ВОЗДУШНАЯ ФУРМА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Полезная модель относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использована при выплавке чугунов в доменных печах с вдуванием топливных добавок.
Известна воздушная фурма доменной печи, состоящая из герметично соединенных между собой стального фланца, наружного и внутреннего медных стаканов и медного носка. Внутренние поверхности перечисленных частей фурмы образуют дутьевой канал. В медном носке фурмы на расстоянии 0,10-0,18 длины дутьевого канала от торцевой поверхности носка происходит ступенчатое сужение дутьевого канала. При этом отношение минимального и максимального диаметров в месте сопряжения полостей канала с разными диаметрами составляет 0,60-0,95, а сопряжение внутренних стенок дутьевого канала выполнено под углом 70-110 градусов. (SU №1325079, С21В 7/16, 1999 г.)
Недостатком данной конструкции воздушной фурмы является то, что ступенчатое изменение диаметра внутреннего стакана приводит к дополнительному сопротивлению потоку дутья, потере газодинамического напора, увеличению затрат энергии на преодоление сопротивления.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели и достигаемому результату, является известная конструкция воздушной фурмы доменной печи, содержащая герметично соединенные между собой стальной фланец, внутренний и наружный стаканы, медный носок, расположенную во внутренней полости между внутренним и наружным стаканами газоподводящую трубку для подачи природного газа в дутьевой канал, образованный внутренними поверхностями стального фланца, внутреннего стакана и медного носка. В медном носке выполнен паз в виде усеченного конуса, одно основание которого расположено от обреза медного носка на расстоянии 0,2-0,4 диаметра внутреннего стакана, а
диаметр усеченного конуса равен 1,05-1,25 диаметра внутреннего стакана. Диаметр другого основания усеченного конуса соответствует диаметру внутреннего стакана, при этом высота усеченного конуса равна 0,10-0,45 диаметра внутреннего стакана. (Патент РФ №2280698, С21В 7/16, 2006 г.)
Недостатком данной конструкции воздушной фурмы доменной печи является то, что из-за ступенчатой конфигурации паза происходит потеря динамического напора дутья и увеличение расхода энергии на преодоление сопротивления, что приводит к увеличенному расходу кокса и снижению эффективности использования природного газа и производительности доменной печи.
Задачей полезной модели является уменьшение потери динамического напора дутья, снижение расхода энергии на преодоление сопротивления, снижение расхода кокса, повышение эффективности использования природного газа и производительности доменной печи.
Поставленная задача достигается тем, что в известной конструкции воздушной фурмы доменной печи, включающей герметично соединенные между собой стальной фланец, внутренний и наружный стаканы, медный носок, расположенную во внутренней полости между внутренним и наружным стаканами газоподводящую трубку для подачи природного газа в дутьевой канал, образованный внутренними поверхностями стального фланца, внутреннего стакана и медного носка, в котором выполнен паз в виде усеченного конуса, одно основание которого расположено на расстоянии 0,2-0,4 внутреннего диаметра носка фурмы от обреза фурмы и имеет диаметр, равный 1,05-1,25 внутреннего диаметра носка, а диаметр другого основания усеченного конуса соответствует внутреннему диаметру носка, при этом высота усеченного конуса равна 0,10-0,45 внутреннего диаметра носка, согласно полезной модели при этом внутренняя поверхность медного носка фурмы от основания усеченного конуса, расположенного на расстоянии 0,20-0,40 от обреза носка фурмы, до обреза фурмы выполнена в виде диффузора с диаметром устья диффузора равным
внутреннему диаметру носка фурмы, внутренний диаметр диффузора у обреза фурмы равен 1,02-1,15 внутреннего диаметра носка фурмы, а угол раскрытия диффузора равен 10-20 градусов.
Полезная модель иллюстрируется фиг.1, на которой представлен продольный разрез воздушной фурмы доменной печи, и фиг.2, на которой изображен носок фурмы.
1
2
1
1
1
Фурма включает стальной фланец 1, медный наружный стакан 2, который также может быть выполнен стальным, внутренний медный стакан 3, медный носок 4, в котором выполнен паз 5 в виде усеченного конуса. Носок 4 и стаканы 2 и 3 соединены между собой методом сварки. Через внутреннюю полость 6 между наружным стаканом 2, и внутренним стаканом 3 фурмы проходит газоподводящая трубка 7, через выходное отверстие 8 которой газ поступает в поток дутья, проходящего через дутьевой канал 9. От обреза носка 4 фурмы на расстоянии равном 0,2-0,4 внутреннего диаметра (d) носка 4, расположено одно основание усеченного конуса диаметром (d) равном 1,05-1,25 внутреннего диаметра d носка фурмы, диаметр другого основания равен диаметру d, при этом высота конуса составляет 0,10-0,45 внутреннего диаметра d носка фурмы. Внутренняя поверхность медного носка фурмы от основания усеченного конуса до обреза медного носка фурмы выполнена в виде диффузора 10 с углом раскрытия α равным 10-20 градусов, высотой L диффузора, равной 0,20-0,40 внутреннего диаметра носка фурмы.
Воздушная фурма работает следующим образом. Через фланец 1 фурмы в дутьевой канал фурмы 9 поступает воздушное дутье с температурой 1000-1200°С и скоростью потока 160-200 м/сек. По газоподводящей трубке 7 через отверстие 8 в дутьевой канал 9 поступает природный газ, который увлекается потоком дутья с указанной скоростью. В устье фурмы (носок 4) за счет конфигурации паза 5, выполненного в виде усеченного конуса, происходит турбулентное завихрение смеси воздушного потока и газа, что улучшает горение газа. В то же время за счет ступенчатой конфигурации паза
происходит потеря динамического напора дутья на 3-5%. С целью снижения потерь динамического напора дутья, за пазом, в носке фурмы, выполнен диффузор, что дает возможность снизить потери динамического напора дутья также на 3-5%.
Таким образом, конструкция полезной модели позволяет использовать турбулентное перемешивание природного газа и воздушного дутья, не увеличивая потери динамического напора комбинированного дутья. При этом происходит снижение расхода энергии на преодоление сопротивления, снижение расхода кокса, повышение эффективности использования природного газа и производительности доменной печи.