空煤气双蓄热式烧嘴的制作方法

本实用新型涉及空煤气双蓄热技术领域，尤其涉及一种空煤气双蓄热式烧嘴。

背景技术：

当前空煤气双蓄热技术因成功将高炉煤气应用于轧钢加热炉而在国内得到了长久的发展。时至今日，由于双蓄热式加热炉的炉膛压力高且波动较大，蓄热体、换向阀等寿命短故障率高、蓄热体配置不当、烧嘴结构不合理等一系列因素，导致双蓄热式加热炉的炉衬和烧嘴的寿命普遍比常规加热炉要短，双蓄热式加热炉的检修和维护成本一直居高不下。这其中除了控制和设计原因外，烧嘴结构不合理至关重要。

现有技术中的空煤气双蓄热式烧嘴存在以下问题：

(1)普通的空煤气双蓄热式烧嘴多采用矩形烧嘴砖或者整体浇注矩形的空煤气通道，将整个蓄热箱前部设置在炉侧墙内。由于单个烧嘴体积普遍较大，这就要求在炉衬上必须预留或整体浇注一个非常大的矩形孔洞。为了密封和耐温要求，烧嘴砖周边均不能采用保温层，只能采用重质浇注料；另外，由于蓄热箱体已经占用了非常大的炉衬面积，炉衬上已没有足够的空间来设置锚固砖和保温层；这些使得炉衬的自身结构极其不合理：因无保温层导致炉衬外表温度高；无足够的锚固砖导致炉衬自身结构强度无法保证；更因矩形烧嘴砖与炉衬间的密封问题得不到保证，在双蓄热式加热炉炉膛压力较高的工作环境下，就极容易发生炉衬开裂串火、炉衬和烧嘴冒火，炉衬和烧嘴寿命缩短的问题。

(2)普通的空煤气双蓄热式烧嘴多采用蜂窝体作为蓄热体，一般采用蓄热体孔道水平布置的方式，即蓄热体内的介质流向为水平方向，这使得高温段的蓄热体下部承受着非常大的压力，在高温下很容易发生材料蠕变损坏，导致蓄热体开裂、变形，部分位置的蓄热体塌陷，最终导致整个蓄热箱的蓄热体换热效率下降，排烟温度超温，蓄热体寿命缩短。

(3)普通的空煤气双蓄热式烧嘴多采用多孔挡砖来分配蓄热箱内的介质流动，受结构限制，蓄热体前后的流动空间小，没有足够扩展段容积的集箱，很难保证蓄热体内的介质流动均匀性，尤其是针对蜂窝体结构的烧嘴，使得蓄热体的有效使用率较低，设计与实际应用的效果不一致。

(4)普通的空煤气双蓄热式烧嘴因受蜂窝体强度限制，无法在高度方向增加，为了保证足够的蓄热体配置量，单个烧嘴往往只能增加箱体宽度方向(即炉长方向)的尺寸，使得蓄热箱体占用更大的炉衬空间，平面布置也极其拥挤。

所有这些因素导致双蓄热式加热炉的检修和维护成本一直高居不下，而且炉衬热损失大，能耗居高不下，操作环境也极差。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种空煤气双蓄热式烧嘴，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种空煤气双蓄热式烧嘴，克服现有技术中存在的烧嘴及炉衬寿命短、换热效率低等问题，通过优化结构延长了烧嘴及炉衬的使用寿命，有效提高了换热效率。

本实用新型的目的是这样实现的，一种空煤气双蓄热式烧嘴，所述空煤气双蓄热式烧嘴包括沿加热炉长度方向间隔设置、且位于所述加热炉的炉衬外侧的空气蓄热式烧嘴和煤气蓄热式烧嘴，所述空气蓄热式烧嘴包括一端密封连通于所述加热炉的、且呈圆筒状设置的空气烧嘴砖，所述空气烧嘴砖的另一端密封连通设置有空气蓄热箱，所述空气蓄热箱的内腔中设有孔道呈竖直设置的空气蓄热体，所述空气蓄热箱位于所述空气蓄热体的下方设置有空气输入管接头；所述煤气蓄热式烧嘴包括一端密封连通于所述加热炉的、且呈圆筒状设置的煤气烧嘴砖，所述煤气烧嘴砖的另一端密封连通设置有煤气蓄热箱，所述煤气蓄热箱的内腔中设有孔道呈竖直设置的煤气蓄热体，所述煤气蓄热箱位于所述煤气蓄热体的下方设置有煤气输入管接头。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述空气蓄热箱的内腔的中部竖直设置所述空气蓄热体，所述空气蓄热箱位于所述空气蓄热体上方的空间构成空气箱出口集气箱，所述空气蓄热箱位于所述空气蓄热体下方的空间构成空气箱入口集气箱，所述空气箱出口集气箱与所述空气烧嘴砖连通，所述空气箱入口集气箱与所述空气输入管连通。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述空气蓄热箱中位于所述空气蓄热体底部的位置设置有空气箱钢格栅。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述空气蓄热箱的侧壁内部设置第一复合浇注料内衬，所述空气蓄热箱的侧壁外部包覆有空气箱钢壳体；所述空气蓄热箱的侧壁上设置有空气箱检修门。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述空气烧嘴砖的一端设置有空气喷嘴，所述空气喷嘴上设置有贯通的空气喷孔；所述空气烧嘴砖的外壁上包覆有空气砖钢壳体。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述煤气蓄热箱的内腔的中部竖直设置所述煤气蓄热体，所述煤气蓄热箱位于所述煤气蓄热体上方的空间构成煤气箱出口集气箱，所述煤气蓄热箱位于所述煤气蓄热体下方的空间构成煤气箱入口集气箱，所述煤气箱出口集气箱与所述煤气烧嘴砖连通，所述煤气箱入口集气箱与所述煤气输入管连通。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述煤气蓄热箱中位于所述煤气蓄热体底部的位置设置有煤气箱钢格栅。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述煤气蓄热箱的侧壁内部设置第二复合浇注料内衬，所述煤气蓄热箱的侧壁外部包覆有煤气箱钢壳体；所述煤气蓄热箱的侧壁上设置有煤气箱检修门。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述煤气烧嘴砖的一端设置有煤气喷嘴，所述煤气喷嘴上设置有贯通的煤气喷孔；所述煤气烧嘴砖的外壁上包覆有煤气砖钢壳体。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述空气蓄热体和所述煤气蓄热体为孔道呈竖直设置的蜂窝状蓄热体。

由上所述，本实用新型提供的空煤气双蓄热式烧嘴具有如下有益效果：

(1)本实用新型的空煤气双蓄热式烧嘴采用圆筒形的烧嘴转，且烧嘴砖的外径足够小，即使用本实用新型的空煤气双蓄热式烧嘴的炉衬上开孔面积足够小，炉衬能够采用更多的锚固砖来加强锚固，也能够在更大范围内采用足够多的保温层复合结构来加强绝热；同时圆筒形的烧嘴砖与常规的矩形烧嘴砖相比，与炉衬的结合密封更加容易和可靠，不会发生开裂串火、冒火等现象，进而从根本上解决炉衬和空煤气双蓄热式烧嘴寿命短的问题；

(2)本实用新型的空煤气双蓄热式烧嘴的空气蓄热箱和煤气蓄热箱设置在炉衬外侧，空气蓄热箱和煤气蓄热箱内、蓄热体的前后均设有集气箱结构，无论是燃烧还是排烟，集气箱结构都能够保证介质流经蓄热体时的均匀性，能够保证蓄热体100％有效利用，有效地提高换热效率；

(3)本实用新型的空煤气双蓄热式烧嘴的空气蓄热箱和煤气蓄热箱呈竖长式设置，位于其内部的蓄热体既可以采用蜂窝体，也可以采用球状、空心圆柱状或其它形式的蓄热体；当采用孔道呈竖直设置的蜂窝体作为蓄热体时，高温段位于上部，低温段位于下部，蓄热体内的温度分布与受力方向一致，能够有效提高蓄热体的寿命；空气蓄热箱和煤气蓄热箱长度和宽度尺寸不再受蜂窝体受力的制约，能够根据平面布置来适当调整，布置更加合理，用途较为广泛；

(4)采用本实用新型的空煤气双蓄热式烧嘴的加热炉的炉衬、空煤气双蓄热式烧嘴及其内部的蓄热体寿命较长，有效降低检修和维护成本，并能节能降耗，改善双蓄热式的操作环境。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1：为本实用新型的空煤气双蓄热式烧嘴的俯视剖视图。

图2：为本实用新型的空气蓄热式烧嘴的主视剖视图。

图3：为本实用新型的煤气蓄热式烧嘴的主视剖视图。

图4a：为本实用新型的空气喷嘴、煤气喷嘴上的单圆孔喷孔示意图。

图4b：为本实用新型的空气喷嘴、煤气喷嘴上的多圆孔组合喷孔示意图。

图4c：为本实用新型的空气喷嘴、煤气喷嘴上的弧形孔组合喷孔示意图。

图5：为本实用新型的空煤气双蓄热式烧嘴的使用状态示意图。

图中：

100、空煤气双蓄热式烧嘴；

1、空气蓄热式烧嘴；

11、空气烧嘴砖；111、空气喷嘴；112、空气砖钢壳体；

12、空气蓄热箱；121、空气箱出口集气箱；122、空气箱入口集气箱；123、空气箱钢格栅；124、第一复合浇注料内衬；125、空气箱钢壳体；126、空气箱检修门；1261、密封挡砖；127、空气箱支座；

13、空气蓄热体；

14、空气输入管接头；

2、煤气蓄热式烧嘴；

21、煤气烧嘴砖；211、煤气喷嘴；212、煤气砖钢壳体；

22、煤气蓄热箱；221、煤气箱出口集气箱；222、煤气箱入口集气箱；223、煤气箱钢格栅；224、第二复合浇注料内衬；225、煤气箱钢壳体；226、煤气箱检修门；2261、第二密封挡砖；227、煤气箱支座；

23、煤气蓄热体；

24、煤气输入管接头；

9、加热炉；91、炉衬；92、炉膛。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型提供一种空煤气双蓄热式烧嘴100，空煤气双蓄热式烧嘴100包括沿加热炉9长度方向(图1中X方向)间隔设置、且位于加热炉9的炉衬91外侧的空气蓄热式烧嘴1和煤气蓄热式烧嘴2，实际使用过程中，如图5所示，加热炉9的炉衬91上沿加热炉9长度方向间隔设置多个空煤气双蓄热式烧嘴100；空气蓄热式烧嘴1包括一端密封连通于加热炉9的、且呈圆筒状设置的空气烧嘴砖11，空气烧嘴砖11的另一端密封连通设置有空气蓄热箱12，本实用新型的空气蓄热箱12呈竖长式设置，在本实施方式中，空气烧嘴砖11的另一端与空气蓄热箱12的出口之间设置迷宫接口，空气蓄热箱12的内腔中设有孔道呈竖直设置的空气蓄热体13，空气蓄热体13竖直设置保证空气能沿竖直方向流通，空气蓄热箱12位于空气蓄热体13的下方设置有空气输入管接头14；煤气蓄热式烧嘴2包括一端密封连通于加热炉9的、且呈圆筒状设置的煤气烧嘴砖21，煤气烧嘴砖21的另一端密封连通设置有煤气蓄热箱22，本实用新型的煤气蓄热箱22呈竖长式设置，在本实施方式中，煤气烧嘴砖21的另一端与煤气蓄热箱22的出口之间设置迷宫接口，煤气蓄热箱22的内腔中设有孔道呈竖直设置的煤气蓄热体23，煤气蓄热体23竖直设置保证煤气能沿竖直方向流通，煤气蓄热箱22位于煤气蓄热体23的下方设置有煤气输入管接头24。圆筒状的空气烧嘴砖11、煤气烧嘴砖21的轴线方向与加热炉9长度方向垂直，且空气蓄热式烧嘴1、煤气蓄热式烧嘴2平行设置。

本实用新型的空气烧嘴砖11、煤气烧嘴砖21均采用圆筒状结构，炉衬91上开设圆形孔密封穿设空气烧嘴砖11、煤气烧嘴砖21，圆形孔靠近加热炉9的炉膛92的一端设置喇叭状开口，在空煤气双蓄热式烧嘴100处于燃烧周期时，喇叭状开口便于空气、煤气喷流时的导向和卷吸，在空煤气双蓄热式烧嘴100处于排烟周期时，喇叭状开口便于烟气的汇流，保证排烟流动的顺畅。根据烧嘴能力大小设计空气烧嘴砖11、煤气烧嘴砖21的直径，空气蓄热箱12、煤气蓄热箱22设置在炉衬91的外侧，尽可能的缩小了烧嘴占用炉衬91的开孔尺寸，增加了设置炉衬保温层和锚固砖的空间，炉衬91能够采用更多的锚固砖来加强锚固，炉衬91的结构强度得到了质的加强，能够很好的解决因炉衬结构不合理带来的寿命问题，缩小了烧嘴占用炉衬的开孔尺寸也能够使炉衬在更大范围内采用足够多的保温层复合结构来加强绝热，减少炉衬散热，降低能耗；同时圆筒形的烧嘴砖与常规的矩形烧嘴砖相比，与炉衬的结合密封更加容易和可靠，不会发生开裂串火、冒火等现象，进而从根本上解决炉衬和空煤气双蓄热式烧嘴寿命短的问题。空气蓄热箱12、煤气蓄热箱22呈竖长式设置，空气蓄热体13、煤气蓄热体23的孔道呈竖直设置，空气和煤气分别从空气蓄热体13、煤气蓄热体23底部进入，通过空气蓄热体13、煤气蓄热体23后分别在空气蓄热箱12、煤气蓄热箱22顶部汇集，之后空气和煤气分别通过空气烧嘴砖11、煤气烧嘴砖21喷入炉膛92内进行燃烧，当空气烧嘴砖11、煤气烧嘴砖21处于排烟周期时，烟气流动方向反过来。空气蓄热箱12和煤气蓄热箱22呈竖长式设置，可以适当的控制加热炉炉长方向(即图1中X方向)蓄热箱体的尺寸(即蓄热箱体的宽度尺寸)，增加与炉长方向垂直的方向(即图1中Y方向)上的蓄热箱体尺寸(即蓄热箱体的长度尺寸)，空气蓄热箱12和煤气蓄热箱22沿X方向(即蓄热箱体的宽度尺寸)和沿Y方向(即蓄热箱体的长度尺寸)的尺寸不再受蓄热体受力的制约，能够根据平面布置来适当调整，布置更加合理，用途较为广泛；采用本实用新型的空煤气双蓄热式烧嘴100的加热炉的炉衬、空煤气双蓄热式烧嘴100及其内部的蓄热体寿命较长，有效降低检修和维护成本，并能节能降耗，改善双蓄热式的操作环境。

进一步，如图2所示，空气蓄热箱12的内腔的中部竖直设置前述的空气蓄热体13，空气蓄热箱12位于空气蓄热体13上方的空间构成空气箱出口集气箱121，空气蓄热箱12位于空气蓄热体13下方的空间构成空气箱入口集气箱122，空气箱出口集气箱121与空气烧嘴砖11连通，空气箱入口集气箱122与空气输入管接头14连通。空气从空气蓄热体13底部的空气箱入口集气箱122进入，通过空气蓄热体13后在空气箱出口集气箱121汇集，之后空气通过空气烧嘴砖11喷入炉膛92内，当空气烧嘴砖11处于排烟周期时，烟气流动方向反过来。空气蓄热体13的前后分别设有长度和容积足够大的空气箱入口集气箱122、空气箱出口集气箱121，无论是燃烧还是排烟，空气箱入口集气箱122、空气箱出口集气箱121都能够保证空气流经空气蓄热体13时的均匀性，能够保证空气蓄热体13的100％有效利用，有效地提高了换热效率。

进一步，如图2所示，空气蓄热箱12中位于空气蓄热体13底部的位置设置有空气箱钢格栅123。空气箱钢格栅123用于支撑空气蓄热体13，同时起到均匀分配空气流的作用。在本实施方式中，空气蓄热箱12固定于空气箱支座127上方。

进一步，如图1、图2所示，空气蓄热箱12的侧壁内部设置第一复合浇注料内衬124，第一复合浇注料内衬为现有技术，一般由重质浇注料和纤维毯构成，空气蓄热箱12的侧壁外部包覆有空气箱钢壳体125；为了便于更换空气蓄热体13，空气蓄热箱12的侧壁上设置有空气箱检修门126，在本实施方式中，空气箱检修门126处设置有第一密封挡砖1261和用于绝热的纤维毯。

进一步，如图1、图2所示，空气烧嘴砖11的一端设置有空气喷嘴111，空气喷嘴111上设置有贯通的空气喷孔；空气烧嘴砖11的外壁上包覆有空气砖钢壳体112，空气砖钢壳体112的一端焊接于加热炉9的炉衬91外壁上，空气砖钢壳体112的另一端与空气箱钢壳体125通过法兰密封连接。空气烧嘴砖11依据无焰燃烧火焰组织的机理和蓄热式的排烟特点，根据不同的加热炉的炉膛92尺寸、加热炉9加热或热处理的坯料规格来确定空气喷孔的数量、组合角度和距离，空气喷孔可以采用多种形式，如图4a、图4b、图4c所示，空气喷孔可以是单圆孔、多圆孔组合，还可以是弧形孔组合，合理的空气喷孔能够保证炉膛92的温度均匀性和排烟的顺畅性。

进一步，如图3所示，煤气蓄热箱22的内腔的中部竖直设置上述的煤气蓄热体23，煤气蓄热箱22位于煤气蓄热体23上方的空间构成煤气箱出口集气箱221，煤气蓄热箱22位于煤气蓄热体23下方的空间构成煤气箱入口集气箱222，煤气箱出口集气箱221与煤气烧嘴砖21连通，煤气箱入口集气箱222与煤气输入管接头24连通。煤气从煤气蓄热体23底部的煤气箱入口集气箱222进入，通过煤气蓄热体23后在煤气箱出口集气箱221汇集，之后煤气通过煤气烧嘴砖21喷入炉膛92内，当煤气烧嘴砖21处于排烟周期时，烟气流动方向反过来。煤气蓄热体23的前后分别设有长度和容积足够大的煤气箱入口集气箱222、煤气箱出口集气箱221，无论是燃烧还是排烟，煤气箱入口集气箱222、煤气箱出口集气箱221都能够保证空气流经煤气蓄热体23时的均匀性，能够保证煤气蓄热体23的100％有效利用，有效地提高了换热效率。

进一步，如图3所示，煤气蓄热箱22中位于煤气蓄热体23底部的位置设置有煤气箱钢格栅223。煤气箱钢格栅223用于支撑煤气蓄热体23，同时起到均匀分配煤气流的作用。在本实施方式中，煤气蓄热箱22固定于煤气箱支座227上方。

进一步，如图1、图3所示，煤气蓄热箱22的侧壁内部设置第二复合浇注料内衬224，第二复合浇注料内衬为现有技术，一般由重质浇注料和纤维毯构成，煤气蓄热箱22的侧壁外部包覆有煤气箱钢壳体225。为了便于更换煤气蓄热体23，煤气蓄热箱22的侧壁上设置有煤气箱检修门226，在本实施方式中，煤气箱检修门226处设置有第二密封挡砖2261和用于绝热的纤维毯。

进一步，如图1、图3所示，煤气烧嘴砖21的一端设置有煤气喷嘴211，煤气喷嘴211上设置有贯通的煤气喷孔。煤气烧嘴砖21的外壁上包覆有煤气砖钢壳体212，煤气砖钢壳体212的一端焊接于加热炉9的炉衬91外壁上，煤气砖钢壳体212的另一端与煤气箱钢壳体225通过法兰密封连接。煤气烧嘴砖21依据无焰燃烧火焰组织的机理和蓄热式的排烟特点，根据不同的加热炉的炉膛92尺寸、加热炉9加热或热处理的坯料规格来确定煤气喷孔的数量、组合角度和距离，煤气喷孔可以采用多种形式，如图4a、图4b、图4c所示，煤气喷孔可以是单圆孔、多圆孔组合，还可以是弧形孔组合，合理的煤气喷孔能够保证炉膛92的温度均匀性和排烟的顺畅性。

进一步，空气蓄热体13和煤气蓄热体23为孔道呈竖直设置的蜂窝状蓄热体，空气蓄热体13和煤气蓄热体23也可以是球状或空心圆柱状的蓄热体；空气蓄热体13和煤气蓄热体23采用蜂窝状蓄热体时，蜂窝状蓄热体的温度分布和受力承重方向一致，高温段位于上部，低温段位于下部，充分改善蜂窝状蓄热体的使用环境，有效提高蜂窝状蓄热体的使用寿命。即使个别蓄热体发生损坏，也不至于影响整体蓄热；同时，当空气烧嘴砖11处于排烟周期时，蜂窝状蓄热体呈立式布置，即孔道呈竖直设置，排烟介质的流向与重力方向一致，具有自清洁蓄热体通道的功能。空气蓄热体13和煤气蓄热体23采用球状蓄热体时，空气蓄热箱12、煤气蓄热箱22箱体高度可以适当缩短，空气箱检修门126、煤气箱检修门226可以设置在空气蓄热箱12、煤气蓄热箱22的顶部，空气输入管接头14、煤气输入管接头24可根据平面布置适当调整，结构将更加紧凑。

由上所述，本实用新型提供的空煤气双蓄热式烧嘴具有如下有益效果：

(1)本实用新型的空煤气双蓄热式烧嘴采用圆筒形的烧嘴转，且烧嘴砖的外径足够小，即使用本实用新型的空煤气双蓄热式烧嘴的炉衬上开孔面积足够小，炉衬能够采用更多的锚固砖来加强锚固，也能够在更大范围内采用足够多的保温层复合结构来加强绝热；同时圆筒形的烧嘴砖与常规的矩形烧嘴砖相比，与炉衬的结合密封更加容易和可靠，不会发生开裂串火、冒火等现象，进而从根本上解决炉衬和空煤气双蓄热式烧嘴寿命短的问题；

(2)本实用新型的空煤气双蓄热式烧嘴的空气蓄热箱和煤气蓄热箱设置在炉衬外侧，空气蓄热箱和煤气蓄热箱内、蓄热体的前后均设有集气箱结构，无论是燃烧还是排烟，集气箱结构都能够保证介质流经蓄热体时的均匀性，能够保证蓄热体100％有效利用，有效地提高换热效率；

(3)本实用新型的空煤气双蓄热式烧嘴的空气蓄热箱和煤气蓄热箱呈竖长式设置，位于其内部的蓄热体既可以采用蜂窝体，也可以采用球状、空心圆柱状或其它形式的蓄热体；当采用孔道呈竖直设置的蜂窝体作为蓄热体时，高温段位于上部，低温段位于下部，蓄热体内的温度分布与受力方向一致，能够有效提高蓄热体的寿命；空气蓄热箱和煤气蓄热箱长度和宽度尺寸不再受蜂窝体受力的制约，能够根据平面布置来适当调整，布置更加合理，用途较为广泛；

(4)采用本实用新型的空煤气双蓄热式烧嘴的加热炉的炉衬、空煤气双蓄热式烧嘴及其内部的蓄热体寿命较长，有效降低检修和维护成本，并能节能降耗，改善双蓄热式的操作环境。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。