旋風發生裝置的製作方法
2023-05-15 04:41:21 1
專利名稱:旋風發生裝置的製作方法
本發明「旋風發生裝置」可應用於各種需要供風的冶金爐型上，特別是裝配並應用在沖天爐側吹環狀風箱的進風口上。
本發明「旋風發生裝置」屬流體力學和空氣動力學在沖天爐熔煉供風方法上的一種新的開拓性的應用。
根據檢索和對流體力學，空氣動力學方面的技術設備和器械的了解得知，本發明是前所未有的；也沒有用高速旋風束為沖天爐及其它冶金爐型在熔煉中作為供風方法的。
目前現有的「旋風除塵器」「風動板手」等，只是用氣流作動力，氣流沿園桶內壁做園環運動，而沒有軸向力的氣流，氣流的功能完成之後，作為能量耗盡的廢氣由中心排出。
目前應用廣泛的「沖天爐」是側吹供風。其供風方法是在環狀風箱的內壁開設若干進風口實現的。其進風的氣流為直線形的，由其特性所限，自然產生下述熔煉缺陷。
1.供風分布不均勻，「爐壁效應」嚴重。「沖天爐」內的料柱，在爐壁處較為稀疏，空隙較多；在爐心處較為密集，空隙較少。因此爐壁處空氣富集，爐心處稀薄，而且側吹氣流出風口後受到底焦的阻力和爐料的壓力，大部分受阻的氣流將帶著與底焦發生燃燒反應的火焰向其反方向或斜後方向的爐壁衝擊。致使爐壁燒損較快，即「爐壁效應」嚴重。
2.吹黑風口，損失熱能。由於風量分布不均勻。風口處過大的風量，時常造成風口結渣和吹黑焦炭的現象。因此供風量和風速隨之大為降低，則爐心區供風不足的問題進一步惡化。促成CO2＋C→2CO－3237千卡／公斤炭的還原吸熱反應和由於缺氧形成C＋ 1/2 O2→CO＋2450千卡／公斤炭的不完全燃燒反應的發生，致使底焦熱能大大地消耗和流失。
3.底焦擴散速度慢，強化燃燒差。「沖天爐」內的溫度決定於底焦的燃燒速度，底焦的燃燒速度決定於焦炭的反應速度和擴散速度。當溫度低於800℃時，底焦的燃燒速度取決於焦炭的反應速度，當溫度高於800℃時底焦的燃燒速度取決於焦炭的擴散速度，熔煉時沖天爐內底焦的溫度高於800℃，因此底焦的燃燒速度要達到強化燃燒的目的，必須提高焦炭的擴散速度。
底焦在燃燒過程中，其表面要由灰渣和CO2，CO氣體等反應物組成隔離層。這個隔離層極大地妨障底焦的擴散速度。
側吹風氣流對這個隔離層只能起到衝擊和壓附的作用。一旦風量風速過大，還會把底焦吹冷，使灰渣在底焦表面凝固，致使反應停止。
本發明「旋風發生裝置」應用於沖天爐供風，是跨裝在風箱內外壁上的一種機械部件。以其產生的旋風特有的性能，更易象旋轉的槍彈那樣保持其向前飛行和貫穿物體的慣性。
通過本發明「旋風發生裝置」所產生的氣流束，是由中心高速的直線形氣流束和周圍作高速旋轉運動氣流束共同組成的旋風束。這股強大的旋風束射入沖天爐內，氣流可以沿著底焦不規則的表面和空隙深入爐心，改善風口區乃至整個爐心區風量的均勻分布，從而減輕了「爐壁效應」；避免了風口區因風量過大造成風口結渣和吹黑底焦的現象；減少了爐心區因風量不足造成CO2＋C→2CO－3237千卡／公斤炭的還原吸熱反應和由於缺氧形成C＋ 1/2 O2→CO＋2450千卡／公斤炭的不完全燃燒反應。
通過本發明「旋風發生裝置」所產生的旋風束進入沖天爐內，以其出口後具有強大的離心力和軸向力的特性，可將底焦燃燒時其表面產生的由灰渣和CO2，CO氣體組成的隔離層迅速地被剝離並拋開。使底焦表面連續不斷地露出新的活化層，加快了底焦表面的擴散速度，提高了底焦的燃燒速度，達到了強化燃燒的目的。使底焦在單位時間內燃燒的放熱強度得到顯著的提高。從而使沖天爐的熔化速度和鐵水溫度得到顯著的提高。實現低耗、高效、優質、節能的技術經濟效益。
圖1是全剖主視圖；圖2是矩形進風口剖面圖；圖3是直風進風口剖面圖。
本發明「旋風發生裝置」結構如圖1.外套；2.內套；3.漸擴管；4.端蓋；5.檔板；6.手柄；7.觀察孔；8.直風進風孔；9.直風出風孔；10.矩形進風口；11.風箱內壁；12.風箱外壁等組成，並形成以下四個結構段A、進風園柱段。由外套的園柱體部位和內套的內外園柱體部位組成。結構特徵是
1.外套上設有若干個漸縮的矩形進風口。其中兩個相對壁平面分別按同一方向相切於外套的內壁園柱面和過本切點相切於比內套外園柱面直徑略大1毫米左右的一個假想園柱面；而另外的兩個壁平面相互平行，並與內外套軸心線形成前傾的夾角α。
切向矩形進風口的作用是使風箱內的高壓氣流按切線方向引入園柱環狀空腔，並整流成旋轉氣流束。
2.在內外套的聯接部位設有若干個向心的並相交於軸心線的直風進風孔。
直風進風孔的作用是將風箱內的高壓氣流引入內套的內空腔，為軸心線方向送風作準備。
B、整流園錐段。由外套的內錐面(錐度角β)，內套的內外錐面及流線體外表面組成。在內外套之間形成園錐環空腔，園錐空腔，在內套內腔形成園錐空腔。
該段的作用是將A段旋轉的環狀氣流束，逐漸加速旋轉，在越過流線體之後，中心形成具有一定真空度的通道。這條通道為A段由直風出風孔射出的直線形氣流束起到加速的作用；同時這股直線形氣流束，以其高速運動又吸引旋轉運動的氣流束，離開管壁一定的間隙，減小摩擦，加速旋轉和向前運動。這兩股氣流束相補相成，在同一聯通器中組合形成高速旋轉並且具有強大軸向速度的旋風束。
C、喉管段，是與外套的內錐面聯接的園柱孔。該孔的長度應3倍左右於直徑較為適宜。
該段的作用是對B段的旋風束進一步整流增壓。
D、漸擴管段。與喉管相接，是漸擴狀(錐度角γ)，出口處有一段園柱形孔與沖天爐內壁相接。
該段的作用是將喉管段的旋風束減壓，加速引出，並射入爐膛。一般由耐火材料或耐高溫金屬材料製作。
本發明「旋風發生裝置」其各相關部位的特徵是1.若干矩形進風口有效橫截面積總和應大於園柱環狀空腔橫截面積；若干個直風進風孔橫截面積總和應大於直風出風孔橫截面積。其作用是保證有充足的風量進入進風園柱段。
2.直風出風孔橫截面積應是喉管部位中心形成的具有一定真空度的園柱空腔的橫截面積。其作用是保證旋轉氣流束和直線形氣流束不發生混合。
3.園柱環狀空腔處、流線體最高點處、喉管處的有效橫截面積應是依次漸縮的；內套內錐體漸縮方向與氣流方向是一致的。其作用均是為了對氣流加壓加速。
4.有關角度特徵是∠α＞∠β＞∠γ。其作用是能減小對氣流的阻力，增加氣流噴射速度。
5.有關流線體的形狀是短軸應等於喉管直徑；長軸應等於喉管直徑的1.5～2倍。其作用是使喉管最大半徑處的旋轉氣流能達到最大線速度。
權利要求
1.本發明旋風發生裝置可應用於各種需要供風的冶金爐型上，特別是應用在鑄造沖天爐側吹供風時，是跨裝在風箱內外壁上的一種機械部件，其特徵是由同軸線的外套，內套和漸擴管組成；進風孔(口)設在內外套上，通過喉管和漸擴管伸入到沖天爐內壁；其整體特徵是按軸向分成四個結構段A、進風園柱段由外套的園柱體部位和內套的內外園柱體部位組成，結構特徵是外套上設有若干個漸縮的矩形進風口，其兩個相對壁平面分別按同一方向相切於外套內壁園柱面和過本切點相切於比內套外園柱面直徑略大1毫米左右的一個假想園柱面；而另外的兩個壁平面相互平行，並與內外套軸心線形成前傾的夾角＜a，並在內外套的聯接部位設有若干個向心的並相交於軸心線的直風進風孔；B、整流園錐段由外套的內錐面，內套的內外錐面及流線體外表面組成，其形狀特徵是形成漸縮的園錐環空腔和園錐體空腔；C、喉管段是與外套的內錐面聯接的園柱孔；D、漸擴段由喉管至爐膛內壁，其材料特徵是由耐火材料或耐高溫金屬材料製作；
2.根據權利要求
1.所述的旋風發生裝置，其各相關部位橫截面面積特徵是A、若干個矩形進風口有效橫截面面積總和應大於園柱環狀空腔橫截面面積；若干個直風進風孔橫截面面積總和應大於直風出風孔橫截面面積；B、直風出風孔橫截面面積應是喉管部位軸向中心形成的具有一定真空度的園柱空腔的橫截面面積；C、園柱環狀空腔處，流線體最高點處，喉管處的有效橫截面面積應是依次漸縮的；
3.根據權利要求
1.或2.所述的旋風發生裝置，其特徵是∠α＞∠β＞∠γ；
4.根據權利要求
1.或2.所述的旋風發生裝置，其特徵是流線體的短軸應相當於喉管直徑；長軸應相當於喉管直徑1.5～2倍。
專利摘要
本「旋風發生裝置」由外套、內套，漸擴管等主要零件組成。其中外套上有若干切向矩形進風口和直風進風孔。內外套之間有旋轉氣流形成腔，內套有直風出風孔。本裝置可應用於各種需要供風的冶金爐上，特別是應用在沖天爐環狀風箱上。本裝置送出的是旋轉氣流和軸向氣流互相配合組成的旋風束。入爐後能使氣流均勻分布；減輕爐壁效應；減少底焦燃燒時化學熱能的消耗和損失；提高底焦單位時間內放熱強度。達到增產節約的目的。
文檔編號F27B1/16GK87208734SQ87208734
公開日1988年5月25日 申請日期1987年6月6日
發明者陳朝雲 申請人:陳朝雲導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan