Спосіб введення природного газу в фурми доменної печі

Реферат: Спосіб введення природного газу в фурми доменної печі включає подачу природного газу в заданому співвідношенні до збагаченого киснем дуття по трубці у верхню половину дуттьового каналу фурми. Забезпечують співвідношення параметрів струменя природного газу і потоку дуття (QгTгdг)/(QдTдdд) рівним 0,04-0,166, де Qг, Qд - фактичні витрати природного газу і дуття по 3 приладу, м /с; Тг, Тд - температури газу і дуття, К; dф, dг - діаметри фурми і трубки підведення газу, м, відповідно. UA 102624 U (54) СПОСІБ ВВЕДЕННЯ ПРИРОДНОГО ГАЗУ В ФУРМИ ДОМЕННОЇ ПЕЧІ UA 102624 U UA 102624 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії і може бути використана у доменному виробництві при подачі в фурми природного газу. У практиці використання природного газу в доменній плавці є проблема, пов'язана з ефективністю його використання, особливо в даний час при високій його вартості. Численними дослідженнями встановлено, що природний газ, який подається по трубці у верхню половину дуттьового каналу фурми, недостатньо повно змішується з потоком дуття. Значна частина природного газу виноситься потоком дуття на периферію печі, відшаровується від потоку дуття, потрапляє у відновну зону і піддається піролізу. В результаті в просторі біля фурм утворюється сажа і поглинається тепло, при цьому менше використовується відновлювальна здатність водню, знижується величина коефіцієнта заміни коксу природним газом, захаращується горн і знижуються техніко-економічні показники доменної плавки. Ця обставина змушує фахівців постійно розробляти різні технічні рішення для забезпечення подачі природного газу до осі повітряної фурми доменної печі. Найближчим аналогом є спосіб введення природного газу в фурми доменної печі, який включає подачу природного газу в заданому співвідношенні до збагаченого киснем дуття, по трубці у верхню половину дуттьового каналу фурми [Ефименко Г.Г., Гиммельфарб А.А., Левченко В.Е. Металлургия чугуна. - К.: Вища школа, 1981. - 496 с. (С. 317)]. Недоліком даного способу є те, що при підводі природного газу в верхню частину внутрішньої порожнини повітряної фурми погане змішування його з дуттям призводить до сегрегації водню в периферійному газі, внаслідок чого менше використовується його відновна здатність і знижується величина еквівалента заміни коксу природним газом. В основу корисної моделі поставлено задачу - знизити витрати коксу за рахунок збільшення глибини проникнення струменя природного газу до осі потоку дуття і поліпшення змішування газу з дуттям. Поставлена задача вирішується тим, що у способі введення природного газу в фурми доменної печі, що включає подачу природного газу в заданому співвідношенні до збагаченого киснем дуття по трубці у верхню половину дуттьового каналу фурми, згідно з корисною моделлю, співвідношення параметрів струменя природного газу і потоку дуття (QrTrdr) / (QдTдdд) 3 дорівнює 0,04-0,166, де Qг, Qд - фактичні витрати природного газу і дуття, м /с; Тг, Тд температури газу і дуття, К; dф, dг - діаметри фурми і трубки підведення газу, м, відповідно. У заявленого способу введення природного газу в фурми доменної печі є особливості, що не збігаються з відомими аналогами, а саме вперше запропоновано підтримувати відношення (QrTrdг) /(QдTдdд), тобто основні параметри відношення повної енергії природного газу до повної енергії потоку дуття, що більш вірно, так як мірою роботи, яка здійснюється струменем природного газу по проштовхуванню газу до осі фурми, є повна енергія струменя природного газу [Справочник по гидравлическим расчетам. Под редакцией Киселева П.Г. Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1972. - 312 с. (С. 22-23)]. Спосіб здійснюють наступним чином. Експерименти, проведені на діючих доменних печах при змінюванні діаметра трубки газу від 32 мм до 20 мм показали, що природний газ потоком дуття постійно притискається до верхньої половини тіла фурми. Зменшення діаметра трубки газу нижче 20 мм призводить до збільшення втрат напору і скорочення витрат природного газу, що вимагає збільшення тиску газу, тобто, знову ж, збільшення енергії тиску, яка на виході з трубки переходить в кінетичну енергію. Таким чином, реально проштовхнути газ до центру потоку дуття можливо тільки за рахунок підтримки в певному співвідношенні повних енергій струменя природного газу та потоку дуття або відношення (QrTrdг) / (QдТдdд). Повну енергію струменя природного газу суттєво можна змінювати наступними шляхами: зміною витрати і температури природного газу за рахунок енергії тиску і зміною діаметра трубки підведення газу за рахунок зміни кінетичної енергії. Перший параметр доцільно підтримувати максимально можливим. Змінювати діаметр газопідвідної трубки складно. Залишається одна можливість гнучкого регулювання глибини проникнення газу зміною температури природного газу в широких межах при більш вузькій зміні інших параметрів, які входять у відношення (QrTrdг) / (QдТдdд). Суть запропонованого способу введення природного газу в фурми доменної печі полягає в тому, що для підтримки технологічно доцільної глибини проникнення струменя природного газу в потік дуття до осі фурми (глибше проникнення потребує зайвих витрат енергії), забезпечують відношення (QrTrdг) / (QдТдdд) рівним 0,04-0,166, що також відповідає відношенню повної енергії струменя природного газу до повної енергії потоку дуття в межах 0,025-0,058. При цьому, при (QrTrdr) / (QдТдdд) 0,166 - струмінь газу проходить вісь фурми, що вже недоцільно. 1 UA 102624 U 5 10 15 20 Приклад реалізації способу. У реальних умовах доменної плавки на печах різного об'єму можлива установка повітряних фурм діаметром від 0,1 до 0,24 м. У зв'язку з цим глибина проникнення струменя природного газу в потік дуття повинна змінюватися від 0,05 до 0,12 м. Забезпечити таку глибину проникнення газу можна шляхом підтримання відношення (QrTrdr) / (QдТдdд) рівним 0,04-0,166 м. 3 Так, наприклад, на доменній печі об'ємом 2700 м , яка працює на повітряних фурмах діаметром 3 0,165 м при витраті дуття 80 нм /с, його температурі 873 К, абсолютному тиску дуття 435698 Па, подавали природний газ в фурму зверху через трубку діаметром 0,025 м, при витраті газу 5,0 3 нм /с, при його абсолютному тиску 709275 Па і температурі 573 К (газ нагрівали на одну фурму газоповітряним пальником типу "труба в трубі"). У зв'язку з тим, що температура дуття була низька і фурми працювали "холодно" на дослідній фурмі добре спостерігався струмінь природного газу. У даних дуттьових умовах, за рахунок нагріву природного газу, забезпечили відношення (QrTrdr) / (QдТдdд) рівним 0,109, а глибину проникнення струменя газу в потік дуття приблизно 0,08-0,09 м (визначали візуально за профілем вихідного отвору фурми). Повні енергії потоку дуття і струменя газу були рівні 1109185 Дж і 45523 Дж. Для нагріву газу можна застосовувати, наприклад, газонагрівачі регенеративного типу з кучною насадкою, обладнані короткофакельними пальниками в куполі, описані в роботі [Тихомиров Е.Н. Восстановительные газы и кислород в доменной плавке. - М.: Металлургия, 1982. - 104 с. (С. 62)]. Запропоноване удосконалення способу введення природного газу в фурми доменної печі дозволяє забезпечити проникнення газу до осі фурми (рівноцінно попутній подачі газу по осі потоку дуття), що значно покращує змішування газу з дуттям, за рахунок цього підвищується ступінь використання відновної енергії водню, росте величина еквівалента заміни коксу природним газом і знижується витрата коксу. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб введення природного газу в фурми доменної печі, що включає подачу природного газу в заданому співвідношенні до збагаченого киснем дуття по трубці у верхню половину дуттьового каналу фурми, який відрізняється тим, що забезпечують співвідношення параметрів струменя природного газу і потоку дуття (QгTгdг)/(QдTдdд) рівним 0,04-0,166, де Qг, Qд - фактичні витрати 3 природного газу і дуття по приладу, м /с; Тг, Тд - температури газу і дуття, К; dф, dг - діаметри фурми і трубки підведення газу, м, відповідно. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2