辊底式加热炉用多孔扁平焰烧嘴的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种辊底式加热炉用多孔扁平焰烧嘴，包括中心风管和中心风管一端连接有烧嘴砖单元，中心风管一端管径上由内至外依次套有煤气管和主风单元，中心风管、煤气管和主风单元一端连接有烧嘴砖单元，主风单元包括固定于烧嘴砖单元外壁上的主风管和设置在主风管内且固定在砖体另一端外表面的次级风管，次级风管与火焰稳定室之间通过次级风喷通道连通，主风管与火焰控制室之间通过主风喷通道连通，主风管内径向设置有隔断板，隔断板下端设置有调节风门。该烧嘴具有燃烧稳定、扁平铺展火焰结构、加工制作简单等的特点，达到强化炉内传热、改善炉温均匀性、提高加热炉效率、延缓炉辊结瘤进程、提高板坯加热质量等目的。
【专利说明】辊底式加热炉用多孔扁平焰烧嘴
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工业炉燃烧【技术领域】，具体地指一种用于薄板坯连铸连轧生产线(CSP、ISP、FTSC、C0NR0LL、QSP等)辊底式加热炉用多孔扁平焰烧嘴。
【背景技术】
[0002]辊底式加热炉有效地解决了薄板坯连铸连轧生产线上板坯的补充加热与缓冲技术，成为CSP、ISP、FTSC、C0NR0LL、QSP等工艺连接连铸机和轧制作业线的重要枢纽。
[0003]2011年闰桂霞和关炜等人在期刊《工业炉》发表了题为“硅钢CSP工程辊底式均热炉技术特点”的论文，其报道了国内某钢厂2007年建设投产的薄板坯连铸连轧工程中直通辊底式隧道加热炉概况，其在连铸机后配备了两条直通辊底式隧道加热炉，其中，出口正对轧机的辊底式隧道加热炉称为A线.另一座称为B线，A线炉长260.7m, B线炉长245.9m,进入A线的板坯加热后直接送入轧机轧制。进入B线的板坯加热后通过双线摆动操作，将B线末端的钢坯送人A线末端，然后送入轧机轧制，两座加热炉的连接采用摆动方式，摆动周期短(单摆30S，一个周期90S)，摆动机构构造简单，同步性好。为了实现在加热炉有效长度范围内不同的加热制度，加热炉分为多个功能段和温度控制区，其中，A线分为三段10个温度控制区，B线分为两段9个温度控制区。
[0004]A线加热炉具体包括:1)板坯加热、均热段、2)摆渡段、3)共用保温段；这四个区间段特点如下:
[0005](1)板坯加热、均热段；铸坯以铸速进入加热段，加热完成后快速进入均热段。加速辊的位置由二级操作系统决定，当轧机发出出炉指令时，加热好的铸坯以最快速度通过均热段向轧机方向运行。其加热段有四个温度控制区，包括7个下加热烧嘴和50个上烧嘴:均热传送段有三个温度控制区，共有39个上烧嘴。
[0006](2)摆渡段；将B线加热炉加热好的铸坯摆渡到A线加热炉内，该段设有1个温度控制区，25个上烧嘴。
[0007](3)共用保温段；将A线加热炉及来自B线加热炉加热好的板坯均热、保温、出炉。该段设有2个温度控制区，31个上烧嘴。
[0008]B线加热炉具体包括:1)板坯加热、均热段、2)摆渡段；这三个区间段特点如下:
[0009](1)板坯加热、均热段；铸坯以铸速进入加热段，加热完成后快速进入均热段。加速辊的位置由二级操作系统决定，当轧机发出出炉指令时，加热好的铸坯以最快速度通过均热段，其加热段有四个温度控制区，包括7个下加热烧嘴和50个上烧嘴；均热传送段有四个温度控制区，共有62个上烧嘴。
[0010](2)摆渡段；将B线加热炉加热好的铸坯摆渡到A线加热炉摆渡段内，由A线摆渡段送入A线加热炉的共用段，该段设有一个温度控制段，25个上烧嘴。各段采用预热空、煤气通过常规烧嘴供热，燃烧烟气由设置在各段的共计7个烟囱排出厂房外，并在摆渡过程中摆渡段照常供热。
[0011]2006年毕国喜等人在期刊《天津冶金》发表了题为“唐钢薄板坯连铸连轧辊底式加热炉技术改造效果分析”的论文，介绍了唐钢由美国布里克蒙公司设计的薄板坯连铸连轧辊底式加热炉存在的能耗高、氧化烧损严重以及加热温度难以满足薄规格产品轧制需求等问题，论述了加热炉单蓄热燃烧改造的必要性以及改造后的应用效果。
[0012]2001年朱立夯和张占强在期刊《工业加热》发表了题为“辊底式加热炉有关问题探讨”的论文，其通过辊底式加热炉的结构分析，指出了排烟温度高、热量损失大是直通辊底式加热炉的固有弊端，提出了充分合理利用烟气余热研究课题以及增设余热锅炉的改进设想。2013年朱立新和路占宝在期刊《河北企业》发表了题为“邯钢加热炉节能技术”的论文，其报道了余热锅炉在邯钢加热炉上的应用效果。
[0013]2012年程小鹏在期刊《涟钢科技与管理》发表了题为“影响均热炉炉膛温度因素分析”的论文，其分析了常规低高速烧嘴结构特点与高温燃烧气体高速射流对炉内温度场的均化作用，介绍了实际生产中因烧嘴砖破损引起的燃烧室缺失问题，导致燃烧气体高速射流无法形成、燃烧不稳定、燃烧强度降低，从而破坏了炉内温度场的均匀性，由于烧嘴砖破损程度的不同，导致不同烧嘴燃烧强度不同，进一步加剧了炉内温度场的不均匀性，影响了板坯炉内加热质量。申请号为2010206767692的中国实用新型专利公开了一种应用于薄板坯连铸连轧生产线的辊底式隧道加热炉，其针对采用常规燃烧技术的辊底式隧道加热炉所存在的能耗高、污染大、建筑占地面积大、投资高等问题，将单蓄热燃烧技术与辊底式加热炉有效的结合在一起，大幅度的降低吨钢单耗、提高加热炉的产能。
[0014]由此可见，对于辊底式加热炉，国内学者开展了大量的燃料燃烧技术、节能技术等研究及其应用工作，并在实际生产中取得了良好的节能效果。然而，由于辊底式隧道加热炉直通型结构，炉膛高度小、宽度短、炉长超长，虽然炉壁侧墙布置的常规高速烧嘴强化了炉内燃烧气体的搅拌，提高了炉内温度的均匀性，单蓄热式烧嘴通过助燃空气的高温预热达到降低加热炉煤气消耗的目的，但实际生产中往往因火焰长度超出炉宽，未完全燃烧的喷射气体遇到炉墙后折返至板坯下部进行二次燃烧，加剧了炉内温度的不均匀性，引起炉辊辊环与板坯下表面温度升高，促进了板坯下表面的高温氧化与辊环结瘤，导致板坯辊环压印加剧；同时，其旋转体火焰结构，不利于炉膛火焰的充满以及板坯表面火焰的铺展，恶化了炉气与板坯之间的辐射换热，不仅影响了板坯的加热质量，同时还降低了加热炉的加热效率。为此，有必要开发研究适合薄板坯连铸连轧辊底式加热炉炉型结构的新型烧嘴，以改善炉内钢坯加热传热条件，提高加热质量与加热炉热效率。
实用新型内容
[0015]本实用新型基于薄板坯加热用常规辊底式加热炉炉膛高度小、宽度短、炉长超长的直通式结构特点，针对目前实际生产中加热炉常规高速烧嘴与单蓄热式烧嘴圆柱形火焰结构带来的火焰垂直辐射面积小、火焰长过大时二次燃烧引起的炉温不均匀以及下部炉膛温度偏高引起的炉辊辊环结瘤和板坯压印、燃烧效率低引起的高能耗等系列不足，提供了一种辊底式加热炉用辊底式加热炉用多孔扁平火焰烧嘴。该烧嘴具有燃烧稳定、扁平铺展火焰结构、加工制作简单等的特点，达到强化炉内传热、改善炉温均匀性、提高加热炉效率、延缓炉辊结瘤进程、提高板坯加热质量等目的。
[0016]为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种辊底式加热炉用多孔扁平焰烧嘴，包括中心风管和中心风管一端连接有烧嘴砖单元，所述中心风管一端管径上由内至外依次套有煤气管和主风单元，所述中心风管、煤气管和主风单元一端连接有烧嘴砖单元，所述烧嘴砖单元由外至内有火焰控制室与火焰稳定室，所述中心风管和煤气管穿过砖体并与火焰稳定室另一端连通，
[0017]所述主风单元包括固定于烧嘴砖单元外壁上的主风管和设置在主风管内且固定在砖体另一端外表面的次级风管，所述次级风管与火焰稳定室之间通过次级风喷通道连通，所述主风管与火焰控制室之间通过主风喷通道连通，所述主风管内径向设置有隔断板，所述隔断板与二级风管垂直，且隔断板将主风管分隔成一级风道和二级风道，所述一级风道与主风喷通道连通，所述次级风管的开口设置在二级风道内，所述隔断板下端设置有调节风门。
[0018]火焰稳定室为异形截面的柱状空间；火焰控制室的截面为外扩八字形或矩形。
[0019]进一步地，所述主风喷通道在砖体内以烧嘴砖单元的中轴线为基准对称布置，且每对主风喷通道呈倒八字型，主风喷通道倾斜角度< 2。，所述次级风喷通道在砖体内以烧嘴砖单元的中轴线为基准对称布置，且每对次级喷通道呈八字型，次级风喷通道倾斜角度(3°。
[0020]再进一步地，所述中心风管与火焰稳定室通过中心风喷口连通，所述中心风喷口数量为一个或偶数，每对中心风喷口以烧嘴砖单元的中轴线为基准对称布置。
[0021 ] 再进一步地，所述煤气管与火焰稳定室通过煤气气喷口连通，所述煤气气喷口以烧嘴砖单元的中轴线为基准对称布置。
[0022]再进一步地，所述中心风管、主风管、次级风管和煤气管端部侧壁上开口。
[0023]中心风喷口和煤气气喷口呈圆形、椭圆形、折角为圆弧过渡的长方形或正方形或圆弧形通孔、主风喷通道和次级风喷通道截面呈圆形、椭圆形、折角为圆弧过渡的长方形或正方形或圆弧形。
[0024]本实用新型的有益效果在于:
[0025]1、本实用新型中心风管上设置的调节阀以及主风单元上设置的调节风门，实现中心风、一级风、二级风的比例调节，控制扁平火焰的长度，降低热力型NOx的形成与排放，避免火焰长度超长引起的二次燃烧问题，从而改善炉膛上部与下部的温度均匀性，遏制炉辊辊环结瘤与薄板坯辊环压印的产生，提高薄板坯技术热表面质量。最终达到强化炉内传热、改善炉温均匀性、提高加热炉效率、延缓炉辊结瘤进程、提高板坯表面质量等目的。
[0026]2、本实用新型通过主风喷通道和次级风喷通道的倾角设置，以及中心风喷口、主风喷通道和次级风喷通道以烧嘴砖单元的中轴线为基准对称布置的结构设计，一方面使助燃空气与煤气稳定混合燃烧，同时引导燃烧混合介质的水平铺展，实现烧嘴喷射的燃烧介质(煤气与助燃空气)气流沿炉长方向的扁平分布与混合燃烧，形成沿炉长方向的扁平火焰形状，强化燃烧火焰对炉内薄板坯的垂直辐射，提高传热效率和加热炉热效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型多孔扁平火焰烧嘴沿炉宽方向的剖面结构示意图；
[0028]图2为本实用新型结构多孔扁平火焰烧嘴的烧嘴砖区域结构的左视图；
[0029]图3为本实用新型结构多孔扁平火焰烧嘴的烧嘴砖区域结构的左视图；
[0030]图4为本实用新型结构多孔扁平火焰烧嘴的烧嘴砖区域结构的左视图；
[0031]图5为本实用新型结构多孔扁平火焰烧嘴的烧嘴砖区域结构的左视图；
[0032]图6为本实用新型结构多孔扁平火焰烧嘴的烧嘴砖区域结构的左视图；
[0033]图中，中心风管1、中心风喷口 1.1、主风单元2(主风管2.1、一级风道2.11、二级风道2.12次级风管2.2、隔断板2.3、调节风门2.4、次级风喷通道2.5、主风喷通道2.6)、煤气管3、煤气气喷口 3.1、烧嘴砖单元4(砖体4.1、火焰稳定室4.2、火焰控制室4.3)。
【具体实施方式】
[0034]为了更好地解释本实用新型，以下结合具体实施例进一步阐明本实用新型的主要内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于以下实施例。
[0035]实施例1
[0036]如图1?2所示一种辊底式加热炉用多孔扁平焰烧嘴，包括中心风管1和中心风管1 一端连接有烧嘴砖单元4，中心风管1 一端管径上由内至外依次套有煤气管3和主风单元2，中心风管1、煤气管3和主风单元2 —端连接有烧嘴砖单元4，烧嘴砖单元4由外至内火焰控制室4.3 一端与火焰稳定室4.2，中心风管1与火焰稳定室4.2通过中心风喷口 1.1连通，中心风喷口 1.1数量为，两个中心风喷口 1.1以烧嘴砖单元4的中轴线为基准对称布置。
[0037]煤气管3与火焰稳定室4.2通过两个煤气气喷口 3.1连通，两个煤气气喷口 3.1以烧嘴砖单元4的中轴线为基准对称布置。
[0038]主风单元2包括固定于烧嘴砖单元4外壁上的主风管2.1和设置在主风管2.1内且固定在砖体4.1另一端外表面的次级风管2.2，中心风管1、主风管2.1、次级风管2.2和煤气管3端部侧壁上开口。
[0039]次级风管2.2与火焰稳定室4.2之间通过两个次级风喷通道2.5连通，两个次级风喷通道2.5在砖体4.1内以烧嘴砖单元4的中轴线为基准对称布置，且主风喷通道2.6呈八字型，次级风喷通道2.5倾斜角度? 3°。
[0040]主风管2.1与火焰控制室4.3之间通过两个主风喷通道2.6连通，两个主风喷通道2.6在砖体4.1内以烧嘴砖单元4的中轴线为基准对称布置，且主风喷通道2.6呈倒八字型，主风喷通道2.6倾斜角度? 2°。
[0041]主风管2.1内径向设置有隔断板2.3，隔断板2.3与二级风管2.2垂直，且隔断板2.3将主风管2.1分隔成一级风道2.11和二级风道2.12，一级风道2.11与主风喷通道2.6连通，次级风管2.2的开口设置在二级风道2.12内，隔断板2.3下端设置有调节风门2.4。
[0042]在实际操作过程中，火焰稳定室4.2为异形截面的柱状空间；火焰控制室4.3的截面为外扩八字形或矩形。
[0043]中心风喷口 1.1和煤气气喷口 3.1呈圆形、椭圆形、折角为圆弧过渡的长方形或正方形或圆弧形通孔、主风喷通道2.6和次级风喷通道2.5截面为圆形、椭圆形、折角为圆弧过渡的长方形或正方形或圆弧形。
[0044]实施例2
[0045]本实施例的多孔扁平焰烧嘴结构与实施例1基本相同，不同之处在于:
[0046]如图1和3所示:中心风喷口 1.1数量为一个，且中心风喷口 1.1设置在以烧嘴砖单元4的中轴线。
[0047]如图3和图6所示，图3和图6中多孔扁平焰烧嘴结构相比，中心风喷口 1.1、煤气气喷口 3.1、主风喷通道2.6和次级风喷通道2.5形状不同。
[0048]实施例3
[0049]本实施例的多孔扁平焰烧嘴结构与实施例1基本相同，不同之处在于:
[0050]如图1和4所示:煤气气喷口 3.1数量为两对，次级风喷通道2.5数量为三对，主风喷通道2.6数量为两对。
[0051]实施例4
[0052]本实施例的多孔扁平焰烧嘴结构与实施例3基本相同，不同之处在于:
[0053]如图1和5所示:中心风喷口 1.1数量为一个，且中心风喷口 1.1设置在以烧嘴砖单元4的中轴线。
[0054]其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本实用新型做出了详尽的描述，但它仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本实用新型保护范围。
【权利要求】
1.一种辊底式加热炉用多孔扁平焰烧嘴，包括中心风管(I)和中心风管(I) 一端连接有烧嘴砖单元(4)，所述中心风管(I) 一端管径上由内至外依次套有煤气管(3)和主风单元(2)，所述中心风管(I)、煤气管(3)和主风单元(2)—端连接有烧嘴砖单元(4)，所述烧嘴砖单元(4)由外至内有火焰控制室(4.3)与火焰稳定室(4.2)，所述中心风管(I)和煤气管(3)穿过砖体(4.1)并与火焰稳定室(4.2)另一端连通， 其特征在于:所述主风单元(2)包括固定于烧嘴砖单元(4)外壁上的主风管(2.1)和设置在主风管(2.1)内且固定在砖体(4.1)另一端外表面的次级风管(2.2)，所述次级风管(2.2)与火焰稳定室(4.2)之间通过次级风喷通道(2.5)连通，所述主风管(2.1)与火焰控制室(4.3)之间通过主风喷通道(2.6)连通，所述主风管(2.1)内径向设置有隔断板(2.3)，所述隔断板(2.3)与二级风管(2.2)垂直，且隔断板(2.3)将主风管(2.1)分隔成一级风道(2.11)和二级风道(2.12)，所述一级风道(2.11)与主风喷通道(2.6)连通，所述次级风管(2.2)的开口设置在二级风道(2.12)内，所述隔断板(2.3)下端设置有调节风门(2.4)。
2.根据权利要求1所述辊底式加热炉用多孔扁平焰烧嘴，其特征在于:所述主风喷通道(2.6)在砖体(4.1)内以烧嘴砖单元(4)的中轴线为基准对称布置，且每对主风喷通道(2.6)呈倒八字型，主风喷通道(2.6)倾斜角度< 2。，所述次级风喷通道(2.5)在砖体(4.1)内以烧嘴砖单元(4)的中轴线为基准对称布置，且每对次级喷通道(2.5)呈八字型，次级风喷通道(2.5)倾斜角度彡3°。
3.根据权利要求1或2所述辊底式加热炉用多孔扁平焰烧嘴，其特征在于:所述中心风管(I)与火焰稳定室(4.2)通过中心风喷口(1.1)连通，所述中心风喷口(1.1)数量为一个或偶数，每对中心风喷口(1.D以烧嘴砖单元(4)的中轴线为基准对称布置。
4.根据权利要求1或2所述辊底式加热炉用多孔扁平焰烧嘴，其特征在于:所述煤气管(3)与火焰稳定室(4.2)通过煤气气喷口(3.1)连通，所述煤气气喷口(3.1)以烧嘴砖单元(4)的中轴线为基准对称布置。
5.根据权利要求1或2所述辊底式加热炉用多孔扁平焰烧嘴，其特征在于:所述中心风管(I)、主风管(2.1)、次级风管(2.2)和煤气管(3)端部侧壁上开口。
【文档编号】F23D14/46GK204114943SQ201420584235
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】欧阳德刚, 宋中华, 丁翠娇, 朱善合 申请人:武汉钢铁(集团)公司