Спосіб подавання газоподібних вуглецевмісних реагентів в доменну піч

Реферат: Спосіб включає попереднє нагрівання реагентів, підведення попередньо нагрітих реагентів по теплоізольованому газопроводу в дуттьову фурму та їхнє введення в робочому каналі фурми в потік гарячого дуття з подальшою подачею в фурмену зону горна доменної печі. При цьому введення реагентів в потік гарячого дуття в робочому каналі фурми здійснюють на відстані від зрізу фурми, яка становить 1,0 -1,5 діаметра робочого каналу фурми, так, щоб вісь потоку попередньо нагрітих реагентів не перетиналась зі стінкою робочого каналу фурми. UA 89752 U (12) UA 89752 U UA 89752 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургії та може бути використана для подавання природного, коксового, конвертерного, генераторного або інших подібних газів в доменну піч. Найбільш близьким за сукупністю ознак до об'єкта, то заявляється, є вибраний як прототип спосіб подавання газоподібних вуглецевмісних реагентів в доменну піч, що включає попереднє нагрівання реагентів, підведення попередньо нагрітих реагентів у дуттьову фурму та їхнє введення в робочому каналі фурми в потік гарячого дуття з подальшою подачею в фурмену зону горна доменної печі. При цьому попереднє нагрівання реагентів здійснюють тільки в нижньому порожнистому фланці коліна фурменого приладу, з якого попередньо нагріті реагенти по нетеплоізольованому газопроводу подають у дуттьову фурму [Aвт.св. СРCP № 399525, MПK С21В7/16, опубл. 03.10:73]. Корисна модель і прототип мають такі спільні суттєві ознаки. Обидва способи включають попереднє нагрівання реагентів, підведення попередньо нагрітих реагентів у дуттьову фурму та їхнє введення в робочому каналі фурми в потік гарячого дуття з подальшою подачею в фурмену зону горна доменної печі. Аналіз технічних властивостей прототипу, обумовлених його ознаками, показує, що одержанню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають такі причини. Використання для попереднього нагрівання реагентів перед їхньою подачею в доменну піч тільки порожнистого фланця коліна фурменого приладу не дозволяє забезпечити високу ефективність і температуру їхнього нагрівання, що обумовлюється недостатньою величиною площі теплообміну у фланці, а також втратами тепла при подавання реагентів у фурму по нетеплоізольованому газопроводу. Крім того, прототип характеризується складністю обслуговування трубопроводу та фланця, а в разі роботи доменної печі без подавання реагентів у дуттьову фурму відбуватиметься перегрівання фланця. При цьому в прототипі спалювання попередньо нагрітих реагентів відбувається в робочому каналі фурми, що зумовить її прискорений вихід з ладу. Використання способу за прототипом характеризується недостатньо високою ефективністю подачі реагентів у фурмену зону горна доменної печі, а також неповнотою спалювання реагентів та недостатньою ефективністю утилізації тепла устаткування доменної печі. В основу корисної моделі поставлена задача створити такий спосіб подавання газоподібних вуглецевмісних реагентів у доменну піч, в якому удосконалення шляхом введення нової послідовності дій та параметрів їхнього виконання дозволять при використанні об'єкта, що заявляється, забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності подавання газоподібних вуглецевмісних реагентів у фурмену зону горна доменної печі. Поставлена задача вирішується тим, що в способі подавання газоподібних вуглецевмісних реагентів в доменну піч, що включає попереднє нагрівання реагентів, підведення попередньо нагрітих реагентів у дуттьову фурму та їхнє введення в робочому каналі фурми в потік гарячого дуття з подальшою подачею в фурмену зону горна доменної печі, згідно з технічним рішенням, що заявляється, підведення попередньо нагрітих реагентів у дуттьову фурму здійснюють по теплоізольованому газопроводу, а їхнє введення в потік гарячого дуття в робочому каналі фурми здійснюють на відстані від зрізу фурми, яка становить 1,0-1,5 діаметра робочого каналу фурми, так, щоб вісь потоку попередньо нагрітих реагентів не перетиналась зі стінкою робочого каналу фурми. В окремих випадках реалізації спосіб, що заявляється, може характеризуватися тим, що: попереднє нагрівання реагентів здійснюють шляхом їхнього пропускання через внутрішній контур охолодження одного або декількох плитових холодильників системи охолодження будьякого елемента профілю доменної печі, при цьому попереднє нагрівання здійснюють за рахунок утилізації теплоти, що створюється тепловим потоком від робочого простору доменної печі та сприймається тілом плитових холодильників; попереднє нагрівання реагентів здійснюють шляхом їхнього пропускання по газопроводу, який встановлений вздовж внутрішнього простору димового лежака повітронагрівачів доменної печі, при цьому попереднє нагрівання здійснюють за рахунок утилізації теплоти, що створюється тепловим потоком від димових газів повітронагрівачів. При використанні об'єкта, що заявляється, забезпечується досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності подавання газоподібних вуглецевмісних реагентів у фурмену зону горна доменної печі. Крім того, при реалізації способу, що заявляється, забезпечується досягнення додаткового технічного результату, який полягає у збільшенні повноти спалювання газоподібних вуглецевмісних реагентів, що подаються, підвищенні температури їхнього попереднього нагрівання при утилізації тепла устаткування доменної печі, а також у зниженні питомої витрати коксу та підвищення ефективності та 1 UA 89752 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 надійності роботи дуттьової фурм и в цілому. Між сукупністю суттєвих ознак об'єкта, що заявляється, та технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. Підведення попередньо нагрітих реагентів у дуттьову фурму по теплоізольованому газопроводу, а також їхнє введення в потік гарячого дуття в робочому каналі фурми на відстані від зрізу фурми, яка становить 1,0-1,5 діаметра робочого каналу фурми, так, щоб вісь їхнього потоку не перетиналася зі стінкою робочого каналу фурми, сприяє зниженню втрат тепла попередньо нагрітих реагентів при їхньому транспортуванні від місця їхнього підігрівання до місця їхнього введення в потік гарячого дуття, сприяє найбільш ефективному протіканню процесів перемішування попередньо нагрітих реагентів з потоком гарячого дуття та їхньому спалюванню за межами фурми, що, в свою чергу, забезпечує підвищення ефективності подавання газоподібних вуглецевмісних реагентів у фурмену зону горна доменної печі. Використання способу, що заявляється, сприяє збільшенню швидкості хімічної взаємодії реагентів з киснем дуття, що, в свою чергу, збільшує повноту спалювання реагентів та коефіцієнт заміни коксу реагентами, тобто забезпечується підвищення ефективності використання реагентів в якості додаткового палива. Крім того, використання способу, що заявляється, додатково забезпечує підвищення температури попереднього нагрівання реагентів при утилізації тепла устаткування доменної печі, зниження питомої витрати коксу, а також підвищення ефективності та надійності роботи дуттьової фурми в цілому. Введення попередньо нагрітих реагентів в потік гарячого дуття в робочому каналі фурми на відстані від зрізу фурми, яка складає не менше 1,0 діаметра робочого каналу фурми, визначається конструктивними особливостями фурм, а їхнє введення на відстані, яка становить більше 1,5 діаметра робочого каналу фурми, призведе до спалювання реагентів в робочому каналі фурми, до підвищених теплових навантажень на фурму та знизить ефективність теплового потоку, що подається з фурми, а це, в свою чергу, не дозволить забезпечити високу ефективність подавання реагентів у фурмену зону горна доменної печі, знизить повноту спалювання реагентів, що подаються, не забезпечить істотного зниження питомої витрати коксу, а також обумовить зниження ефективності та надійності роботи дуттьової фурми в цілому. Здійснення попереднього нагрівання реагентів шляхом їхнього пропускання через внутрішній контур охолодження плитових холодильників системи охолодження доменної печі, при якому попереднє нагрівання здійснюють за рахунок утилізації теплоти, що створюється тепловим потоком від робочого простору доменної печі та сприймається тілом плитових холодильників, та введення реагентів в потік гарячого дуття за способом, що заявляється, забезпечують внесення в піч реагентами додаткового тепла, сприяючи при цьому підвищенню теоретичної температури горіння вуглецю коксу в фурменій зоні горна, а це, в свою чергу, забезпечує можливість вводити в піч додаткову кількість реагенту, сприяючи при цьому створенню умов для істотної економії коксу. Крім того, таке попереднє нагрівання забезпечує підвищення температури попереднього нагрівання газоподібних вуглецевмісних реагентів при утилізації тепла системи охолодження доменної печі, що, в свою чергу, сприяє підвищенню ефективності подавання реагентів у фурмену зону горна доменної печі, збільшенню повноти їхнього спалювання, зниженню питомої витрати коксу та підвищенню ефективності та надійності роботи дуттьової фурм и в цілому. Здійснення попереднього нагрівання реагентів шляхом їхнього пропускання по газопроводу, який встановлений вздовж внутрішнього простору димового лежака повітронагрівачів доменної печі, при цьому попереднє нагрівання здійснюють за рахунок утилізації теплоти, що створюється тепловим потоком від димових газів повітронагрівачів, та введення реагентів в потік гарячого дуття за способом, що заявляється, забезпечують внесення в доменну піч реагентами додаткового тепла, сприяючи при цьому підвищенню теоретичної температури горіння вуглецю коксу в фурменій зоні горна, а це, в свою чергу, забезпечує можливість вводити в піч додаткову кількість реагенту, сприяючи при цьому створенню умов для істотної економії коксу. Крім того, таке попереднє нагрівання забезпечує підвищення температури попереднього нагрівання газоподібних вуглецевмісних реагентів при утилізації тепла димових газів повітронагрівачів, що, в свою чергу, сприяє підвищенню ефективності подавання реагентів у фурмену зону горна доменної печі, збільшенню повноти спалювання реагентів, що подаються, зниженню питомої витрати коксу, підвищенню ефективності та надійності роботи дуттьової фурми. Суть об'єкта, що заявляється пояснюється кресленнями, де зображено: на фіг. 1 - схема дуттьової фурм и; на фіг. 2 - схема підігрівання реагентів у плитовому холодильнику; 2 UA 89752 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 на фіг. 2 - схема підігрівання реагентів у димовому лежаку повітронагрівачів. На представлених кресленнях використані такі позначення: 1 - тепло ізольований газопровід; 2 - дуттьова фурма; 3 - патрубок подачі газу; 4 - насадка; 5 - робочий канал фурми; 6 - зріз фурми; 7 - стінка робочого каналу фурми; 8 - тепловий екран; 9 - індивідуальний газопровід; 10 - внутрішній контур охолодження; 11 - плитовий холодильник; 12 - газопровід; 13 - внутрішній газопровід; 14 - димовий лежак; 15 - повітронагрівач; 16 - димова груба. У конкретному прикладі спосіб, що заявляється, здійснювали так. Як газоподібний вуглецевмісний реагент для подавання в доменну піч використовували природний газ. Попередньо нагрітий природний газ по теплоізольованому газопроводу 1 підводили до дуттьової фурм и 2 доменної печі. Далі через патрубок подачі газу 3 та насадку 4, які розташовані в тілі фурми 2, попередньо нагрітий природний газ в робочому каналі 5 фурми 2 вводили в потік гарячого дуття з подальшою подачею в фурмену зону горна доменної печі (на кресленнях не показана). При цьому введення природного газу в потік гарячого дуття здійснювали таким чином, щоб відстань від осі потоку природного газу, що вводиться, до зрізу 6 фурми 2 становила 1,25 діаметра робочого каналу 5 фурми 6, а сама вісь потоку природного газу не перетиналася зі стінкою 7 робочого каналу 5 фурми 2. Теплоізоляцію патрубка подачі газу 3 та насадки 4 в тілі фурми 2 здійснювали за допомогою теплового екрана 8 (фіг. 1). Теплоізоляція газопроводу 1 та теплове екранування патрубка подачі газу 3 та насадки 4, а також введення газу в робочому каналі фурми в потік гарячого дуття за способом, що заявляється, забезпечували зниження теплових втрат при транспортуванні газу і найбільш ефективне спалювання газу за межами фури, що забезпечувало підвищення ефективності подавання природного газу в фурмену зону горна доменної печі, збільшення повноти його спалювання, підвищення температури його попереднього нагрівання з утилізацією тепла устаткування доменної печі, а також зниження питомої витрати коксу та підвищення ефективності і надійності роботи дуттьової фурми в цілому. Залежно від виробничої необхідності та/або технологічних особливостей доменних цехів при реалізації способу, що заявляється, попереднє нагрівання здійснювали так. В одному прикладі реалізації способу, що заявляється, попереднє нагрівання здійснювали в плитовому холодильнику системи охолодження доменної печі (фіг. 2). Холодний природний газ по індивідуальному газопроводу 9 подавали на вхід внутрішнього контуру охолодження 10 одного плитового холодильника 11 (в окремих випадках можуть бути використані кілька контурів охолодження холодильників, підключених послідовно та/або паралельно (на кресленнях не показане). В процесі руху природного газу контуром 10 здійснювали його нагрівання за рахунок утилізації теплоти, що створювалась тепловим потоком від робочого простору доменної печі та сприймалась тілом плитовим холодильника 11. На виході з внутрішнього контуру 10 попередньо нагрітий природний газ подавали в теплоізольований газопровід 1, по якому здійснювали його підведення в дуттьову фурму 2. В іншому прикладі реалізації способу, що заявляється, попереднє нагрівання природного газу здійснювали в димовому лежаку повітронагрівачів доменної печі (фіг. 3). Холодний природний газ по газопроводу 12 подавали в газопровід 13, який був встановлений вздовж внутрішнього простору димового лежака 14 повітронагрівачів 15 доменної печі, через який димові гази скидалися в димар 16. Під час руху природного газу по газопроводу 13 здійснювали його нагрівання за рахунок утилізації теплоти, що створювалась тепловим потоком від димових газів повітронагрівачів 15. На виході з газопроводу 13 попередньо нагрітий природний газ подавали в теплоізольований газопровід 1, по якому здійснювали його підведення в дуттьову фурму 2. Попереднє нагрівання природного газу шляхом його пропускання через внутрішній контур охолодження 10 плитового холодильника 11 або через газопровід 13, встановлений в димовому 3 UA 89752 U 5 лежаку 14 повітронагрівачів 15, забезпечувало підвищення температури попереднього нагрівання природного газу при утилізації тепла устаткування доменної печі та збільшення повноти його спалювання, що, в свою чергу, дозволяло підвищити ефективність його подавання у фурмену зону горна доменної печі, знизити питому витрату коксу, а також підвищити ефективність та надійність роботи дуттьової фурми в цілому. При проведенні дослідних робіт з підвищення ефективності подавання природного газу в фурмену зону горна доменної печі було встановлено, що підвищення його температури, наприклад, до 160 °C збільшувало коефіцієнт заміни коксу природним газом не менше, ніж на 3 0,1 кг/м , що дозволяло забезпечити економію питомої витрати коксу на рівні 15,80 кг/т чавуну. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 1. Спосіб подавання газоподібних вуглецевмісних реагентів в доменну піч, що включає попереднє нагрівання реагентів, підведення попередньо нагрітих реагентів у дуттьову фурму та їхнє введення в робочому каналі фурми в потік гарячого дуття з подальшою подачею в фурмену зону горна доменної печі, який відрізняється тим, що підведення попередньо нагрітих реагентів в дуттьову фурму здійснюють по теплоізольованому газопроводу, а їхнє введення в потік гарячого дуття в робочому каналі фурми здійснюють на відстані від зрізу фурми, яка становить 1,0-1,5 діаметра робочого каналу фурми, так, щоб вісь потоку попередньо нагрітих реагентів не перетиналась зі стінкою робочого каналу фурми. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що попереднє нагрівання реагентів здійснюють шляхом їхнього пропускання через внутрішній контур охолодження плитових холодильників системи охолодження доменної печі, причому попереднє нагрівання здійснюють за рахунок утилізації теплоти, що створюється тепловим потоком від робочого простору доменної печі та сприймається тілом плитових холодильників. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що попереднє нагрівання реагентів здійснюють шляхом їхнього пропускання по газопроводу, який встановлений вздовж внутрішнього простору димового лежака повітронагрівач ів доменної печі, причому попереднє нагрівання здійснюють за рахунок утилізації теплоти, що створюється тепловим потоком від димових газів повітронагрівачів. 4 UA 89752 U 5 UA 89752 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 6