оптимальну організацію газо-мазутного факела в робочому просторі печі при номінальному абсолютному тиску природного газу перед пальником Ргном , та має обмежені можливості ефективного спалювання палива при зміні тиску природного газу перед пальником. Так, при частці витрати природного газу, який використовується як первинний розпилювач мазуту, від загальної витрати природного газу – q1 (15...45)% при Ргном має місце незадовільна якість розпилення мазуту, факел має параметри (температурне поле, жорсткість, настильність, далекобійність), далекі від оптимальних. При зменшенні абсолютного тиску природного газу перед пальником в ~ 1,5...2 рази, що часто має місце на практиці, при постійному співвідношенні витрат природного газу, який використовується як первинний та вторинний розпилювачі мазуту відповідно (який подається на перший та другий ступені розпилювання відповідно), істотно погіршуються параметри факела (зменшуються жорсткість, настильність та далекобійність) та ефективність паливо використання в робочому просторі агрегату в цілому. В основу винаходу поставлено завдання вдосконалити спосіб спалювання палива в мартенівській печі, в якому за рахунок забезпечення оптимальної величини частки витрати природного газу, який використовується як первинний розпилювач мазуту, від загальної витрати природного газу при номінальному абсолютному тиску природного газу перед пальником забезпечується необхідна якість розпилення мазуту та оптимальні параметри факела, а також при зміні абсолютного тиску природного газу перед пальником за рахунок зміни співвідношення витрат природного газу, який використовується як первинний та вторинний розпилювачі мазуту відповідно, підвищується ефективність паливо використання в робочому просторі сталеплавильного агрегату, виконуються вимоги, які ставляться до факела (температурне поле, жорсткість, настильність, далекобійність), що дозволить зменшити тривалість плавки, питомі витрати палива (мазуту та/або природного газу ) та склепінних вогнетривів на виплавку сталі і, зрештою, зменшити її собівартість. Для вирішення поставленого завдання в способі спалювання палива в мартенівській печі, що включає подачу через пальник в робочий простір мартенівської печі мазуту, природного газу високого тиску, який використовується як первинний та вторинний розпилювачі мазуту, вентиляторного повітря, що підігрівається у регенеративних теплообмінниках і використовується як окиснювач палива, та компресорного повітря або кисню, що використовується як інтенсифікатор горіння палива, частка витрати природного газу, який використовується як первинний розпилювач мазуту, від загальної витрати природного газу складає q1=15...45% при абсолютному тиску природного газу перед пальником Рг=(0,80...1,20)xРгном , q1=30...70 % - при Рг=(0,60...0,79)хРгном , q1=50...100% - при Рг=(0,40...0,59)хРгном . Подача природного газу високого тиску на розпилення мазуту за умови, що q1=15...45% - при Рг=(0,80...1,20)хРгном , q1=30...70% - при Рг=(0,60...0,79)хРгном q1= 50...100% - при Рг=(0,40...0,59)хРгном , забезпечує витікання з соплового блоку пальникового пристрою потоків енергоносіїв з утворенням факела необхідних параметрів (температурного поля, жорсткості, настильності та далекобійності) з доброю якістю розпилення мазуту, високою температурою в його кореневій області, яка розташована поблизу сталеплавильної ванни (вдалині від склепіння печі) як при номінальному абсолютному тиску природного газу перед пальником, так і при зміні тиску природного газу перед пальником. Якщо величина q1 менша за нижні межі її значень для вищезгаданих інтервалів значень величини Рг, то в цьому випадку має місце незадовільна якість розпилення мазуту, що призводить до істотного погіршення якості спалювання палива (хімічного недопалювання), зменшення температури факела, надмірного його подовження та зсуву зони розташування кореневої області ближче до кінця печі і, як наслідок, погіршення паливо-використання в робочому просторі агрегату в цілому. Якщо величина q1 більша за верхні межі її значень для інтервалів Рг=(0,80..,1,20)хРгном , Рг=(0,60...0,79)xРгном , то в цьому випадку величина Ці перевищує значення, які потрібні для забезпечення необхідної якості розпилення мазуту, що призводить до зменшення далекобійності факела (відхилення його довжини від оптимального значення). Крім того, в цьому випадку величина прохідного перерізу сопла, яке призначене для подачі природного газу на другий ступінь розпилення, буде досить малою, що призводитиме до зменшення меж регулювання пальника. Площа прохідного перерізу сопла, яке призначене для подачі природного газу на перший ступінь розпилення, в цьому випадку буде надмірно великою, що викличе ускладнення в конструктивній реалізації цього сопла з позиції забезпечення потрібних пропускної спроможності та швидкості потоку у ви хідному перерізі. Верхня межа значень величини q1 для інтервалу Рг=(0,40...0,59)хРгном відповідає випадку подачі природного газу тільки на перший ступінь розпилення. Значення величини Рг>(1,20хРгном ) на практиці звичайно не мають місця. При значеннях величини Рг