Спосіб стабілізації оптимального значення температури горіння газоподібної паливної суміші у горні доменної печі

Спосіб стабілізації оптимального значення температури горіння газоподібної суміші у горні доменної печі, що включає нагрівання повітря у повітронагрівачах, підмішування холодного повітря до гарячого, спалювання газоподібного палива в повітропроводі гарячого дуття з утворенням га C2 2 96520 1 3 менну піч дуття з максимальною температурою, що суттєво обмежує можливе зниження витрати коксу. Відомо, що для стабілізації значення температури дуття застосовують також попарнопаралельний режим роботи повітронагрівачів. Стабілізація температури гарячого дуття в цьому режимі здійснюється за рахунок змішування дуття з більш нагрітого повітронагрівача з дуттям з менш нагрітого. Цей режим дозволяє збільшити температуру дуття. Проте при цьому значно ускладнюється система управління нагрівачами повітря і не повністю ліквідовується коливання температури дуття, що надходить в доменну піч («Л.П. Гресс. Енергозбереження при нагріві доменного дуття. Дніпропетровськ: Пороги, 2004. - 207 с.»). Відомий повітропровід гарячого дуття доменної печі з вбудованою камерою горіння в прямій ділянці, яка підвищує ступінь змішування продуктів горіння газореагентів і дуття (А.С. 423846, опубл. Бюл. №14, 15.04.74). Камера у вигляді дифузора в повітропроводі гарячого дуття дозволяє спалювати невелику кількість газу, який рівномірно вводиться по периметру декількома газовими пальниками. При регулюванні можна значно підвищити температуру доменного дуття і рівномірність її розподілу по перерізу гарячого тракту. Основними недоліками відомого технічного рішення є неможливість стабілізації теоретичної температури горіння через відсутність взаємозв'язку з параметрами повітряного дуття і газів, що подаються через повітряну фурму в горн печі. Найбільш близьким способом до того, що заявляється по сукупності ознак, є «Спосіб введення реагентів в доменну піч», що включає подачу дуття і газоподібного палива, яке вводять в повітряний потік, прийнятий за найближчий аналог рівня техніки (Патент UA №78371, 15.03.2007, Бюл. №3, 2007 р.). У відомому винаході для отримання високого ступеня однорідності суміші реагентів газоподібне паливо вводять в повітропровід гарячого дуття на відстані, яке складає не менше п'яти діаметрів повітропроводу. Основним недоліком цього аналога є те, що пропонований спосіб, створюючи умови для підвищення однорідності суміші реагентів, не враховує температури дуття, що не дозволяє добитися стабілізації оптимальної температури горіння газопаливної суміші на потрібному за технологією доменної плавки рівні. Задача винаходу, що заявляється, є стабілізація оптимального значення температури горіння газоподібної паливної суміші у горні доменної печі в умовах зниження температури дуття на виході з повітронагрівача шляхом перерозподілу газоподібного палива між подачами його у фурми доменної печі і повітропровід гарячого дуття. Стабілізація оптимальної температури горіння і повніше спалювання газоподібного палива дозволить поліпшити використання природного газу із збільшенням коефіцієнта заміни коксу природним газом 3 від 0,6-0,7 до 1,0 кг/м , виключити подачу холодного повітря в гаряче дуття, підвищити температуру дуття до максимально прийнятних величин, забезпечити експлуатацію нагрівачів повітря в ощадно 96520 4 му режимі при можливому вирівнюванні тривалості роботи нагрівача повітря в режимах дуття та нагрівання. Це, кінець кінцем, дозволить понизити витрату газоподібного палива, зменшити витрату коксу і підвищити продуктивність доменної печі. Вказаний технічний результат досягається тим, що в пропонованому способі стабілізації оптимальної температури горіння газоподібної паливної суміші при використанні нагрітого повітря, спалюванні газоподібного палива в повітропроводі гарячого дуття при збереженні загальної витрати газоподібного палива на піч, стабілізація оптимальної температури горіння під час зниження температури повітря з повітронагрівача досягається шляхом зменшення витрати газу на фурми печі і збільшення його витрати для спалювання в повітропроводі гарячого дуття, визначуваного за формулою Qг= (ТДВ–ТД)VД/К, (1) де ТДВ - температура дуття з газоподібним паливом, °С; ТД - температура повітря повітронагрівача під час дуттьєвого режиму Д; ТД = 1194,2+0,8571-0,0774Д, 3 VД - кількість сухого дуття, м /т ; К - постійний коефіцієнт, рівний добутку надлишку повітря в повітронагрівачі на температуру горіння природного газу (19800), при одночасному зниженні витрати пари на зволоження дуття, визначеного за формулою АТ = 3,9-0,09875(ТДВ - ТД)VД/К. (2) Одночасна зміна витрати газу на спалювання в повітропроводі гарячого дуття і зниження витрати пари на зволоження дуття дозволить підтримувати на постійному рівні не тільки температуру дуття, але і стабілізувати розрахункову температуру горіння при збереженні стабільності складу газової фази в горні доменної печі. Проведений заявником аналіз рівня технології, що включає пошук по патентах і науково-технічних джерелах інформації, і виявленні джерел, що містять свідчення про аналоги заявленого винаходу, дозволив встановити, що заявник не виявив джерело, що характеризується ознаками, тотожними ознакам винаходу, що заявляється. Визначення з переліку виявлених аналогів найбільш близького з них по сукупності ознак дозволяє встановити сукупність істотних по відношенню до технічного результату ознак, що убачається заявником у викладеній формулі винаходу, який відповідає умові «новизна». Для перевірки відповідності винаходу, що заявляється, умові «винахідницький рівень» заявник провів додатковий пошук відомих рішень, щоб виявити ознаки, співпадаючі з відмітними у найближчому з аналогів рівня техніки з ознаками заявленого способу. Результати пошуку показали, що заявлений винахід для фахівця не витікає явним чином з відомого рівня техніки, оскільки з рівня техніки, визначеного заявником, не виявлений вплив викладених істотних ознак винаходу, що заявляється, на досягнення технічного результату. Можливість здійснення винаходу на практиці підтверджується розрахунками і практичними прийомами ведення плавки. Необхідність стабілізації 5 оптимальної температури горіння газоподібної паливної суміші в горні необхідна тому, що збільшення температури дуття за рахунок спалювання газу в повітропроводі з підвищенням температури дуття на 3 градуси, сприятиме збільшенню оптимальної температури горіння на один градус. Підтримка температури дуття на постійному рівні за рахунок спалювання газу в повітропроводі гарячого дуття з одночасним зменшенням витрати пари на зволоження дозволить стабілізувати оптимальну температуру горіння. Результати роботи доменної печі корисним 3 об'ємом 1033 м за пропонованим способом наведені в таблиці і на Фіг. 1 і 2. Техніко-економічні параметри роботи доменної печі 3 Vд - кількість сухого дуття, м /т 2000 Vзаг - кількість природного газу на 3 піч, м /т 60 Qr - кількість природного газу в гаря3 че дуття, м /т 30 Тсм - температура (°С) суміші, Vд+Vпг при ТД=20 °С 306,33 Тдв - температура дуття з повітронагрівача, °С 900-1200 Тд - температура дуття з природним газом, °С 1206,325 ат - волога, що подається в дутті, % 2  - кисень в дутті, % 21 Qпr - кількість природного газу, що подається у фурми у вигляді суміші, % 1,5 Тг - оптимальна температура горіння газоподібної паливної суміші, °С 2079,244 96520 6  - загальна кількість вологи в дутті у газоподібній суміші з природним газом, % 6,95 д - тривалість часу дуттєвого періоду роботи повітронагрівача, хв. 0-60 При зміні температури дуття з нагрівача повітря по тимчасовому закону Тдв = 1194,2+0,8571Д2 0,0774 Д, як показано на Фіг. 1, для стабілізації температури дуття на рівні 1200 °С, кількість природного газу, що подається в повітропровід гаря3 чого дуття, збільшується від нуля до 30 м /т за законом формули (1), Фіг. 2 (середня крива), з одночасним зменшенням кількості газу, що вдувається у фурми (верхня крива) з таким розрахунком, щоб загальна кількість природного газу на піч була постійною. Оскільки температура горіння газу в горні збільшується, то для її стабілізації з дуттям подається волога в кількості близько 4 мас. % з поступовим її зменшенням згідно з формулою (2) до природної в кінці дуттєвого періоду, як показано на Фіг. 2 (нижня крива). Реалізація винаходу дозволить зменшити витрату природного газу на нагрів повітронагрівачів 3 на ~ 15 м /т чавуну, збільшити коефіцієнт заміни 3 коксу природним газом з 0,6-0,7 до 1,0 кг/м за рахунок кращого перемішування з повітрям дуття і кращого дозування по фурмах, знизити його витрату за рахунок стабілізації температури гарячого 3 дуття (~ 5 м /т), а також підвищити температуру дуття до максимально прийнятних величин. 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 96520 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601