Спосіб вдування вугільного пилу у доменну піч

Реферат: Спосіб вдування вугільного пилу у доменну піч включає підготовку фурменого рукава для вдування гарячого повітря для дуття з кільцевого трубопроводу у під доменної печі, підготовку форсунки для вдування вугільного пилу у фурму, допущення утворення на кінці форсунки суміші вугільного пилу й горючого газу і згоряння суміші вугільного пилу й горючого газу у фурмі. Форсунка для вдування вугільного пилу містить внутрішню трубу для транспортування вугільного пилу й розташовану коаксіально навколо внутрішньої труби зовнішню трубу для транспортування горючого газу. Внутрішня труба формунки утворює розділову стінку для відділення вугільного пилу від горючого газу. Спосіб також включає контроль присутності або відсутності горіння полум'я на кінці форсунки, і повторне запалення полум'я за допомогою тимчасового зменшення потоку горючого газу через форсунку при виявленні, що на кінці форсунки полум'я не горить. UA 99767 C2 (12) UA 99767 C2 UA 99767 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід належить до способу вдування вугільного пилу у доменну піч, насамперед, через форсунку для вдування вугільного пилу, що має внутрішню трубу для транспортування вугільного пилу й зовнішню трубу, коаксіальну внутрішній трубі, для транспортування горючого газу. Форсунки для вдування вугільного пилу звичайно використовуються для вдування вугільного, пилу як заміна коксу, у доменну піч. Вугільний пил пневматично транспортується через форсунку й подається в атмосферу, що окисляє, у фурмі, через яку гаряче повітря для дуття вдувається у піч. Для того, щоб повністю спалити вугільний пил, реакція горіння повинна починатися якнайближче до кінця форсунки. Так звані форсунки ОхусоаІ складаються з внутрішньої труби для транспортування вугільного пилу й зовнішньої труби, яка коаксіальна внутрішній трубі, для транспортування горючого газу, звичайно чистого кисню. Присутність чистого кисню на кінці форсунки поліпшує умови горіння так, що реакція горіння починається на кінці форсунки. Однак було встановлено, що полум'я на кінці форсунки не стабільне й час від часу загасає. У деяких випадках полум'я може автоматично знову запалюватися без втручання. Однак, це не може бути гарантовано. Якщо горіння вугільного пилу на кінці форсунки не відбувається, тому що полум'я згасло, вугільний пил і кисень подаються у доменну піч, і повне згоряння вугільного пилу не може бути гарантовано. Для того, щоб поліпшити ефективність горіння на кінці форсунки була запропонована певна кількість рішень, звичайно за допомогою поліпшення змішування вугільного пилу й кисню. Наприклад, ЕР 1060272 описує те, що згоряння вугільного пилу може бути поліпшене й полум'я підтримуватися за рахунок розташування завихрювача потоку між співвісними трубами так, щоб передавати вихровий рух на подаваний на кінець форсунки кисень. Однак ефект завихрювача потоку багато у чому залежить від структури форсунки. Якщо кут спіралі занадто глибокий, кисень направляється від вугільного пилу, і ефективність горіння знижується. Якщо спіральний кут занадто дрібний, поліпшення ефективності горіння є незначним. В ЕР 1060272 також пропонувалося забезпечити зовнішню поверхню стінки внутрішньої труби безліччю отворів поблизу кінця форсунки для зменшення опору потоку рідкого середовища й для поліпшення змішування вугільного пилу з киснем на кінці форсунки. Хоча вищезгадані системи можуть у певних умовах можуть бути придатними для поліпшення ефективності горіння, цей ефект не гарантований і залишається ризик, що полум'я не підтримується. Отже, задачею даного винаходу є розробка поліпшеного способу для вдування вугільного пилу у доменну піч. Ця задача вирішена за допомогою способу за пунктом 1 формули винаходу. Для того, щоб цю задачу даний винахід пропонує спосіб вдування вугільного пилу, при цьому спосіб містить у собі наступні етапи: - підготовку фурменого рукава для вдування гарячого повітря для дуття з кільцевого трубопроводу у під доменної печі через установлену в отворі у стінці печі фурму, - підготовку форсунки для вдування вугільного пилу у фурму, при цьому форсунка для вдування вугільного пилу містить у собі внутрішню трубу для транспортування вугільного пилу й розташовану коаксіально навколо внутрішньої труби зовнішню трубу для транспортування горючого газу, внутрішня труба утворює розділову стінку для відділення вугільного пилу від горючого газу, і форсунка для вдування вугільного пилу має розташований у фурмі кінець форсунки, - допущення утворення на кінці форсунки суміші вугільного пилу й горючого газу, і - згоряння суміші вугільного пилу й горючого газу у фурмі. Відповідно до важливого аспекту винаходу, спосіб містить у собі наступні етапи: - контроль присутності або відсутності горіння полум'я на кінці форсунки, і - при виявленні, що на кінці форсунки полум'я не горить, повторне запалення полум'я за допомогою тимчасового зменшення потоку горючого газу через форсунку для вдування вугільного пилу. Горіння полум'я контролюється, і як тільки полум'я згасне, потік горючого газу до кінця форсунки зменшується. Винахідниками було встановлено, що коротке зменшення або переривання вдування горючого газу дозволяє забезпечити повторне запалення полум'я на кінці форсунки так, що поліпшене згоряння вугільного пилу у фурмі може бути швидко відновлено. Переважно, у той час поки тимчасово зменшується потік горючого газу через форсунку для вдування вугільного пилу, потік вугільного пилу через форсунку для вдування вугільного пилу підтримується. 1 UA 99767 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Переважно, контроль горіння полум'я на кінці форсунки здійснюється безупинно. Тому полум'я може бути повторно запалене якнайшвидше для того, щоб мінімізувати кількість подаваного у доменну піч незгорілого вугільного пилу. Переважно, контроль горіння полум'я на кінці форсунки здійснюється за допомогою засобів виявлення блокування фурми. Застосування таких засобів виявлення блокування фурми дозволяє здійснити контроль полум'я за допомогою пристроїв, які вже встановлені на доменних печах. Тому що не потрібно ніяких додаткових детекторів, відсутня необхідність виділення коштів на витрати на установку й обслуговування. Відповідно до першого здійснення винаходу, спосіб містить у собі: - оснащення засобу виявлення блокування фурми датчиками тиску для вимірювання падіння тиску у гарячому повітрі для дуття через переріз фурменого рукава вище за потоком від кінця форсунки, і - контроль падіння тиску через переріз фурменого рукава, і на підставі цього визначення присутності або відсутності горіння полум'я на кінці форсунки. Засіб для вимірювання падіння тиску у фурменому рукаві у цей момент застосовується для виявлення блокування фурми. Дійсно, можливо, що вихід фурми у доменну піч стає заблокованим. Якщо це відбувається, і потім вугільний пил вводиться у фурму, фурмений рукав наповнюється вугільним пилом. Як тільки виявлене блокування фурми, що виражається раптовим зменшенням падіння тиску, подача вугільного пилу й горючого газу припиняється для запобігання заповнення фурменого рукава й кільцевого трубопроводу вугільним пилом. Винахідники відзначили, що на падіння тиску також впливає реакція горіння на кінці форсунки. Якщо полум'я на кінці форсунки горить, у фурмі виробляється тепло, так що розширення гарячого дуття, що відбувається внаслідок збільшення температури, приходить до більше високого падіння тиску на фурмі. Це трохи зменшує швидкість потоку гарячого дуття й, отже, падіння тиску у випускній трубі фурменого рукава. Тому раптове збільшення падіння тиску може інтерпретуватися як ознака того, що полум'я більше не горить на кінці форсунки. Звичайно використовуваний для виявлення блокування фурми засіб вимірювання падіння тиску може використовуватися для контролю горіння полум'я на кінці форсунки. Падіння тиску може вимірюватися між кільцевим трубопроводом і ділянкою фурменого рукава вище за потоком від кінця форсунки. Засіб вимірювання падіння тиску може, наприклад, містити у собі датчик тиску, розташований у ділянці фурменого рукава вище за потоком від кінця форсунки. Додатково, у ділянці фурменого рукава вище за потоком від кінця форсунки може бути розташована трубка Вентури й з'єднуватися з датчиком тиску. Заснований на вимірюваному падінні тиску сигнал може використовуватися в алгоритмі обробки сигналів для виявлення присутності або відсутності горіння полум'я. Наприклад, якщо падіння тиску збільшене на попередньо встановлену величину, можна зробити висновок про те, що полум'я на кінці форсунки не горить. Також можна зробити висновок про те, що полум'я на кінці форсунки не горить, якщо падіння тиску збільшене на попередньо визначену величину за попередньо визначений час. Тому що на падіння тиску впливають багато параметрів, сигнал про падіння тиску має багато різновидів навіть при нормальних умовах експлуатації. Тому є кращим зробити висновок про те, що полум'я не горить, тільки якщо падіння тиску збільшене на певну величину або збільшене на певний період абона обидва фактори. Відповідно до другого варіанта здійснення винаходу спосіб містить у собі: - оснащення фурменого рукава по суті горизонтальною повітродувкою для вдування гарячого повітря для дуття у під доменної печі, - оснащення засобу виявлення блокування фурми датчиком інтенсивності світла, розташованим в осьовому сполученні з повітродувкою, і - контроль інтенсивності світла у фурмі, і на підставі цього для визначення присутності або відсутності горіння полум'я на кінці форсунки. У цей час засіб для вимірювання інтенсивності світла у фурмі використовується для виявлення блокування фурми. У випадку виявлення істотного зменшення інтенсивності світла у фурмі, фурма по всій імовірності є заблокованою, і тому подача вугільного пилу й горючого газу припиняється для того, щоб запобігти заповненню фурменого рукава й кільцевого трубопроводу вугільним пилом. Зменшення інтенсивності світла можна також інтерпретувати як показник того, що на кінці форсунки полум'я більше не горить. Дійсно, наявність полум'я у фурмі створює світло у фурмі. Тому відсутність полум'я приводить до зменшеної інтенсивності світла у фурмі. 2 UA 99767 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Засіб для вимірювання інтенсивності світла, який використовується звичайно для виявлення блокування фурми, може використовуватися для контролю горіння на кінці форсунки. Можна зробити висновок про те, що полум'я на кінці форсунки не горить, якщо інтенсивність світла у фурмі зменшена на попередньо визначену величину за попередньо визначений час. Відповідно до третього варіанта здійснення спосіб містить у собі: - оснащення фурменого рукава по суті горизонтальною повітродувкою для вдування гарячого повітря для дуття у під доменної печі, - оснащення засобу виявлення блокування фурми камерою, розташованою в осьовому сполученні з повітродувкою, і - контроль зображення у фурмі, і на підставі цього визначення присутності або відсутності горіння полум'я на кінці форсунки для вдування вугільного пилу. У цей час засіб контролю зображення з фурми використовується для виявлення блокування фурми. У випадку, якщо фурма заблокована, змінюється характеристика зображення з фурми, і залежно від зміненої характеристики подача вугільного пилу й горючого газу припиняється для запобігання заповнення фурменого рукава й кільцевого трубопроводу вугільним пилом. Зміна у характеристиках зображення з фурми може також інтерпретуватися як показник того, що полум'я на кінці форсунки більше не горить. Засіб контролю зображення з фурми, який використовується звичайно для виявлення блокування фурми, може використовуватися для контролю горіння полум'я на кінці форсунки. Можна зробити висновок про те, що полум'я на кінці форсунки не горить, якщо зображення з фурми змінюється згідно з попередньо заданою схемою. Можна зробити висновок про те, що полум'я на кінці форсунки не горить, якщо зображення з фурми має значну подібність з попередньо заданим зразковим зображенням. Зображення з фурми переважно аналізується за допомогою алгоритму обробки зображення. Відповідно до четвертого варіанта здійснення винаходу спосіб містить у собі: - оснащення фурменого рукава по суті горизонтальною повітродувкою для вдування гарячого повітря для дуття у під доменної печі, - підготовку засобу вимірювання температури, розташованого в осьовому сполученні з повітродувкою, і - контроль температури у фурмі або поблизу неї, і на підставі цього визначення присутності або відсутності горіння полум'я на кінці форсунки для вдування вугільного пилу. З кожною фурмою може бути з'єднаний пірометр і вимірювати температуру полум'я у печі перед фурмою. Сигнал температури дозволяє здійснювати контроль горіння полум'я на кінці форсунки. Якщо температура падає на попередньо визначену кількість або якщо температура залишається нижче заданого граничного значення на попередньо визначений час, можна зробити висновок про те, що полум'я на кінці форсунки більше не горить. Переважно, використовуваний у сполученні з такими форсунками горючий газ для вдування вугільного пилу є киснем. Даний винахід стає більше очевидним з наступного опису одного не обмежуючого варіанта здійснення з посиланням на прикладене креслення, в якому на фіг. показаний розріз через установку, яка використовується для здійснення способу відповідно до даного винаходу. На фіг. показана система 10 гарячого дуття, що має кільцевий трубопровід 12, який оточує доменну піч, і безліч фурмених рукавів 14 для вдування гарячого повітря, що вдувається, через отвір у стінці 16 доменної печі у під доменної печі. Фурмені рукави 14 є сталевими трубами з вогнетривким футеруванням для вдування гарячого повітря, що вдувається, з кільцевого трубопроводу 12 у доменну піч. Як правило, кожний з них містить у собі кутову першу ділянку 14', що називається також випускним трубопроводом, і по суті горизонтальну другу ділянку 14", що також називається повітродувкою. Друга ділянка 14" має опуклу сферичну передню частину, виконану й розташовану так, щоб входити у повітронепроникне зачеплення з увігнутим кінцем фурми 15, установленим в отворі у стінці 16 печі. Перша ділянка 14' розташована під кутом щодо горизонтальної ділянки 14" і з'єднана з кільцевим трубопроводом для напрямку гарячого повітря, що вдувається, з кільцевого трубопроводу 12 у другу ділянку 14". Форсунка 18 для вдування вугільного пилу призначена для вдування вугільного пилу у доменну піч. Форсунка 18 є типу ОхусоаІ і містить у собі внутрішню трубу 20 для транспортування вугільного пилу й розташовану коаксіально навколо внутрішньої труби 20 зовнішню трубу 22 для транспортування горючого газу. Внутрішня труба 20 утворює розділову стінку для відділення вугільного пилу від горючого газу на всьому протязі через форсунку 18 доти, поки вугільний пил і горючий газ не будуть змішані на кінці 24 форсунки 18 для вдування вугільного пилу. 3 UA 99767 C2 5 10 15 20 25 30 Форсунка 18 для вдування вугільного пилу розташована таким чином, що її кінець 24 перебуває в області 26 виходу фурми 15 поблизу отвору у стінці 16 печі. При роботі гаряче дуття вдувається з кільцевого трубопроводу 12 через фурмений рукав 14 у під доменної печі. Додатково, вугільний пил і горючий газ, звичайно кисень, подаються через форсунку 18 для вдування вугільного пилу у другу ділянку 14" фурменого рукава 14. На кінці 24 форсунки вугільний пил входить у контакт із киснем і утворює суміш. Умови горіння є такими, що ця суміш запалюється й полум'я горить на кінці 24 форсунки всередині фурми 15. Вугільний пил згоряє, переважно повністю, всередині фурми 15. Тому що полум'я на кінці 24 форсунки є нестабільним і час від часу гасне, необхідне повторне запалення полум'я. Повторне запалення полум'я досягається тимчасовим зменшенням кількості подаваного через форсунку 18 кисню. Це змінює умови горіння й при відновленні подачі кисню полум'я повторно запалюється. Тимчасове зменшення потоку горючого газу може викликати нагрівання й/або турбуленції на кінці 24 форсунки, що сприяє повторному запаленню полум'я. Відповідно до даного винаходу визначення присутності або відсутності горіння полум'я на кінці 24 форсунки засноване на системах, що використовуються у даний момент для виявлення блокування фурми 15. Такі системи вже встановлені на доменних печах і тому не викликають додаткових витрат. Такі системи виявлення блокування можуть містити у собі, наприклад, засіб для вимірювання падіння тиску у гарячому повітрі, що вдувається, поперек першої ділянки 14' фурменого рукава 14. Із цією метою перша ділянка 14' може містити у собі поперечне звуження 28 типу трубки Вентури. Альтернативно або додатково, такі системи виявлення блокування можуть містити у собі засіб 30 виявлення, розташований в осьовому сполученні з другою ділянкою 14" фурменого рукава 14. На з’єднувальну першу і другу ділянки 14', 14" фурменого рукава 14 вигині 32 останній може містити у собі осьову подовжувальну трубу 34, на кінці якої може бути розташований засіб 30 виявлення. Засіб 30 виявлення може бути датчиком інтенсивності світла для вимірювання інтенсивності світла у фурмі 15. Зменшення інтенсивності світла може бути інтерпретоване як показник того, що на кінці 24 форсунки полум'я більше не горить. Засіб 30 виявлення може бути камерою для контролю зображення з фурми 15. Отримане зображення може аналізуватися процесором обробки зображень. Зміни деяких характеристик зображення з фурми 15 може також інтерпретуватися як показник того, що на кінці 24 форсунки полум'я більше не горить. 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 60 1. Спосіб вдування вугільного пилу у доменну піч, що включає у себе - підготовку фурменого рукава для вдування гарячого повітря для дуття з кільцевого трубопроводу у під доменної печі через установлену в отворі у стінці печі фурму, - підготовку форсунки для вдування вугільного пилу у фурму, при цьому форсунка для вдування вугільного пилу містить у собі внутрішню трубу для транспортування вугільного пилу й розташовану коаксіально навколо внутрішньої труби зовнішню трубу для транспортування горючого газу, внутрішня труба утворює розділову стінку для відділення вугільного пилу від горючого газу, і форсунка для вдування вугільного пилу має розташований у фурмі кінець форсунки, - допущення утворення на кінці форсунки суміші вугільного пилу й горючого газу, і - згоряння суміші вугільного пилу й горючого газу у фурмі, який відрізняється тим, що включає - контроль присутності або відсутності горіння полум'я на кінці форсунки, і - при виявленні, що на кінці форсунки полум'я не горить, повторне запалення полум'я за допомогою тимчасового зменшення потоку горючого газу через форсунку для вдування вугільного пилу. 2. Спосіб за п. 1, у якому під час тимчасового зменшення потоку горючого газу через форсунку для вдування вугільного пилу підтримують потік вугільного пилу через форсунку для вдування вугільного пилу. 3. Спосіб за п. 1 або 2, у якому контроль горіння полум'я на кінці форсунки здійснюють безупинно. 4. Спосіб за одним із пп. 1-3, у якому контроль горіння полум'я на кінці форсунки здійснюють за допомогою засобу виявлення блокування фурми. 4 UA 99767 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5. Спосіб за одним із пп. 1-4, що включає у себе - оснащення засобу виявлення блокування фурми датчиками тиску для вимірювання падіння тиску у гарячому повітрі для дуття через переріз фурменого рукава вище за потоком від кінця форсунки, і - контроль падіння тиску через переріз фурменого рукава, і на підставі цього визначення присутності або відсутності горіння полум'я на кінці форсунки. 6. Спосіб за п. 5, у якому падіння тиску вимірюють між кільцевим трубопроводом і ділянкою фурменого рукава вище за потоком від кінця форсунки. 7. Спосіб за п. 5 або 6, у якому висновок, що полум'я на кінці форсунки не горить, роблять, якщо падіння тиску збільшується на попередньо визначену величину. 8. Спосіб за п. 7, у якому висновок, що полум'я на кінці форсунки не горить, роблять, якщо падіння тиску збільшується на попередньо визначену величину за попередньо визначений час. 9. Спосіб за одним із пп. 1-8, що включає у себе - оснащення фурменого рукава по суті горизонтальною повітродувкою для вдування гарячого повітря для дуття у під доменної печі, - оснащення засобу виявлення блокування фурми датчиком інтенсивності світла, розташованим в осьовому сполученні з повітродувкою, і - контроль інтенсивності світла у фурмі, і на підставі цього визначення присутності або відсутності горіння полум'я на кінці форсунки. 10. Спосіб за п. 9, у якому висновок, що полум'я на кінці форсунки не горить, роблять, якщо інтенсивність світла у фурмі зменшена на попередньо визначену величину. 11. Спосіб за п. 10, у якому висновок, що полум'я на кінці форсунки не горить, роблять, якщо інтенсивність світла у фурмі зменшена на попередньо визначену величину за попередньо визначений час. 12. Спосіб за одним із пп. 1-11, що включає у себе - оснащення фурменого рукава по суті горизонтальною повітродувкою для вдування гарячого повітря для дуття у під доменної печі, - оснащення засобу виявлення блокування фурми камерою, розташованою в осьовому сполученні з повітродувкою, і - контроль зображення у фурмі, і на підставі цього визначення присутності або відсутності горіння полум'я на кінці форсунки для вдування вугільного пилу. 13. Спосіб за п. 12, у якому висновок, що полум'я на кінці форсунки не горить, роблять, якщо зображення з фурми змінюється згідно з попередньо визначеною схемою. 14. Спосіб за п. 12 або 13, у якому висновок, що полум'я на кінці форсунки не горить, роблять, якщо зображення з фурми має значну подібність з попередньо визначеним зразковим зображенням. 15. Спосіб за одним із пп. 12-14, у якому зображення з фурми аналізують за допомогою алгоритму обробки зображень. 16. Спосіб за одним із пп. 1-3, що включає у себе - оснащення фурменого рукава по суті горизонтальною повітродувкою для вдування гарячого повітря для дуття у під доменної печі, - підготовку засобу вимірювання температури, розташованого в осьовому сполученні з повітродувкою, і - контроль температури у фурмі або поблизу неї, і на підставі цього визначення присутності або відсутності горіння полум'я на кінці форсунки для вдування вугільного пилу. 5 UA 99767 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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