Повітродувно-фурмовий пристрій для печі шахтного типу
Сутність: вугільний пил і кисень подають до повітродувних труб доменної печі через форсунки, що складаються з двох концентричних труб, кінці яких прилягають до фурми або знаходяться в ній. Жаростійкий ковпачок кожної форсунки утворює продовження внутрішньої труби для подачі вугільного пилу, а також продовження кільцеподібного простору між трубами у вигляді ряду спіральних каналів, через які подається кисень. Переважними є наявність кількох форсунок у кожній повітродувній трубі та похилого розташування форсунок усередині каналу для гарячого дуття, утвореного повітродувною трубою та фурмою. 8 з. п. ф-ли, 12 іл.
Винахід відноситься до повітродувно-фурменного пристрою для печі шахтного типу, що складається з повітродувної труби, фурми та форсунки для вдування вугільного пилу, що закінчується в повітродувній трубі або фурмі. Форсунка і двох концентричних труб, причому внутрішня труба служить подачі вугільного пилу, а зовнішня для подачі кисню.
Мета винаходу створення пристрою, що забезпечує стійке горіння протягом тривалого часу, а також повне згоряння та високий ступінь вдування пиловугільного палива.
Для досягнення цієї мети форсунка повітродувно-фурменного пристрою забезпечена жаростійким ковпачком з центральним отвором, що є продовженням каналу для подачі вугільного пилу, і рядом спіральних каналів на зовнішній бічній поверхні, що утворюють продовження каналу для подачі кисню. Торець центрального осьового отвору ковпачка може бути зміщений щодо вихідних отворів спіральних каналів, а на ковпачок надіта муфта.
В одному з варіантів виконання пристрою ковпачок закріплений між зовнішньою та внутрішньою трубами форсунки, а на тильній частині труб встановленопристосування для їхнього відносного переміщення в осьовому напрямку. Таке переміщення може бути здійснено за допомогою гайки, прикріпленої до зовнішньої труби і нагвинчується на внутрішню трубу, що має різьбову частину. Спіральні канали ковпачка форсунки мають кут початкового конуса в межах 25-55 про протяжність 0,5-1,5 повних витка. У різних форсунок напрямки каналів можуть бути протилежними один одному.
На фіг. 1 показана доменна піч з воздуходувно-фурменними пристроями, поздовжній розріз; на фіг. 2 те саме, зі збільшеною частиною одного з повітродувно-фурменних пристроїв; на фіг. 3 вигляд А на фіг. 2; на фіг. 4 форсунка для вдування вугільного пилу, поздовжній розріз; на фіг. 5 форсунка, поздовжній розріз передньої частини; на фіг. 6 розріз Б-Б на фіг. 5; на фіг. 7 розріз В-В на фіг. 5; на фіг. 8 розріз однієї з двох частин, що утворюють ковпачок форсунки; на фіг. 9 модифікована конструкція деталі, показаної на фіг. 2; на фіг. 10 модифікована конструкція форсунки, задня частина; на фіг. 11 те саме, передня частина; на фіг. 12 розріз Г-Г на фіг. 11.
На фіг. 1 показані два повітродувно-фурменні пристрої 10 і 11. Через них продувають гаряче повітря, що надходить з розподільної труби 12 круглого перерізу.
Повітродувна труба 14 (фіг. 2) складається з облицьованої зсередини керамічним матеріалом сталевої труби і мідного кожуха 15, що охолоджується водою, до якого прикріплена фурма 13. Фурма 13 виконана з міді і охолоджується водою. Фурма 13 з допомогою конічної поверхні 16 ізольована від водоохолоджуваного мідного кожуха 17 на стінці доменної печі. Повітродувна труба 14 і 13 фурма утворюють канал 24 для гарячого дуття. Фурма 13 розташована не симетрично, а з відхиленням на кілька градусів. Вона можезнаходиться також і симетрично. Труби 18 і 19, що являють собою канали, похило проходять через стінку повітродувної труби 14, а дві форсунки для вдування вугільного пилу 22 і 23 проходять через труби 18, 19 канал для гарячого дуття 24. Як показано на фіг. 3 обидві труби 18, 19 знаходяться у двох площинах, що проходять через поздовжню вісь 1 повітродувної труби 14, а осі форсунок 22, 23 перетинають вісь 1 повітродувної труби 14 в одній і тій же точці. Труби 18 і 19 розташовані відносно один одного під прямим кутом, як це видно на площині, поперечно розташованої щодо повітродувної труби 14. Даний кут не є оптимальним, проте оптимальний кут знаходиться в межах 150-180 про . На фіг. 3 показані тільки передні торцеві частини форсунок 22 та 23, тильні торці не показані.
Форсунка без ковпачка (фіг. 4) складається з двох концентричних труб 25 і 26, з'єднаних в області тильних торців за допомогою еластичного компенсатора 27. Компенсатор 27 складається з двох пружинних сталевих пластин, приварених до опорного кільця 30. Одна зі сталевих пластин приварена до внутрішньої трубі 25, а інша до зовнішньої труби 26. Передній кінець внутрішньої труби має зовнішнє різьблення 31, а передній кінець зовнішньої труби 26 має конічну поверхню 32. Внутрішня труба 25 забезпечена пристосуванням 33 для прийому вугільного пилу у вигляді суспензії (вугільний ), а зовнішня труба 26 пристосуванням 34 прийому кисню.
На фіг. 5 показаний передній кінець форсунки із встановленим ковпачком. Ковпачок форсунки складається з виконаного з жаростійкого матеріалу корпусу 40, нагвинченого на внутрішню трубу 25 для закріплення на ній. Муфту 41 нагвинчують на корпус 40 до того, як корпус 40 нагвинчується на внутрішню трубу 25. Після того, як корпус 40з'єднаний з внутрішньою трубою 25, нагвинчують муфту 41 з метою оперти її конічну торцеву поверхню на конічну торцеву поверхню 32 зовнішньої труби 26 таким чином, щоб компенсатор 27 був попередньо напружений і забезпечував щільне прилягання між зовнішньою трубою 26 і муфтою 41 і в тому випадку Значення коефіцієнта поздовжнього теплового розширення внутрішньої труби 25 і зовнішньої труби 26 різні. Ковпачки 40 і 41 форсунки можуть бути виконані, наприклад, з жаростійкої нержавіючої сталі або з жаростійкого металокерамічного матеріалу, що піддається обробці на металорізальних верстатах. Вони можуть бути чисто керамічними. Поздовжньо розташований центральний канал 45 утворює в корпусі 40 продовження внутрішньої труби 25. Канал 45 має вхідний отвір 44. Корпус 40 забезпечений рядом спіральних канавок 42 на його зовнішній циліндричній поверхні. Є шість канавок 42. Кут початкового конуса канавок переважно повинен дорівнювати 25-55 про , показаний кут дорівнює близько 45 про . Корпус 40, з канавками 42, виступає за межі муфти 41. Передній край 43 муфти 41 обмежує вхідні отвори спіральних каналів, утворених канавками 42 і муфтою 41. При проходженні через передній край 43 муфти 41 . Корпус 40 повинен бути спрямований вперед щодо переднього краю 43 муфти таким чином, щоб вхідний отвір каналу 44 для подачі вугільного пилу 45 було розташовано на деякій відстані перед вхідними отворами каналів для подачі кисню 42. Зазвичай воно може бути розташоване на 5-15 мм вперед отворів каналів для подачі кисню 42. Оскільки на випускному отворі має відбутися якнайбільше падіння тиску кисню, спіральні канали у зв'язку з цим повинні бути недовше 1,5 повних витка, переважно вони повинні бути довжиною в 1 виток або менше. Тим не менш, вони повинні бути не коротшими за одну третину повного витка, щоб забезпечити відповідний обертальний рух кисню. Зазвичай діаметр корпусу ковпачка 40 дорівнює 20-30 мм, а загальна довжина форсунки може дорівнювати 2 м.
Ковпачки форсунок забезпечують стабільне розпалювання, стабільний обертальний рух та стабільне горіння. Вугільний пил повністю згоряє в зоні циркуляції, тобто протягом 4-6 мс, також при високих ступенях вдування пиловугільного палива. Кисень, що знаходиться у зовнішній трубі 26, охолоджує внутрішню трубу 25 таким чином, що повітря може бути використане як носій вугільного пилу. Вміст кисню в повітрі, що несе, може бути знижений шляхом додавання азоту.
Корпус ковпачка 40 (фіг. 11) нагвинчений на внутрішню трубу 25, проте відсутня муфта 41, а зовнішня труба 26 спрямована вперед і забезпечена ковзною насадкою на корпусі ковпачка 40. Забезпечена різьбленням частина 50 внутрішньої труби 25 , забезпеченої трьома опорами 52, прикріпленими до зовнішньої труби 26 за допомогою гвинтів 53. На тильній частині форсунки знаходиться ковзне з'єднання 54 з О-подібним кільцем, розташованим на зовнішній трубі 26, через яку проходить внутрішня труба 25. Таким чином, повертаючи можна регулювати осьове положення корпусу ковпачка 40 щодо переднього кінця 43 передньої частини 41 зовнішньої труби 26. У разі якщо вугільну суспензію подають у внутрішню трубу 25 через вертлюжне з'єднання, регулювання можна здійснювати і в ході роботи. Різні значення коефіцієнта теплового розширення труб 25 і 26 використовуються для забезпечення ковзного з'єднання 54 тильноїчастини форсунки. Таким чином, величина теплового розширення не впливає на осьове розташування корпусу ковпачка 40 щодо переднього краю зовнішньої 56 труби. У цьому відношенні немає відмінностей між даною форсункою і описаною раніше. В обох здійснення труби 25, 26 прикріплені один до одного в області передніх частин. Однак при використанні форсунки, показаної на фіг. 10-12, осьове розташування корпусу ковпачка 40 щодо переднього краю зовнішньої 56 труби 26 може бути відрегульовано, коли форсунка знаходиться в робочому положенні. Отже, можна здійснити точне регулювання полум'я поворотом внутрішньої труби в процесі горіння, наприклад у тому випадку, якщо зміниться якість вугільного пилу. Можливо також проводити регулювання у разі ерозії корпусу 40 ковпачка форсунки або краю зовнішньої 56 труби 26. Передня поверхня корпусу ковпачка 40 (фіг. 10 і 11), встановлена врівень з переднім краєм 43 зовнішньої труби 26, а забезпечена різьбленням частина 50 проводити осьове регулювання у широкому діапазоні.
Коли ковпачок форсунки зношується, пошкоджену передню частину зовнішньої труби 26 обрізають, на внутрішню трубу 25 нагвинчують новий корпус ковпачка 40, а на зовнішню трубу 26 наварюють передню нову частину 41 зовнішньої труби. Ця нова передня частина зовнішньої труби 26 відповідає муфті 41 (фіг. 5). Температуру в кільцевому просторі між трубами 25 та 26 вимірюють за допомогою термоелемента.
Переважним є наявність декількох форсунок у кожній повітродувній трубі так, щоб їхні язики полум'я були спрямовані назустріч один одному, наприклад, наявність двох форсунок, як показано на кресленнях. Спіральні канавки ковпачків форсунок повинні бути протилежно спрямовані один одному таким чином, щобмови полум'я оберталися у зустрічних напрямках, забезпечуючи додаткове поліпшення процесу горіння.
Процес горіння може бути поліпшений у тому випадку, коли ковпачки форсунок розташовані під кутом один до одного і по відношенню до центральної осі труби повітродувної 14, а не паралельно один одному і осі повітродувної труби. У тому випадку, коли форсунки проходять похило через стінку повітродувної труби 14, а не розташовані поздовжньо вздовж усієї повітродувної труби, їх опора буде значно кращою, а також буде зменшено ризик вібрації ковпачка форсунки в результаті динамічного впливу, що є кращим не тільки саме по собі , але також щодо процесу горіння.
Труби 18 і 19 (фіг. 9) розташовані у зворотному напрямку таким чином, що форсунки 22 і 23 закінчуються в повітродувній трубі 14, а не в фурмі 13. Можливе також таке розташування форсунок, коли вони проходять через стінку фурми 13, а не через стінку повітродувної труби 14. У такому випадку ковпачки форсунок будуть розташовані в прямому напрямку таким чином, що фурма не буде значно нагріватися в процесі горіння і, отже, потрібно видаляти меншу кількість тепла з фурми за допомогою води, що охолоджує.
Всі повітродувні труби 14 можуть бути відповідно забезпечені форсунками для вдування вугільного пилу, проте в деяких випадках бажано наявність форсунок для вдування вугільного пилу тільки на деяких з повітродувних труб.
1. Повітродувно-фурмовий пристрій для печі шахтного типу, що містить повітродувну трубу, фурму і форсунку для вдування вугільного пилу, що виходить у повітродувну трубу або фурму і виконану з двох концентричних труб, внутрішня з яких служить для подачі вугільного пилу, а зовнішня ,відрізняється тим, що воно забезпечене ковпачком з жаростійкого матеріалу з центральним осьовим отвором, пов'язаним з отвором труби для подачі вугільного пилу і мають спіральні канали на зовнішній бічній поверхні, пов'язані з отвором труби для подачі кисню.
2. Пристрій п.1, відрізняється тим, що вісь центрального отвору ковпачка зміщена щодо вихідних отворів спіральних каналів.
3. Пристрій п.1 або 2, який відрізняється тим, що воно забезпечене муфтою, розміщеної на ковпачку форсунки, причому ковпачок встановлений виступаючим за межі муфти.
4. Пристрій п. 1, який відрізняється тим, що ковпачок закріплений між зовнішньою і внутрішньою трубами форсунки, а пристрій забезпечений пристосуванням для відносного переміщення труб в осьовому напрямку, встановленому на тильній частині труб форсунки.
5. Пристрій п.4, відрізняється тим, що воно забезпечене гайкою, закріпленою на передній частині зовнішньої труби і з'єднаною з внутрішньою трубою, що має різьбову частину для відносного переміщення труб.
6. Пристрій по одному з пп.1 5, яке відрізняється тим, що спіральні канали мають кут початкового конуса в межах 22 55 o .
7. Пристрій п.6, відрізняється тим, що спіральні канали мають довжину 0,5 1,5 повних витка.
8. Пристрій за будь-яким з пп.1 7, який відрізняється тим, що він має принаймні дві форсунки, розташовані під кутом назустріч один одному.
9. Пристрій за будь-яким з пп.1 8, яке відрізняється тим, що воно має дві форсунки з напрямком спіральних каналів протилежно один одному.