专利名称：一种具有煤粉预燃功能的直吹管的制作方法
技术领域：
本发明属于炼铁技术领域，涉及高炉喷煤技术和送风装置，尤其是涉及一种具有煤粉预燃功能的直吹管。
背景技术：
众所周知，在高炉实际生产中，现有喷煤的方法是一支或两支煤粉喷枪，以其中心线大致与直吹管中心线呈10 13°的夹角斜插入直吹管，煤粉自喷枪喷射至热风中。正常情况下，喷枪中心线与直吹管中心线相交于直吹管头部的端面之外，并且出于防范煤粉磨损风口的目的，实际操作时，喷枪头部被弯曲成一定角度，直接插到直吹管的中心线上， 其位置已深入至风口通道内100 300mm左右的距离。这大大的缩短了煤粉在风口通道内进行预热和燃烧的时间，极不利于提高煤粉在炉内的燃烧率。通过将喷枪头部位置向直吹管通道内部后移，可以增加煤粉与热风的混合时间， 并提高煤粉燃烧率。在中国专利ZL95117477. 0和ZL90212210. X技术中，曾提出了这种提高煤粉燃烧率的方式。在ZL95117477. 0中，是将喷枪头部位置从原有安装位置后移120 200mm，并在其之前的直吹管出口段，安装了一个80 120mm长的旋流器。此种实现方式的问题在于在高炉正常生产过程中，喷枪在受热后会自行弯曲，这将导致煤粉直接冲刷到旋流器，使之受损；并且，在直吹管出口设置的旋流器，也妨碍了堵、捅风口的正常作业。此外，该喷枪后移的距离较短，煤粉在热风中增加的预热时间较短，对提高煤粉的燃烧率的作用有限。在ZL90212210. X中，是将喷枪从窥视孔上缘插入直吹管入口位置，煤粉在整个直吹管和风口的行程内与热风混合和燃烧，其提高煤粉燃烧率的效果十分明显。但该技术造成插入的喷枪被热风接近于垂直喷枪轴线的拦腰冲击，而使喷枪在受热失去强度后，在热风冲击力作用下更快发生弯曲，这无法保证喷枪按照发明意图顺着热风气流的方向喷煤， 必将严重造成直吹管内壁的磨损；同时，煤粉在直吹管内过早开始大量燃烧，将显著提高热风气流的温度至1500 1700°C，因此，在现有的直吹管出口区域所敷设的耐材、直吹管端头及其壳体的金属，是不可能承受如此高温的。在现有专利ZL200820214896. 3技术中，公布了一种双枪喷煤的直吹管。它所采取的技术措施，是寻求使喷枪中心线与直吹管中心线的夹角小于常规的10 13°的水平，这使喷枪中心线与直吹管中心线的交点，比现有技术更深入风口通道内部，这将显著缩短煤粉在风口通道的滞留时间，对煤粉的预热和燃烧更为不利。此外，该技术将喷枪分布于相间隔的两个象限中，形成斜对称喷吹煤粉的对冲效果，没有利用轴对称时煤股汇合形成的自然角度，来满足高炉实际使用斜风口的客观需要。在现有技术中，对直吹管的出口直径没有明确的限制性规定。传统的设计方法是直吹管的出口直径大于或者等于风口入口的直径。这反应在专利ZL912M336. 8、 ZL95117477. 0、ZL90212210. X附图的表达中。这种传统的设计方法，造成煤粉喷枪不能设置在远离直吹管出口位置的通道内部。因为喷枪一旦在直吹管内发生偏斜，或者煤粉在直吹管内进行了充分扩散，将直接导致煤粉流股磨损风口。
发明内容
本发明的目的是提出一种将喷枪头部缩至直吹管通道内部、能够防止煤股磨损风口、具有煤粉预燃功能的直吹管。一种具有煤粉预燃功能的直吹管，是由预燃器和直吹短管组成，预燃器设置在风口和直吹短管之间，预燃器与风口间通过球面端头接触密封，预燃器与直吹短管通过法兰联接；预燃器的出口直径小于风口的入口直径，但大于或者等于风口的出口直径，本发明优选等于风口的出口直径；预燃器的入口直径与直吹短管的出口直径保持一致；在直吹短管上，至少设置了两个插枪孔，插枪孔中心线与直吹短管中心线相交的角度在13 60°之间；各插枪孔的中心线共同相交于直吹短管中心线上的一个点。上述预燃器有一个水冷壳体，壳体内设置有冷却水通道；预燃器的出口端为耐热不锈钢或者铜质的凸球面端头，入口端为法兰；预燃器的长度为风口通道长度的1 2 倍，在本发明优选等于风口通道的长度。不同容积的高炉，其风口通道的长度不同，一般在 200 900mm之间，本发明优选500mm。在预燃器热风通道的内壁，镶嵌有耐高温、抗磨损的陶瓷衬套，陶瓷衬套与水冷壳体间浇注了耐火材料。上述直吹短管的出口端为法兰，入口端与现有直吹管保持一致，为法兰或者凹球面端头。本发明在采用三个插枪孔时，各插枪孔在直吹短管圆周上的分布角度为120° ；在采用两个插枪孔时，在直吹短管圆周上的分布角度为60 150°，本发明例优选的分布角度为120°。本发明在采用三个及其以上插枪孔时，各插枪孔的中心线共同相交于直吹管中心线上的同一个点，或者在直吹短管中心线的垂直截面上的投影相切于同一个小直径的切线圆。本发明的有益效果是(1)本发明在现有风口和直吹管之间增加了一个预燃器，其通道长度、出口直径均与现有风口通道的长度和出口直径相等。由于高炉喷吹煤粉的喷枪是插到预燃器的入口之前，这比现有高炉的插枪位置后退至少一个风口的距离，相当于煤粉在现有风口通道内的滞留时间被延长一倍以上，有利于煤粉在热风中扩散和燃烧，可以提高煤粉燃烧率。(2)本发明采用的预燃器，是采用水冷壳体，能够承受煤粉燃烧所产生的高温，具有安全性。在预燃器的热风通道内壁，所镶嵌的耐高温抗磨损陶瓷材料，相当于现有风口通道内所镶嵌的陶瓷衬套，具有抗煤粉磨损的能力。所喷吹的煤粉被预燃器出口的小直径限制，不可能冲击和磨损到风口内壁，妥善的保护了风口，将大大的减少由于风口被磨损向炉内的漏水，并节约更换风口的休风时间和成本。预燃器采用法兰与直吹短管联接，而不是采用焊接，目的是方便更换可能被煤粉磨损的预燃器内壁的陶瓷衬套。由此可见，本发明设置的预燃器，可对风口的磨损起到有效的预防和保护作用。(3)根据现有高炉煤粉燃烧的理论，煤粉经过一个风口通道长度的预热和干馏抵达炉内时，已经具备着火燃烧的条件，并有部分挥发份开始燃烧。因此，在本发明例中，由于预燃器出口直径比风口入口直径小，煤粉经过预燃器通道到达风口时，扩散至预燃器通道边缘的未燃煤粉，将在风口通道喷射扩张过程中，与热风完全混合并被充分燃烧。在此种情况下，燃尽的煤粉灰分将熔化，并被风口通道内壁冷却后粘结在壁上，成为一层自生自灭的防护层。这是现有高炉喷煤技术中所没有的特殊情况，对保障风口不被磨损也有积极作用。(4)本发明在采用两个插枪孔时，它们分布于相邻的两个象限内，呈轴对称布置。 经它们插入喷枪，所喷吹的煤粉流股汇合后，在对称面上的投影将形成向下的自然倾角；该倾角有利于煤粉流股中心线与斜风口通道的中心保持一致，这将减少热风气流在经风口通道变向时煤粉冲击风口内壁的可能性。(5)本发明在采用三个及其以上的插枪孔时，各插枪孔的中心线在直吹短管中心线的垂直截面上投影，可相切于同一个小直径的切线圆。这时，从各喷枪喷出的煤粉将形成围绕该小直径的圆旋转的流场，这对加速煤粉与热风的混合极为有利。
图1是本发明实施例一结构示意图，为图3中A-C-A截面视图。图2是本发明实施例二结构示意图，为图4中A-C-A截面视图。图3为图1之B-B截面左视图。图4、图5为图2之B-B截面左视图。如图中，1为风口，2为凸球面端头，3为预燃器，4为水冷壳体，5为耐火耐材，6为陶瓷衬套；7为法兰，8为法兰，9为直吹短管，10为插枪孔，11为法兰，12为凹球面端头，13 为切线圆。
具体实施例方式实施例一。如图1所示，一种具有煤粉预燃功能的直吹管是由预燃器3和直吹短管9组成。预燃器3设置在风口 1和直吹短管9之间。预燃器3与风口 1间通过凸球面端头2接触密封，预燃器3与直吹短管9通过法兰7、8联接。预燃器3的出口直径小于风口 1的入口直径，大于或者等于风口 1的出口直径，本发明实施例一优选等于风口 1的出口直径。预燃器3的入口直径与直吹短管9的出口直径保持一致。直吹短管9上设置了两个插枪孔10，其插枪孔10中心线与直吹短管中心线的相交角度在13° 60°之间，本发明实施例一优选为15° ；两个插枪孔10的中心线与直吹短管9中心线相交于同一个点。上述预燃器3有一个水冷壳体4，水冷壳体4内设置有冷却水通道。预燃器3的出口端为耐热不锈钢或者铜质的凸球面端头2，入口端为法兰7。预燃器3的长度是风口通道长度的1 2倍，本发明实施例一优选等于风口 1通道的长度。不同容积的高炉，其风口 1 通道的长度不同，一般在200 900mm之间，本发明优选500mm。在预燃器3热风通道的内壁，镶嵌有耐高温、抗磨损的陶瓷衬套6，陶瓷衬套6与水冷壳体4间浇注了耐火材料5。上述直吹短管9的出口端为法兰8，入口端则与现有直吹管保持一致，如图1所示， 入口端为法兰11。如图3所示，本发明优选的两个插枪孔10在直吹短管9圆周上的分布角度为 60° 150°，本发明优选的分布角度为120°。直吹短管9内浇注了耐火材料5。如图2和图4所示，为本发明实施例二。预燃器3的长度为风口 1通道长度的1. 5 倍，为750mm。三个插枪孔10中心线与直吹短管9中心线相交的角度为35°，三个插枪孔10在直吹短管9呈均布，三个插枪孔10的中心线共同相交于直吹短管9中心线上的一个点。如图2所示，上述直吹短管9的入口端为凹球面端头12。如图5所示，三个插枪孔10的中心线在直吹短管9中心线的垂直截面上投影，相切于同一个小直径的切线圆13。这时，从各喷枪喷出的煤粉将形成围绕该切线圆13旋转的流场，这对加速煤粉与热风的混合极为有利。本发明采用三个以上的插枪孔10时，其布置形式是与图4或者图5的均布方式保持一致。如图1、图2中，风口 1为现有技术内容，非本发明技术内容。说明书附图1为摘要附图。
权利要求
1.一种具有煤粉预燃功能的直吹管，其特征在于它是由预燃器和直吹短管组成；预燃器设置在风口和直吹短管之间，预燃器与风口间通过球面端头接触密封，预燃器与直吹短管通过法兰联接；预燃器的出口直径小于风口的入口直径，大于或者等于风口的出口直径；预燃器的入口直径与直吹短管的出口直径保持一致；在直吹短管上设置了两个插枪孔，其插枪孔中心线与直吹短管中心线的相交的角度在13 60°之间，相交的点位于直吹短管出口中心点的附近。
2.上述权利要求1所述的具有煤粉预燃功能的直吹管，其特征在于所述预燃器有一个水冷壳体，其出口端为凸球面端头，入口端为法兰。
3.上述权利要求1所述的具有煤粉预燃功能的直吹管，其特征在于所述预燃器的长度为风口通道长度的1 2倍。
4.上述权利要求1所述的具有煤粉预燃功能的直吹管，其特征在于所述预燃器的内壁镶嵌有耐高温、抗磨损的陶瓷衬套，衬套与水冷壳体间浇注了耐火材料。
5.上述权利要求1所述的具有煤粉预燃功能的直吹管，其特征在于所述直吹短管的出口端为法兰。
6.上述权利要求1所述的具有煤粉预燃功能的直吹管，其特征在于所述直吹短管上设置两个插枪孔时，两个插枪孔在直吹短管圆周上的分布角度为60 150°。
7.上述权利要求1所述的具有煤粉预燃功能的直吹管，其特征在于所述直吹短管上设置三个插枪孔时，各插枪孔的中心线共同相交于直吹管中心线上的一个点。
8.上述权利要求1所述的具有煤粉预燃功能的直吹管，其特征在于所述直吹短管上设置三个插枪孔时，各插枪孔的中心线在直吹短管中心线的垂直截面上的投影，相切于同一个小直径的切线圆。
全文摘要
本发明提出一种具有煤粉预燃功能的直吹管，是由预燃器和直吹短管构成，其中预燃器设置在风口和直吹短管之间。煤粉喷吹至预燃器的入口，经预燃器后进入风口，再随热风一起进入高炉炉内。预燃器的长度是风口长度1～2倍，大大地延长了煤粉在预燃器和风口内被加热和燃烧的时间，对提高喷煤的燃烧率十分有利。本发明中，煤粉在预燃器内扩散后，被预燃器的小直径出口限制，不会磨损到风口；在风口通道内燃尽的煤粉，其熔化的灰分将在风口通道内冷凝、并形成保护层，对提高风口的抗磨能力十分有利。本发明采用的三个插枪孔，它们的中心线在直吹短管中心线的垂直截面上投影，相切于同一个小直径的切线圆，确保了煤粉与热风进行旋流混合，十分有利于煤粉燃烧。
文档编号C21B7/16GK102485915SQ20101057126
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者张昭贵 申请人:张昭贵