煉鐵高爐用新型富氧噴煤裝置的製作方法

2023-10-23 20:45:42 3

專利名稱：煉鐵高爐用新型富氧噴煤裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於冶金領域，涉及煉鐵高爐富氧噴煤裝置的改進。
現在高爐為提高噴煤量，以煤代焦炭，爭相設計各式各樣氧煤噴槍。煤粉經氣體懸浮輸送，與氧氣分別經噴槍內、外(套)管通過風口噴入爐內。有用單槍的，有偏心分置雙槍的，也有氧、煤分設的，有管內帶螺旋肋增強氣流攪動的，還有研究催化劑削弱橋鍵結合力，使煤粉提前釋放出揮發份，降低著火溫度提前著火延長燃燒時間的。以上研究均已有效提高煤粉的燃燒率，為以煤代焦降低生鐵成本，促進高爐順行增產發揮了良好的作用。然而儘管如此，進一步提高噴煤量(150-200kg/TFe以上)煤粉仍時常不能得到充分燃燒。混入爐渣使渣變粘難以放出爐外，或造成爐缸堆積影響爐心及軟熔帶透氣、液性，引起爐況不順；或隨頂氣飛出爐外，既汙染環境又造成極大浪費。現在僅靠增加氧氣消耗實現多噴煤。然而氧耗又增加了生鐵成本。正如《國外鋼鐵》95年第6期、P21圖7(以下簡寫為「文獻1中圖形」)所示，無論單槍或是雙槍，熱風氣流中心煤粉濃度較大，而氧濃度較低(雙槍比單槍稍均勻一些)。在很短的時間內煤粉未來得及氣化燃燒即迅速掠過風口進入爐內。噴煤量越大爐內未燃盡的煤粉就越多。
本實用新型的目的就是要解決上述進一步提高煤粉燃燒率和噴煤量，降低富氧率所遇到的問題。文獻1中圖形所示熱風氣流中心氧濃度低是因為其煤粉濃度高造成的。分析煤粉濃度高的原因是煤粉顆粒比氣體分子慣性大，因而被熱風中心高速氣流快速卷吸(熱風溫度越高粘度越大)後，即裹在氣流中心集中形成「煤粉流線」，難以擴散開充分氣化燃燒，並隨高速中心氣流迅速掠過風口進入高爐。所以提高煤粉燃燒率和噴煤量降低富氧率採取的措施就要圍繞避免和消除單槍或雙槍噴煤過早在熱風氣流中心集中在同一管段形成「煤粉流線」這一總的構思，一是或增加噴槍數量到三支或三支以上，或改用圍熱風氣流周邊噴煤環孔或環縫。並在其上遊或下遊熱風氣流中心稍加富氧，以氧化消除其下遊「已炭化的煤粉流線」。二是或在熱風氣流中心使用漸擴形外輪廓噴槍，且正對噴槍出口置錐形或球冠形物或殼，錐頂或球冠拱頂對噴槍出口中心均勻導流，迫使煤粉氣流由熱風通道中心噴向或旋流切向周邊被漸擴型外輪廓加速的熱風氣流，並在其下遊形成的渦流中進一步氣化燃燒。三是或將裝上述噴煤裝置的部位增加到兩個或兩個以上，即從熱風上、下遊多處分散噴入煤粉並富氧上遊煤粉提前燃燒可經濟有效地升高熱風溫度，則下遊煤粉就有了較充足的裂解熱，反覆重複這一過程就可使所有煤粉得以全方位多層次充份氣化燃燒。
本實用新型的具體解決方案如下或增加噴槍數量到三支或三支以上，使熱風中煤粉濃度進一步趨於均勻，或增加噴槍插入部位至兩個或兩個以上，其上遊或下遊噴槍數量為一支或一支以上。即從熱風上、下遊多處分散噴入煤粉，使上遊煤粉燃燒為下遊噴入煤粉提供較充足的裂解熱，也以可說相當於使燃燒焦點稍微遠離了焦炭而靠近煤粉，從而實現提高整體煤粉燃燒率降低焦比的目的。比如在熱風彎管上遊少量噴入煤粉尚能藉助彎管渦流混勻氧煤作用「消化已炭化的煤粉流線」。為防止煤灰沉積當然應控制噴煤量和煤灰份，特別是灰份某些成份，或噴燃氣或油或其它發熱劑，或在彎管直下設定期排灰孔定期排灰。或者將上述每個部位多支噴槍改為圍熱風氣流周邊噴煤環孔或環縫管即將煤粉氣流總管分為橫截面積為其一半的兩支管，分別圍成兩半圓後組成一圓環，沿環管內壁開孔或開縫，圓環平面垂直於熱風流向，或為其它角度的橢園環管，整個環孔或環縫管或靠在熱風通道周邊內襯上，或鑲在其耐火內襯表面，以保護環管不易燒損。煤粉氣流經環管內壁上的環孔或環縫從熱風氣流周邊噴入熱風，並在從周邊向中心移動過程中均勻散布在熱風氣流整個橫截面上與熱風全面接觸，因而及時而充分地與其中的氧反應氣化、燃燒。如果富氧，只需在環管上遊或下遊熱風氣流中心少量加入，直接用於快速氧化消除其下遊匯於熱風氣流中心尚未燃盡的「已炭化煤粉流線」，當然也不排除環管內供氧。隨著離開煤粉氣流總管分支處的距離增大，環孔或環縫寬逐漸增大，以保證總管到圓環各部位環孔或環縫處煤粉氣流總阻力大體相等，因而噴煤量均勻且不易形成煤粉沉積堵塞；或為更換方便將上述環孔或環縫管制成(或鑄或焊)法蘭墊型圍熱風氣流周邊噴煤環孔或環縫管，夾在風口裝置中法蘭連接中間，打開法蘭即可隨時更換；或製成(或鑄或焊)球面墊型圍熱風氣流周邊噴煤環孔或環縫管夾在風口裝置中球面對接的部件中間，打開彈簧拉杆即可隨時更換。或為不休風更換使用如下結構氧煤噴槍將原噴槍外管出口改為漸擴形外輪廓外管出口焊接錐臺或球檯殼體，使熱風在其周圍加速。內管出口焊接錐臺或球檯殼體並在其中置錐形或球冠形物或殼(用耐熱合金杆連接焊在內或外管出口錐或球檯殼底緣)，錐頂或球冠拱頂正對內錐或球檯殼軸心，均勻導流使氧或煤粉氣流由熱風通道中心能沿徑向或加旋轉導流片沿錐或球檯底圓切線噴向熱風通道周邊上述被加速的熱風。錐或球冠形物底背面及其周圍或錐、球冠形殼背面打結耐火材料保護。內、外錐臺頂角及錐形物或殼頂角保持一定關係，或內外球檯球半徑及球冠球半徑保持一定關係，要保證內錐或球檯殼出口與錐或球冠形物或殼以及與外錐或球檯殼組成的環縫面積與原出口面積相當，以保證氧或煤粉氣流速度不會因吹向周邊而變慢造成沉積堵塞。這樣由於錐或球冠形物或殼的均勻引導氧煤混合氣流作用，迫使內管噴出的氧(或煤粉)氣流將其周圍外(套)管噴出的煤粉(或氧)氣流吹向上述外管漸擴形錐或球檯底周圍被加速的熱風氣流。當然高速熱風氣流對它們也有很強的卷吸作用。當熱風攜帶氧、煤混合氣流離開漸擴形錐或球檯殼周圍在其下遊形成渦流時，它們彼此即得以充分混勻。因此熱風就得以迅速加熱分解氣化燃燒煤粉。從而避免過早形成「煤粉流線」。上述混勻過程的時間相對0.006-0.040秒的煤粉完全燃燒時間來講應該說有一定延長作用。或加上煤粉用一定熱值的燃氣作載氣，遇純氧又進一步降低其燃點而提前點火，同時氧氣中燃氣分子的燃燒速度比煤粉顆粒的擴散速度快得多，從而保證煤粉顆粒出噴槍立即被燃燒氣體所加熱。使煤粉顆粒能提前(視燃氣熱值和煤種而定)達到著火溫度而著火，實現更快速熱解，不必等煤粉充分接觸熱風后受熱釋放出揮發份並達到其燃點才著火。即燃氣起著與催化劑相同的作用。與上述形成渦流混勻過程相結合，對延長煤粉燃燒時間提高煤粉燃燒率是一個有力的促進。高爐煤氣為主的一定熱值的燃氣作載氣僅只是提前點火關鍵時刻發熱，加熱煤粉使之更迅速達到著火溫度而已，而大量的煤的升溫、裂解熱仍由熱風和煤粉自身揮發份燃燒提供。上述漸擴形錐或球檯殼與錐或球冠形物或殼部位的尺寸以及噴槍位置(或在直吹管或在風口或在熱風通道上、下遊多處兼置)依噴煤工藝而定在儘可能低的富氧率情況下，以保證延長煤粉燃燒時間，提高大噴煤量下燃燒率至80％以上，噴槍外管出口漸擴形錐或球檯的尺寸不至於對風口(如果噴槍插入風口的話)及熱風通道供風面積造成大的影響，且熱風管道中無結焦為度。必要時選擇大內徑風口，依據外管錐或球檯底尺寸加粗噴槍插入筒，筒口蓋改可啟動兩半圓法蘭盤式密封蓋，或一處多支插入此噴槍，插入筒徑稍加擴大即可。
總之，或增加噴槍數量，或改用一般圍熱風氣流周邊噴煤環孔或環縫管，或法蘭墊型噴煤環孔或環縫管，或球形墊型噴煤環孔或環縫管，或漸擴型外輪廓加錐或球冠形物或殼導流噴槍，並將它們或置於熱風彎管上遊，使煤粉與熱風在彎管形成渦流處混勻，或置於整個熱風通道上、下遊多處，都是出於一個總的構思就是要有效避免原噴槍噴入熱風氣流的煤粉因煤粉顆粒比氣體分子慣性大，被高速熱風卷吸後裹在氣流中心，過早且集中在同一管段形成難以擴散開充分燃燒的「煤粉流線」，並設法使之稍緩進入爐內，在一定程度上消除之。要使所有煤粉從熱風氣流周邊及其上、下遊多處分散噴入，一方面及時與熱風中的氧全面接觸充分混勻，另一方面一部分上遊煤粉提前燃燒，升高熱風溫度，因而使下遊煤粉得到充足的裂解熱而更快速受熱分解氣化燃燒。也即使噴入的純氧和熱風中的氧在尚未接觸爐內焦炭之前，首先多層次充分氧化煤粉因而降低富氧率，提高煤粉燃燒率。
以下結合附圖詳細說明繪出的


圖1是在現有風口裝置上改進的煤粉噴吹裝置示意圖。
(1)是高爐熱風圍管；(2)鵝頸管；(3)直管；(4)熱風彎管；(5)直吹管；(6)風口；(7)高爐爐缸；(8)插入氧煤槍噴頭；(9)噴槍插入筒；(10)彈簧拉杆。
繪出的圖2為插在
圖1直吹管(5)的噴槍插入筒(9)中的原用氧煤槍噴頭(8)縱向剖面圖。其中(11)為噴槍外(套)管；
(12)供煤粉(或氧)氣流；(13)噴槍內管；(14)供氧(或煤粉)氣流；(15)熱風氣流。
繪出的圖3是圍熱風氣流周邊噴煤環孔管鑲在熱風通道耐火內襯表面的縱向剖面圖(圖4的C～Co向剖面圖)。其中(16)為熱風通道外殼；(17)耐火內襯(較高耐火度)；(18)圍熱風氣流周邊噴煤環孔管壁；(19)圍熱風氣流周邊噴煤環孔(隨離開供煤粉總氣流(25)距離增加而增大)；(20)熱風氣流；(21)供煤粉右支氣流；(22)熱風通道外殼開孔邊緣；(23)煤粉氣流總管與支管過渡連通；(24)供煤粉氣流總管；(25)供煤粉總氣流；(26)供煤粉左支氣流。
繪出的圖4是圖3的C』～C』o向剖面圖。其中(16)熱風通道外殼；(17)熱風通道耐火內襯；(18)圍熱風氣流周邊噴煤環孔管壁；(19)圍熱風氣流周邊噴煤環孔(隨離開供煤粉總氣流(25)距離增加而增大)；(20)熱風氣流；(23)供煤粉氣流總管與支管過渡連通；
(24)供煤粉氣流總管；(25)供煤粉總氣流；(22)熱風通道外殼開孔邊緣。
繪出的圖5是圍熱風氣流周邊噴煤環縫管鑲在熱風通道耐火內襯表面的縱向(圖6E～Eo向)剖面圖。其中(27)熱風通道外殼；(28)熱風通道耐火內襯(較高耐火度)；(29)圍熱風氣流周邊噴煤環縫管壁；(30)圍熱風氣流周邊噴煤環縫(隨離開供煤粉總氣流(36)距離增加環縫逐漸加寬)；(31)熱風氣流；(32)供煤粉右支氣流；(33)熱風通道外殼開孔邊緣；(34)供煤粉氣流總管與支管過渡連通；(35)供煤粉氣流總管；(36)供煤粉總氣流；(37)供煤粉左支氣流。
繪出的圖6是圖5D-Do向剖面圖。其中(27)熱風通道外殼；(28)熱風通道耐火內襯(較高耐火度)；(29)圍熱風氣流周邊噴煤環縫管壁；(30)圍熱風氣流周邊噴煤環縫(隨離開供煤粉總氣流(36)距離增加環縫逐漸加寬)；(31)熱風氣流；(34)煤粉氣流總管(35)與支管過渡連通；(35)供煤粉氣流總管；
(36)供煤粉總氣流；(33)熱風通道外殼開孔邊緣。
繪出的圖7是法蘭墊型圍熱風氣流周邊噴煤環孔管縱向(圖8G-Go向)剖面圖。其中(38)法蘭；(39)法蘭墊型圍熱風氣流周邊噴煤環孔管壁(一例矩形截面)；(40)法蘭墊型圍熱風氣流周邊噴煤環孔(隨離開煤粉總氣流(45)距離增加逐漸增大)；(41)法蘭耐火內襯；(42)熱風氣流；(43)供煤粉右支氣流；(44)供煤粉氣流總管；(45)供煤粉總氣流；(46)供煤粉左支氣流。
繪出的圖8為圖7的F～Fo向剖面圖，其中(38)法蘭；(41)法蘭耐火內襯。
(39)法蘭墊型圍熱風氣流周邊噴煤環孔管壁；(40)法蘭墊型圍熱風氣流周邊噴煤環孔(隨離開煤粉總氣流(45)距離增加逐漸增大)；(42)熱風氣流；(47)供煤粉氣流總管與支管過渡連通；(45)供煤粉總氣流；(44)供煤粉氣流總管。
繪出的圖9為法蘭墊型圍熱風氣流周邊噴煤環縫管縱向(
圖10I～Io向)剖面圖。其中
(48)法蘭；(49)法蘭墊型圍熱風氣流周邊噴煤環縫管壁(一例矩形截面)；(50)法蘭墊型圍熱風氣流周邊噴煤環縫；(51)法蘭耐火內襯；(52)熱風氣流；(53)供煤粉右支氣流；(54)供煤粉氣流總管；(55)供煤粉總氣流；(56)供煤粉左支氣流。
繪出的
圖10為圖9的H～Ho向剖面圖。其中(48)法蘭；(51)法蘭耐火內襯；(49)法蘭墊型圍熱風氣流周邊噴煤環縫管壁；(50)法蘭墊型圍熱風氣流周邊噴煤環縫(隨離開煤粉總氣流(55)距離增加逐漸加寬)；(52)熱風氣流；(57)供煤粉氣流總管與支管過渡連通；(55)供煤粉總氣流；(54)供煤粉氣流總管。
繪出的
圖11是球面墊型圍熱風氣流周邊噴煤環孔管與球面對接部件裝配圖。其中(58)凸球面對接部件。
(59)凸球面對接部件耐火內襯。
(60)球面墊型圍熱風氣流周邊噴煤環孔管壁。
(61)球面墊型圍熱風氣流周邊噴煤環孔(隨離開供煤粉總氣流(65)的距離增加，環孔逐漸增大)；
(62)凹球面對接部件；(63)凹球面對接部件耐火內襯；(64)供煤粉氣流總管與支管過渡連通；(65)供煤粉總氣流；(66)供煤粉氣流總管。
繪出的
圖12是球面墊型圍熱風氣流周邊噴煤環縫管與球面對接部件裝配圖。其中(67)凸球面對接部件；(68)凸球面對接部件耐火內襯；(69)球面墊型圍熱風氣流周邊噴煤環縫管壁；(70)球面墊型圍熱風氣流周邊噴煤環縫(隨離開供煤粉總氣流(74)的距離增加，環縫逐漸加寬)；(71)凹球面對接部件；(72)凹球面對接部件耐火內襯；(73)供煤粉氣流總管與支管過渡連通；(74)供煤粉總氣流；(75)供煤粉氣流總管。
繪出的
圖13為漸擴形外輪廓氧煤槍噴頭縱向剖面圖。其中(76)噴槍外套管(耐熱合金材質)；(77)供煤粉(或氧)氣流；(78)噴槍內管(耐熱合金材質)；(79)供氧或(煤粉)氣流；(80)外管錐臺殼體(耐熱合金材質)；(81)噴槍外管錐臺殼環縫出口；(82)錐形物耐火外套；(83)錐形物；
(84)錐形物錐底邊緣；(85)固定連結杆(耐熱合金)；(86)氧、煤粉、熱風氣流匯合處；(87)熱風氣流；(88)內管錐臺殼環縫出口；(89)內管錐臺殼體(耐熱合金)。
繪出的
圖14為
圖13的J～Jo向剖面圖。
(85)固定連結杆；(82)錐形物耐火外套；(83)錐形物。
繪出的
圖15是帶旋轉導流片的漸擴形外輪廓氧煤槍噴頭縱向剖面圖。其中(90)噴槍外管(耐熱合金)；(91)供煤粉(或氧)氣流；(92)噴槍內管(耐熱合金)；(93)外管錐臺殼體(耐熱合金)；(94)內管錐臺殼體(耐熱合金)；(95)外管錐臺殼環縫出口；(96)錐形殼體(耐熱合金)；(97)耐火隔熱物；(98)旋轉導流片(耐熱合金)；(99)內管錐臺殼環縫出口；(100)熱風氣流；(101)固定肋；(102)供氧(或煤粉)氣流。
繪出的
圖16為
圖15的側視圖。其中
(93)外管錐臺殼體(耐熱合金)；(95)外管錐臺殼環縫出口；(94)內管錐臺殼體(耐熱合金)；(96)錐形殼體(耐熱合金)；(99)內管錐臺殼環縫出口；(98)旋轉導流片(耐熱合金)；(101)固定肋。
以下結合附圖和實施例詳細加以說明。
圖1為在現有風口裝置上改進的煤粉噴吹裝置示意圖。熱風由圍管(1)經鵝頸管(2)、直管(3)、熱風彎管(4)、直吹管(5)、風口⑹進入高爐爐缸(7)。氧煤槍一般與直吹管(5)保持水平位置。氧罐槍噴頭(8)如圖2所示，正如內(火)焰缺氧一樣，內管供氧比外(套)管供氧效果好。雙槍比單槍效果好。本實用新型對噴煤裝置的改進措施是或增加噴槍數量到三支或三支以上(如
圖1(4)B～Bo處)，或其上遊(如B』～B』o)，或其下遊(如B』～B』o球面對接或靠上遊處)增加一支或一支以上，噴槍或偏心插置。如內管供氧，在管壁外側易被煤粉磨損部位，置氣體噴嘴噴氣體保護。正如文獻1中圖形所示增加為兩支槍確比單槍噴煤在熱風氣流橫截面上會均勻許多，或在
圖1(1)之上遊或(1)至(6)每部件管段中之一處或多處同時偏心插入噴槍，使煤粉分散在熱風氣流縱向不同管段上先後燃燒。先燃燒的煤粉為後燃燒的煤粉提供充足的裂解熱。即經濟有效地(與用焦爐煤氣燒熱風爐相比)解決高爐風溫不足問題。其中包括為了有效利用熱風彎管(4)處的熱風渦流混合作用，「消化煤粉流線」，將噴槍置於彎管(4)之前(上遊)效果會有大的改觀，即使是最簡單的噴煤槍(氧氣從冷風加入)單支插入。因為在彎管(4)處形成渦流可使熱風中氧與煤粉充分接觸，即刻產生裂解氣化燃燒。當然需要的話下遊熱風通道應使用較高耐火度的耐火內襯 或控制噴煤量，使熱風氣流溫度不超過通常上限1350℃。煤粉影響熱風彎管觀察孔(
圖1(4)之下左)觀察可在彎管(4)上遊少量噴煤粉，或將觀察孔筒適當向遠離爐缸(7)方向延長，或瞬間減少噴煤量進行爐內觀察，觀察後再恢復噴煤量。插槍位置高可藉助簡易架梯操作。比如在
圖1中A～Ao或A』～A』o處開插入筒若干即可插入噴槍若干。每處多支且多處設置當然更好，然而要避免大量煤灰沉積粘結熱風通道。比如控制上遊噴煤量或煤灰份或灰中某些成份，或噴油或燃氣或其它發熱劑，或在彎管(4)直下設定期排灰孔定期排灰等。當然全部設置在彎管(4)下遊可減少煤灰沉積粘結。或者將各部位多支噴槍改為圍熱風氣流周邊噴煤環孔或環縫均勻噴煤效果將更佳。圖3是圍熱風氣流周邊噴煤環孔管縱向(圖4C～Co向)剖面圖。該噴煤環管將供煤粉總氣流(25)分為(26)、(21)左右兩支流，煤粉氣流經其內壁上開好的環孔(19)噴入熱風氣流(20)周邊。左右支管橫截面如圖4中(18)所示，面積為總管一半，由耐熱合金管圍成半圓環管，環管內側若干開孔(19)或方或圓或其它形狀，且隨離開煤粉總氣流(25)的距離增加而增大(圖4(19))，以保證各孔煤粉氣流的出口阻力加環管行程阻力總和不變，從而使圓環各孔噴煤量均勻且不造成堵塞左右兩支管圍成一整圓環管焊接在過渡連通(23)上。兩支管另一端或封閉或相互連通，再將其置入熱風通道外殼(16)內，與(16)上的開孔邊緣(22)對準並焊接。然後在熱風通道外殼(16)與圍熱風氣流周邊噴煤環管(18)之間打結比原用內襯有較高耐火度的耐火材料(17)，以防煤粉燃燒率提高所產生的高溫燒蝕。圓環平面或與熱風流向垂直或為其它角度的橢園環管，且環孔(19)與耐火內襯(17)表面或平齊或凸或凹，對熱風氣流(20)周邊。噴煤環管雖然更換不易且需體風，但不易損壞。在煤粉由熱風氣流周邊向中心移動過程中經過整個熱風氣流橫截面，與熱風全面接觸，使熱風氣流中煤粉濃度趨於均勻，有效地避免難以擴散開的「煤粉流線」過早形成，或在其上遊或下遊熱風氣流中心少量富氧即可在一定程度上消除在其下遊形成的「已炭化的煤粉流線」。當然也不排除從環管內供氧。如果將此圍熱風氣流周邊噴煤環孔管置於
圖1(1)之上遊或(1)至(6)每一部件管段中之一處或多處，則取得環孔管(圖4)在熱風氣流周邊均勻噴煤，並由周邊均勻向熱風氣流中心擴散和熱風彎管渦流再次混勻熱風、煤粉及上述縱向分散噴入煤粉的多重綜合作用，因而得到更佳的氣化燃燒煤粉的效果。當然也需注意前述煤灰沉積粘結問題。圖5為圍熱風氣流周邊噴煤環縫管縱向(圖6 E～Eo向)剖面圖。改圖4環孔(19)為環縫(30)，縫寬隨離開煤粉總氣流(36)的距離增加而加寬(圖6(30))，其作用原理與環孔管(圖4)相同，且效果要好於環孔。為了便於更換，或將上述環孔管或環縫管制成(或鑄或焊)法蘭墊型圍熱風氣流周邊噴煤矩形橫截面環孔管(圖7、8)或環縫管(圖9、10)，夾在如
圖1A″～A；、B″～B″o等多處法蘭之間即可。作用原理與圖3、圖5環孔管、環縫管相同，且不需與熱風通道外殼焊接以及鑲在熱風通道內襯裡，只需打開法蘭連接即可更換，同時與噴槍相比也不易損壞，儘管需休風更換。
圖11、
圖12示出夾在風口裝置中兩球面對接部件中間的球面墊型圍熱風氣流周邊噴煤環孔管或環縫管裝配圖，可夾在如
圖1A″～A″o、B″～B″o等多處球面對接之間。可先鑄造(或焊)球面墊型環孔管(60)或環縫管(69)，再用過渡連通(64)或(73)將其與煤粉氣流總管(66)或(75)焊接連通起來。主要優點是更換方便，只需打開彈簧拉杆(
圖1(10))即可。作用原理與前面環孔環縫管完全相同，都是為避免原噴槍在熱風氣流中心過早集中形成難以擴散開氣化燃燒的「煤粉流線」，並通過在其上遊或下遊少量富氧進而在一定程度上促進其下遊形成的「已炭化的煤粉流線」的消除。從而提高煤粉燃燒率，降低富氧率。
圖13示出一種不需休風更換並可在
圖1(1)之上遊或(1)至(6)每一部件管段中之一處或多處，每處多支插入的由熱風中心噴向周邊的噴槍頭縱向剖面圖。該噴槍也可避免原噴槍過早形成「煤粉流線」。即將圖2外管(11)焊接漸擴形外輪廓錐臺殼體(80)，並在噴槍內管錐臺殼(89)內置錐形物(83)，錐頂對內管(78)軸心均勻導流，使氧(或煤粉)氣流由熱風通道中心噴向周邊(86)。錐臺殼(80)使熱風氣流(87)在其周圍加速。其錐頂角與內管(78)出口焊接的錐臺殼(89)以及錐形物(83)的錐頂角有一定關係，要保證其環縫出口(81)、(88)的面積分別與內管(78)、外(套)管(76)出口面積相當，因而氧和煤粉氣流不會因噴向周邊而流速變慢，以致造成煤粉沉積堵塞等問題。錐形物(83)錐底邊緣(84)焊接固定連結杆(耐熱合金)(85)並打結耐火保護套(82)，然後再將固定連結杆(85)另一端與噴槍內管或外管出口錐臺殼底緣固定焊接在一起。由於錐形物(83)均勻導流，迫使內管供氧(或煤粉)氣流(79)向噴槍外管錐臺(80)底周圍被加速的熱風(87)吹散由外(套)管環縫(81)噴出的煤粉(或氧)氣流。當然高速熱風氣流(87)對上述氧、煤混合氣流在(86)處也有卷吸作用，當熱風(87)攜帶氧、煤粉混合氣流離開其匯合處(86)在其下遊形成渦流時它們彼此即充分混勻。這樣，熱風就得以首先迅速加熱、裂解煤粉，因而有效地避免原噴槍在熱風中心噴煤時於高速熱風中心過早形成「煤粉流線」，難以擴散開燃燒之弊端。上述卷吸並形成下遊渦流過程的時間相對0.006～0.040秒的煤粉完全燃燒時間來講應該說有一定延長作用。或加上煤粉用燃氣作載氣，燃氣本身就相當於煤粉已釋放出的揮發份(特別是對無煙煤而言)，遇純氧其燃點進一步降低，而提前點火燃燒，起著與煤粉燃燒催化劑相同的作用。且氧氣中燃氣分子的燃燒速度遠大於煤粉顆粒的擴散速度，因而煤粉被更迅速加熱，比熱風加熱更為提前釋放出揮發份並達到其著火溫度而點燃。與上述(86)處卷吸作用和形成下遊渦流延長燃燒時間過程相結合，對提高煤粉燃燒率將產生一有力的促進作用。這裡以高爐煤氣為主具有一定熱值的燃氣作載氣僅僅是其在純氧中有較低的著火溫度而提前點火，關鍵時刻發熱，加熱煤粉提前釋放出一些揮發份，因而提前(視煤種和燃氣熱值而定)燃燒煤粉而已，而大量的煤的升溫、裂解熱量仍由熱風和煤粉自身釋放出的揮發氣化產物的燃燒來提供。錐形物(83)及錐臺殼(80)、(89)為耐熱合金，一般由噴槍噴出的氧或煤粉冷物料氣流冷卻。噴槍外管出口錐臺(80)底的尺寸由噴煤工藝要求而定以既可保證在低富氧率下煤粉充分燃燒(燃燒率80％以上)，又不在熱風通道結焦為度。如果錐臺(80)底圓大於噴槍插入筒。應依據其外徑加粗噴槍插入筒徑，且筒口外焊接法蘭，用以固定可啟動兩半圓法蘭盤式密封蓋。或一處多支插入此槍，插入筒徑稍加擴大即可。
圖15與
圖13示出的噴槍相似，在其內管出口焊接錐臺殼體(94)與其出口置錐形殼(96)構成的環形縫(99)中加(或焊或鑄)有旋轉導流片(98)，使噴出的氧(或煤粉)氣流沿環縫切線方向噴出，將外管出口焊接的錐臺殼(93)與錐臺殼(94)構成的環縫(95)噴出的煤粉(或氧)氣流吹向錐臺殼(93)周圍被加速的熱風氣流(100)。三氣流混合後並在錐臺殼(93)下遊形成渦流進一步混合，使煤粉得以充分熱解氣化燃燒。與
圖13所示噴槍比較，耐火保護套(82)改為打結在錐殼(96)裡的耐火隔熱物(97)，以保護錐殼(96)。同時也表明
圖13中(83)本身也可改帶邊緣(84)的錐殼體。為使耐火隔熱物(97)打結牢固，錐殼(96)內或鑄或焊加固定肋(101)。或在外管錐臺殼(93)環縫(95)中加旋轉導流片，或製成內，外錐臺殼環縫(99)、(95 )雙旋流式漸擴形氧煤噴槍，將其在
圖1(1)之上遊或(1)至(6)每一部件管段中之一處或多處，且每處多支插入熱風氣流，均可增進效果所有噴煤裝置如管內供氧，在管壁外側易被煤粉磨損部位，置氣體噴嘴噴氣體保護總之，上述幾種改進或增加噴槍數量一處多支且多處偏心插入熱風氣流，或多處改用圍熱風氣流周邊噴煤環孔或環縫(圖3、5)，或法蘭墊型圍熱風氣流周邊噴煤環孔或環縫(圖7、9)，或球面墊型圍熱風氣流周邊噴煤環孔或環縫(
圖11、12)；或漸擴型外輪廓加錐或球冠形物或殼導流噴槍(
圖13、15)，並將它們置於彎管(4)上遊或熱風通道上、下遊多處，都是出於一個構思要有效避免由於原噴煤槍噴入熱風氣流的煤粉因煤粉顆粒比氣體分子慣性大，且熱風氣流中心流速大壓強低，被中心高速熱風卷吸後裹在熱風氣流中心過早集中形成「煤粉流線」，並設法消除之。用上述噴煤裝置後，就使煤粉在熱風氣流的周邊以及上、下遊縱向多方位分散噴入，並稍緩進入爐內，促使熱風和噴入純氧在氣化燃燒爐內焦炭之前首先多層次充分接觸熱解氣化燃燒煤粉。
權利要求1.一種煉鐵高爐用新型富氧噴煤裝置，目前是在直吹管(5)一處置一支或二支噴槍；噴槍或偏心插置；噴槍形式有一般直管式噴煤槍，或噴煤槍加噴氧搶，或同軸套管式氧煤噴搶，或內管為供煤粉氣流管，內、外管間環縫為供氧通道，或內管為供氧管，內、外管間環縫為供煤粉氣流通道；其材質為一般金屬，或為耐熱合金，或配合使用陶瓷或耐火材料；懸浮輸送煤粉用空氣或氮氣或燃燒廢氣作載氣，本實用新型富氧噴煤裝置的特徵在於噴槍數量為三支或三支以上；其上遊或下遊噴槍數量，其中包括原槍數量為一支或二支的上、下遊噴槍數量為一支或一支以上；噴槍或為適合於用燃氣作懸浮輸送煤粉的載氣的噴槍而用燃氣作輸送煤粉的載氣；噴槍或為適合於噴燃氣或油或其它發熱劑的噴槍而噴燃氣或油或其它發熱劑；同軸套管式氧煤噴槍外套管為供煤粉氣流管，內管為供氧氣管時，其外壁易被煤粉磨損處置氣體保護噴嘴而噴氣體；噴槍形式還包括內、外套管式噴槍出口為漸擴型外輪廓並在內管出口置錐或球冠形物或殼，錐頂或球冠拱頂對噴槍軸心的新型同軸套管式氧煤噴槍；所有噴槍或裝在(1)之上遊，或(1)至(6)部件中之一或多部件或各部件中或每一部件管段中之一處或多處或各部件之間的一處或多處或各處。
2.根據權利要求1所述的新型富氧噴煤裝置其特徵在於噴槍內管(78)或外套管(76)出口漸擴型外輪廓錐或球檯殼底緣用耐熱合金連結杆(85)焊接固定一錐或球冠型物或殼，其周圍和背面或殼內打結耐火材料。
3.根據權利要求1所述的新型富氧噴煤裝置其特徵在於噴槍內管錐(94)或球檯殼底緣焊接固定一錐(96)或球冠形物或殼，其底部外側帶有旋轉導流片，或旋轉導流片加在內管出口錐或球檯殼低部外緣，或以上二者兼有導流片，錐或球冠殼內有固定肋，並打結耐火材料。
4.一種煉鐵高爐用新型富氧噴煤裝置，目前是在直吹管(5)一處置一支或二支噴槍，基於權利要求1三支或三支以上噴槍的同一構思，本實用新型富氧噴煤裝置的特徵在於用圍熱風氣流周邊噴煤環孔管或環縫管，或同軸套管式氧煤噴吹環孔管或環縫管，或其半環或任意弧度的環孔管或環縫管，或環外套管為供氧氣管，內管為供煤粉氣流管，或環外套管為供煤粉氣流管，內管為供氧氣管，其外壁易被煤粉磨損處置氣體保護噴嘴而噴氣體，上述環管包括一般型環管置於熱風通道內；法蘭墊型環管夾在熱風通道法蘭連接部件中間；球面墊型環管夾在熱風通道球面對接部件中間，環管或為適合於用燃氣作懸浮輸送煤粉的載氣的噴吹環管而用燃氣作輸送煤粉的載氣；或為適合於噴燃氣或油或其它發熱劑的噴吹環管而噴燃氣或油或其它發熱劑；環管內側壁環孔或環縫對熱風氣流，環孔數一以上；各環管上遊或下遊一段距離或置氧氣噴槍或噴吹環管。
5.根據權利要求4所述的富氧噴煤裝置其特徵在於一般環孔管環孔的大小或環縫管的環縫寬隨離開供煤粉氣流總管(24)或(35)距離增加而增大，上述環孔管或環縫管或置於(1)之上遊或(1)至(6)部件中之一或多部件或各部件中或每一部件管段中之一處或多處。
6.根據權利要求4所述的富氧噴煤裝置其特徵在於所用法蘭墊型環孔管環孔的大小或環縫管的環縫寬隨離開供煤粉總氣流(45)或(55)距離增加而增大，上述環孔管或環縫管或置於(1)之上遊或(1)至(6)部件中各法蘭連接之間之一處或多處或各處。
7.根據權利要求4所述的富氧噴煤裝置其特徵在於所用球面墊型環孔管環孔的大小或環縫管的環縫寬隨離開供煤粉總氣流(65)或(74)距離增加而增大，上述環孔管或環縫管或置於(1)之上遊或(1)至(6)部件中各球面對接之間之一處或多處或各處。
8.根據權利要求1、4所述的高爐富氧噴煤裝置其特徵在於其噴煤或燃氣或油或其它發熱劑的噴槍和噴吹環管或任意相間兼配置。
專利摘要為提高高爐富氧噴煤效果,避免原噴槍所噴煤粉被高速熱風卷吸裹在中心過早集中形成難以擴散開充分裂解氣化燃燒的「煤粉流線」,在
圖1(1)之上遊或(1)至(6)每一部件或之間之一處或多處設噴煤裝置:如A～Ao或B～Bo等處增加圖2或13或15等所示噴槍數量;或A』～A』o或B』～B』o處設圖3或圖5,或A」～A」o或B」～B」o處設圖7或9,或A」～A」o或B」～B」o處設
圖11或12所示噴煤環管,少量富氧在其附近噴入,使上遊燃燒為下遊噴煤經濟有效地提供高溫熱風,實現煤粉全方位多層次充分燃燒。
文檔編號C21B7/00GK2289798SQ95226969
公開日1998年9月2日 申請日期1995年12月13日 優先權日1995年11月9日
發明者李中祥 申請人:冶金工業部鞍山熱能研究院