CN101698893B

CN101698893B - 高效风冷高炉风口

Info

Publication number: CN101698893B
Application number: CN2009102092702A
Authority: CN
Inventors: 沈远胜; 刘宗明; 赵蔚琳; 葛曷一; 段广彬
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: Jinan University; University of Jinan
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2029-10-28
Also published as: CN101698893A

Abstract

本发明公开了一种高效风冷高炉风口，其包括主燃气管，用于输送高温气体；冷气输送通道，同轴地设置于所述主燃气管外侧，构建该冷气输送通道的内壁与所述主燃气管间留有第一间隙；在该内壁的冷气进口侧周向均匀的设置有多个主喷孔，并在该内壁的其他壁段均匀的设有射流孔；以及外壳，同轴地设置于所述冷气输送通道外侧，由耐高温材料制成。基于本发明技术方案的高效风冷高炉风口冷却效果好，使用寿命长，且所说的射流孔不会堵塞。

Description

高效风冷高炉风口

(一)技术领域

本发明涉及一种高效风冷高炉风口，是一种应对冶金企业对高炉风口耐高温、节能、环保等要求而提出的具有环保、节能且具有较长使用寿命的高炉风口。

(二)背景技术

本发明是对中国第200410035751.3号发明专利所公开技术方案的进一步改进，上述公开了的发明专利对其申请日以前的技术现状作了基本的阐述，并据此提供了一种高炉进风口，该高炉进风口是由通热风的内筒和套接于内筒外侧、通冷风的外筒组成，内筒壁、外筒壁和进风口头部密布有若干射流孔，从而实现了用空气代替水冷却风口的技术目的，且冷却空气被加热后作为助燃剂参与燃烧，不像水冷那样要带走一部分热量，因此具有显著的节能效果，空气代替水可以达到环保的目的，缓解水资源紧张局面，降低了制作风口材质性能的要求。然而，由于所说的射流孔孔径比较小，很容易为钢渣所堵塞，射流孔一旦被堵塞，风口外壳不能被有效的冷却，风口将会在短期内被烧损，进而失效。基于上述方案的高炉风口实用价值偏小。

(三)发明内容

因此，本发明为了克服现有技术的上述缺陷，提供了一种冷却效果好，使用寿命长，且所说的射流孔不会堵塞的高效风冷高炉风口。

本发明采用以下技术方案：

该发明高效风冷高炉风口，包括

主燃气管，用于输送高温气体；

冷气输送通道，同轴地设置于所述主燃气管外侧，构建该冷气输送通道的内壁与所述主燃气管间留有第一间隙；在该内壁的冷气进口侧周向均匀的设置有多个主喷孔，并在该内壁的其他壁段均匀的设有射流孔；以及

外壳，同轴地设置于所述冷气输送通道外侧，由耐高温材料制成。

根据本发明技术方案提出的高效风冷高炉风口是一种新型的风口，构建所说的冷气输送通道的内壁设有所说的主喷孔和射流孔，从主喷孔流入的冷空气沿所述间隙流动用于对主燃气管降温，而射流孔主要用来对主喷口喷入间隙的气体进行扰流，形成紊流，可以起到更好的冷却效果。另一方面，这种结构还使得所说的射流孔不直接暴露于外面，防止铁渣等对射流孔的堵塞。

此外，由耐高温材料制成的外壳的存在可以有效地提高构建所述冷气输送通道的使用寿命，并且，即便是外壳损坏也容易更换。

上述高效风冷高炉风口，构建所述冷气输送通道的外壁与所述外壳间设有第二间隙，在所述外壁的冷气进口侧周向均匀的设有多个主喷孔，并在该外壁的其他壁段均匀的设有射流孔。

上述高效风冷高炉风口，所述外壳内贴敷有一层缓冲介质，用于缓解外壳与容纳在其内部的构件受热膨胀的热应力。

上述高效风冷高炉风口，所述第一间隙和第二间隙按对应的所述主喷口的数目用隔板分隔成多个冷气通道。

上述高效风冷高炉风口，构建所述第二间隙的外壁相应于每个所述的冷气通道设有多组叉排肋。

上述高效风冷高炉风口，所述叉排肋与风口轴线呈30-45度。

上述高效风冷高炉风口，构建所述第一间隙的外壁相应于每个所述的冷气通道设有多组叉排肋。

上述高效风冷高炉风口，所述冷气通道为曲线形；所述冷气输送通道尾部设有一与构建冷气输送通道的本体可拆连接的耐高温顶盖。

上述高效风冷高炉风口，所述射流孔喷射方向与所述通道气流方向的夹角为45°～60°。

上述高效风冷高炉风口，相邻的所述通道内的射流孔和主喷孔的排布为叉排；所述主燃气管为柱形结构，所述冷气输送通道为沿其轴线的收口结构；所述主喷孔和射流孔为长方形结构。

(四)附图说明

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步的描述，使本领域的技术人员更好的理解本发明，其中：

图1为本发明实施例中高效风冷高炉风口的结构示意图。

图中：1、外壳，2、缓冲层，3、射流层，4、顶盖，5、冷气通道，6、隔板，7、空气压力腔，8、主燃气管，9、冷气进口，10、主喷孔。

(五)具体实施方式

参照说明书附图1，其示出了一种高效风冷高炉风口，包括

主燃气管8，用于输送高温气体；

冷气输送通道，同轴地设置于所述主燃气管外侧，构建该冷气输送通道的内壁与所述主燃气管间留有第一间隙；在该内壁的冷气进口9侧周向均匀的设置有多个主喷孔10，并在该内壁的其他壁段均匀的设有射流孔3；以及

外壳1，同轴地设置于所述冷气输送通道外侧，由耐高温材料制成。

所说的耐高温材料优选具有较高结构强度和较高耐温性能的陶瓷材料，当然，也可以选用具有较高耐温性能的耐火材料或者金属陶瓷材料。所说的高温即炼钢时高炉中的高温环境下温度。另外需要注意的是，所说的主喷孔气分流了大部分的冷气，所说的射流孔主要用于扰流；当然，还可以这样考虑，因为前一级的射流孔分流的冷气必然为后面的射流孔所扰流，所以据此考虑，主喷孔也可以理解为只相比于单个射流孔分流了更多的冷气，而相比于集群射流孔不一定要分担更多的分流任务。

为了实现更好的冷却效果，构建所述冷气输送通道的外壁与所述外壳间设有第二间隙，在所述外壁的冷气进口侧周向均匀的设有多个主喷孔，并在该外壁的其他壁段均匀的设有射流孔。这里需要考虑的不仅是主燃气管的降温，还要考虑外壳的降温，这样不仅可以保证外壳的使用寿命，而且，也可以进一步的保证主燃气管能够获得合适的温度，从而，其使用寿命可以进一步的延长。

由于固体都有热胀冷缩的特性，在高炉这种温度变化比较大，且炉内温度高的情况下，所述外壳及容纳在其内部的构件受热都会发热膨胀，为了缓解上述包括外壳的各构件产生的热应力，所述外壳内贴敷有一层缓冲介质。

此外，由于高炉风口的保护对象原则上来说是所说的冷气输送通道，所说的缓冲介质还可以使用具有隔热性能的介质。

为了进一步的提高冷却效果，使冷气分布均匀，所述第一间隙和第二间隙按对应的所述主喷口的数目用隔板6分隔成多个冷气通道5，当然，基于射流孔的作用，每个通道也对应设置有一定数目的射流孔。此外，隔板的存在还可提高高炉风口的结构强度，为了起到隔离成多个冷气通道，所说的隔板必然要在径向连接于两个构件之上，从这个意义上讲可以叫做加强筋。

上述高效风冷高炉风口，构建所述第二间隙的外壁相应于每个所述的冷气通道设有多组叉排肋，用于强化换热，以有效的降低通道外壁的温度。

为了进一步的提高强换热效果，上述高效风冷高炉风口，所述叉排肋与风口轴线呈30-45度。通常情况下，所说的差排肋在走向上可以与所述隔板一致，可以起到一定的强换热作用，但采用上述实际上是与隔板成一定角度的设置方式，能够起到更好的强换热效果。

进一步地，构建所述第一间隙的外壁相应于每个所述的冷气通道也可以设置多组叉排肋，由于上述第二间隙设置叉排肋基本上可以满足使用要求，这里考虑第一间隙的外壁设置叉排肋，为的是可以进一步的提高换热效果。对此，本领域的技术人员可以想当然的进行等同转用。本实施例中所涉及技术特征的名称并不对该特征构成实际的限定，其等同替代方式和明显变形方式也应当落入本发明保护范围之内。

据此，比如所说的第一间隙可以用具有所述隔板和所述内壁的构件套接于主燃气管上予以构建，便于制造和使用。

为了提高冷却效果，采用延长所述冷气通道的长度的手段，该冷气通道为曲线形。所说的曲线形不仅需要考虑所说的长度，而且还要考虑制造的难度，所述曲线可以使用便于制造的波纹形。此外，采用曲线形虽然具有上述优点，但该结构必然会增加流阻损失，我们所强调的是在流阻损失和最终的冷却效果上达到一个平衡，所说的波纹形基本上可以满足上述要求。可以预见的是，所说的曲线为之字形或者折线形在此情况下可以认为是一种劣化的替换，原则上也应当落入本发明保护范围之内。

为了保护该高效风冷高炉风口的内部构件，所述冷气输送通道尾部设有一与构建冷气输送通道的本体可拆连接的耐高温顶盖。所说的顶盖采用耐高温材料制成的顶盖，防止构建所述冷气输送通道的局部(端部)损坏而造成整体失效的情况，可以单独对顶盖进行更换。反过来说，根据本方案的目的，显然，冷气要通过主喷孔和射流孔经冷气通道进行分配，所说的冷气输送通道从功能上来讲应该是分配通道，在这种情况下，可以把该部位称为空气压力腔7，以用于气体的分配，其端部是要密封的。一种情况是通过所说的顶盖进行密封，另一种情况是构建所说的冷气输送通道的构件是个单一构件，在制作工艺也不存在难度。

为了进一步的提高冷却效果，所述射流孔喷射方向与所述通道气流方向的夹角为45°～60°。该角度区间是一个优选的区间，经验证在这个角度范围内可以获得比较好的扰流效果。当然，采用其他的角度形式也能起到一定冷却效果。

相邻的所述通道内的射流孔和主喷孔的排布为叉排，即传热学中的交错设置，可以获得更好的冷却效果。

所述主燃气管为柱形结构，所述冷气输送通道为沿其轴线的收口结构，即把所述冷气输送通道看成回转体的话，其单侧断面可以采用直角梯形结构。此外，考虑到热影响区，即考虑热传导的作用，所说的封盖除了具有垂直于主燃气管轴线方向上的结构外，还可以包含了部分的外壁、内壁结构，可以进一步的降低使用成本，防止构建所述冷气输送通道的主体提前失效。

为了提高冷却效果，所述主喷孔和射流孔为长方形结构。

Claims

1.一种高效风冷高炉风口，包括

主燃气管(8)，用于输送高温气体；

其特征在于其还包括：

冷气输送通道，同轴地设置于所述主燃气管外侧，构建该冷气输送通道的内壁与所述主燃气管间留有第一间隙；在该内壁的冷气进口(9)侧周向均匀的设置有多个主喷孔(10)，并在该内壁的其他壁段均匀的设有射流孔(3)；以及

外壳(1)，同轴地设置于所述冷气输送通道外侧，由耐高温材料制成。

2.根据权利要求1所述的高效风冷高炉风口，其特征在于：构建所述冷气输送通道的外壁与所述外壳间设有第二间隙，在所述外壁的冷气进口侧周向均匀的设有多个主喷孔，并在该外壁的其他壁段均匀的设有射流孔。

3.根据权利要求2所述的高效风冷高炉风口，其特征在于：所述外壳内贴敷有一层缓冲介质，用于缓解外壳与容纳在其内部的构件受热膨胀的热应力。

4.根据权利要求1至3之一所述的高效风冷高炉风口，其特征在于：所述第一间隙和第二间隙按对应的所述主喷孔的数目用隔板(6)分隔成多个冷气通道(5)。

5.根据权利要求4所述的高效风冷高炉风口，其特征在于：构建所述第二间隙的外壁相应于每个所述的冷气通道设有多组叉排肋。

6.根据权利要求5所述的高效风冷高炉风口，其特征在于：所述叉排肋与风口轴线呈30-45度。

7.根据权利要求4所述的高效风冷高炉风口，其特征在于：所述冷气通道为曲线形。

8.根据权利要求7所述的高效风冷高炉风口，其特征在于：所述冷气输送通道尾部设有一与构建冷气输送通道的本体可拆连接的耐高温顶盖(4)。