專利名稱：一種高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高爐煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，涉及高爐噴煤技術(shù)和高爐送風(fēng)技術(shù)，尤其是涉及高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有噴煤技術(shù)中，噴煤槍是插入風(fēng)口通道的中部進(jìn)行噴煤的。根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算的結(jié)果表明，在風(fēng)口通道中，煤粉基本上只完成了部分揮發(fā)份的燃燒，而干餾后的煤粉要在進(jìn)入高爐的回旋區(qū)后才開始大量燃燒。由于回旋區(qū)空間有限，熱風(fēng)流速又高，煤粉的停留時(shí)間很短，很難燃燒完全。根據(jù)高爐風(fēng)口前的實(shí)際取樣調(diào)查證明，在回旋區(qū)內(nèi)，煤粉的燃燒率通常在70 %左右，差不多有30 %的煤粉沒有燃燒，滯留在高爐爐內(nèi)。如果再提高噴煤量，煤粉的燃燒率還要下降，這將給高爐的順行帶來障礙。造成這種情況的部分原因是煤粉在風(fēng)口通道內(nèi)與熱風(fēng)之間的混合和燃燒很不充分。長(zhǎng)期以來，人們一直試圖改變風(fēng)口內(nèi)熱風(fēng)和煤粉混合和燃燒的動(dòng)力學(xué)條件，從而強(qiáng)化煤粉在風(fēng)口內(nèi)的預(yù)熱、干餾和燃燒過程，使煤粉在爐內(nèi)的燃燒率提高，增加噴煤數(shù)量。 中國(guó)專利ZL95117477.0就是以此為目的。它是將一個(gè)長(zhǎng)度為80 120mm的旋流器安裝在直吹管的出口段，噴煤槍比正常位置后退150 200mm，插至旋流器中心部分的圓柱型通風(fēng)道的入口進(jìn)行噴煤。但遺憾的是，隨著高爐的大型化，風(fēng)口的長(zhǎng)度不斷增長(zhǎng)，尤其是隨斜風(fēng)口的普遍采用，使直吹管中心線與風(fēng)口中心線呈5 9°左右的夾角，使該發(fā)明已無法適應(yīng)這種情況的變化，因此難以在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。其原因是煤粉在噴吹進(jìn)入該旋流器后，從該旋流器出來時(shí)的速度方向，就自然與斜風(fēng)口的中心線呈該夾角關(guān)系，加上大型高爐的風(fēng)口長(zhǎng)度顯著增加，這造成了煤粉對(duì)風(fēng)口內(nèi)壁的大量磨損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的一種高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的方法和裝置，是為克服上述發(fā)明的缺陷，使煤粉在風(fēng)口中與熱風(fēng)的混合和燃燒呈共軸流動(dòng)關(guān)系，防止在強(qiáng)化煤粉的混合和燃燒過程中，造成風(fēng)口磨損。一種高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的方法，是用一個(gè)煤粉預(yù)燃裝置將風(fēng)口通道后半段分割成內(nèi)外兩層，其中內(nèi)層是煤粉預(yù)燃裝置的中心通道，是煤粉和部分熱風(fēng)進(jìn)行混合與預(yù)燃的空間，而外層是由煤粉預(yù)燃裝置的外壁與風(fēng)口內(nèi)壁共同構(gòu)成的環(huán)形通道，是大部分熱風(fēng)流通的空間；在風(fēng)口通道前半段內(nèi)，從內(nèi)層出來的、經(jīng)與部分熱風(fēng)混合和預(yù)燃的煤粉，與從外層出來的大部分熱風(fēng)一起形成共軸流動(dòng)，煤粉位于風(fēng)口通道的中心區(qū)域，熱風(fēng)位于風(fēng)口通道邊緣區(qū)域，它們?cè)陲L(fēng)口通道內(nèi)開始快速擴(kuò)散燃燒，之后共同進(jìn)入高爐爐內(nèi)充分燃燒。在上述方法中，在風(fēng)口通道前半段內(nèi)，經(jīng)與部分熱風(fēng)混合和預(yù)燃的煤粉與熱風(fēng)之間，或者是呈直線流動(dòng)混合或者是呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)混合。在上述方法中，在煤粉預(yù)燃裝置的中心通道內(nèi)，煤粉和熱風(fēng)之間，或者呈直線流動(dòng)混合或者是呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)混合。一種高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的裝置，它是由煤粉預(yù)燃裝置、風(fēng)口和噴槍組成，煤粉預(yù)燃裝置是被放在風(fēng)口通道后半段內(nèi)，將風(fēng)口通道后半段分隔成內(nèi)外兩層；煤粉預(yù)燃裝置的中心通道是內(nèi)層，煤粉預(yù)燃裝置的外壁與風(fēng)口內(nèi)壁共同構(gòu)成的環(huán)形通道是外層；噴槍被插至煤粉預(yù)燃裝置的中心通道入口處附近。上述的煤粉預(yù)燃裝置，是一根外壁帶支撐葉片的管。管的內(nèi)壁是光滑的，或者是帶有螺旋線凸起。管外的支撐葉片是直線形狀，或者是螺旋線形狀。管的最小長(zhǎng)度大于120mm， 最大長(zhǎng)度為風(fēng)口通道長(zhǎng)度的三分之二，管的壁厚為10 30mm。在管內(nèi)壁是光滑的情況下， 進(jìn)入管內(nèi)的煤粉和熱風(fēng)之間，是呈直線流動(dòng)混合方式；在管內(nèi)壁是帶有螺旋線凸起的情況下，則是呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)混合方式。此外，在管外的支撐葉片是直線形狀的情況下，在風(fēng)口通道前半段內(nèi)，經(jīng)與部分熱風(fēng)混合和預(yù)燃的煤粉與熱風(fēng)之間，是呈直線流動(dòng)混合方式；而在管外的支撐葉片是螺旋線形狀的情況下，則是呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)混合方式。上述的煤粉預(yù)燃裝置，其管內(nèi)空間為中心通道，中心通道的入口內(nèi)徑等于或者小于其出口內(nèi)徑，入口直徑為50 120mm，本發(fā)明優(yōu)選為80 100mm。上述的煤粉預(yù)燃裝置，其管外支撐葉片的數(shù)量為2-3片，支撐葉片的徑向外緣是與風(fēng)口內(nèi)壁保持接觸，支撐葉片的長(zhǎng)度是與管的長(zhǎng)度相等或者不等，厚度為10 30mm。在支撐葉片是直線形狀時(shí)，其數(shù)量以3片為佳。在支撐葉片是螺旋線形狀時(shí)，其數(shù)量以2片為佳。上述的煤粉預(yù)燃裝置，其基體至少有一種是氮化硅結(jié)合的碳化硅材質(zhì)，其 SiC彡70%, Si3N4彡20%，其1200 1400°C的高溫抗折強(qiáng)度彡35MPa0上述的風(fēng)口，其風(fēng)口通道前半段和風(fēng)口通道后半段都是錐段、并呈不同的錐度?；蛘唢L(fēng)口通道前半段是錐段，而風(fēng)口通道后半段是直段；風(fēng)口的入口直徑為150 200mm之間，本發(fā)明優(yōu)選為160 180mm。本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明提出的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的方法，是將煤粉噴吹進(jìn)入煤粉預(yù)燃裝置的中心通道內(nèi)，首先與少部分熱風(fēng)混合和預(yù)燃后，使其產(chǎn)物溫度達(dá)到200 3000C ；之后再與大部分熱風(fēng)一起，在風(fēng)口通道前半段內(nèi)，形成共軸流動(dòng)和擴(kuò)散燃燒。由于中心通道的出口直徑比噴槍出口直徑大得多，因此經(jīng)與部分熱風(fēng)混合和預(yù)燃的煤粉，與大部分熱風(fēng)在風(fēng)口通道前半段內(nèi)進(jìn)行共軸燃燒時(shí)，其初始溫度高、接觸面積大、燃燒速度快。經(jīng)計(jì)算，在煤粉達(dá)到風(fēng)口出口位置時(shí)，其溫度可達(dá)600°C。因此，當(dāng)該煤粉進(jìn)入高爐后，其燃燒過程得以加速，可實(shí)現(xiàn)大幅度提高煤粉燃燒率的目的。(2)本發(fā)明提出的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的裝置，其煤粉預(yù)燃裝置的中心通道是與風(fēng)口通道共軸，消除了 ZL95117477.0的旋流器與風(fēng)口軸線可能形成的夾角關(guān)系，因此，本發(fā)明適合于大型高爐使用，并在使用斜風(fēng)口和加長(zhǎng)風(fēng)口的情況下，不會(huì)造成風(fēng)口磨損，具有更好的可靠性和安全性。(3)本發(fā)明提出的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的裝置，是在煤粉預(yù)燃裝置的中心通道內(nèi)壁設(shè)置了螺旋線，噴吹進(jìn)入中心通道內(nèi)的煤粉與熱風(fēng)間的混合，將在該螺旋線的作用下呈旋流混合方式。這比ZL95117477.0的旋流器中心部分的圓柱型通風(fēng)道，具有更好的混合條件，更有利于煤粉在中心通道中的混合和擴(kuò)散燃燒，具有更好的使用性能。
(4)本發(fā)明提出的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的裝置，是直接從風(fēng)口入口處進(jìn)行安裝和更換，并自然依靠風(fēng)口前半段的錐面進(jìn)行頂緊固定。而ZL95117477.0的旋流器必須安裝在直吹管內(nèi)，這需要在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)解體送風(fēng)彎頭和直吹管間的法蘭聯(lián)接后，才能夠進(jìn)行安裝和更換，并且需要特殊的方式才能使之固定。因此，本發(fā)明比ZL95117477.0的旋流器的安裝也更加簡(jiǎn)單容易，具有更好的可實(shí)施性。(5)本發(fā)明提出的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的方法和裝置，比現(xiàn)有技術(shù)具有更好的使用性能、更高的可靠性和安全性、更好的可實(shí)施性。


圖1為實(shí)施例1的示意圖。圖2為實(shí)施例2的示意圖。圖3為圖1、圖2的A-A截面視圖。如圖中，1為煤粉預(yù)燃裝置，1-1為中心通道，1-2為環(huán)形通道，1-3為螺旋線凸起， 1-4為支撐葉片，1-5為管，2為風(fēng)口，2-1為風(fēng)口通道后半段；2-2為風(fēng)口通道前半段，2-3為風(fēng)口內(nèi)壁，3為噴槍。
具體實(shí)施例方式如圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1，為斜風(fēng)口的典型實(shí)施例。如圖2為本發(fā)明的實(shí)施例2，為直風(fēng)口的典型實(shí)施例。如圖1、2中，一種高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的裝置，它是由煤粉預(yù)燃裝置 1、風(fēng)口 2和噴槍3組成，煤粉預(yù)燃裝置1是被放在風(fēng)口通道后半段2-1內(nèi)，將風(fēng)口通道后半段2-1分隔成內(nèi)外兩層；煤粉預(yù)燃裝置1的中心通道1-1是內(nèi)層，煤粉預(yù)燃裝置1的外壁與風(fēng)口內(nèi)壁2-3共同構(gòu)成的環(huán)形通道1-2是外層；噴槍3被插至煤粉預(yù)燃裝置1的中心通道 1-1入口處附近。如圖3中，煤粉預(yù)燃裝置1是一根外壁帶支撐葉片1-4的管1-5。管1_5的內(nèi)壁是光滑的，或者是帶有螺旋線凸起1-3。管1-5外的支撐葉片1-4是直線形狀，或者是螺旋線形狀。管1-5的最小長(zhǎng)度大于120mm，最大長(zhǎng)度為風(fēng)口 2長(zhǎng)度的三分之二，管的壁厚為10 30mm。在管1-5內(nèi)壁是光滑的情況下，進(jìn)入管1_5內(nèi)的煤粉和熱風(fēng)，其速度方向相同、無旋轉(zhuǎn)，是呈直線流動(dòng)混合方式。在管1-5內(nèi)壁是帶有螺旋線凸起1-3情況下，熱風(fēng)是旋流流動(dòng)的，煤粉是直線流動(dòng)的，因此，兩者之間的混合則是呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)混合方式。除此之外，在管 1-5外的支撐葉片1-4是直線形狀的情況下，從環(huán)形通道1-2內(nèi)流進(jìn)風(fēng)口通道前半段2-2內(nèi)的熱風(fēng)，是直線流動(dòng)方式，因此，經(jīng)與部分熱風(fēng)混合和預(yù)燃的煤粉與熱風(fēng)之間，是呈直線流動(dòng)混合方式。在管1-5外的支撐葉片1-4是螺旋線形狀的情況下，從環(huán)形通道1-2內(nèi)流進(jìn)風(fēng)口通道前半段2-2內(nèi)的熱風(fēng)，是旋流流動(dòng)方式，因此，經(jīng)與部分熱風(fēng)混合和預(yù)燃的煤粉與熱風(fēng)之間，則是呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)混合方式。如圖1、2所示，上述的煤粉預(yù)燃裝置1，其管1-5內(nèi)空間為中心通道1-1，中心通道1-1入口的內(nèi)徑等于或者小于其出口的內(nèi)徑，入口直徑為50 120mm，本發(fā)明優(yōu)選80 100mm。在中心通道1-1入口的內(nèi)徑小于其出口的內(nèi)徑的情況下，進(jìn)入中心通道1_1內(nèi)的煤粉和熱風(fēng)，其平均速度將逐步減少，可以增加煤粉和熱風(fēng)在中心通道1-1內(nèi)混合和預(yù)燃的時(shí)間，有利于提高煤粉燃燒率。如圖3所示，上述的煤粉預(yù)燃裝置1，其管1-5外支撐葉片1-4是3片，其徑向外緣是與風(fēng)口 2內(nèi)壁2-3保持接觸，這樣把環(huán)形通道1-2被分割成了三個(gè)獨(dú)立的區(qū)域。支撐葉片1-4的長(zhǎng)度是與管1-5的長(zhǎng)度相等或者不等，厚度為10 30mm。在支撐葉片1_4是直線形狀時(shí)，其數(shù)量以3片為佳。在支撐葉片1-4是螺旋線形狀時(shí)，其數(shù)量以2片為佳。如圖1、2、3所示，上述的煤粉預(yù)燃裝置1，其基體至少有一種是氮化硅結(jié)合的碳化硅材質(zhì)，其SiC彡70%, Si3N4彡20%，其1200 1400°C的高溫抗折強(qiáng)度彡35MPa0如圖1、2所示，上述的風(fēng)口通道前半段2-2和風(fēng)口通道后半段2-1都是錐段，并呈不同的錐度?；蛘唢L(fēng)口通道前半段2-2是錐段，而風(fēng)口通道后半段2-1是直段。風(fēng)口通道后半段2-1的入口是風(fēng)口 2的入口，其直徑為150 200mm之間，本發(fā)明優(yōu)選為160 180mm。如圖1、2中，一種高爐噴吹煤粉在風(fēng)口強(qiáng)化燃燒的方法，是用一個(gè)煤粉預(yù)燃裝置 1將風(fēng)口通道后半段2-1分割成內(nèi)外兩層，其中內(nèi)層是煤粉預(yù)燃裝置1的中心通道1-1， 是煤粉和部分熱風(fēng)進(jìn)行混合與預(yù)燃的空間，而外層是由煤粉預(yù)燃裝置1的外壁與風(fēng)口內(nèi)壁 2-3共同構(gòu)成的環(huán)形通道1-2，是大部分熱風(fēng)流通的空間；在風(fēng)口通道前半段2-2內(nèi)，從內(nèi)層出來的經(jīng)與部分熱風(fēng)混合和預(yù)燃的煤粉，是與從外層出來的大部分熱風(fēng)一起形成共軸流動(dòng)，煤粉位于風(fēng)口 2通道的中心區(qū)域，熱風(fēng)位于風(fēng)口 2通道的邊緣區(qū)域，它們?cè)陲L(fēng)口 2通道內(nèi)開始快速擴(kuò)散燃燒，之后共同進(jìn)入高爐爐內(nèi)充分燃燒。在如圖1、2中，在風(fēng)口通道前半段2-2內(nèi)，經(jīng)與部分熱風(fēng)混合和預(yù)燃的煤粉與熱風(fēng)之間，或者是呈直線流動(dòng)混合或者是呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)混合。在如圖1、2中，在煤粉預(yù)燃裝置1的中心通道1-1內(nèi)，煤粉和熱風(fēng)之間，或者呈直線流動(dòng)混合或者是呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)混合。說明書附圖1為摘要附圖。
權(quán)利要求
1.一種高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的方法，其特征在于是用一個(gè)煤粉預(yù)燃裝置將風(fēng)口通道后半段分割成內(nèi)外兩層，其中內(nèi)層是煤粉預(yù)燃裝置的中心通道，是煤粉和部分熱風(fēng)進(jìn)行混合與預(yù)燃的空間，而外層是由煤粉預(yù)燃裝置的外壁與風(fēng)口內(nèi)壁共同構(gòu)成的環(huán)形通道，是大部分熱風(fēng)流通的空間；在風(fēng)口通道前半段內(nèi)，從內(nèi)層出來的、經(jīng)與部分熱風(fēng)混合和預(yù)燃的煤粉，與從外層出來的大部分熱風(fēng)一起形成共軸流動(dòng)，煤粉位于風(fēng)口通道的中心區(qū)域，熱風(fēng)位于風(fēng)口通道邊緣區(qū)域，它們?cè)陲L(fēng)口通道內(nèi)開始快速擴(kuò)散燃燒，之后共同進(jìn)入高爐爐內(nèi)充分燃燒。
2.上述權(quán)利要求1所述的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的方法，其特征在于在風(fēng)口通道前半段內(nèi)，經(jīng)與部分熱風(fēng)混合和預(yù)燃的煤粉與熱風(fēng)之間，或者是呈直線流動(dòng)混合或者是呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)混合。
3.上述權(quán)利要求1所述的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的方法，其特征在于在煤粉預(yù)燃裝置的中心通道內(nèi)，煤粉和熱風(fēng)之間，或者呈直線流動(dòng)混合或者是呈旋轉(zhuǎn)流動(dòng)混合。
4.一種高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的裝置，其特征在于它是由煤粉預(yù)燃裝置、 風(fēng)口和噴槍組成，煤粉預(yù)燃裝置是被放在風(fēng)口通道后半段內(nèi)，將風(fēng)口通道后半段分隔成內(nèi)外兩層；煤粉預(yù)燃裝置的中心通道是內(nèi)層，煤粉預(yù)燃裝置的外壁與風(fēng)口內(nèi)壁共同構(gòu)成的環(huán)形通道是外層；噴槍被插至煤粉預(yù)燃裝置的中心通道入口處附近。
5.上述權(quán)利要求4所述的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的裝置，其特征在于所述的煤粉預(yù)燃裝置是一根外壁帶支撐葉片的管。
6.上述權(quán)利要求4、5所述的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的裝置，其特征在于所述的煤粉預(yù)燃裝置，其管的內(nèi)壁是光滑的或者是帶有螺旋線凸起，管外的支撐葉片是直線形狀或者呈螺旋線形狀，管的最小長(zhǎng)度大于120mm，最大長(zhǎng)度為風(fēng)口長(zhǎng)度的三分之二，管的壁厚為10 30mm。
7.上述權(quán)利要求4所述的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的裝置，其特征在于所述煤粉預(yù)燃裝置的中心通道為其管內(nèi)空間，中心通道的入口內(nèi)徑等于或者小于其出口的內(nèi)徑,入口直徑為50 120mm。
8.上述權(quán)利要求4所述的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的裝置，其特征在于所述的煤粉預(yù)燃裝置，其管外支撐葉片為2-3片，支撐葉片的徑向外緣是與風(fēng)口內(nèi)壁保持接觸， 支撐葉片的長(zhǎng)度是與管的長(zhǎng)度相等或者不等，厚度為10 30mm。
9.上述權(quán)利要求4所述的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的裝置，其特征在于 所述的煤粉預(yù)燃裝置，其基體至少有一種是氮化硅結(jié)合的碳化硅材質(zhì)，其SiO 70%、 Si3N4彡20%，其1200 1400°C的高溫抗折強(qiáng)度彡35MPa。
10.上述權(quán)利要求4所述的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的裝置，其特征在于所述的風(fēng)口，其風(fēng)口通道前半段和風(fēng)口通道后半段都是錐段，并呈不同的錐度；或者風(fēng)口通道前半段是錐段，而風(fēng)口通道后半段是直段；風(fēng)口的入口直徑為150 200mm之間。
全文摘要
本發(fā)明提出的高爐噴吹煤粉在風(fēng)口內(nèi)強(qiáng)化燃燒的方法和裝置，是在風(fēng)口通道后半段內(nèi)安放一個(gè)煤粉預(yù)燃裝置，將煤粉噴吹進(jìn)入該煤粉預(yù)燃裝置的中心通道內(nèi)，先與少部分熱風(fēng)混合和預(yù)燃后，再在風(fēng)口通道前半段內(nèi)，與大部分熱風(fēng)一起形成共軸流動(dòng)和擴(kuò)散燃燒，最后再進(jìn)入高爐爐內(nèi)充分燃燒。本發(fā)明在強(qiáng)化煤粉在風(fēng)口內(nèi)燃燒的同時(shí)，具有更好的使用性能、更高的安全性、更好的可實(shí)施性。本發(fā)明可大幅度的提高高爐噴吹煤粉的燃燒率。
文檔編號(hào)C21B5/00GK102268496SQ201110221318
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者張昭貴 申請(qǐng)人:張昭貴