Печь подогрева природного газа

Содержание

СПОСОБ ПОДАЧИ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ Российский патент 2014 года по МПК C21B5/00
Похожие патенты RU2514234C1
Иллюстрации к изобретению RU 2 514 234 C1
Реферат патента 2014 года СПОСОБ ПОДАЧИ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ
Формула изобретения RU 2 514 234 C1
Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2514234C1
RU 2 514 234 C1

СПОСОБ ПОДАЧИ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ Российский патент 2014 года по МПК C21B5/00

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах как с вдуванием отдельно взятого природного газа, так и при комбинированном его вдувании с любым видом топливно-энергетических добавок в воздушные фурмы.

Известен способ подачи природного газа, включающий подогрев природного газа путем подачи его в качестве охлаждающей среды для охлаждения элементов фурменного прибора посредством обводного соединительного патрубка, расположенного между фурменным прибором и коллектором подачи природного газа, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей среды природный газ подают при давлении 3-12 кг/см 2 с расходом 1000 м 3 /ч, а в момент раздувки и остановки доменной печи при разгерметизации элементов фурменного прибора в качестве охлаждающей среды подают азот при давлении 3-12 кг/см 2 с расходом 50-800 м 3 /ч (патент РФ №2377313, C21B 7/16, 06.05.2008).

Известен способ подачи природного газа в доменную печь, выбранный в качестве прототипа, включающий его предварительный подогрев до ввода в воздушную фурму, ввод в поток горячего дутья и подачу в печь, отличающийся тем, что подогрев осуществляют путем использования природного газа в качестве охлаждающей среды для охлаждения элементов фурменного прибора, причем подогрев природного газа осуществляют ступенчато, последовательно пропуская его через охлаждающие полости охлаждаемых элементов фурменного прибора и подогревая газ на каждой ступени на 50-150°С (патент РФ №2294377, C21B 5/00, 03.10.2005).

Известные способы не обеспечивают максимальной эффективности применения природного газа в доменной печи, так как отсутствует возможность оперативного контроля и регулировки температуры природного газа перед вводом его в поток горячего дутья и доменную печь. Различная температура природного газа вызывает развитие расстройств хода печи за счет нарушения окружного распределения газа по фурмам и развитие газодинамических отдушин (каналов) в районах с перегретым природным газом. Кроме того, температура природного газа в изложенных способах напрямую зависит от состояния элементов фурменного прибора и является нестабильной по окружности печи.

Техническим результатом изобретения являются:

— регулирование теоретической температуры горения в фурменном очаге;

— оптимизация газодинамического режима доменной плавки;

— предотвращение неконтролируемого пиролиза природного газа;

— повышение производительности доменной печи.

Технический результат достигается тем, что в известном способе подачи природного газа в доменную печь, включающем предварительный подогрев природного газа до ввода в воздушную фурму, путем использования природного газа в качестве охлаждающей среды для охлаждения элементов фурменного прибора, согласно изобретению осуществляют смешивание подогретого природного газа с холодным природным газом, полученную смесь природных газов вводят в поток горячего дутья воздушной фурмы, при этом регулируют температуру подаваемой смеси природных газов в интервале 10-500°С изменением расхода холодного природного газа в интервале 50-500 м 3 /час.

Сущность изобретения заключается в следующем. При пропускании через охлаждающие полости элементов фурменного прибора природный газ нагревается до температуры, которая определяется состоянием элементов фурменных приборов и имеет различное значение по каждому из фурменных приборов, установленных на доменной печи, вызывая окружную неравномерность распределения тепла в доменной печи. Для решения этой проблемы в тракт подачи природного газа включен обводной патрубок холодного природного газа, который врезан в смесительный узел с целью регулирования температуры природного газа перед вводом его в поток горячего дутья и доменную печь, за счет смешивания горячего и холодного природного газа. Регулировка температуры осуществляется на основании показаний измерительного устройства за счет изменения расхода холодного природного газа, подаваемого через обводной патрубок. Образование смеси горячего и холодного природных газов с заданной температурой в интервале 10-500°С перед вводом в поток горячего дутья и печь позволяет оптимизировать газодинамический режим доменной плавки, регулировать теоретическую температуру горения в фурменном очаге, повысить производительность доменной печи и предотвратить неконтролируемый пиролиз природного газа.

В конструкции предусмотрено также альтернативное охлаждение технической водой, подаваемой по обводным патрубкам, врезанным в тракт подачи природного газа, что конструктивно решает проблему необходимости оперативного изменения охлаждающих сред, при отсутствии возможности охлаждения элементов фурменного прибора природным газом в момент прогара воздушной фурмы, остановок и раздувок доменной печи. Способ предусматривает также полную автоматизацию процесса смешивания и контроля температуры с выводом информации в АСУ ТП (автоматизированная система управления технологией производства) доменной печи.

Заявленные пределы получены эмпирическим путем.

Расход холодного природного газа ниже 50 м 3 /час не оказывает существенного влияния на температуру смеси природных газов, а при расходе свыше 500 м 3 /час снижает температуру смеси до исходной.

Температура смеси природных газов ниже 10°С не оказывает существенного влияние на теоретическую температуру горения, а при достижении температуры более 500°С может привести к неконтролируемому пиролизу природного газа, а также может повлечь превышение теоретической температуры горения выше 2150°С, что является неблагоприятным фактором для газодинамического режима доменного процесса.

Реализация способа подачи природного газа показана на Фиг.1. В коллектор подачи природного газа [1] включен обводной патрубок природного газа [2], который врезан в смесительный узел [3] с целью регулирования температуры природного газа перед вводом его в поток горячего дутья и доменную печь за счет смешивания горячего и холодного природного газа. Регулировка температуры осуществляется на основании показаний измерительного устройства [4] за счет изменения расхода холодного природного газа, подаваемого через обводной патрубок. Альтернативное охлаждение обеспечивается технической водой, подаваемой по обводным патрубкам [5, 6], врезанным в тракт подачи природного газа, что конструктивно решает проблему необходимости оперативного изменения охлаждающих сред, при отсутствии возможности охлаждения элементов фурменного прибора природным газом в момент прогара воздушной фурмы, остановок и раздувок доменной печи. Способ предусматривает также полную автоматизацию процесса смешивания и контроля температуры с выводом информации в АСУ ТП доменной печи.

В ходе проведения эксперимента установлено, что при подаче в смесительные узлы двадцати фурменных приборов доменной печи №2 горячего природного газа с различными температурами в интервале 290-530°С и холодного природного газа с температурой 10°С, изменением расхода холодного природного газа в интервале 50-150 м 3 /час на каждый фурменный прибор установлена смесь природных газов с постоянной температурой 300°С по каждому фурменному прибору, что обеспечило стабилизацию теоретической температуры горения на уровне 2080°С по окружности печи. Работа в течение 15 суток на указанных параметрах привела к стабилизации теоретической температуры горения в районе 2080°С и оптимизации газодинамического режима, что подтверждается увеличением расхода горячего дутья на 250 м 3 /час, снижению расхода кокса на 1,5 кг/т чугуна и увеличению производительности доменной печи на 136 т/сут, при этом в случаях работы отдельных воздушных фурм со шлаком сокращали расход природного газа на них до 40-45% и задействовали систему резервного охлаждения, это привело к снижению горения воздушных фурм на 100% на период проведения эксперимента.

Результаты испытаний, проведенных на доменной печи №2 доменного цеха ОАО «ММК», показывают исключительную эффективность изобретения, которое позволяет максимально оптимизировать тепловые процессы в фурменных очагах, создать эффективную газодинамическую структуру доменного процесса, решить проблему регулировки теоретической температуры горения как по окружности печи, так и отдельно по каждому фурменному прибору на каждом этапе технологического процесса.

Во время проведения эксперимента установлено, что подача холодного природного газа для стабилизации температуры смеси приводит к значительному снижению горения воздушных фурм, сокращению времени раздувок доменной печи относительно известных аналогов.

Иллюстрации к изобретению RU 2 514 234 C1

Реферат патента 2014 года СПОСОБ ПОДАЧИ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменной печи. Способ включает предварительный подогрев природного газа до ввода в воздушную фурму путем охлаждения элементов фурменного прибора за счет использования природного газа в качестве охлаждающей среды. Подогретый природный газ смешивают с холодным природным газом. Полученную смесь вводят в поток горячего дутья воздушной фурмы. Температуру подаваемой смеси регулируют в интервале 10-500°С посредством изменения расхода холодного природного газа в интервале 50-500 м 3 /час. Использование изобретения обеспечивает повышение производительности доменной печи. 1 ил., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 514 234 C1

Способ подачи природного газа в доменную печь, включающий предварительный подогрев природного газа до ввода в воздушную фурму путем охлаждения элементов фурменного прибора за счет использования природного газа в качестве охлаждающей среды, отличающийся тем, что осуществляют смешивание подогретого и холодного природных газов, полученную смесь вводят в поток горячего дутья воздушной фурмы, при этом регулируют температуру подаваемой смеси в интервале 10-500°С посредством изменения расхода холодного природного газа в интервале 50-500 м 3 /час.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2514234C1

Плешков Виктор Иванович
Фещенко Сергей Александрович
Шищук Игорь Николаевич
Буев Александр Васильевич
Савейко Константин Николаевич
Логинов Валерий Николаевич
Нетронин Валерий Иванович
Косенков Юрий Иванович

Юрьев Алексей Борисович
Поляков Николай Серафимович
Годик Леонид Александрович
Козырев Николай Анатольевич
Томских Сергей Геннадьевич
Поляков Виталий Николаевич

Цукерман С.Т.

RU 2 514 234 C1

Авраменко Виталий Алексеевич

Чевычелов Андрей Витальевич

Бегинюк Виталий Александрович

Бондаренко Александр Сергеевич

Набатчиков Дмитрий Геннадьевич

Кувшинов Михаил Геннадьевич

Источник