專利名稱：一種具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，涉及高爐噴煤技術(shù)和送風裝置，尤其是涉及一種 具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管。
背景技術(shù)：
眾所周知，在高爐實際生產(chǎn)中，現(xiàn)有噴煤的方法是一支或兩支煤粉噴槍，以其中 心線大致與直吹管中心線呈10 13°的夾角斜插入直吹管，煤粉自噴槍噴射至熱風中。正 常情況下，噴槍中心線與直吹管中心線相交于直吹管頭部的端面之外，并且出于防范煤粉 磨損風口的目的，實際操作時，噴槍頭部被彎曲成一定角度，直接插到直吹管的中心線上， 其位置已深入至風口通道內(nèi)100 300mm左右的距離。這大大的縮短了煤粉在風口通道內(nèi) 進行預(yù)熱和燃燒的時間，極不利于提高煤粉在爐內(nèi)的燃燒率。通過將噴槍頭部位置向直吹管通道內(nèi)部后移，可以增加煤粉與熱風的混合時間， 并提高煤粉燃燒率。在中國專利ZL95117477. 0和ZL90212210. X技術(shù)中，曾提出了這種提 高煤粉燃燒率的方式。在ZL95117477. 0中，是將噴槍頭部位置從原有安裝位置后移120 200mm，并在其 之前的直吹管出口段，安裝了一個80 120mm長的旋流器。此種實現(xiàn)方式的問題在于在 高爐正常生產(chǎn)過程中，噴槍在受熱后會自行彎曲，這將導致煤粉直接沖刷到旋流器，使之受 損；并且，在直吹管出口設(shè)置的旋流器，也妨礙了堵、捅風口的正常作業(yè)。此外，該噴槍后移 的距離較短，煤粉在熱風中增加的預(yù)熱時間較短，對提高煤粉的燃燒率的作用有限。在ZL90212210. X中，是將噴槍從窺視孔上緣插入直吹管入口位置，煤粉在整個直 吹管和風口的行程內(nèi)與熱風混合和燃燒，其提高煤粉燃燒率的效果十分明顯。但該技術(shù)造 成插入的噴槍被熱風接近于垂直噴槍軸線的攔腰沖擊，而使噴槍在受熱失去強度后，在熱 風沖擊力作用下更快發(fā)生彎曲，這無法保證噴槍按照發(fā)明意圖順著熱風氣流的方向噴煤， 必將嚴重造成直吹管內(nèi)壁的磨損；同時，煤粉在直吹管內(nèi)過早開始大量燃燒，將顯著提高熱 風氣流的溫度至1500 1700°C，因此，在現(xiàn)有的直吹管出口區(qū)域所敷設(shè)的耐材、直吹管端 頭及其殼體的金屬，是不可能承受如此高溫的。在現(xiàn)有專利ZL200820214896. 3技術(shù)中，公布了一種雙槍噴煤的直吹管。它所采取 的技術(shù)措施，是尋求使噴槍中心線與直吹管中心線的夾角小于常規(guī)的10 13°的水平，這 使噴槍中心線與直吹管中心線的交點，比現(xiàn)有技術(shù)更深入風口通道內(nèi)部，這將顯著縮短煤 粉在風口通道的滯留時間，對煤粉的預(yù)熱和燃燒更為不利。此外，該技術(shù)將噴槍分布于相間 隔的兩個象限中，形成斜對稱噴吹煤粉的對沖效果，沒有利用軸對稱時煤股匯合形成的自 然角度，來滿足高爐實際使用斜風口的客觀需要。在現(xiàn)有技術(shù)中，對直吹管的出口直徑?jīng)]有明確的限制性規(guī)定。傳統(tǒng)的設(shè)計方 法是直吹管的出口直徑大于或者等于風口入口的直徑。這反應(yīng)在專利ZL912M336. 8、 ZL95117477. 0、ZL90212210. X附圖的表達中。這種傳統(tǒng)的設(shè)計方法，造成煤粉噴槍不能設(shè) 置在遠離直吹管出口位置的通道內(nèi)部。因為噴槍一旦在直吹管內(nèi)發(fā)生偏斜，或者煤粉在直吹管內(nèi)進行了充分擴散，將直接導致煤粉流股磨損風口。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提出一種將噴槍頭部縮至直吹管通道內(nèi)部、能夠防止煤股磨 損風口、具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管。一種具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管，是由預(yù)燃器和直吹短管組成，預(yù)燃器設(shè)置在風 口和直吹短管之間，預(yù)燃器與風口間通過球面端頭接觸密封，預(yù)燃器與直吹短管通過法蘭 聯(lián)接；預(yù)燃器的出口直徑小于風口的入口直徑，但大于或者等于風口的出口直徑，本實用新 型優(yōu)選等于風口的出口直徑；預(yù)燃器的入口直徑與直吹短管的出口直徑保持一致；在直吹 短管上，至少設(shè)置了兩個插槍孔，插槍孔中心線與直吹短管中心線相交的角度在13 60° 之間；各插槍孔的中心線共同相交于直吹短管中心線上的一個點。上述預(yù)燃器有一個水冷殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有冷卻水通道；預(yù)燃器的出口端為耐熱 不銹鋼或者銅質(zhì)的凸球面端頭，入口端為法蘭；預(yù)燃器的長度為風口通道長度的1 2倍， 在本實用新型優(yōu)選等于風口通道的長度。不同容積的高爐，其風口通道的長度不同，一般在 200 900mm之間，本實用新型優(yōu)選500mm。在預(yù)燃器熱風通道的內(nèi)壁，鑲嵌有耐高溫、抗磨 損的陶瓷襯套，陶瓷襯套與水冷殼體間澆注了耐火材料。上述直吹短管的出口端為法蘭，入口端與現(xiàn)有直吹管保持一致，為法蘭或者凹球 面端頭。本實用新型在采用三個插槍孔時，各插槍孔在直吹短管圓周上的分布角度為 120° ；在采用兩個插槍孔時，在直吹短管圓周上的分布角度為60 150°，本實用新型例 優(yōu)選的分布角度為120°。本實用新型在采用三個及其以上插槍孔時，各插槍孔的中心線共同相交于直吹管 中心線上的同一個點，或者在直吹短管中心線的垂直截面上的投影相切于同一個小直徑的 切線圓。本實用新型的有益效果是(1)本實用新型在現(xiàn)有風口和直吹管之間增加了一個預(yù)燃器，其通道長度、出口直 徑均與現(xiàn)有風口通道的長度和出口直徑相等。由于高爐噴吹煤粉的噴槍是插到預(yù)燃器的入 口之前，這比現(xiàn)有高爐的插槍位置后退至少一個風口的距離，相當于煤粉在現(xiàn)有風口通道 內(nèi)的滯留時間被延長一倍以上，有利于煤粉在熱風中擴散和燃燒，可以提高煤粉燃燒率。(2)本實用新型采用的預(yù)燃器，是采用水冷殼體，能夠承受煤粉燃燒所產(chǎn)生的高 溫，具有安全性。在預(yù)燃器的熱風通道內(nèi)壁，所鑲嵌的耐高溫抗磨損陶瓷材料，相當于現(xiàn)有 風口通道內(nèi)所鑲嵌的陶瓷襯套，具有抗煤粉磨損的能力。所噴吹的煤粉被預(yù)燃器出口的小 直徑限制，不可能沖擊和磨損到風口內(nèi)壁，妥善的保護了風口，將大大的減少由于風口被磨 損向爐內(nèi)的漏水，并節(jié)約更換風口的休風時間和成本。預(yù)燃器采用法蘭與直吹短管聯(lián)接，而 不是采用焊接，目的是方便更換可能被煤粉磨損的預(yù)燃器內(nèi)壁的陶瓷襯套。由此可見，本實 用新型設(shè)置的預(yù)燃器，可對風口的磨損起到有效的預(yù)防和保護作用。(3)根據(jù)現(xiàn)有高爐煤粉燃燒的理論，煤粉經(jīng)過一個風口通道長度的預(yù)熱和干餾抵 達爐內(nèi)時，已經(jīng)具備著火燃燒的條件，并有部分揮發(fā)份開始燃燒。因此，在本實用新型例中， 由于預(yù)燃器出口直徑比風口入口直徑小，煤粉經(jīng)過預(yù)燃器通道到達風口時，擴散至預(yù)燃器通道邊緣的未燃煤粉，將在風口通道噴射擴張過程中，與熱風完全混合并被充分燃燒。在此 種情況下，燃盡的煤粉灰分將熔化，并被風口通道內(nèi)壁冷卻后粘結(jié)在壁上，成為一層自生自 滅的防護層。這是現(xiàn)有高爐噴煤技術(shù)中所沒有的特殊情況，對保障風口不被磨損也有積極 作用。(4)本實用新型在采用兩個插槍孔時，它們分布于相鄰的兩個象限內(nèi)，呈軸對稱布 置。經(jīng)它們插入噴槍，所噴吹的煤粉流股匯合后，在對稱面上的投影將形成向下的自然傾 角；該傾角有利于煤粉流股中心線與斜風口通道的中心保持一致，這將減少熱風氣流在經(jīng) 風口通道變向時煤粉沖擊風口內(nèi)壁的可能性。(5)本實用新型在采用三個及其以上的插槍孔時，各插槍孔的中心線在直吹短管 中心線的垂直截面上投影，可相切于同一個小直徑的切線圓。這時，從各噴槍噴出的煤粉將 形成圍繞該小直徑的圓旋轉(zhuǎn)的流場，這對加速煤粉與熱風的混合極為有利。

圖1是本實用新型實施例一結(jié)構(gòu)示意圖，為圖3中A-C-A截面視圖。圖2是本實用新型實施例二結(jié)構(gòu)示意圖，為圖4中A-C-A截面視圖。圖3為圖1之B B截面左視圖。圖4、圖5為圖2之B-B截面左視圖。如圖中，1為風口，2為凸球面端頭，3為預(yù)燃器，4為水冷殼體，5為耐火耐材，6為 陶瓷襯套；7為法蘭，8為法蘭，9為直吹短管，10為插槍孔，11為法蘭，12為凹球面端頭，13 為切線圓。
具體實施方式
實施例一。如圖1所示，一種具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管是由預(yù)燃器3和直吹短 管9組成。預(yù)燃器3設(shè)置在風口 1和直吹短管9之間。預(yù)燃器3與風口 1間通過凸球面端 頭2接觸密封，預(yù)燃器3與直吹短管9通過法蘭7、8聯(lián)接。預(yù)燃器3的出口直徑小于風口 1的入口直徑，大于或者等于風口 1的出口直徑，本實用新型實施例一優(yōu)選等于風口 1的出 口直徑。預(yù)燃器3的入口直徑與直吹短管9的出口直徑保持一致。直吹短管9上設(shè)置了兩 個插槍孔10，其插槍孔10中心線與直吹短管中心線的相交角度在13° 60°之間，本實用 新型實施例一優(yōu)選為15° ；兩個插槍孔10的中心線與直吹短管9中心線相交于同一個點。上述預(yù)燃器3有一個水冷殼體4，水冷殼體4內(nèi)設(shè)置有冷卻水通道。預(yù)燃器3的出 口端為耐熱不銹鋼或者銅質(zhì)的凸球面端頭2，入口端為法蘭7。預(yù)燃器3的長度是風口通道 長度的1 2倍，本實用新型實施例一優(yōu)選等于風口 1通道的長度。不同容積的高爐，其風 口 1通道的長度不同，一般在200 900mm之間，本實用新型優(yōu)選500mm。在預(yù)燃器3熱風 通道的內(nèi)壁，鑲嵌有耐高溫、抗磨損的陶瓷襯套6，陶瓷襯套6與水冷殼體4間澆注了耐火材 料5。上述直吹短管9的出口端為法蘭8，入口端則與現(xiàn)有直吹管保持一致，如圖1所示， 入口端為法蘭11。如圖3所示，本實用新型優(yōu)選的兩個插槍孔10在直吹短管9圓周上的分布角度為 60° 150°，本實用新型優(yōu)選的分布角度為120°。直吹短管9內(nèi)澆注了耐火材料5。[0029]如圖2和圖4所示，為本實用新型實施例二。預(yù)燃器3的長度為風口 1通道長度 的1. 5倍，為750mm。三個插槍孔10中心線與直吹短管9中心線相交的角度為35°，三個 插槍孔10在直吹短管9呈均布，三個插槍孔10的中心線共同相交于直吹短管9中心線上 的一個點。如圖2所示，上述直吹短管9的入口端為凹球面端頭12。如圖5所示，三個插槍孔10的中心線在直吹短管9中心線的垂直截面上投影，相 切于同一個小直徑的切線圓13。這時，從各噴槍噴出的煤粉將形成圍繞該切線圓13旋轉(zhuǎn)的 流場，這對加速煤粉與熱風的混合極為有利。本實用新型采用三個以上的插槍孔10時，其 布置形式是與圖4或者圖5的均布方式保持一致。如圖1、圖2中，風口 1為現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)容，非本實用新型技術(shù)內(nèi)容。說明書附圖1為 摘要附圖。
權(quán)利要求1.一種具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管，其特征在于它是由預(yù)燃器和直吹短管組成；預(yù) 燃器設(shè)置在風口和直吹短管之間，預(yù)燃器與風口間通過球面端頭接觸密封，預(yù)燃器與直吹 短管通過法蘭聯(lián)接；預(yù)燃器的出口直徑小于風口的入口直徑，大于或者等于風口的出口直 徑；預(yù)燃器的入口直徑與直吹短管的出口直徑保持一致；在直吹短管上設(shè)置了兩個插槍 孔，其插槍孔中心線與直吹短管中心線的相交的角度在13 60°之間，相交的點位于直吹 短管出口中心點的附近。
2.上述權(quán)利要求1所述的具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管，其特征在于所述預(yù)燃器有一 個水冷殼體，其出口端為凸球面端頭，入口端為法蘭.
3 上述權(quán)利要求1所述的具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管，其特征在于所述預(yù)燃器的長 度為風口通道長度的1 2倍。
4.上述權(quán)利要求1所述的具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管，其特征在于所述預(yù)燃器的內(nèi) 壁，鑲嵌有耐高溫、抗磨損的陶瓷襯套，襯套與水冷殼體間澆注了耐火材料。
5.上述權(quán)利要求1所述的具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管，其特征在于所述直吹短管的 出口端為法蘭。
6.上述權(quán)利要求1所述的具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管，其特征在于所述直吹短管上 設(shè)置兩個插槍孔時，兩個插槍孔在直吹短管圓周上的分布角度為60 150°。
7.上述權(quán)利要求1所述的具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管，其特征在于所述直吹短管上 設(shè)置三個插槍孔時，各插槍孔的中心線共同相交于直吹管中心線上的同一個點。
8.上述權(quán)利要求1所述的具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管，其特征在于所述直吹短管上 設(shè)置三個插槍孔時，各插槍孔的中心線在直吹短管中心線的垂直截面上的投影，相切于同 一個小直徑的切線圓。
專利摘要本實用新型提出一種具有煤粉預(yù)燃功能的直吹管，是由預(yù)燃器和直吹短管構(gòu)成，其中預(yù)燃器設(shè)置在風口和直吹短管之間。煤粉噴吹至預(yù)燃器的入口，經(jīng)預(yù)燃器后進入風口，再隨熱風一起進入高爐爐內(nèi)。預(yù)燃器的長度是風口長度1～2倍，大大地延長了煤粉在預(yù)燃器和風口內(nèi)被加熱和燃燒的時間，對提高噴煤的燃燒率十分有利。本實用新型中，煤粉在預(yù)燃器內(nèi)擴散后，被預(yù)燃器的小直徑出口限制，不會磨損到風口；在風口通道內(nèi)燃盡的煤粉，其熔化的灰分將在風口通道內(nèi)冷凝、并形成保護層，對提高風口的抗磨能力十分有利。本實用新型采用的三個插槍孔，它們的中心線在直吹短管中心線的垂直截面上投影，相切于同一個小直徑的切線圓，確保了煤粉與熱風進行旋流混合，十分有利于煤粉燃燒。
文檔編號C21B7/16GK201873701SQ20102063994
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者張昭貴 申請人:張昭貴