专利名称：一种熔融还原炼铁炉的吹氧风口的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种熔融还原炼铁炉的吹氧风口。
背景技术：
熔融还原炼铁炉简称COREX炉，熔融还原炼铁是一种非高炉炼铁工艺，COREX炉具有流程短、污染低等优势，是对传统高炉炼铁技术的一次革命。该技术是世界钢铁工业的前沿高新技术，是一种用煤和矿生产热铁水的新工艺，不使用焦煤，能避免因焦煤资源日趋稀缺造成的高炉炼铁成本的大幅上升，在环保方面也具有明显优势，属清洁生产工艺，能进行能源的综合循环利用。COREX炉使用纯氧鼓风，使用块煤作为燃料，炉内温度超过2000摄氏度以上。纯氧通过设置于炉体的多个吹氧风口送入炉内，通常吹氧风口为一圆台形外壳，圆台形外壳中心设有吹氧直管，垂直隔板将圆台形外壳分隔为前腔和后腔，前腔通过环形隔板分隔为连通的内腔和外腔，后腔端面设有后腔进水口、后腔出水口、前腔进水管和前腔出水管，前腔进水管连接前腔的内腔，前腔出水管连接前腔的外腔；吹氧风口的后腔部位设置于炉壁内，吹氧风口的前腔部位伸出炉壁位于炉体内，纯氧经吹氧管送入炉体内；一路冷却水经后腔进水口流入吹氧风口后腔至后腔出水口流出，用于冷却吹氧风口的后腔；另一路冷却水经前腔进水管流入内腔、外腔后经前腔出水管流出，用于冷却吹氧风口的前腔；实际使用时，纯氧经吹氧管吹出后会在吹氧管出口处形成负压区，炉内的高温炉气裹携粉尘高速回旋补充至该负压区，产生高温冲刷氧化腐蚀吹氧风口前端，导致吹氧管出口和吹氧风口前腔烧损，前腔的冷却水泄漏，此时只能关断前腔进水管，废弃该吹氧风口的使用，严重影响了 COREX炉的正常运行；制约了 COREX炉的产能。为提高吹氧风口的使用寿命，避免吹氧风口烧损，对吹氧风口结构进行了改进，其主要在吹氧风口前端的吹氧直管周边设置一凹口，该凹口形成扰流屏蔽罩，改变周围高温还原性气体的流场分布，使高温回旋气体的流场范围扩大，能够显著降低气体流速，避免高温回旋气流对吹氧风口的直接高温冲刷，并将主要燃烧过程延伸到了扰流屏蔽罩区域，提高了吹氧风口的使用寿命。但这一结构改进难以避免吹氧风口前端扰流屏蔽罩在高温、气流作用下的烧损，烧损后的扰流屏蔽罩前端口径变大，降低了对吹氧风口的主氧射流的保护，影响了氧气的输送，同时，增加了炉内回旋气体对扰流屏蔽罩内区域的渗入，进一步造成吹氧风口的损伤。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种熔融还原炼铁炉的吹氧风口，本吹氧风口有效提高了使用寿命，在将燃烧区域移至扰流屏蔽罩外的同时，有效提高氧气射流速度，大幅减少了 COREX炉的故障率，保证了 COREX炉的正常运行。为解决上述技术问题，本发明熔融还原炼铁炉的吹氧风口包括圆台形外壳、吹氧直管、垂直隔板、环形隔板、后腔进水口、后腔出水口、前腔进水管和前腔出水管，所述吹氧直管设于所述圆台形外壳中心，所述垂直隔板垂直所述圆台形外壳轴向设于圆台形外壳内并将圆台形外壳分隔为前腔和后腔，所述环形隔板平行所述圆台形外壳轴向设于所述前腔内并将前腔分隔为连通的内腔和外腔，所述后腔进水口、后腔出水口、前腔进水管和前腔出水管设于所述后腔端面，所述后腔进水口和后腔出水口连通所述后腔，所述前腔进水管连通所述内腔，所述前腔出水管连通所述外腔，所述前腔端面沿所述吹氧直管中心设有凹口， 所述凹口连通所述吹氧直管；本吹氧风口还包括进气管和环形套，所述进气管设于所述后腔端面并位于后腔内，所述环形套套于所述吹氧直管中部外壁并之间存有空腔，所述空腔两端密封，所述进气管位于所述后腔内的一端连通所述环形套与吹氧直管外壁间的空腔， 所述吹氧直管前段管壁沿轴向间隔开有若干通孔，所述若干通孔连通所述空腔和凹口。进一步，依据所述吹氧直管的孔径大小及管壁厚薄，上述的若干通孔可以是8-18 个，通孔的孔径可以是3-10mm。由于本发明熔融还原炼铁炉的吹氧风口采用了上述技术方案，即吹氧直管设于圆台形外壳中心，通过垂直隔板将圆台形外壳分隔为前腔和后腔，通过设于前腔的环形隔板将前腔分隔为连通的内腔和外腔，前腔的端面沿吹氧直管中心设有凹口，后腔进水口、后腔出水口、前腔进水管和前腔出水管设于后腔端面并分别连通后腔及内腔与外腔，进气管设于后腔端面并位于后腔内，环形套套于吹氧直管中部外壁并之间存有空腔，空腔两端密封， 进气管位于后腔内的一端连通环形套与吹氧直管外壁间的空腔，吹氧直管前段管壁沿轴向间隔开有若干通孔，若干通孔连通所述空腔和凹口。本吹氧风口有效提高了使用寿命，在将燃烧区域移至扰流屏蔽罩外的同时，有效提高氧气射流速度，大幅减少了 COREX炉的故障率，保证了 COREX炉的正常运行。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明图1为本发明一种熔融还原炼铁炉的吹氧风口的结构示意图，图2为图1的A向视图，图3为图2的B-B向视图，图4为图2的C-C向视图，图5为图3的D-D向视图。
具体实施例方式如图1至图5所示，本发明一种熔融还原炼铁炉的吹氧风口包括圆台形外壳1、吹氧直管2、垂直隔板14、环形隔板15、后腔进水口 5、后腔出水口 6、前腔进水管3和前腔出水管4，所述吹氧直管2设于所述圆台形外壳1中心，所述垂直隔板14垂直所述圆台形外壳1 轴向设于圆台形外壳1内并将圆台形外壳1分隔为前腔和后腔11，所述环形隔板15平行所述圆台形外壳1轴向设于所述前腔内并将前腔分隔为连通的内腔12和外腔13，所述后腔进水口 5、后腔出水口 6、前腔进水管3和前腔出水管4设于所述后腔11端面，所述后腔进水口 5和后腔出水口 6连通所述后腔11，所述前腔进水管3连通所述内腔12，所述前腔出水管4连通所述外腔13，所述前腔端面沿所述吹氧直管2中心设有凹口 8，所述凹口 8连通所述吹氧直管2 ；本吹氧风口还包括进气管7和环形套9，所述进气管7设于所述后腔11端面并位于后腔11内，所述环形套9套于所述吹氧直管2中部外壁并之间存有空腔91，所述
4空腔91两端密封，所述进气管7位于所述后腔11内的一端连通所述环形套9与吹氧直管 2的外壁间的空腔91，所述吹氧直管2前段管壁21沿轴向间隔开有若干通孔22，所述若干通孔22连通所述空腔91和凹口 8。进一步，依据所述吹氧直管的孔径大小及管壁厚薄，上述的若干通孔22可以是 8-18个，通孔22的孔径可以是3-10mm。本吹氧风口主体采用导热性能良好的铜质材料制作，在吹氧风口前端设置的凹口形成扰流屏蔽罩，以改变周围高温还原性气体的流场分布，使高温回旋气体的流场范围扩大，能够显著降低气体流速，避免高温回旋气流对吹氧风口的直接高温冲刷，阻止并降低进入吹氧风口附近的扰流气体温度和流速；同时，通过进气管、环形套和在吹氧直管壁开设的若干通孔构成氧气射流保护系统，进气管接入一定压力的保护气体，如氮气或空气，保护气体经空腔从若干通孔喷射出来，在扰流屏蔽罩内部环绕氧气喷口周围形成一圈保护气体环，该保护气体环形成对氧气射流的气体包围圈，减轻周围气体对氧气射流的干扰，提高吹氧气流的射速，还可防止扰流屏蔽罩区域外部可燃性气体的渗入造成氧气射流速度的急剧下降，便于形成稳态射流后再进入炉内，从而将燃烧过程延伸到扰流屏蔽罩以外区域，从若干通孔喷射的保护气体可以起到提高氧气射流速度和冷却吹氧风口前端扰流屏蔽罩的双重作用，大大提高了吹氧风口的使用寿命和效能。本吹氧风口采用一体化集束式结构设计，结构紧凑，制作方便；前端凹口形成的扰流屏蔽罩，能够改变高温气体的流场分布，避免高温气流对吹氧风口前端的直接高温冲刷氧化侵蚀；保护气体经若干通孔喷射形成氧气射流的保护环，减小了周围环境气流阻力，提高了氧气射流的射速，改善了吹氧风口的使用效能；同时由于保护气体的存在，阻止了外部可燃性气体的渗入，从而将主要燃烧过程延伸到了屏蔽罩区域以外，避免了该部位的高温烧损；吹氧前端出口为直管结构，在氧气压力较高时可以采用Laval结构，实现超音速喷氧。本吹氧风口布置在熔融还原炉炉墙周围，吹氧风口在距铁水液面800 1400mm的位置进行吹氧，吹氧直管出口直径为20 35mm，氧气压力为0. 30 1. 6MPa，氧气流量为 1000 5000Nm7h，保护气体压力0. 30 1. OMPa，保护气体流量为500 3000Nm7h，冷却水压力为0. 3 1. 6MPa，冷却水流量为10 60m7h。
权利要求
1.一种熔融还原炼铁炉的吹氧风口，包括圆台形外壳、吹氧直管、垂直隔板、环形隔板、 后腔进水口、后腔出水口、前腔进水管和前腔出水管，所述吹氧直管设于所述圆台形外壳中心，所述垂直隔板垂直所述圆台形外壳轴向设于圆台形外壳内并将圆台形外壳分隔为前腔和后腔，所述环形隔板平行所述圆台形外壳轴向设于所述前腔内并将前腔分隔为连通的内腔和外腔，所述后腔进水口、后腔出水口、前腔进水管和前腔出水管设于所述后腔端面，所述后腔进水口和后腔出水口连通所述后腔，所述前腔进水管连通所述内腔，所述前腔出水管连通所述外腔，所述前腔端面沿所述吹氧直管中心设有凹口，所述凹口连通所述吹氧直管，其特征在于还包括进气管和环形套，所述进气管设于所述后腔端面并位于后腔内，所述环形套套于所述吹氧直管中部外壁并之间存有空腔，所述空腔两端密封，所述进气管位于所述后腔内的一端连通所述环形套与吹氧直管外壁间的空腔，所述吹氧直管前段管壁沿轴向间隔开有若干通孔，所述若干通孔连通所述空腔和凹口。
2.根据权利要求1所述的熔融还原炼铁炉的吹氧风口，其特征在于所述若干通孔是 8-18个，所述通孔的孔径是3-10mm。
全文摘要
本发明公开了一种熔融还原炼铁炉的吹氧风口，即吹氧直管设于圆台形外壳中心，通过垂直隔板将圆台形外壳分隔为前腔和后腔，通过设于前腔的环形隔板将前腔分隔为连通的内腔和外腔，前腔的端面沿吹氧直管中心设有凹口，后腔进水口、后腔出水口、前腔进水管和前腔出水管设于后腔端面并分别连通后腔及内腔与外腔，进气管设于后腔端面并位于后腔内，环形套套于吹氧直管中部外壁并之间存有空腔，空腔两端密封，进气管位于后腔内的一端连通空腔，吹氧直管前段管壁沿轴向间隔开有若干通孔，若干通孔连通空腔和凹口。本吹氧风口有效提高了使用寿命，在将燃烧区域移至凹口外的同时，有效提高氧气射流速度，大幅减少了COREX炉的故障率，保证了COREX炉的正常运行。
文档编号F27D3/16GK102288038SQ20101020221
公开日2011年12月21日 申请日期2010年6月17日 优先权日2010年6月17日
发明者傅卫, 徐建明, 毕刚, 王鹏, 陈雄伟 申请人:上海宝钢设备检修有限公司