高炉煤粉喷管结构及喷枪的制作方法

[0001]
本实用新型涉及煤粉喷吹用的喷枪技术领域，具体涉及一种高炉煤粉喷管结构及喷枪。


背景技术：

[0002]
煤粉喷吹是高炉生产中提高冶炼强度、降低生产成本最重要的手段之一，一般情况下，煤粉自喷枪喷出后进入风口，通过与高速热风气流混合、对流和辐射，在直吹管和风口内完成被加热并燃烧的。
[0003]
目前高炉上一般是使用结构简单的直管喷枪向高炉内直接供应粉末燃料，易造成磨损高炉风口，甚至酿成高炉风口烧穿事故，目前的煤粉喷枪喷入高炉的煤粉流都是简单的发散角度很小的圆锥状，与热风的混合接触面积很小，煤粉燃烧率较低，煤比无法提高，需要优化。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的主要目的是提出一种高炉煤粉喷管结构及喷枪，旨在优化喷枪的结构，以提高煤粉的燃烧率。
[0005]
为了实现上述目的，本实用新型提出的一种高炉煤粉喷管结构，所述高炉煤粉喷管结构包括喷粉管，所述喷粉管包括第一出料管，所述第一出料管内形成有导流结构，所述导流结构包括凸设于所述第一出料管内壁面的导流筋条，用以增大自所述第一出料管喷出的煤粉流与空气混合的接触面积。
[0006]
可选地，所述导流筋条沿所述第一出料管轴线方向直线延伸；或者，
[0007]
所述导流筋条沿所述第一出料管轴线方向螺旋延伸。
[0008]
可选地，所述导流筋条的一端延伸至与所述第一出料管的出口端面齐平。
[0009]
可选地，朝向所述第一出料管的出口的方向上，所述导流筋条包括依次分布的导入段、导向段以及导出段，其中，所述导流筋条自所述导入段向所述导向段截面增大，且自所述导向段向所述导出段截面减小。
[0010]
可选地，所述导流筋条设置多个，且沿所述第一出料管的周向间隔分布。
[0011]
可选地，所述第一出料管上贯设有多个连通所述第一出料管内腔的第一通孔。
[0012]
可选地，所述第一出料管材质为陶瓷、模具钢、耐高温合金中的一种。
[0013]
可选地，所述喷粉管还包括与第一出料管相互连通且呈夹角设置的第一连接管，所述第一出料管的内壁面具有与所述第一连接管的管口相对的加强区域，所述第一出料管至少在处于所述加强区域内呈增厚设置。
[0014]
可选地，所述加强区域具有与所述第一连接管轴线对应的中心点，所述第一出料管的外侧面具有过所述中心点的素线，所述素线上任意一点为加强点，过所述加强点的截面上，所述第一出料管的壁厚对应自所述加强点处向两侧递减。
[0015]
可选地，所述第一连接管与所述第一出料管为一体成型设置。
[0016]
可选地，所述第一出料管的内壁面具有与所述第一连接管的管口相对的正内侧壁面以及与所述正内侧壁面相对的背内侧壁面，所述加强区域设于所述正内侧壁面，所述第一出料管的外壁面具有对应所述正内侧壁面和所述背内侧壁面设置的正外侧壁面与背外侧壁面，所述背外侧壁面与所述背内侧壁面之间形成背端面；
[0017]
所述第一出料管对应的轴线为第一轴线，所述第一连接管对应的轴线为第二轴线，所述第一轴线与所述第二轴线之间的夹角为α；
[0018]
处在所述第一出料管的出口处，所述背端面与所述第一轴线之间的夹角为β，且α-5
°
≤β≤90
°
。
[0019]
可选地，α＝β。
[0020]
可选地，所述高炉煤粉喷管结构还包括喷粉套管，所述喷粉套管套设在所述第一出料管外。
[0021]
可选地，所述第一出料管通过镶铸工艺与所述喷粉套管相连接。
[0022]
可选地，所述第一出料管上贯设有多个连通所述第一出料管内腔的第一通孔；
[0023]
所述喷粉套管对应所述第一通孔设有多个第二通孔。
[0024]
可选地，所述喷粉管还包括与所述喷粉套管相互连通且呈夹角设置的第二连接管，所述第二连接管的一截面为投影平面；
[0025]
所述喷粉套管在所述投影平面内的投影的轮廓面积为s1，所述第二连接管在所述投影平面内的投影的轮廓面积为s2，且s2≤s1≤1.2*s2。
[0026]
可选地，s1＝s2。
[0027]
本实用新型还提出一种高炉煤粉喷枪，包括直吹管以及高炉煤粉喷管结构，所述高炉煤粉喷管结构的喷煤粉端伸入至所述直吹管内；
[0028]
其中，所述高炉煤粉喷管结构包括喷粉管，所述喷粉管包括第一出料管，所述第一出料管内形成有导流结构，所述导流结构包括凸设于所述第一出料管内壁面的导流筋条，用以增大自所述第一出料管喷出的煤粉流与空气混合的接触面积。
[0029]
可选地，所述高炉煤粉喷管结构的第一出料管的轴线与所述直吹管的轴线平行。
[0030]
本实用新型提供的技术方案中，所述喷粉管包括第一出料管，所述第一出料管内形成有导流结构，所述导流结构包括凸设于所述第一出料管内壁面的导流筋条，所述导流筋条增大煤粉流外周长来增加煤粉流与空气的接触面积，使得更多的空气与煤粉流接触，燃烧更充分。
附图说明
[0031]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0032]
图1为本实用新型提供的高炉煤粉喷管结构的第一实施例的剖视结构示意图；
[0033]
图2为图1中沿a-a向的剖视结构示意图；
[0034]
图3为图1中沿b-b向的剖视结构示意图；
[0035]
图4为本实用新型提供的高炉煤粉喷管结构的第二实施例的剖视结构示意图；
[0036]
图5为图4中沿c-c向的剖视结构示意图；
[0037]
图6为本实用新型提供的高炉煤粉喷管结构的第三实施例的剖视结构示意图；
[0038]
图7为本实用新型提供的高炉煤粉喷管结构的第四实施例的剖视结构示意图；
[0039]
图8为本实用新型提供的高炉煤粉喷管结构的第五实施例的剖视结构示意图；
[0040]
图9为图8中沿d-d向的剖视结构示意图；
[0041]
图10为图8中局部e的放大示意图；
[0042]
图11为本实用新型提供的高炉煤粉喷枪(包含有图1、图4、图7及图8 中高炉煤粉喷管结构)的实施例的剖视结构示意图。
[0043]
附图标号说明：
[0044]
标号名称标号名称10喷粉管31导流筋条1a第一连接管311导入段1b第二连接管312导向段2第一出料管313导出段21第一通孔4背端面22正内侧壁面100高炉煤粉喷管结构23背内侧壁面20喷粉套管24正外侧壁面201第二通孔25背外侧壁面1000高炉煤粉喷枪3导流结构200直吹管
[0045]
本实用新型目的的实现、功能特点及优异效果，下面将结合具体实施例以及附图做进一步的说明。
具体实施方式
[0046]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0047]
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0048]
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0049]
煤粉喷吹是高炉生产中提高冶炼强度、降低生产成本最重要的手段之一，一般情况下，煤粉自喷枪喷出后进入风口，通过与高速热风气流混合、对流和辐射，在直吹管和风口内完成被加热、气化并燃烧的。
[0050]
目前高炉上一般是使用结构简单的直管喷枪向高炉内直接供应粉末燃料，易造成磨损高炉风口，甚至酿成高炉风口烧穿事故，目前的煤粉喷枪喷入高炉的煤粉流都是简单的发散角度很小的圆锥状，与热风的混合接触面积很小，煤粉燃烧率较低，煤比无法提高，需要优化。
[0051]
鉴于此，本实用新型提出一种高炉煤粉喷管结构，其中，图1至图10为本实用新型提供的高炉煤粉喷管结构的实施例的示意图。
[0052]
请参阅图3至图7，所述高炉煤粉喷管结构100包括喷粉管10，所述喷粉管10包括第一出料管2，所述第一出料管2内形成有导流结构3，所述导流结构3包括凸设于所述第一出料管2内壁面的导流筋条31，用以增大自所述第一出料管2喷出的煤粉流与空气混合的接触面积。
[0053]
本实用新型提供的技术方案中，所述喷粉管10包括第一出料管2，所述第一出料管2内形成有导流结构3，所述导流结构3包括凸设于所述第一出料管2内壁面的导流筋条31，所述导流筋条31增大煤粉流外周长来增加煤粉流与空气的接触面积，使得更多的空气与煤粉流接触，燃烧更充分。
[0054]
要说明的是，所述导流结构3通过增大煤粉流外周长来增加煤粉流与空气的接触面积，还可以通过设置凹槽的形式来实现，另外，通过设置导流筋条31的形式，还可以增加所述第一出料管2的耐磨性能。
[0055]
进一步地，一实施例中，请参阅图4及图5，所述导流筋条31沿所述第一出料管2轴线方向直线延伸，结构易于成型，在另一实施例中，请参阅图1 及图3，所述导流筋条31沿所述第一出料管2轴线方向螺旋延伸，在所述煤粉流于空气燃烧过程中，所述煤粉流与空气之间相互缠绕包裹，燃烧效果更好。
[0056]
更进一步地，一实施例中，所述导流筋条31设置多个，且沿所述第一出料管2的周向间隔分布，如此设置，进一步地增加了空气与煤粉流的接触面积，燃烧效果更好。
[0057]
所述导流筋条31可以设置在所述第一出料管2内的任意位置，为了保持所述导流结构3导流所述煤粉流之后的形状，以便快速与空气进行混合，一实施例中，所述导流筋条31的一端延伸至与所述第一出料管2的出口端面齐平，如此设置，经过所述导流筋条31导流完成之后的煤粉流能快速与空气混合，燃烧效果更好。
[0058]
一实施例中，请参阅图6及图7，朝向所述第一出料管2的出口的方向上，所述导流筋条31包括依次分布的导入段311、导向段312以及导出段313，其中，所述导流筋条31自所述导入段311向所述导向段312截面增大，且自所述导向段312向所述导出段313截面减小，煤粉流与所述导流筋条31刚接触时产生很大的流阻，此时所述导流筋条31自所述导入段311向所述导向段 312截面增大，以减少流阻，在所述导向段312对煤粉流导向塑型之后需要向外扩散，此时自所述导向段312向所述导出段313截面减小，以增加煤粉流的扩散角，燃烧效果更好，需要说明的是，所述导流筋条31在沿所述第一出料管2的轴向上的截面是变化的，可以是宽度的变化，也可以是高度的变化，此处不作限制。
[0059]
一实施例中，所述第一出料管2远离所述第一连接管1a的一端贯设有多个连通所
述第一出料管2内腔的第一通孔21，通过所述第一通孔21可以侧向将煤粉流与喷枪直吹管200中的空气混合，实现多出口与空气混合，使得煤粉流与空气充分混合，燃烧效果更好。
[0060]
所述喷粉管10可以为单一的管路，一实施例中，所述第一出料管2材质为陶瓷、模具钢、耐高温合金中的一种，采用上述的材质，可以使得所述第一出料管2获得较好的耐磨性，具有较好的效果。
[0061]
所述喷粉管10需要设置的很长来伸入至直吹管200内，一实施例中，请参阅图1至图2，所述喷粉管10还包括与第一出料管2相互连通且呈夹角设置的第一连接管1a，所述第一出料管2的内壁面具有与所述第一连接管1a的管口相对的加强区域，所述第一出料管2至少在处于所述加强区域内呈增厚设置，煤粉流自所述第一连接管1a转流至所述第一出料管2内时，所述加强区域受到的冲击比较大，将所述加强区域的壁厚进行增厚设置，使得整体的所述喷粉管10的耐磨性能较好，延长了喷枪的使用寿命。
[0062]
需要说明的是，所述第一连接管1a与所述第一出料管2之间呈夹角设置，主要是去适应所述第一出料管2的出料方向与喷枪的直吹管200平行，可以将所述第一出料管2与所述第一连接管1a之间的夹角设置为钝角。
[0063]
所述加强区域受到的物流料的冲击最大，可以是仅将所述加强区域整个区域设置较厚的壁厚，也可以是将整个朝向所述第一连接管1a的管口的侧壁面全部设置较厚的壁厚，一实施例中，请参阅图2，所述加强区域具有与所述第一连接管1a轴线对应的中心点，所述第一出料管2的外侧面具有过所述中心点的素线，所述素线上任意一点为加强点，过所述加强点的截面上，所述第一出料管2的壁厚对应自所述加强点处向两侧递减，如此设置，使得所述第一出料管2的内壁面为一个圆滑的曲面，在起到增强耐磨性能的同时减少煤粉流流动过程中的阻力，具有较好的效果。
[0064]
所述第一连接管1a与所述第一出料管2可以是焊接成形，也可以是铸造一体成型，一实施例中，所述第一连接管1a与所述第一出料管2为一体成型设置，如此设置，便于获得壁厚不同的管段。
[0065]
考虑到将所述喷粉管10安装于所述喷枪的直吹管200内，为了尽量减少所述喷粉管10沿径向的轮廓大小，一实施例中，请参阅图8至图10，所述第一出料管2的内壁面具有与所述第一连接管1a的管口相对的正内侧壁面22 以及与所述正内侧壁面22相对的背内侧壁面23，所述加强区域设于所述正内侧壁面22，所述第一出料管2的外壁面具有对应所述正内侧壁面22和所述背内侧壁面23设置的正外侧壁面24与背外侧壁面25，所述背外侧壁面25与所述背内侧壁面23之间形成背端面4，所述第一出料管2对应的轴线为第一轴线，所述第一连接管1a对应的轴线为第二轴线，所述第一轴线与所述第二轴线之间的夹角为α，处在所述第一出料管2的管口处，所述背端面4与所述第一轴线之间的夹角为β，且α-5
°
≤β≤90
°
，如此设置，减少了所述喷粉管10沿径向的轮廓大小，减少了占用喷枪直吹管200的体积，便于直吹管200 空气的通过，以使得空气与煤粉流充分混合，需要说明的是，所述第一轴线与所述第二轴线之间的夹角α以非钝角来计量，所述背端面4与所述第一轴线之间的夹角为β也以非钝角来计量。
[0066]
一方面，所述第一出料管2需要一个较长的长度来导流煤粉流，增大与空气的接触面积，另一方面，减少所述喷粉管10沿径向的轮廓大小，以减少占用喷枪直吹管200的体积，需要缩短所述第一出料管2的长度，综合考虑上述两个因素，一实施例中，α＝β，可以获得一
个较均衡的效果，在减少了所述喷粉管10沿径向的轮廓大小的同时扩大了煤粉流与空气的接触面积，具有较好的效果。
[0067]
所述高炉煤粉喷管结构100可以是单一的管件，也可以是一个复合管件，一实施例中，所述高炉煤粉喷管结构100还包括喷粉套管20，所述喷粉套管 20套设在所述第一出料管2外，通过设置所述喷粉套管20起到进一步保护所述第一出料管2，当然，在一实施例中，所述喷粉套管20可以与所述第一连接管1a为一个整体管路，所述第一出料管2作为一个内衬管。
[0068]
所述第一出料管2可以通过焊接或者铆接的方式与所述喷粉套管20固结，一实施例中，所述第一出料管2通过镶铸工艺与所述喷粉套管20相连接，利用镶铸工艺成型质量较高。
[0069]
在所述高炉煤粉喷管结构100为复合管件的实施例中，所述喷粉套管20 对应所述第一通孔21设有多个第二通孔201，通过所述第一通孔21以及所述第二通孔201可以侧向将煤粉流与喷枪直吹管200中的空气混合，实现多出口与空气混合，使得煤粉流与空气充分混合，燃烧效果更好。
[0070]
在所述高炉煤粉喷管结构100为复合管件的实施例中，考虑到将所述高炉煤粉喷管结构100安装于所述喷枪的直吹管200内，为了尽量减少所述高炉煤粉喷管结构100沿径向的轮廓大小，一实施例中，所述喷粉管10还包括与所述喷粉套管20相互连通且呈夹角设置的第二连接管1b，所述第二连接管 1b的一截面为投影平面，所述喷粉套管20在所述投影平面内的投影的轮廓面积为s1，所述第二连接管1b在所述投影平面内的投影的轮廓面积为s2，且 s2≤s1≤1.2*s2，如此设置，减少了所述高炉煤粉喷管结构100沿径向的轮廓大小，减少了占用喷枪直吹管200的体积，便于直吹管200空气的通过，以使得空气与煤粉流充分混合。
[0071]
一方面，所述喷粉套管需要一个较长的长度来对应设置一个长度较长的第一出料管2来导流煤粉流，增大与空气的接触面积，另一方面，减少所述高炉煤粉喷管结构100沿径向的轮廓大小，以减少占用喷枪直吹管200的体积，需要缩短所述喷粉套管的长度，综合考虑上述两个因素，一实施例中， s1＝s2，可以获得一个较均衡的效果，在减少了所述喷粉管10沿径向的轮廓大小的同时扩大了煤粉流与空气的接触面积，具有较好的效果。
[0072]
请参阅图11，本实用新型还提出了一种高炉煤粉喷枪1000，所述高炉煤粉喷枪1000包括直吹管200以及高炉煤粉喷管结构100，所述高炉煤粉喷管结构100的喷煤粉端伸入至所述直吹管200内，所述高炉煤粉喷枪1000采用了上述高炉煤粉喷管结构100的实施例全部的技术方案，因此，所述高炉煤粉喷枪1000同样具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。
[0073]
一实施例中，所述高炉煤粉喷管结构100的第一出料管2的轴线与所述直吹管200的轴线平行，如此设置，使得所述直吹管200内的空气流与所述高炉煤粉喷管结构100内的煤粉流混合的更充分，具有较好的效果。
[0074]
需要说明的是，本实用新型的所述喷粉管10的断面形状不限于规则的圆形或椭圆形，所述第一出料管2与所述第一连接管1a或所述第二连接管1b的连接不限于折角的直接连接，也可以是圆弧或曲线的过渡连接，所述喷粉管10 的轴线不限于直线，也可以是曲线。
[0075]
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，
凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。