专利名称：:一种炼铁设备用的多通道喷气风口的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及冶炼设备，特别属于炼铁设备用的风口。
背景技术：
：在各类炼铁工艺中，通常会将高温空气或纯氧等气体通过加压方式由风口送入冶炼设备内。根据传统高炉炼铁的理论，如能在每个风口实现高出口风速将有益于操作生产，因为这样能产生高的鼓风动能，风口前循环区深度大，导致风口前良好的传热、传质效果，最终能综合降低生产燃料比，减小吨铁消耗成本。由于风口区域高温恶劣的生产环境，常常发生设备的开裂、龟裂、磨损和曲损等损坏。因此风口结构尤为重要，而现有风口结构主要存在的问题如图1所示，在C0REX、FINEX等"熔融还原"炼铁设备中，炉缸部位使用数量众多的"单通道"风口，将常温纯氧吹入熔融气化室进行生产，每个风口中央只有一个简单的供气体流过的通道。生产时，单个风口喷吹的纯氧量相对较小，以致单个风口气体的鼓风动能较低，风口前循环区较小，纯氧在风口前与煤发生部分氧化燃烧放出大量的热量，煤块发生热破碎生成炽热的煤粉和焦粒等，同时生成C0、H2、H20、C02等高温气体，风口受到热辐射效应显著。同时，高速流出的纯氧气体和周围气体间存在的巨大速度差会使风口处产生约为-5_15kPa的负压(相对周围气体)，由于风口前循环区狭小，四周的部分高温气体会在循环区内回旋巻吸至风口处，在夹带着煤粉、焦粒的高温气体冲刷和热辐射作用下，风口端部发生"熔损"铜壁的现象(如图2所示)，使用寿命低。总之，现有风口存在着设备受热，而出现风口熔损现象。中国专利公开号CN88100068，由日本钢管株式会社申请的"高炉风口"。Processforburningfuel(美国专利US6142765A，VOSTALPINEINDUSTRIEANLAGENBA)及中国专利公开号CN1142249A，由日本浦项综合制铁株式会社申请的"熔化含碳粉料的装置和方法"。提出了类似的设备结构，但这些专利用多通道结构喷吹煤粉、含碳固体粉尘和氧气，以控制煤粉、含碳固体粉的燃烧温度调节炉内炉温为目的，与本专利所提出喷吹介质、专利目的和实现方法上存在不同。中国专利公开号CN1754003A，由浦项产业科学研究院、沃斯特_阿尔派因工业设备制造股份有限公司申请的"用于改善流化床型还原设备操作的制造铁水的设备及其方法"。提出了一种用于流化床的气体喷吹方法和相关设备，和本专利的多通道单喷枪结构不同的是采用两支喷枪喷吹气体，一个喷吹氧气，一个喷吹水蒸汽。中国专利公开号CN2100403U，由冶金部辽宁鞍山热能研究院申请的"双风道高炉或化铁炉风口"和中国专利公开号CN1036227A，由山东省冶金设计研究院申请的"縮小高炉炉缸风口间低温呆区的风口及其使用工艺"。论述了两种气体喷吹方法和设备，其与本专利的不同之处在于，此两者专利应用于传统高炉，在高炉风口的中心高温空气通道的侧壁开出一个或多个侧壁通孔分流部分气体，实现吹扫粉尘、渣、焦和降低相邻风口之间低温区域的目的；而本专利提出的气体喷吹方法既可以用于传统高炉也可以用于新型的"熔融还3原"炉，尤其本专利采用多层同心通道结构的设备喷吹气体，且吹出气体的目的在于降低风口附近区域负压，与上述两个专利提出的发明目的、实现方法、尤其在设备结构上均不同。
发明内容本实用新型的目的是提供一种炼铁设备用的多通道喷气风口，它能够将气体通过不同的同心通道喷吹进入炼铁设备，能够改善风口处负压巻吸四周气体的效应，延长设备的使用时间。本实用新型的构思是为改变现有简单的"单通道"风口喷吹生产所需气体，而将气体通过"多个同心通道"喷吹进入炼铁设备。具体的做法是在风口中央的空心位置安装n(n>1)个同心的多层套管，每个套管之间间隔一定的距离，这样会在风口中心形成n+l个气体通道。其中风口最中心的一个通道称为"主射流气体通道"，生产所需的工艺气体流经此气体通道，主要是高温空气、富氧空气和纯氧。同时，由于多层同心套管结构的存在，会在主射流气体通道外围形成n个同心的环形气体通道，本实用新型将其称为"辅助性气体通道"，其内喷吹的气体可以是主射流通道内流过的高温空气、高温富氧空气和纯氧等气体，也可以是各类工业用气体，如氮气、天然气和氢气等，亦可以是上述气体的混合物。主射流通道中的气体的速度可达150350m/s，喷吹常温纯氧，一个优选速度为190m/s。通过合理地控制"主射流气体通道"和"辅助性气体通道"内的气体流速可以改善气体流出风口时产生的负压现象，减弱高速流出气体对四周气体的巻吸效应。前述的"辅助性气体通道"的最外围是一个铜制的水冷壁结构，内有高流速冷却循环水流过，以确保风口在高温恶劣环境下稳定长寿使用。其内部的冷却水为不含固体颗粒杂质的工业用水，其内部流过的循环冷却水的流速在325m/s之间，最小水流速优选为10m/s。中心套管的材质可以是铜、不锈钢或无机耐高温陶瓷材料，中心套管和主射流通道是同心几何关系。本实用新型的目的是这样实现的一种炼铁设备用的多通道喷气风口，包括一中心气套管；至少一个同心气套管，套设于中心气套管内或外，各层间隔空间形成辅助气体通道；一个水壁外壳，套设于同心气套管的最外围，其上设有进水口和出水口。优选地，所述的中心气套管和同心气套管上都设有进气口和排气口，辅助气体通道的排气口与中心气套管的排气口临近。构成环形空间通道与中心气套管的主射流通道互相隔绝，形成不同喷射速度组合。优选地，所述的中心气套管的表面轴向上设有若干条凸起的旋转隔板筋。优选地，所述的同心气套管的辅助气体通道与中心气套管的主射流通道喷入相同的或不同的气体。优选地，所述的喷吹入的气体为高温空气、高温富氧空气、纯氧气体、氮气、天然气、氢气中的一种或多种。优选地，所述的中心气套管上设有进气口和排气口，同心气套管为一短套筒，设置于中心气套管内近排气口端。与中心气套管形成一环形空间，成为中心主射流的分射流。优选地，所述的中心气套管的主射流气体流速为150350m/s。优选地，所述的同心气套管的壁厚为中心气套管内径的1/51/30，其辅助气体通道的宽度为主射流通道内径的1/51/30，气流在排气口处流速为20350m/s。优选地，所述的中心气套管和同心气套管的材料为铜、不锈钢或无机耐高温陶瓷4材料。优选地，所述的水壁外壳的材料为铜材，冷却水的流速为325m/s。本实用新型由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果通过在多个同心通道中喷吹相同或不同的气体，改善炼铁设备中风口的受热情况、降低风口处负压巻吸四周气体的效应，可以比较显著地降低风口的损坏并延长设备的使用时间。本采用的气体喷吹方法简单，易于实施。以下结合附图和具体实施例来对本发明作进一步说明。图1是现有单通道风口结构示意图；图2是图1风口熔损示意图；图3是只有一个辅助性气体通道的多通道喷气风口结构示意图；图4是本实用新型多个辅助性气体通道的喷气风口结构示意图；图5是可调控气体的多通道风口结构示意图；图6是中心套管前端内固定同心短套筒的风口结构示意图；图7是套管表面的凸起旋转隔板筋结构示意图；图8是图7的凸起旋转隔板筋示意图。附图标号水壁外壳1、中心气套管2、环形辅助气体通道3、辅助气体进口4、主射流气体进口5、冷却水进口6、冷却水出口7、主射流通道8、辅助气体进口9、多层套管10、层间隔空间11。具体实施方式如图3所示，是只有一个辅助性气体通道的多通道喷气风口结构示意图；在中心气套管2外围套有一个水壁外壳1。冷却水由水壁外壳1进口6进入、冷却水从出口7出口。在中心气套管2和水壁外壳1之间有一个辅助性气体通道3，辅助性气体由辅助性气体进口4进入。主射流气体由中心气套管2的主射流气体进口5进入主射流通道8。如图4所示，是多个辅助性气体通道的喷气风口结构示意图。中心气套管2外围可套有多层同心气套管，各层间隔相同，在各层间隔空间形成辅助性气体通道与喷吹气源相通。本例有多层套管10，层间隔空间11和环形辅助气体通道3。一个水壁外壳l，套于气套管的最外围，与水源相通。中心气套管2的主射流通道8内喷吹主射流气体。主射流气体由主射流气体进口5进入，速度可达150350m/s，喷吹的气体为高温空气、高温富氧空气或者纯氧，如果喷吹常温纯氧，优选速度为190m/s。辅助性气体由辅助气体进口4和9进入到辅助性气体通道3和11，喷吹的气体可以是高温空气、纯氧、氮气或者可燃气体等工业用气体，也可以是他们的混合物。辅助性气体通道内可以喷入与主射流通道相同或不同的气体。中心套管2和多层套管10的材料是铜、不锈钢或无机耐高温陶瓷材料。多层套管10的壁厚为"主射流气体通道"内径的1/51/30之间。这些多层套管10所形成的辅助性气体通道3的宽度为主射流气体通道8内径的1/51/30之间，其内流过的气体在风口出口处流速为20350m/s。如果使用一个不锈钢材料的套管，一个优选壁厚是"主射流气体通道"内径的1/25，辅助性气体通道的优选宽度是主射流气体通道内径的1/15，其内流过常温纯氧，在出口处优选流速为120m/s。水壁外壳1的材料为铜，冷却水进口6和冷却水出口7，冷却水在水壁外壳1内循环流动降低风口设备的温度，延长风口使用寿命。水壁外壳l内部的冷却水为不含固体颗粒杂质的工业用水，其内部流过的循环冷却水的流速在325m/s之间，最小优选水流速为10m/s。如图5所示，是可调控气体的多通道风口结构示意图。一个可调控喷吹气体压力大小和速度的结构，在多层同心气套管上有进气口4、水壁外壳1上有进水口6、出水口7，将环形空间通道3与中心气套管2的主射流通道8互相隔绝，形成不同喷射速度组合。通过控制喷吹气体的压力大小来调节控制喷入炼铁设备的气体速度值，主射流气体进入主射流气体进口5，辅助性气体进入辅助气体进口4，使主射流气体与环形空间3内流动的辅助性气体在风口设备内不会互相混合，这样可以根据生产需要，通过分别调节辅助性气体和主射流气体的前端输送压力，以得到辅助性气体和主射流气体的不同喷射速度组合。实施例1如图6所示，是在中心套管前端内固定同心短套筒的风口结构示意图。中心气套管2的前端内装有一个同心短套筒，与中心气套管形成一环形空间，成为中心主射流的分射流。在只喷吹一种气体的情况下，基于简化设备制造的目的，可以采纳本结构，B卩主射流气体从进气口5进入中心气套管内，固定长度为L的同心短套筒固定放置在中心气套管2风口的前端，设计一个中心气套管2的主射流通道内径D、同心短套筒的内径d、长度L和它与水壁外壳1之间的距离k，可以在环形辅助气体通道3中得到某一个速度值的主射流气体的分射流。本实施例采用喷吹单一纯氧气体的情况下，简化设备制造的目的，用图6所示的结构来喷吹气体，中心气套管2采用高温不锈钢，常温纯氧气体以P工的压力从单一入口通入，风口前的气体压力为P2，即为炼铁设备内的压力，其值一般在实地生产过程中较为稳定，变化不大。若各类参数如表1时表l各类参数<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>此时，即可使得氧气在风口内的主射流通道8的出口处速度约达到195m/s，而同心环形空间辅助气体通道3的出口处，氧气的速度可达90m/s左右。随着炉内压力的小幅波动，风口出口处的负压可以控制在-2-6kPa(相对于周围气体)间，大大降低了负压值。实施例2如图7和图8所示，是套管表面的凸起旋转隔板筋结构示意图。多层气套管表面轴向上置有若干条凸起旋转隔板筋，形成多个旋转气体通道。在环形辅助气体通道3内流过时，其喷吹方向可与中心气套管2的主射流运动方向平行，主射流由主射流气体进口5进入，也可与主射流呈一定的夹角a(<90°)以旋流方式喷吹入炼铁设备内。可以在多层套管的表面制作多条沿着套管轴向凸起旋转隔板筋，当此套管置于风口中，凸起隔板筋会形成多个沿着套管轴向旋转的气体通道，当辅助气体流过这些通道时即可形成前述的旋流喷吹方式。本实施例采用主射流气体为常温氧气而同时喷吹辅助性氮气的情况下，用图7所示的结构来喷吹气体，中心套管2为高温不锈钢，与外围带有循环冷却水的水壁外壳1形成了同心的环形空间辅助气体通道3。特别采用了凸起旋转隔板筋结构，这些隔板筋沿轴向旋转的方式安装，以便于辅助气体流过时在风口喷出后形成旋流，旋流具有流动稳定，不易于受到风口四周压力变化的影响。主射流气体进口5进入主射流纯氧气体，以&的压力从单一入口通入，辅助氮气以P3的压力从辅助气体进口4入口流入。风口前的气体压力为P2，即为炼铁设备内的压力，其值一般在实地生产过程中较稳定，变化不大。若各类参数如表2时表2各类参数<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>[0049]此时，可得氧气在风口内的主射流通道8的出口处绝对速度达到195m/s，而同心环形空间辅助气体通道3的出口处，氮气的速度可达30m/s左右。随着炉内压力的小幅波动，风口出口处的负压可以控制在-2-10kPa(相对于周围气体)间，显著降低了负压值。本
技术领域：
：中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。权利要求一种炼铁设备用的多通道喷气风口，其特征在于包括一中心气套管；至少一个同心气套管，套设于中心气套管内或外，各层间隔空间形成辅助气体通道；一个水壁外壳，套设于同心气套管的最外围，其上设有进水口和出水口。2.如权利要求1所述的炼铁设备用的多通道喷气风口，其特征在于所述中心气套管和同心气套管上都设有进气口和排气口，同心气套管的排气口与中心气套管的排气口临近。3.如权利要求2所述的炼铁设备用的多通道喷气风口，其特征在于所述中心气套管的表面轴向上设有若干条凸起的旋转隔板筋。4.如权利要求3所述的炼铁设备用的多通道喷气风口，其特征在于所述的同心气套管的辅助气体通道与中心气套管的主射流通道喷入相同的或不同的气体。5.如权利要求1所述的炼铁设备用的多通道喷气风口，其特征在于所述中心气套管上设有进气口和排气口，同心气套管为一短套筒，设置于中心气套管内近排气口端。6.如权利要求5所述的炼铁设备用的多通道喷气风口，其特征在于所述的中心气套管的主射流气体流速为150350m/s。7.如权利要求6所述的炼铁设备用的多通道喷气风口，其特征在于所述的同心气套管的壁厚为中心气套管内径的1/51/30，其辅助气体通道的宽度为主射流通道内径的1/51/30，气流在排气口处流速为20350m/s。8.如权利要求7所述的炼铁设备用的多通道喷气风口，其特征在于所述的中心气套管和同心气套管的材料为铜、不锈钢或无机耐高温陶瓷材料。9.如权利要求8所述的炼铁设备用的多通道喷气风口，其特征在于所述的水壁外壳的材料为铜材，冷却水的流速为325m/s。专利摘要本实用新型公开了一种炼铁设备用的多通道喷气风口，包括中心气套管，至少一个同心气套管，套设于中心气套管内或外，各层间隔空间形成辅助气体通道；一个水壁外壳，套设于同心气套管的最外围，其上设有进水口和出水口。本实用新型由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和效果通过在多个同心通道中喷吹相同或不同的气体，改善炼铁设备中风口的受热情况、降低风口处负压卷吸四周气体的效应，可以比较显著地降低风口的损坏并延长设备的使用时间。本实用新型采用的气体喷吹方法简单，易于实施。文档编号C21B7/16GKCN201548061SQ200920208976公开日2010年8月11日申请日期2009年9月21日发明者关运泽,向顺华,瞿培磊申请人:宝山钢铁股份有限公司导出引文BiBTeX,EndNote,RefMan