专利名称：炼铁高炉用新型富氧喷煤装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于冶金领域，涉及炼铁高炉富氧喷煤装置的改进。
现在高炉为提高喷煤量，以煤代焦炭，争相设计各式各样氧煤喷枪。煤粉经气体悬浮输送，与氧气分别经喷枪内、外(套)管通过风口喷入炉内。有用单枪的，有偏心分置双枪的，也有氧、煤分设的，有管内带螺旋肋增强气流搅动的，还有研究催化剂削弱桥键结合力，使煤粉提前释放出挥发份，降低着火温度提前着火延长燃烧时间的。以上研究均已有效提高煤粉的燃烧率，为以煤代焦降低生铁成本，促进高炉顺行增产发挥了良好的作用。然而尽管如此，进一步提高喷煤量(150-200kg/TFe以上)煤粉仍时常不能得到充分燃烧。混入炉渣使渣变粘难以放出炉外，或造成炉缸堆积影响炉心及软熔带透气、液性，引起炉况不顺；或随顶气飞出炉外，既污染环境又造成极大浪费。现在仅靠增加氧气消耗实现多喷煤。然而氧耗又增加了生铁成本。正如《国外钢铁》95年第6期、P21图7(以下简写为“文献1中图形”)所示，无论单枪或是双枪，热风气流中心煤粉浓度较大，而氧浓度较低(双枪比单枪稍均匀一些)。在很短的时间内煤粉未来得及气化燃烧即迅速掠过风口进入炉内。喷煤量越大炉内未燃尽的煤粉就越多。
本实用新型的目的就是要解决上述进一步提高煤粉燃烧率和喷煤量，降低富氧率所遇到的问题。文献1中图形所示热风气流中心氧浓度低是因为其煤粉浓度高造成的。分析煤粉浓度高的原因是煤粉颗粒比气体分子惯性大，因而被热风中心高速气流快速卷吸(热风温度越高粘度越大)后，即裹在气流中心集中形成“煤粉流线”，难以扩散开充分气化燃烧，并随高速中心气流迅速掠过风口进入高炉。所以提高煤粉燃烧率和喷煤量降低富氧率采取的措施就要围绕避免和消除单枪或双枪喷煤过早在热风气流中心集中在同一管段形成“煤粉流线”这一总的构思，一是或增加喷枪数量到三支或三支以上，或改用围热风气流周边喷煤环孔或环缝。并在其上游或下游热风气流中心稍加富氧，以氧化消除其下游“已炭化的煤粉流线”。二是或在热风气流中心使用渐扩形外轮廓喷枪，且正对喷枪出口置锥形或球冠形物或壳，锥顶或球冠拱顶对喷枪出口中心均匀导流，迫使煤粉气流由热风通道中心喷向或旋流切向周边被渐扩型外轮廓加速的热风气流，并在其下游形成的涡流中进一步气化燃烧。三是或将装上述喷煤装置的部位增加到两个或两个以上，即从热风上、下游多处分散喷入煤粉并富氧上游煤粉提前燃烧可经济有效地升高热风温度，则下游煤粉就有了较充足的裂解热，反复重复这一过程就可使所有煤粉得以全方位多层次充份气化燃烧。
本实用新型的具体解决方案如下或增加喷枪数量到三支或三支以上，使热风中煤粉浓度进一步趋于均匀，或增加喷枪插入部位至两个或两个以上，其上游或下游喷枪数量为一支或一支以上。即从热风上、下游多处分散喷入煤粉，使上游煤粉燃烧为下游喷入煤粉提供较充足的裂解热，也以可说相当于使燃烧焦点稍微远离了焦炭而靠近煤粉，从而实现提高整体煤粉燃烧率降低焦比的目的。比如在热风弯管上游少量喷入煤粉尚能借助弯管涡流混匀氧煤作用“消化已炭化的煤粉流线”。为防止煤灰沉积当然应控制喷煤量和煤灰份，特别是灰份某些成份，或喷燃气或油或其它发热剂，或在弯管直下设定期排灰孔定期排灰。或者将上述每个部位多支喷枪改为围热风气流周边喷煤环孔或环缝管即将煤粉气流总管分为横截面积为其一半的两支管，分别围成两半圆后组成一圆环，沿环管内壁开孔或开缝，圆环平面垂直于热风流向，或为其它角度的椭园环管，整个环孔或环缝管或靠在热风通道周边内衬上，或镶在其耐火内衬表面，以保护环管不易烧损。煤粉气流经环管内壁上的环孔或环缝从热风气流周边喷入热风，并在从周边向中心移动过程中均匀散布在热风气流整个横截面上与热风全面接触，因而及时而充分地与其中的氧反应气化、燃烧。如果富氧，只需在环管上游或下游热风气流中心少量加入，直接用于快速氧化消除其下游汇于热风气流中心尚未燃尽的“已炭化煤粉流线”，当然也不排除环管内供氧。随着离开煤粉气流总管分支处的距离增大，环孔或环缝宽逐渐增大，以保证总管到圆环各部位环孔或环缝处煤粉气流总阻力大体相等，因而喷煤量均匀且不易形成煤粉沉积堵塞；或为更换方便将上述环孔或环缝管制成(或铸或焊)法兰垫型围热风气流周边喷煤环孔或环缝管，夹在风口装置中法兰连接中间，打开法兰即可随时更换；或制成(或铸或焊)球面垫型围热风气流周边喷煤环孔或环缝管夹在风口装置中球面对接的部件中间，打开弹簧拉杆即可随时更换。或为不休风更换使用如下结构氧煤喷枪将原喷枪外管出口改为渐扩形外轮廓外管出口焊接锥台或球台壳体，使热风在其周围加速。内管出口焊接锥台或球台壳体并在其中置锥形或球冠形物或壳(用耐热合金杆连接焊在内或外管出口锥或球台壳底缘)，锥顶或球冠拱顶正对内锥或球台壳轴心，均匀导流使氧或煤粉气流由热风通道中心能沿径向或加旋转导流片沿锥或球台底圆切线喷向热风通道周边上述被加速的热风。锥或球冠形物底背面及其周围或锥、球冠形壳背面打结耐火材料保护。内、外锥台顶角及锥形物或壳顶角保持一定关系，或内外球台球半径及球冠球半径保持一定关系，要保证内锥或球台壳出口与锥或球冠形物或壳以及与外锥或球台壳组成的环缝面积与原出口面积相当，以保证氧或煤粉气流速度不会因吹向周边而变慢造成沉积堵塞。这样由于锥或球冠形物或壳的均匀引导氧煤混合气流作用，迫使内管喷出的氧(或煤粉)气流将其周围外(套)管喷出的煤粉(或氧)气流吹向上述外管渐扩形锥或球台底周围被加速的热风气流。当然高速热风气流对它们也有很强的卷吸作用。当热风携带氧、煤混合气流离开渐扩形锥或球台壳周围在其下游形成涡流时，它们彼此即得以充分混匀。因此热风就得以迅速加热分解气化燃烧煤粉。从而避免过早形成“煤粉流线”。上述混匀过程的时间相对0.006-0.040秒的煤粉完全燃烧时间来讲应该说有一定延长作用。或加上煤粉用一定热值的燃气作载气，遇纯氧又进一步降低其燃点而提前点火，同时氧气中燃气分子的燃烧速度比煤粉颗粒的扩散速度快得多，从而保证煤粉颗粒出喷枪立即被燃烧气体所加热。使煤粉颗粒能提前(视燃气热值和煤种而定)达到着火温度而着火，实现更快速热解，不必等煤粉充分接触热风后受热释放出挥发份并达到其燃点才着火。即燃气起着与催化剂相同的作用。与上述形成涡流混匀过程相结合，对延长煤粉燃烧时间提高煤粉燃烧率是一个有力的促进。高炉煤气为主的一定热值的燃气作载气仅只是提前点火关键时刻发热，加热煤粉使之更迅速达到着火温度而已，而大量的煤的升温、裂解热仍由热风和煤粉自身挥发份燃烧提供。上述渐扩形锥或球台壳与锥或球冠形物或壳部位的尺寸以及喷枪位置(或在直吹管或在风口或在热风通道上、下游多处兼置)依喷煤工艺而定在尽可能低的富氧率情况下，以保证延长煤粉燃烧时间，提高大喷煤量下燃烧率至80％以上，喷枪外管出口渐扩形锥或球台的尺寸不至于对风口(如果喷枪插入风口的话)及热风通道供风面积造成大的影响，且热风管道中无结焦为度。必要时选择大内径风口，依据外管锥或球台底尺寸加粗喷枪插入筒，筒口盖改可启动两半圆法兰盘式密封盖，或一处多支插入此喷枪，插入筒径稍加扩大即可。
总之，或增加喷枪数量，或改用一般围热风气流周边喷煤环孔或环缝管，或法兰垫型喷煤环孔或环缝管，或球形垫型喷煤环孔或环缝管，或渐扩型外轮廓加锥或球冠形物或壳导流喷枪，并将它们或置于热风弯管上游，使煤粉与热风在弯管形成涡流处混匀，或置于整个热风通道上、下游多处，都是出于一个总的构思就是要有效避免原喷枪喷入热风气流的煤粉因煤粉颗粒比气体分子惯性大，被高速热风卷吸后裹在气流中心，过早且集中在同一管段形成难以扩散开充分燃烧的“煤粉流线”，并设法使之稍缓进入炉内，在一定程度上消除之。要使所有煤粉从热风气流周边及其上、下游多处分散喷入，一方面及时与热风中的氧全面接触充分混匀，另一方面一部分上游煤粉提前燃烧，升高热风温度，因而使下游煤粉得到充足的裂解热而更快速受热分解气化燃烧。也即使喷入的纯氧和热风中的氧在尚未接触炉内焦炭之前，首先多层次充分氧化煤粉因而降低富氧率，提高煤粉燃烧率。
以下结合附图详细说明绘出的
图1是在现有风口装置上改进的煤粉喷吹装置示意图。
(1)是高炉热风围管；(2)鹅颈管；(3)直管；(4)热风弯管；(5)直吹管；(6)风口；(7)高炉炉缸；(8)插入氧煤枪喷头；(9)喷枪插入筒；(10)弹簧拉杆。
绘出的图2为插在
图1直吹管(5)的喷枪插入筒(9)中的原用氧煤枪喷头(8)纵向剖面图。其中(11)为喷枪外(套)管；
(12)供煤粉(或氧)气流；(13)喷枪内管；(14)供氧(或煤粉)气流；(15)热风气流。
绘出的图3是围热风气流周边喷煤环孔管镶在热风通道耐火内衬表面的纵向剖面图(图4的C～Co向剖面图)。其中(16)为热风通道外壳；(17)耐火内衬(较高耐火度)；(18)围热风气流周边喷煤环孔管壁；(19)围热风气流周边喷煤环孔(随离开供煤粉总气流(25)距离增加而增大)；(20)热风气流；(21)供煤粉右支气流；(22)热风通道外壳开孔边缘；(23)煤粉气流总管与支管过渡连通；(24)供煤粉气流总管；(25)供煤粉总气流；(26)供煤粉左支气流。
绘出的图4是图3的C’～C’o向剖面图。其中(16)热风通道外壳；(17)热风通道耐火内衬；(18)围热风气流周边喷煤环孔管壁；(19)围热风气流周边喷煤环孔(随离开供煤粉总气流(25)距离增加而增大)；(20)热风气流；(23)供煤粉气流总管与支管过渡连通；
(24)供煤粉气流总管；(25)供煤粉总气流；(22)热风通道外壳开孔边缘。
绘出的图5是围热风气流周边喷煤环缝管镶在热风通道耐火内衬表面的纵向(图6E～Eo向)剖面图。其中(27)热风通道外壳；(28)热风通道耐火内衬(较高耐火度)；(29)围热风气流周边喷煤环缝管壁；(30)围热风气流周边喷煤环缝(随离开供煤粉总气流(36)距离增加环缝逐渐加宽)；(31)热风气流；(32)供煤粉右支气流；(33)热风通道外壳开孔边缘；(34)供煤粉气流总管与支管过渡连通；(35)供煤粉气流总管；(36)供煤粉总气流；(37)供煤粉左支气流。
绘出的图6是图5D-Do向剖面图。其中(27)热风通道外壳；(28)热风通道耐火内衬(较高耐火度)；(29)围热风气流周边喷煤环缝管壁；(30)围热风气流周边喷煤环缝(随离开供煤粉总气流(36)距离增加环缝逐渐加宽)；(31)热风气流；(34)煤粉气流总管(35)与支管过渡连通；(35)供煤粉气流总管；
(36)供煤粉总气流；(33)热风通道外壳开孔边缘。
绘出的图7是法兰垫型围热风气流周边喷煤环孔管纵向(图8G-Go向)剖面图。其中(38)法兰；(39)法兰垫型围热风气流周边喷煤环孔管壁(一例矩形截面)；(40)法兰垫型围热风气流周边喷煤环孔(随离开煤粉总气流(45)距离增加逐渐增大)；(41)法兰耐火内衬；(42)热风气流；(43)供煤粉右支气流；(44)供煤粉气流总管；(45)供煤粉总气流；(46)供煤粉左支气流。
绘出的图8为图7的F～Fo向剖面图，其中(38)法兰；(41)法兰耐火内衬。
(39)法兰垫型围热风气流周边喷煤环孔管壁；(40)法兰垫型围热风气流周边喷煤环孔(随离开煤粉总气流(45)距离增加逐渐增大)；(42)热风气流；(47)供煤粉气流总管与支管过渡连通；(45)供煤粉总气流；(44)供煤粉气流总管。
绘出的图9为法兰垫型围热风气流周边喷煤环缝管纵向(
图10I～Io向)剖面图。其中
(48)法兰；(49)法兰垫型围热风气流周边喷煤环缝管壁(一例矩形截面)；(50)法兰垫型围热风气流周边喷煤环缝；(51)法兰耐火内衬；(52)热风气流；(53)供煤粉右支气流；(54)供煤粉气流总管；(55)供煤粉总气流；(56)供煤粉左支气流。
绘出的
图10为图9的H～Ho向剖面图。其中(48)法兰；(51)法兰耐火内衬；(49)法兰垫型围热风气流周边喷煤环缝管壁；(50)法兰垫型围热风气流周边喷煤环缝(随离开煤粉总气流(55)距离增加逐渐加宽)；(52)热风气流；(57)供煤粉气流总管与支管过渡连通；(55)供煤粉总气流；(54)供煤粉气流总管。
绘出的
图11是球面垫型围热风气流周边喷煤环孔管与球面对接部件装配图。其中(58)凸球面对接部件。
(59)凸球面对接部件耐火内衬。
(60)球面垫型围热风气流周边喷煤环孔管壁。
(61)球面垫型围热风气流周边喷煤环孔(随离开供煤粉总气流(65)的距离增加，环孔逐渐增大)；
(62)凹球面对接部件；(63)凹球面对接部件耐火内衬；(64)供煤粉气流总管与支管过渡连通；(65)供煤粉总气流；(66)供煤粉气流总管。
绘出的
图12是球面垫型围热风气流周边喷煤环缝管与球面对接部件装配图。其中(67)凸球面对接部件；(68)凸球面对接部件耐火内衬；(69)球面垫型围热风气流周边喷煤环缝管壁；(70)球面垫型围热风气流周边喷煤环缝(随离开供煤粉总气流(74)的距离增加，环缝逐渐加宽)；(71)凹球面对接部件；(72)凹球面对接部件耐火内衬；(73)供煤粉气流总管与支管过渡连通；(74)供煤粉总气流；(75)供煤粉气流总管。
绘出的
图13为渐扩形外轮廓氧煤枪喷头纵向剖面图。其中(76)喷枪外套管(耐热合金材质)；(77)供煤粉(或氧)气流；(78)喷枪内管(耐热合金材质)；(79)供氧或(煤粉)气流；(80)外管锥台壳体(耐热合金材质)；(81)喷枪外管锥台壳环缝出口；(82)锥形物耐火外套；(83)锥形物；
(84)锥形物锥底边缘；(85)固定连结杆(耐热合金)；(86)氧、煤粉、热风气流汇合处；(87)热风气流；(88)内管锥台壳环缝出口；(89)内管锥台壳体(耐热合金)。
绘出的
图14为
图13的J～Jo向剖面图。
(85)固定连结杆；(82)锥形物耐火外套；(83)锥形物。
绘出的
图15是带旋转导流片的渐扩形外轮廓氧煤枪喷头纵向剖面图。其中(90)喷枪外管(耐热合金)；(91)供煤粉(或氧)气流；(92)喷枪内管(耐热合金)；(93)外管锥台壳体(耐热合金)；(94)内管锥台壳体(耐热合金)；(95)外管锥台壳环缝出口；(96)锥形壳体(耐热合金)；(97)耐火隔热物；(98)旋转导流片(耐热合金)；(99)内管锥台壳环缝出口；(100)热风气流；(101)固定肋；(102)供氧(或煤粉)气流。
绘出的
图16为
图15的侧视图。其中
(93)外管锥台壳体(耐热合金)；(95)外管锥台壳环缝出口；(94)内管锥台壳体(耐热合金)；(96)锥形壳体(耐热合金)；(99)内管锥台壳环缝出口；(98)旋转导流片(耐热合金)；(101)固定肋。
以下结合附图和实施例详细加以说明。
图1为在现有风口装置上改进的煤粉喷吹装置示意图。热风由围管(1)经鹅颈管(2)、直管(3)、热风弯管(4)、直吹管(5)、风口⑹进入高炉炉缸(7)。氧煤枪一般与直吹管(5)保持水平位置。氧罐枪喷头(8)如图2所示，正如内(火)焰缺氧一样，内管供氧比外(套)管供氧效果好。双枪比单枪效果好。本实用新型对喷煤装置的改进措施是或增加喷枪数量到三支或三支以上(如
图1(4)B～Bo处)，或其上游(如B’～B’o)，或其下游(如B’～B’o球面对接或靠上游处)增加一支或一支以上，喷枪或偏心插置。如内管供氧，在管壁外侧易被煤粉磨损部位，置气体喷嘴喷气体保护。正如文献1中图形所示增加为两支枪确比单枪喷煤在热风气流横截面上会均匀许多，或在
图1(1)之上游或(1)至(6)每部件管段中之一处或多处同时偏心插入喷枪，使煤粉分散在热风气流纵向不同管段上先后燃烧。先燃烧的煤粉为后燃烧的煤粉提供充足的裂解热。即经济有效地(与用焦炉煤气烧热风炉相比)解决高炉风温不足问题。其中包括为了有效利用热风弯管(4)处的热风涡流混合作用，“消化煤粉流线”，将喷枪置于弯管(4)之前(上游)效果会有大的改观，即使是最简单的喷煤枪(氧气从冷风加入)单支插入。因为在弯管(4)处形成涡流可使热风中氧与煤粉充分接触，即刻产生裂解气化燃烧。当然需要的话下游热风通道应使用较高耐火度的耐火内衬 或控制喷煤量，使热风气流温度不超过通常上限1350℃。煤粉影响热风弯管观察孔(
图1(4)之下左)观察可在弯管(4)上游少量喷煤粉，或将观察孔筒适当向远离炉缸(7)方向延长，或瞬间减少喷煤量进行炉内观察，观察后再恢复喷煤量。插枪位置高可借助简易架梯操作。比如在
图1中A～Ao或A’～A’o处开插入筒若干即可插入喷枪若干。每处多支且多处设置当然更好，然而要避免大量煤灰沉积粘结热风通道。比如控制上游喷煤量或煤灰份或灰中某些成份，或喷油或燃气或其它发热剂，或在弯管(4)直下设定期排灰孔定期排灰等。当然全部设置在弯管(4)下游可减少煤灰沉积粘结。或者将各部位多支喷枪改为围热风气流周边喷煤环孔或环缝均匀喷煤效果将更佳。图3是围热风气流周边喷煤环孔管纵向(图4C～Co向)剖面图。该喷煤环管将供煤粉总气流(25)分为(26)、(21)左右两支流，煤粉气流经其内壁上开好的环孔(19)喷入热风气流(20)周边。左右支管横截面如图4中(18)所示，面积为总管一半，由耐热合金管围成半圆环管，环管内侧若干开孔(19)或方或圆或其它形状，且随离开煤粉总气流(25)的距离增加而增大(图4(19))，以保证各孔煤粉气流的出口阻力加环管行程阻力总和不变，从而使圆环各孔喷煤量均匀且不造成堵塞左右两支管围成一整圆环管焊接在过渡连通(23)上。两支管另一端或封闭或相互连通，再将其置入热风通道外壳(16)内，与(16)上的开孔边缘(22)对准并焊接。然后在热风通道外壳(16)与围热风气流周边喷煤环管(18)之间打结比原用内衬有较高耐火度的耐火材料(17)，以防煤粉燃烧率提高所产生的高温烧蚀。圆环平面或与热风流向垂直或为其它角度的椭园环管，且环孔(19)与耐火内衬(17)表面或平齐或凸或凹，对热风气流(20)周边。喷煤环管虽然更换不易且需体风，但不易损坏。在煤粉由热风气流周边向中心移动过程中经过整个热风气流横截面，与热风全面接触，使热风气流中煤粉浓度趋于均匀，有效地避免难以扩散开的“煤粉流线”过早形成，或在其上游或下游热风气流中心少量富氧即可在一定程度上消除在其下游形成的“已炭化的煤粉流线”。当然也不排除从环管内供氧。如果将此围热风气流周边喷煤环孔管置于
图1(1)之上游或(1)至(6)每一部件管段中之一处或多处，则取得环孔管(图4)在热风气流周边均匀喷煤，并由周边均匀向热风气流中心扩散和热风弯管涡流再次混匀热风、煤粉及上述纵向分散喷入煤粉的多重综合作用，因而得到更佳的气化燃烧煤粉的效果。当然也需注意前述煤灰沉积粘结问题。图5为围热风气流周边喷煤环缝管纵向(图6 E～Eo向)剖面图。改图4环孔(19)为环缝(30)，缝宽随离开煤粉总气流(36)的距离增加而加宽(图6(30))，其作用原理与环孔管(图4)相同，且效果要好于环孔。为了便于更换，或将上述环孔管或环缝管制成(或铸或焊)法兰垫型围热风气流周边喷煤矩形横截面环孔管(图7、8)或环缝管(图9、10)，夹在如
图1A″～A；、B″～B″o等多处法兰之间即可。作用原理与图3、图5环孔管、环缝管相同，且不需与热风通道外壳焊接以及镶在热风通道内衬里，只需打开法兰连接即可更换，同时与喷枪相比也不易损坏，尽管需休风更换。
图11、
图12示出夹在风口装置中两球面对接部件中间的球面垫型围热风气流周边喷煤环孔管或环缝管装配图，可夹在如
图1A″～A″o、B″～B″o等多处球面对接之间。可先铸造(或焊)球面垫型环孔管(60)或环缝管(69)，再用过渡连通(64)或(73)将其与煤粉气流总管(66)或(75)焊接连通起来。主要优点是更换方便，只需打开弹簧拉杆(
图1(10))即可。作用原理与前面环孔环缝管完全相同，都是为避免原喷枪在热风气流中心过早集中形成难以扩散开气化燃烧的“煤粉流线”，并通过在其上游或下游少量富氧进而在一定程度上促进其下游形成的“已炭化的煤粉流线”的消除。从而提高煤粉燃烧率，降低富氧率。
图13示出一种不需休风更换并可在
图1(1)之上游或(1)至(6)每一部件管段中之一处或多处，每处多支插入的由热风中心喷向周边的喷枪头纵向剖面图。该喷枪也可避免原喷枪过早形成“煤粉流线”。即将图2外管(11)焊接渐扩形外轮廓锥台壳体(80)，并在喷枪内管锥台壳(89)内置锥形物(83)，锥顶对内管(78)轴心均匀导流，使氧(或煤粉)气流由热风通道中心喷向周边(86)。锥台壳(80)使热风气流(87)在其周围加速。其锥顶角与内管(78)出口焊接的锥台壳(89)以及锥形物(83)的锥顶角有一定关系，要保证其环缝出口(81)、(88)的面积分别与内管(78)、外(套)管(76)出口面积相当，因而氧和煤粉气流不会因喷向周边而流速变慢，以致造成煤粉沉积堵塞等问题。锥形物(83)锥底边缘(84)焊接固定连结杆(耐热合金)(85)并打结耐火保护套(82)，然后再将固定连结杆(85)另一端与喷枪内管或外管出口锥台壳底缘固定焊接在一起。由于锥形物(83)均匀导流，迫使内管供氧(或煤粉)气流(79)向喷枪外管锥台(80)底周围被加速的热风(87)吹散由外(套)管环缝(81)喷出的煤粉(或氧)气流。当然高速热风气流(87)对上述氧、煤混合气流在(86)处也有卷吸作用，当热风(87)携带氧、煤粉混合气流离开其汇合处(86)在其下游形成涡流时它们彼此即充分混匀。这样，热风就得以首先迅速加热、裂解煤粉，因而有效地避免原喷枪在热风中心喷煤时于高速热风中心过早形成“煤粉流线”，难以扩散开燃烧之弊端。上述卷吸并形成下游涡流过程的时间相对0.006～0.040秒的煤粉完全燃烧时间来讲应该说有一定延长作用。或加上煤粉用燃气作载气，燃气本身就相当于煤粉已释放出的挥发份(特别是对无烟煤而言)，遇纯氧其燃点进一步降低，而提前点火燃烧，起着与煤粉燃烧催化剂相同的作用。且氧气中燃气分子的燃烧速度远大于煤粉颗粒的扩散速度，因而煤粉被更迅速加热，比热风加热更为提前释放出挥发份并达到其着火温度而点燃。与上述(86)处卷吸作用和形成下游涡流延长燃烧时间过程相结合，对提高煤粉燃烧率将产生一有力的促进作用。这里以高炉煤气为主具有一定热值的燃气作载气仅仅是其在纯氧中有较低的着火温度而提前点火，关键时刻发热，加热煤粉提前释放出一些挥发份，因而提前(视煤种和燃气热值而定)燃烧煤粉而已，而大量的煤的升温、裂解热量仍由热风和煤粉自身释放出的挥发气化产物的燃烧来提供。锥形物(83)及锥台壳(80)、(89)为耐热合金，一般由喷枪喷出的氧或煤粉冷物料气流冷却。喷枪外管出口锥台(80)底的尺寸由喷煤工艺要求而定以既可保证在低富氧率下煤粉充分燃烧(燃烧率80％以上)，又不在热风通道结焦为度。如果锥台(80)底圆大于喷枪插入筒。应依据其外径加粗喷枪插入筒径，且筒口外焊接法兰，用以固定可启动两半圆法兰盘式密封盖。或一处多支插入此枪，插入筒径稍加扩大即可。
图15与
图13示出的喷枪相似，在其内管出口焊接锥台壳体(94)与其出口置锥形壳(96)构成的环形缝(99)中加(或焊或铸)有旋转导流片(98)，使喷出的氧(或煤粉)气流沿环缝切线方向喷出，将外管出口焊接的锥台壳(93)与锥台壳(94)构成的环缝(95)喷出的煤粉(或氧)气流吹向锥台壳(93)周围被加速的热风气流(100)。三气流混合后并在锥台壳(93)下游形成涡流进一步混合，使煤粉得以充分热解气化燃烧。与
图13所示喷枪比较，耐火保护套(82)改为打结在锥壳(96)里的耐火隔热物(97)，以保护锥壳(96)。同时也表明
图13中(83)本身也可改带边缘(84)的锥壳体。为使耐火隔热物(97)打结牢固，锥壳(96)内或铸或焊加固定肋(101)。或在外管锥台壳(93)环缝(95)中加旋转导流片，或制成内，外锥台壳环缝(99)、(95 )双旋流式渐扩形氧煤喷枪，将其在
图1(1)之上游或(1)至(6)每一部件管段中之一处或多处，且每处多支插入热风气流，均可增进效果所有喷煤装置如管内供氧，在管壁外侧易被煤粉磨损部位，置气体喷嘴喷气体保护总之，上述几种改进或增加喷枪数量一处多支且多处偏心插入热风气流，或多处改用围热风气流周边喷煤环孔或环缝(图3、5)，或法兰垫型围热风气流周边喷煤环孔或环缝(图7、9)，或球面垫型围热风气流周边喷煤环孔或环缝(
图11、12)；或渐扩型外轮廓加锥或球冠形物或壳导流喷枪(
图13、15)，并将它们置于弯管(4)上游或热风通道上、下游多处，都是出于一个构思要有效避免由于原喷煤枪喷入热风气流的煤粉因煤粉颗粒比气体分子惯性大，且热风气流中心流速大压强低，被中心高速热风卷吸后裹在热风气流中心过早集中形成“煤粉流线”，并设法消除之。用上述喷煤装置后，就使煤粉在热风气流的周边以及上、下游纵向多方位分散喷入，并稍缓进入炉内，促使热风和喷入纯氧在气化燃烧炉内焦炭之前首先多层次充分接触热解气化燃烧煤粉。
权利要求1.一种炼铁高炉用新型富氧喷煤装置，目前是在直吹管(5)一处置一支或二支喷枪；喷枪或偏心插置；喷枪形式有一般直管式喷煤枪，或喷煤枪加喷氧抢，或同轴套管式氧煤喷抢，或内管为供煤粉气流管，内、外管间环缝为供氧通道，或内管为供氧管，内、外管间环缝为供煤粉气流通道；其材质为一般金属，或为耐热合金，或配合使用陶瓷或耐火材料；悬浮输送煤粉用空气或氮气或燃烧废气作载气，本实用新型富氧喷煤装置的特征在于喷枪数量为三支或三支以上；其上游或下游喷枪数量，其中包括原枪数量为一支或二支的上、下游喷枪数量为一支或一支以上；喷枪或为适合于用燃气作悬浮输送煤粉的载气的喷枪而用燃气作输送煤粉的载气；喷枪或为适合于喷燃气或油或其它发热剂的喷枪而喷燃气或油或其它发热剂；同轴套管式氧煤喷枪外套管为供煤粉气流管，内管为供氧气管时，其外壁易被煤粉磨损处置气体保护喷嘴而喷气体；喷枪形式还包括内、外套管式喷枪出口为渐扩型外轮廓并在内管出口置锥或球冠形物或壳，锥顶或球冠拱顶对喷枪轴心的新型同轴套管式氧煤喷枪；所有喷枪或装在(1)之上游，或(1)至(6)部件中之一或多部件或各部件中或每一部件管段中之一处或多处或各部件之间的一处或多处或各处。
2.根据权利要求1所述的新型富氧喷煤装置其特征在于喷枪内管(78)或外套管(76)出口渐扩型外轮廓锥或球台壳底缘用耐热合金连结杆(85)焊接固定一锥或球冠型物或壳，其周围和背面或壳内打结耐火材料。
3.根据权利要求1所述的新型富氧喷煤装置其特征在于喷枪内管锥(94)或球台壳底缘焊接固定一锥(96)或球冠形物或壳，其底部外侧带有旋转导流片，或旋转导流片加在内管出口锥或球台壳低部外缘，或以上二者兼有导流片，锥或球冠壳内有固定肋，并打结耐火材料。
4.一种炼铁高炉用新型富氧喷煤装置，目前是在直吹管(5)一处置一支或二支喷枪，基于权利要求1三支或三支以上喷枪的同一构思，本实用新型富氧喷煤装置的特征在于用围热风气流周边喷煤环孔管或环缝管，或同轴套管式氧煤喷吹环孔管或环缝管，或其半环或任意弧度的环孔管或环缝管，或环外套管为供氧气管，内管为供煤粉气流管，或环外套管为供煤粉气流管，内管为供氧气管，其外壁易被煤粉磨损处置气体保护喷嘴而喷气体，上述环管包括一般型环管置于热风通道内；法兰垫型环管夹在热风通道法兰连接部件中间；球面垫型环管夹在热风通道球面对接部件中间，环管或为适合于用燃气作悬浮输送煤粉的载气的喷吹环管而用燃气作输送煤粉的载气；或为适合于喷燃气或油或其它发热剂的喷吹环管而喷燃气或油或其它发热剂；环管内侧壁环孔或环缝对热风气流，环孔数一以上；各环管上游或下游一段距离或置氧气喷枪或喷吹环管。
5.根据权利要求4所述的富氧喷煤装置其特征在于一般环孔管环孔的大小或环缝管的环缝宽随离开供煤粉气流总管(24)或(35)距离增加而增大，上述环孔管或环缝管或置于(1)之上游或(1)至(6)部件中之一或多部件或各部件中或每一部件管段中之一处或多处。
6.根据权利要求4所述的富氧喷煤装置其特征在于所用法兰垫型环孔管环孔的大小或环缝管的环缝宽随离开供煤粉总气流(45)或(55)距离增加而增大，上述环孔管或环缝管或置于(1)之上游或(1)至(6)部件中各法兰连接之间之一处或多处或各处。
7.根据权利要求4所述的富氧喷煤装置其特征在于所用球面垫型环孔管环孔的大小或环缝管的环缝宽随离开供煤粉总气流(65)或(74)距离增加而增大，上述环孔管或环缝管或置于(1)之上游或(1)至(6)部件中各球面对接之间之一处或多处或各处。
8.根据权利要求1、4所述的高炉富氧喷煤装置其特征在于其喷煤或燃气或油或其它发热剂的喷枪和喷吹环管或任意相间兼配置。
专利摘要为提高高炉富氧喷煤效果,避免原喷枪所喷煤粉被高速热风卷吸裹在中心过早集中形成难以扩散开充分裂解气化燃烧的“煤粉流线”,在
图1(1)之上游或(1)至(6)每一部件或之间之一处或多处设喷煤装置:如A～Ao或B～Bo等处增加图2或13或15等所示喷枪数量;或A’～A’o或B’～B’o处设图3或图5,或A”～A”o或B”～B”o处设图7或9,或A”～A”o或B”～B”o处设
图11或12所示喷煤环管,少量富氧在其附近喷入,使上游燃烧为下游喷煤经济有效地提供高温热风,实现煤粉全方位多层次充分燃烧。
文档编号C21B7/00GK2289798SQ95226969
公开日1998年9月2日 申请日期1995年12月13日 优先权日1995年11月9日
发明者李中祥 申请人:冶金工业部鞍山热能研究院