专利名称：保护燃烧器喷射头的装置及包含这种燃烧器的加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及保护燃烧器喷射出口的装置，这种燃烧器穿过炉壁安装，包括外围的隔热屏和安装上述隔热屏的装置，该隔热屏围绕燃烧器的喷射出口。
本发明还涉及包括燃烧器和上述类型保护装置的加热装置。
在某些应用中例如在旋转熔铁炉中，所用燃烧器将大大受到损蚀，原因是一方面受到热辐射，另一方面受到铁熔化时生成物质的化学腐蚀作用。在这种炉子中，已知的方法是应用一种装置，以水来冷却燃烧器的喷射头。这些冷却装置包括流过冷却水的管状保护件。这些管状件沿轴向装在燃烧器的喷头上，并伸入炉子。
这种配置有点不实用，因为它需要安装价格高的大件设备，以使水流过保护件。另外，由于存在通水管路，因此在温度低于0℃时关闭炉子，通水管路就有破裂的危险。
本发明的目的是提供一个保护燃烧器喷射出口的装置和包括这种燃烧器的加热装置。这些装置没有上述缺点，并使得可以不用庞大的造成操作故障的通水管路。
为此，本发明的主题是上述类型的用于保护燃烧器喷射出口的装置，该装置的特征在于，隔热屏具有难熔材料作的消耗性结构，上述安装装置包括使上述隔热屏相对于炉壁在至少两个位置之间移动的装置，该两个位置沿燃烧器的轴间隔开。
按照具体实施例，保护装置具有一个或多个以下特征安装装置配置在燃烧器和隔热屏之间，使得隔热屏由燃烧器支承；燃烧器包括套筒，该套筒含有输送燃料和氧化剂的管子，该套筒的至少部分长度是管状的，运动装置包括可在套筒管状部分上推动的导向件，从而使隔热屏可沿套筒滑动；
导向件装有两个连接的法兰，该法兰夹住一个可压靠在套筒管状部分外表面上的卡紧O形环，还装有将两个法兰紧固在一起的装置，从而压缩O形环，使隔热屏相对于燃烧器的套筒固定就位；构成上述构件的难熔材料是硅酸铝，其中按质量包括x％的SiO2,y％的Al2O3，其比值x/y在1/3至2/3之间，具体近似于1/2；SiO2和Al2O3质量百分数的和x+y超过90％；上述构件是捣实团体，在装配之前已在1000℃以上的温度下焙烧过。
本发明的另一主题是加热装置，该加热装置包括涉及上述保护装置的燃烧器。
下面参照附图，仅作为例子进行说明，阅读此说明可以更好地理解本发明，这些附图是
图1是装有本发明燃烧器的旋转熔铁炉的纵向截面示意图；图2是装有本发明新式保护装置的燃烧器的纵向截面图；图3是装有本发明保护装置的图1所示燃烧器的纵向截面图，该燃烧器已使用很长一段时间。
装有本发明燃烧器的旋转熔铁炉示于图1。该炉包括具有水平转动轴线x-x的腔12。该腔沿着炉的主要部分，由圆筒壁14构成，该壁14的各个端部16具有截锥形的封闭壁。在端部18炉子包括用于装入待熔金属的轴向装置20。而在其另一端，该炉子包括熔化铁的出口22。
燃烧器24被设计成沿炉子轴线形成火焰26，该燃烧器24沿轴线x-x配置，装在与装入待熔材料的端部18相对的端部上。燃烧器24由沿垂直轴Y-Y活动连接的封炉盖28支承。该炉子沿其主要部分由两个滚子环30支承。该炉子还包括未示出的用于转动炉子的装置。
炉子的内壁由富含石英的耐火里衬32覆盖，该里衬包括约95％重量的SiO2,4％重量的Al2O3，其余为杂质。
图2和3以放大的比例示出装在封炉盖上的燃烧器。
封炉盖包括外部金属壁34，该壁的内部衬有耐火材料36，该材料类似于用在炉子内壁上的里衬32的材料。
燃烧器常规包括大体转动对称的套筒或主体38。该套筒由横向壁48分隔，该横向壁在套筒内形成燃烧气体42的入口腔和氧化气体44的入口腔。后一入口腔经主体前端的开口46直接进入炉子。每个腔42、44分别由横向支管42A和44A连接于相应的供气源。
燃料入口腔42与三个燃料气体喷射管48连通。这些喷管穿过壁40并由其支承，它们沿燃烧器的轴线伸入套筒38，并伸出开口46。
燃烧器套筒38由支承架50刚性连接于封炉盖的板34，该支承架示意示于图中。
另外，按照本发明，燃烧器连接于保护燃烧器喷射出口的装置52。该装置52主要包括隔热屏54，该隔热屏由其安装装置56支承在套筒的主要圆筒部分38A上。
隔热屏54由管状件或套管构成。它具有外部圆筒表面54A和内部圆筒形通道54B。后者的直径是恒定的，稍大于燃烧器主体主要部分38A的外直径。喷射管48和腔44的端部伸入的燃烧器的喷射出口位于通道54B中，该套管部分地与主体的主要部分38A相接合。
套筒经圆筒形开口36A穿过封炉盖的里衬36。裙部57用于保护隔热屏，该裙部由管状壁构成，它伸入圆筒形开口36A并凸出于该炉子。该裙部57固定于壁34。
套管54的前端伸进炉子约7cm，其后端凸出于炉子，凸出于封炉盖的板34。该后端固定于安装装置56。
套管54由捣实团体构成，该捣实团体在组装到安装装置56上之前已经在1000℃以上的温度下进行过焙烧。
构成套管54的难熔材料是硅酸铝，在质量上最好包括x％的SiO2和y％的Al2O3，其比值x/y在1/3至2/3之间，最好接近1/2。
另外，SiO2和Al2O3的质量百分数之和x+y超过90％。
作为例子，下面的表示出利用X射线荧光法分析的套管54的组份。该套管在炉子中使用后进行分析。在套管上的下述三个点上测定其组份外表面伸入炉子的套管部分，但排除前端表面；
内表面套管的主要部分，具体在其后部区域；沾污区域套管的前端表面，即在套管前部已烧蚀的环形部分
为了保证套管54特别是在停炉和开炉时具有很好的火焰整体性和很好的抗热冲击性，套管按以下方法制造。
将制作套管构件的呈粒状的材料放置在具有套管形状的圆筒形模型中，以便形成夯实的团体。
为保证正确的烧结，具体在每增加2或3cm厚的连续层时要很仔细地捶击和压紧模型中的夯实团体，该夯实团体用气动捶夯实就位。
然后用夯实团体特有的标准温升程序焙烧该夯实团体，升温到1350℃。
在焙烧和脱模之后，该夯这团体具有以下特征基本组成 耐火粘土0～1000℃间的平均膨胀率 3×106物理特性加热到1000℃后的密度 2.3t/m3导热系数(千卡·米2·小时·℃)600℃ 0.7800℃ 0.71000℃1加热到1100℃后冷却时的抗压强度350kg/cm2测温锥36极限使用温度 1500℃2巴负压下的塌缩 0.5％(1200℃)与0.5(1340℃)安装装置56被设计成可使隔热屏沿燃烧器轴线在至少两个隔开的位置之间相对于炉壁运动。为此，该装置56包括导向管58，该管的内直径稍大于套筒主部分38A的外直径。该管58的前端具有横向环形板60，该环形板60具有固定隔热屏54的钻孔。为此目的，该隔热屏具有固定器62，该固定器的螺纹端穿过该钻孔，并由螺母64固定就位。
在管子58的后端具有环形法兰66，该环形法兰钻有一系列螺纹孔。压在此法兰上的是另一法兰68，该法兰68由螺钉70固定在第一法兰66上，该螺钉70构成沿燃烧器轴线将两个法兰紧压在一起的紧压装置。
在法兰68的内直径上和与第一法兰接触的表面上具有镗孔72，在该镗孔中装有紧压O形环74，该O形环的直径约等于套筒主部分的外直径。因此该O形环74与套筒的侧表面接触。
应当明白，当紧压装置拧松时，因为O形环74不再受到压缩，因而管子58便可以自由地由图2所示的拔出位置沿套筒的主要部分38A轴向滑动到图3所示的向前位置。该管子本身还推动隔热屏。
与此相反，当紧压装置70将法兰68固定在法兰66上时，O形环74便受到压缩，并将摩擦力作用于套筒的主部分38A上，从而确保隔热屏固定就位。因此，取决于套管54的长度，可以调节隔热屏的位置，使得套管54凸出于里衬36，凸出预定长度。该预定长度最好约为7cm。
当套管54是新的时，如图2所示，该导管很长，例如为40cm长。因此安装装置被固定在后部，套管54的大部分长度在里衬36的后面延伸。
在燃烧器操作时，套管的位于炉子里侧的环形端面特别在铁和镁的氧化物分子的化学作用下会逐渐被烧蚀，铁和镁的氧化物是由离开熔化铁的炉渣产生的。由于制造套管54的难熔材料所具有的成分和所采用的结构，可以观察到，套管前端部的腐蚀发生在与该套管的轴线成直角延伸的平面上。因此，为使凸出于里衬36的那部分套管长度保持恒定，炉子操作人员应定期地向前移动套管，以补偿其端部烧蚀的材料量。
如图3所示，在经过一段操作时间以后，安装装置56已几乎完全进入到裙部57内，而套管的剩余长度已减小到里衬36的厚度和从里衬伸入炉内的长度。
应当明白，采用这种装置总是可以正确地保护燃烧器的端部，而隔热屏也总是可以伸出燃烧器的喷射头，伸出相同的量。
虽然制造套管54的材料受到烧蚀，但这种烧蚀是相当慢的，使得定期调节隔热屏的位置便可以充分地避免烧损燃烧器的端部。
最后，套管的低成本使得可以在炉子的寿命期内更换套管若干次而不会显著影响炉子的操作成本。
权利要求
1．一种用于保护燃烧器(24)喷射出口的装置，该燃烧器穿过炉壁(28)安装，该装置包括外围的隔热屏(54)和围绕燃烧器(24)喷射出口安装上述隔热屏(54)的安装装置(56)，该装置的特征在于，隔热屏(54)具有由耐火材料作的消耗性结构，上述安装装置(56)包括使隔热屏(54)在至少两个沿燃烧器轴线(24)间隔开的位置之间相对于炉壁(28)运动的装置。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，安装装置(56)配置在燃烧器(24)和隔热屏(54)之间，使得隔热屏(54)由燃烧器(24)支承。
3．如权利要求2所述的装置，其特征在于，燃烧器包括套筒(38)，该套筒包含输送燃料和氧化剂的管子(38,48)，该套筒(38)的至少部分长度是管状的；运动装置包括可在套筒管状部分(38A)上推动的导向件(58)，从而使隔热屏(54)所沿套筒(38)滑动。
4．如权利要求3所述的装置，其特征在于，导向件(58)装有两个藕合的法兰(66,68)，该法兰卡紧一个压靠在套筒部分(38A)外表面上的O形压紧环(74)，该导向件还具有装置(70)，该装置将两个法兰夹紧在一起使该O形环(74)被压缩，从而使隔热屏(54)相对于燃烧器的套筒(38)固定就位。
5．如上述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，制作上述构件的耐火材料是硅酸铝，该硅酸铝在质量上包含x％的SiO2和y％的Al2O3，而其比x/y在1/3至2/3之间，具体近似于1/2。
6．如权利要求5所述的装置，其特征在于，SiO2和Al2O3质量百分数的和x+y超过90％。
7．如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，上述构件是夯实的团体，该团体在组装之前已在超过1000℃的温度下进行过焙烧。
8．一种包括燃烧器(24)和装置(52)的加热装置，该燃烧器被设计成穿过炉壁(28)安装，该装置(52)是上述任一项权利要求所述的用于保护燃烧器(24)喷射出口的装置。
全文摘要
穿过炉壁安装的用于保护燃烧器(24)喷射出口的装置包括外围的隔热屏(54)和用于围绕燃烧器(24)喷射出口安装上述隔热屏(54)的装置(56)。隔热屏(54)具有由难熔材料作的消耗性结构,安装装置(56)包括使隔热屏(54)在至少两个沿燃烧器轴线间隔开的位置之间相对于炉壁运动的装置。应用于旋转熔铁炉的燃烧器。
文档编号F23D14/46GK1224816SQ9812299
公开日1999年8月4日 申请日期1998年12月1日 优先权日1998年12月1日
发明者伯努瓦特·卢瓦瑟莱, 菲力普·博杜安 申请人:液体空气乔治洛德方法利用和研究有限公司