Повітронагрівник доменної печі

1 Повітронагрівник доменної печі, що містить кожух, купол, камеру насадки, систему опалення, яка містить винесену камеру горіння з встановле ним в ній керамічним пальником, який відрізняється тим, що газопідвід до пальника виконаний у вигляді штуцера прямокутного перерізу з арочним склепінням, який з'єднаний з пальником тангенційно відносно внутрішньої порожнини центральної пальникової труби, а діаметр внутрішньої порожнини центральної пальникової труби (Двпп) знаходиться у співвідношенні з діаметром камери (Дкг), як Двпп = (0,9-И,25)Дкг, при цьому керамічний пальник обладнаний форкамерою горіння, яка розташована у нижній частині керамічного пальника під газовим штуцером 2 Повітронагрівник доменної печі по п 1, який відрізняється тим, що дно форкамери горіння виконане півсферичним, основа півсфери встановлена від нижньої основи газового штуцера при виході останнього до центральної пальникової труби на відстані h = (0,15ч-0,50)Н, де Н - висота каналу газового штуцера Винахід стосується чорної металурги, зокрема конструкцій повітрянагрівників доменних печей, та може бути використаним у галузях, які потребують високотемпературного нагрівання газів Відомий повітрянагрівник доменної печі фірми Цимерман унд Янсен (ФРН), який містить кожух, купол, камеру насадки та систему опалення, у конструкції якої передбачені три пальники з тангенційним підводом газу та повітря до нижньої частини купола повітрянагрівника (див Інформаційний огляд "Високотемпературне нагрівання дуття за кордоном", В А Завидонський, серія 4, інформація 3, "Черметінформація", М, 1971 р , стор 7, мал 6) Ознаками аналогу, які збігаються з ознаками технічного рішення, яке заявляється як винахід, є кожух, купол, камера насадки, система опалення Недоліком аналогу є те, що при такій системі опалення у повітрянагрівнику не досягається поліпшення технологічних характеристик його роботи, а саме, не досягається підвищення температу ри гарячого дуття, скорочення КІЛЬКОСТІ СО та NOX у ВІДХІДНИХ газах, внаслідок недосконалої організації спалення газу у купольному просторі повітрянагрівника Найбільш близьким за технічною суттю та технічним результатом, який має бути досягнутим, є повітрянагрівник доменної печі, який містить кожух, купол, камеру насадки та систему опалення, яка має винесену камеру горіння, з встановленим в ній керамічним пальником (див Ф Р Шкляр, В М Малкин, С П Каштанова та ш "Доменні повітрянагрівники", М "Металургія", 1982р стор 36, мал 19) Ознаками прототипу, які збігаються з ознаками технічного рішення, яке заявляється, як винахід, є кожух, купол, камера насадки, система опалення, яка містить винесену камеру горіння з встановленим в ній керамічним пальником Недоліком повітрянагрівника за прототипом є те, що конструкція камери горіння, не забезпечує повного спалення газу перед входом до насадки, 00 о ю 54089 так як не забезпечується інтенсивне перемішування газу з повітрям, що призводить до значної КІЛЬКОСТІ СО та NOX у відхідному диму, а також до недостатньо ефективного нагрівання дуття В основу винаходу поставлено задачу удосконалити повітрянагрівник доменної печі шляхом внесення змін до його конструкції, які забезпечують можливість внутрішньої рециркуляції газів у внутрішній порожнині центральної пальникової труби керамічного пальника, що поліпшує якість сумішоутворення при згорянні газу та сприяє більш повному його спаленню, дозволяє знизити КІЛЬКІСТЬ CO та NOX у продуктах згоряння, зменшити викиди NOX та СО до атмосфери, скоротити довжину факела, підвищити ефективність нагрівання дуття Поставлена задача вирішується тим, що у повітрянагрівнику доменної печі, що містить кожух, купол, камеру насадки, систему опалення, яка містить винесену камеру горіння, з встановленим в ній керамічним пальником, ВІДПОВІДНО ДО винаходу газопідвід до пальника виконаний у вигляді штуцера прямокутного перерізу з арочним склепінням, який сполучений з пальником тангенційно відносно внутрішньої порожнини центральної пальникової труби, а діаметр внутрішньої порожнини центральної пальникової труби Двпп знаходиться у співвідношенні з діаметром камери Дкг, як Двнп = (0,9 -ь 1,25)Дкг, при цьому керамічний пальник обладнаний форкамерою горіння, яка розташована у нижній частині керамічного пальника під газовим штуцером Крім того, дно форкамери горіння виконане півсферичним, основа півсфери встановлена від нижньої основи газового штуцера при виході останнього до центральної пальникової труби на відстані h = (0,15 -ь 0,50)Н, де Н - висота каналу газового штуцера Причинно-наслідковий зв'язок між ознаками винаходу, який заявляється та технічним результатом, який має бути досягнутим, забезпечується наступним Виконання підводу газу у вигляді штуцера прямокутного перерізу з арочним склепінням, встановленого тангенційно відносно внутрішньої порожнини центральної пальникової труби керамічного пальника, забезпечує підведення газу в середину пальника плоским струменем, прилягаючим при своєму гвинтоподібному висхідному обертанні до внутрішньої поверхні пальникової труби Склепіння штуцера та канал у кладці для підводу газу може бути плоским (радіус склепіння необмежено великий) Струмінь газу, який обертається, створює у внутрішній порожнині центральної пальникової труби розрідження, куди спрямовується повітря, яке надходить крізь вікна Через те, що температура у зоні стрічання повітря з газом дорівнює ~700°С, то газ займається і дна пальника досягають продукти його неповного згоряння Виникає внутрішня рециркуляція продуктів часткового згоряння (при цьому нема необхідності у футерованих трубопроводах зовнішньої рециркуляції та в додаткових вентиляторах) Якщо діаметр внутрішньої порожнини пальника Двнп менший за 0,9Дкг, де Дкг - діаметр камери горіння, то аеродинамічні процеси всередині центральної труби пальника не завершуються (повітряні струмені, що засмоктуються у центрі пальника, гасять обертання газу і факел відносно висоти форкамери виходить довгим), процеси рециркуляції диму не забезпечують мінімізації КІЛЬКОСТІ ШКІДЛИВИХ викидів СО та NOX При Двнп, більшому за 1,25Дкг, маємо надлишкові витрати вогнетривів на збільшення габаритів пальника без подальшого поліпшення аеродинамічних характеристик пальника Обладнання керамічного пальника форкамерою горіння, встановленій у нижній частині керамічного пальника під газовим штуцером, забезпечує організацію внутрішньої рециркуляції газів у внутрішній порожнині центральної пальникової труби, сприяє повноті спалення газу, підвищенню температури дуття, зниженню КІЛЬКОСТІ CO та NOX у ВІДХІДНИХ продуктах згоряння Дно форкамери горіння виконане півсферичним, причому основа півсфери, віддалена від нижньої основи газового штуцера у МІСЦІ ЙОГО сполучення з центральною пальниковою трубою на відстань h = (0,15 -ь 0,50)Н, де Н - висота каналу газового штуцера Якщо зазначена відстань менша за 0,15 висоти Н каналу газового штуцера, то довжина шляху газових компонентів до днища пальника, виявиться недостатньою для надійного перемішування газу, повітря та рециркуляту, щоб одержати необхідне поєднання шкідливих викидів NOX та СО на виході з повітрянагрівника Якщо зазначена відстань h буде більшою 0,5 висоти Н каналу газового штуцера, то будуть витрачені зайві вогнетриви без поліпшення якості горіння газової суміші, скорочення викидів та довжини факела Управління змішуванням повітря, газу та рециркуляту відбувається таким чином, щоб здійснювалося безполуменеве горіння у пальнику Така конструкція пальника сприяє зниженню КІЛЬКОСТІ NOX у продуктах горіння, зменшенню викидів CO та NOX до атмосфери Крім того, більш якісне згоряння палива сприяє його економії Скорочується довжина факела завдяки інтенсивному перемішуванню компонентів горіння, що скорочує довжину камери горіння та підвищує температуру дуття Конструкція повітрянагрівника доменної печі, наведена на кресленнях, де на фіг 1 - повітрянагрівник доменної печі з вертикальним пальником, поздовжній розріз, на фіг 2 - розріз Б-Б на фіг 1, на фіг 3 - повітрянагрівник з горизонтальним пальником, на фіг 4 - розріз С-С на фіг 3, на фіг 5 - вузол А на фіг 1, розрізи керамічного пальника - фіг 5, 6, 7 Повітрянагрівник доменної печі /фіг1, 2, 3, 4/ містить кожух 1 з вогнетривкою футеровкою, куполи 2, камеру насадки 3 та систему опалення, яка містить камеру горіння 4 з встановленим у неї керамічним пальником 5 і яка розміщена на опорах 6 поряд з повітрянагрівником ПІДВІД газу до керамічного пальника 5 виконаний у вигляді штуцера 7 з прямокутним перерізом 8 та арочним склепінням 9, при цьому штуцер 7 сполучений з пальником 5 тангенційно відносно внутрішньої порожнини 10 центральної пальникової труби 11, а діаметр внутрішньої порожнини центральної пальникової труби 54089 Двнп складає Двнп = (0,9 -ь 1,25)Дкг, де Дкг - діаметр камери горіння 4 Керамічний пальник 5 обладнаний форкамерою 12 горіння, яка встановлена у нижній частині керамічного пальника 5 під газовим штуцером 7 /фіг 5, 6, II Дно 13 форкамери 12 виконане півсферичним, причому основа півсфери віддалена від нижньої основи газового штуцера 7 у МІСЦІ ЙОГО сполучення з центральною пальниковою трубою 11, на відстань h = (0,15 -ь 0,50)Н, де Н - висота каналу газового штуцера 7 Повітря до пальника подається штуцером 14 підводу повітря до повітряного колектора 15 і далі крізь два ряди щілин, розташованих у шаховому порядку відносно одна одної, до внутрішньої порожнини 10 центральної пальникової труби 11 Повітрянагрівник доменної печі працює наступним чином У режимі "нагрівання насадки" штуцером 7 підводу газа та штуцером 14 підводу повітря здійснюється подання газу та повітря до керамічного пальника 5 Газ до пальника подається штуцером 7, тангенційно розташованим відносно внутрішньої порожнини 10 центральної пальникової труби 11 Внаслідок того, що штуцер 7 підводу газу має прямокутний переріз, газ в середину пальника подається плоским струменем, прилягаючим при його гвинтоподібному висхідному обертанні до внутрішньої поверхні центральної пальникової труби 11 Повітря для горіння підводиться штуцером 14 підводу повітря до повітряного колектора 15, звідки він витікає до внутрішньої порожнини 10 центральної пальникової труби 11 крізь два ряди щілин 16, розташованих у шаховому порядку відносно одна одної, що організовує східчастий ПІДВІД повітря горіння Обертовий струмінь газу створює у внутрішній порожнині 10 центральної пальникової труби 11, розрідження і туди спрямовується повітря, яке поступає крізь щілини 16 Завдяки тому, що температура у зоні зустрічі повітря з газом досягає ~700°С, то газ загоряється і дна 13 форкамери горіння 12 досягають продукти його неповного горіння Виникає внутрішня рециркуляція продуктів часткового горіння, за рахунок чого значно поліпшується перемішування газу з повітрям, тобто поліпшується якість спалення газу, що призводить до зменшення КІЛЬКОСТІ NOX та СО у відхідному диму, а також до більш ефективного нагрівання дуття збільшується повнота спалення газу, що скорочує його витрату, скорочується довжина факела, що підвищує СТІЙКІСТЬ форкамери горіння, підвищується температура гарячого дуття, збільшується міжремонтний період повітрянагрівника Б-*-Б Фіг.1 Фіг.2 54089