Спосіб нагріву доменного дуття у безшахтному повітронагрівачі

1. Спосіб нагріву доменного дуття в безшахтному повітронагрівачі, який містить подачу потоків газу і повітря горіння по газовому і повітряному колекторах, розділення їх на окремі струмені за допомогою каналів подачі газу і повітря, що сполучаються з колекторами, в розташовану у верхній частині купола повітронагрівача і співвісну з ним форкамеру, введення струменів у форкамеру і закручування їх частини по траєкторії, розташованій в горизонтальній площині і направленій під кутом до радіусів форкамери, що проходять через центри отворів цих каналів у форкамеру, перемішування, спалювання газу і нагрів насадки повітронагрівача в газовий період і нагрів дуття в дут U 2 (19) 1 3 35641 4 менного дуття в безшахтному повітронагрівачі, що безшахтному повітронагрівачі шляхом інтенсифівключає підведення газу і повітря горіння до газокації перемішування компонентів горіння і поліпвого і повітряного колекторів з вихідними отворами шення якості згоряння за рахунок подачі газу і пов канали підведення газу і повітря до сопел пальвітря горіння у форкамеру зустрічними ника форкамери, розташованої у верхній частині струменями, що покращує перемішування газу з купола повітронагрівача і співвісною з ним, ввеповітрям, забезпечує повноту спалювання газу, дення струменів газу і повітря горіння у форкамеру підвищує стійкість пальника і надійність повітронаі закручування їх частини по траєкторії, розташогрівача в цілому, а також знижує кількість шкідливаній в горизонтальній площині і направленій під вих викидів в атмосферу. кутом до радіусів форкамери, що проходять через Поставлена задача вирішується тим, що в центри отворів цих каналів у форкамеру, переміспособі нагріву доменного дуття в безшахтному шування, спалювання газу і нагрів насадки повітповітронагрівачі, що містить подачу потоків газу і ронагрівача в газовий період і нагрів дуття в дуповітря горіння по газовому і повітряному колектотьовий період, прийнятий як прототип, [див. патент рам, розділення їх на окремі струмені за допомоRU №2145637, МПК 7 С21В 9/02, опуб.20.02. гою каналів подачі газу і повітря, що сполучаються 2000г. Бюл. №5]. з колекторами, в розташовану у верхній частині В прототипі газ і повітря горіння подають по купола повітронагрівача і співвісну з ним форкаканалах, виконаних у вертикальній стінці футерівмеру, введення струменів у форкамеру і закручуки і що сполучаються з внутрішніми колекторами і вання їх частини по траєкторії, розташованій в штуцерами для підведення газу і повітря. Осі горизонтальній площині і направленій під кутом до струменів газу і повітря, що виходять з верхніх радіусів форкамери, що проходять через центри каналів з нижнього колектора направлені до осі отворів цих каналів у форкамеру, перемішування, форкамери і зміщені вгору від горизонтальної спалювання газу і нагрів насадки повітронагрівача в газовий період і нагрів дуття в дутьовий період, площини на кут до 30°, а осі решти струменів газу і згідно корисної моделі, в просторі форкамери по повітря, що виходять з каналів, розташованих в висоті утворюють верхню і нижню зони горіння горизонтальній площині і направлених під кутом подачею різної кількості газу і повітря горіння, при15-30° до радіусів, що проходять через центри чому підводять потоки газу і повітря для кожної вихідних о творів цих каналів. зони горіння окремо, при цьому струмені газу і Суттєвими ознаками прототипу, співпадаючиструмені повітря подають у форкамеру назустріч ми з суттєвими ознаками корисної моделі, що заодин одному, причому струмені газу і повітря у являється, є подача потоків газу і повітря горіння верхній зоні горіння подають по радіусах форкапо газовому і повітряному колекторам, розділення мери, а струмені газу і повітря, що вводять у форїх на окремі струмені за допомогою каналів подачі камеру закручувані по траєкторії, направленій під газу і повітря, що сполучаються з колекторами, в кутом до радіусів форкамери, що проходять через розташовану у вер хній частині купола повітронацентри отворів цих каналів у форкамеру, вводять грівача і співвісній в горизонтальній площині і нав нижню зону горіння. правленої під кутом до радіусів форкамери, що Крім того, у верхню зону горіння подають на проходять через центри отворів цих каналів у фоспалювання 30-70% газу і повітря від їх загальної ркамеру, перемішування, спалювання газу і нагрів кількості, що йде на нагрів дуття, а температуру у насадки повітронагрівача в газовий період і нагрів форкамері в періоди нагріву і дуття підтримують в дуття в дутьовий період. інтервалі температур 650-750°С, при цьому газ і Недоліком прототипу є те, що при такій подачі повітря в нижній зоні горіння подають у форкамеру компонентів горіння у форкамері утворюється закручений потік, але при великих габаритах доменпід кутом 12-85° до радіусів, проведених в горизоних повітронагрівачів і великих витратах доменнонтальній площині з вертикальної осі форкамери в го газу при однаковому куті закрутки всі х каналів центри вихідних отворів газу і повітря нижніх колетаке перемішування є неефективним для повного кторів. згоряння газу до ви ходу в насадку. Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими Це пов'язано з тим, що на виході з форкамери ознаками корисної моделі і технічним результастворюється два закручені потоки, що рухаються том, що досягається, полягає в наступному. пошарово: в центрі - потік з верхнього колектора, Утворення в просторі форкамери по її висоті по периферії - потік з нижнього колектора. верхньої і нижньої зони горіння подачею різної При цьому повітряні струмені, що рухаються кількості газу і повітря горіння забезпечує згоряння по каналах верхнього ряду з нижнього колектора в газу в дві стадії, а саме у верхній зоні з нестачею кількості повітря, а в нижній зоні з надлишком кільрадіальному напрямі вгору під кутом до 30°, не кості повітря, яке подається тангенціально. Зговолодіють достатньою енергією для інтенсивного перемішування потоків, що рухаються пошарово, ряння газу в дві стадії, забезпечує рівномірне його вигоряння по висоті форкамери і куполу при віднощо не забезпечує повного згоряння газу. сно невисоких температурах на 1 і 2-й стадіях гоНедоліком вищезгаданого способу є також поріння, що також приводить до зменшення кількості дача частини струменів під кутом 15-30° до радіуоксидів азоту NO х. сів форкамери, що проходять через центри вихідТаким чином, розділення простору форкамери них перетинів каналів, що призводить до по висоті на верхню і нижню зони спалювання газу недостатньої крутки струменів і недостатнього і підведення газу і повітря зустрічними струменями ступеня перемішування компонентів згоряння. для кожної зони окремо забезпечує рівномірне В основу корисної моделі поставлена задача вигоряння газу по висоті форкамери і купола повіудосконалити спосіб нагріву доменного дуття в 5 35641 6 тронагрівача при відносно невисоких температумери в періоди нагріву і дуття не перевищує 50°С, рах в обо х зонах. що безпечне для її стійкості. Розподіл загальної кількості газу і повітря, що Температуру у форкамері в періоди нагріву і подають на горіння, по висоті форкамери, а саме, дуття підтримують в інтервалі температур 650подача у верхню зону горіння для спалювання 30750°С, який є близьким до температури займання 70% газу і повітря від їх загальної кількості, що йде не підігрітого доменного газу і який сприяє високій на нагрів дуття, є оптимальним. стійкості футерівки форкамери. Якщо кількість компонентів горіння на першу Спосіб реалізується за допомогою повітронастадію (верхню зону) буде менш 30%, то це може грівача, наведеному на Фіг.1, 2, 3. привести до недостатнього їх перемішування на На Фіг.1 показаний вертикальний розріз повітшляху до насадки і недопалу палива, оскільки на ронагрівача, на Фіг.2 - розріз 1-1 на Фіг.1, на Фіг.3 другу стадію надійде більш 70% компонентів горозріз 2-2 на Фіг.1. ріння. Повітронагрівач доменної печі містить кожух 1 Якщо ж кількість компонентів горіння на другій з куполом 2, забезпечені футерівкой 3, насадку 4, стадії (в нижній зоні) буде більше 30-40%, то шляштуцер гарячого дуття 5, форкамеру 6, розташоху, що залишився, для суміші газу, повітря і диму вану у верхній частині купола 2 співвісно з ним і до насадки може виявитися недостатньо, і в насамає кожух 7 з футерівкой 8, виконаній незалежно дку можуть надійти димові гази, що містять горючі від футерівки купола 2 з самостійною опорою на компоненти. кожух к уполу. Спрямовування струменів газу і повітря у верПідвідні газопроводи верхній 9 і нижній 10 і похній зоні горіння по радіусах форкамери назустріч вітропроводи верхній 11 і нижній 12 сполучені відодин одному забезпечує зустрічний рух газ у і повіповідно з напівколекторами газу 13 і 14 і повітря 15 тря і їх інтенсивне перемішування в цій зоні. При і 16, що сполучаються з наскрізними каналами 21, радіальній зустрічній подачі струмені газу і повітря 22 і 23, 24 відповідно підвода газу і повітря, розміпроникають до осі форкамери в зону закрученого щеними у футерівці форкамери 8 двома рядами потоку, що підіймається з нижньої зони горіння, і верхнім і нижнім. покращують перемішування, так що горіння повніУ верхньому ряду (розріз 1-1) розміщені настю закінчується до входу в насадку. скрізні канали підведення газу 21 і повітря 23, розСпрямовування струменів газу і повітря в нижташовані радіально попарно один проти одного, ній зоні горіння по траєкторії, направленій під купри цьому їх осі співпадають з радіусами форкатом до радіусів форкамери, що проходять через мери. центри отворів цих каналів у форкамеру, забезпеВ нижньому ряду (розріз 2-2) розміщені начує тангенціальне введення струменів газу і повітскрізні канали 22 підведення газу і 24 - повітря, ря у форкамеру, що призводить до їх закручування подовжні осі яких спрямовані під кутом 12-85° до і підйому закрученої газоповітряної димової суміші радіусів форкамери, що проходять через центри вгору, до купола форкамери, що подовжує шлях вихідних перетинів каналів у форкамеру. перемішування і горіння паливної суміші і забезпеГазові 13 і 14 і повітряні 15 і 16 напівколектори чує її згоряння до входу в насадку. забезпечено відповідно соплами 17, 18, встановСтрумені газу і повітря в нижній зоні горіння леними співвісно вхідним отворам в наскрізні кавводять у форкамеру і закручують по траєкторії, нали 21, 22 підведення газу і соплами 19 і 20, направленій під кутом a 12-85° до радіусів форкавстановленим співвісно вхідним отворам в намери, що проходять через центри отворів каналів скрізні канали 23, 24 - підвода повітря, і для кожноу форкамеру, що обумовлено наступним. го ряду каналів виконані у вигляді дво х напівколеЯкщо вказаний кут a буде менше 12°, то інтенкторів, заглушених з торців суцільною кладкою з сивність закручування потоків газу і повітря, яка кожухом і розташованих зовні форкамери. пропорційна sin a, буде недостатньою для надійПідвідні газопроводи 9 і 10 сполучені з верхнім ного перемішування газу і повітря горіння, максиі нижнім газовими порожнистими напівколекторамальні швидкості будуть у центрі, а факел до вхоми 13 і 14, розташованими один під іншим. Підвідні ду в насадку міститиме горючі СО,Н 2, що не повітропроводи 11 і 12 сполучені з верхнім і нижзгоріли, і ін. нім повітряними порожнистими напівколекторами 15 і 16, розташованими один під іншим. Верхні Якщо ж кут a буде більше 85°, то закручування напівколектора 13 і 15, забезпечені соплами 17 і газових потоків буде надмірним, максимальні 19 сполучені з форкамерою 6 радіальними попаршвидкості будуть поблизу стін насадкової камери, но розташованими один проти одного наскрізними факел суттєво коротшатиме, що приведе до розканалами 21, 23, що проходять крізь стіну форкавитку у форкамері температур в період нагріву, мери, подовжні осі яких співпадають з радіусами суттєво перевищуючих температури приповерхнефоркамери. Нижні порожнисті напівколектора 14, вих шарів футерівки в період дуття, що призведе 16, забезпечені соплами 18 і 20, сполучені з тангедо появи небезпечної температурної руйнівної нціально розташованими горизонтальними нанапруги, що спричиняє сколювання футерівки і скрізними каналами 22, 24, подовжні осі яких падіння її фрагментів на насадку (її засмічення). спрямовані під кутом до радіусів форкамери, що Крім того, кути 12-85° дозволяють просто і без проходять крізь центри вихідних перетинів цих значних матеріальних витрат виконати форкамеру каналів. пальника і канали в ній зі стандартних вогнетривів. Осі тангенціально розташованих горизонтальКути 12-85° є оптимальними, оскільки максимальних наскрізних каналів 22, 24 складають з радіуна різниця температур поверхні футерівки форкасами, проведеними в центр вихідних отворів газу і 7 35641 8 повітря з нижніх каналів у форкамеру з вертикальЦьому сприяє розрідження, створюване потоної осі форкамери в горизонтальній площині кут, ками повітря і газу 2-го ярусу, що обертаються. На 1-ом ярусі радіальні зустрічні струмені рівний 12-85°. впроваджуються в газовий потік, що одночасно Повітронагрівач працює наступним чином. підіймається та обертається. Загоряння газу відУ період нагріву насадки горючий газ подаєтьбувається на верхньому ряду сопел 17, 19. і канася через підвідний газопровід 9 в напівколектор 13 лів 21 і 23. Рециркуляція газів і двохстадійне спа(верхній) і через сопла 17 потрапляє в канали 21, і далі потрапляє в перший ступінь камери горіння лювання палива сприяють також скороченню кількості NOx і CO, що утворюються. (форкамери), де зустрічається з повітрям горіння, Далі продукти горіння потрапляють через горщо подається через підвідний повітропровід 11, ловину 26 в підкупольний простір 27, де, завдяки напівколектор 15, і сопла 19, в канали 23. Сопла їх обертанню і диффузорній формі купола 2, запідведення газу 17 і повітря 19 у верхньому ряду розташовані радіально-зустрічно. Йде стадія небезпечується рівномірний розподіл продуктів горіння по поперечному перетину насадки 4. Потім повного горіння газу. Для надійного запалення газу продукти горіння, пройшовши насадку 4, піднасадпередбачена свічка 25. ковий пристрій, поступають в димовий боров (леНедостатня (бракуюча) кількість повітря (2-й жак) і трубу. ступінь) подається через напівколектор 16, сопла 20 і канали 24. Деяка кількість газу подається в Описана взаємодія потоків газу, повітря і димових газів призводить до їх інтенсивного перемінапівколектор 14, з якого він через сопла 18 і кашування і згоряння до входу в насадку 4. нали 22 потрапляє в другий ступінь форкамери. Гаряче дуття відводиться через штуцер гаряЗгоряння газу на двох яруса х, забезпечує рівномічого дуття 5, пройшовши піднасадковий пристрій, рне його вигоряння по висоті форкамери і куполу при відносно невисоких температурах на 1-м і 2-м насадку 4 у зворотному напрямі. Повітронагрівач може працювати як на холодярусах горіння. Висока інтенсивність перемішуних, так і підігрітих компонентах горіння, при цьому вання струменів газу і повітря на 1-ом ярусі забезвикористовування останніх призводить до скоропечується зустрічним їх введенням у форкамеру, а чення довжини факела, що сприятиме якості (повна 2-ом ярусі - за рахунок тангенціального введення струменів газу і повітря, їх закручування. Це ноті) спалювання газу. Таким чином, спосіб забезпечує повне і рівнопризводить до підйому закрученої газо-воздушномірне по периметру купола вигоряння газу з рівдимової суміші вгору, до купола форкамери 6, пономірним нагрівом купола і насадки, повноту спадовжуючи шлях перемішування і горіння паливної лювання газу, підвищує стійкість пальника і суміші і забезпечуючи її згоряння до входу в насадку. надійність повітронагрівача в цілому, а також знижує кількість шкідливих викидів в атмосферу. 9 Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський 35641 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601