CN101962697B - 氧煤喷枪风口组合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧煤喷枪风口组合装置，包括氧煤喷枪、送风装置和风口部件，所述风口部件具有横向贯通的容置腔，在所述风口部件的侧壁内设有冷却水通道，所述风口部件的容置腔通过横向设置的隔板至少分隔成第一通道和第二通道，所述氧煤喷枪插装于所述第一通道，并且所述氧煤喷枪的至少一部分与所述风口部件的侧壁相接触，所述送风装置插装于所述第二通道。本发明的氧煤喷枪包括喷煤枪体和固定套管，在所述喷煤枪体的喷口外侧设有导流套，导流套具有煤粉通槽和多条螺旋状的气体通槽。本发明能够有效地提高冷却效果，延长设备使用寿命，并且提高了煤粉燃烧效率和设备运行的安全可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高炉炼铁工艺中的氧煤喷枪风口组合装置，尤其涉及一种能够将高炉中喷煤系统的氧煤喷枪与炉体系统的风口部件相结合的氧煤喷枪风口组合装置。
背景技术
在高炉炼铁工艺中，通常使用喷煤枪为高炉燃烧系统提供煤粉，利用煤粉与空气在炉内混合燃烧为高炉提供热量。目前，现有的喷煤枪根据结构不同可分为单管喷枪、空冷喷枪和氧煤喷枪，具体为：
1、单管喷枪，请参考图1，为现有的单管喷枪的结构示意图。如图1所示，现有的单管喷枪105安装在高炉的送风装置103上，并送风装置103和单管喷枪105设置于高炉的风口部件内，单管喷枪105延伸至风口部件的出口端。其中，风口部件呈锥状套筒结构，由依次套接的风口大套104、风口中套102和风口小套101构成；单管喷枪105与送风装置103由风口大套104进入风口部件，经风口中套102延伸至风口小套101，单管喷枪105喷出的煤粉与送风装置103出口送出的空气在喷枪外相混合后，进入高炉内燃烧。现有的单管喷枪具有结构简单的优点，但由于煤粉在燃烧时，高炉的炉内温度升高，同时高炉的风口部件和单管喷枪的温度也升高。为了使风口部件不会因温度过高而受损，在风口部件的风口大套104、风口中套102和风口小套101内均开设有冷却水通道106，通过向冷却水通道106注入循环冷却水，达到使风口部件冷却的功效。然而，由于单管喷枪105没有设置冷却水通道，导致单管喷枪的温度过高，容易损坏，使用寿命较短。
2、空冷喷枪，为了解决单管喷枪使用时温度过高的缺陷，现有的空冷喷枪是在喷煤枪体的外部设置套筒，在套筒内壁与喷煤枪体外壁之间形成气体通道并通入空气，利用空气的流动带走喷煤枪体的热量，从而达到对枪体的冷却作用。虽然现有的空冷喷枪能够对枪体起到一定的冷却功能，但是其冷却效果不够理想，不能满足高炉作业中对喷煤枪的冷却需求。并且，喷煤枪体中喷出的煤粉与空气混合燃烧，导致煤粉的燃烧效率较低。
3、氧煤喷枪，其结构与空冷喷枪较为相似，也是在喷煤枪体的外部设置套筒，不同之处在于，套筒内壁与喷煤枪体外壁之间的气体通道中通入氧气，这样枪体中喷出的煤粉与氧气混合燃烧，提高了煤粉的燃烧效率。但是其也存在一些不足之处：首先，由于现有的氧煤喷枪仅利用气体流动进行冷却，气流的热交换量较小，因此氧煤喷枪的冷却效果仍然不够理想，喷煤枪体温度较高，容易损坏，导致喷枪的使用寿命较短；其次，由于氧煤喷枪的喷煤枪体出口受到气流的冲击，使得喷煤枪体出口处磨损严重，进一步缩短了喷枪的使用寿命较短，再次，通过氧煤喷枪直流喷射出的煤粉与氧气相混合时，混合的均匀度较低，使得煤粉燃烧不够充分，降低了煤粉的燃烧效率；另外，由于氧气的纯度较高，在燃烧时存在一定的安全隐患，影响设备的安全可靠性，并且在检修时需要喷煤将枪体从套筒中拔出，容易出现热风倒灌的现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧煤喷枪风口组合装置，该装置能够有效地提高冷却效果，延长设备使用寿命，并且能够提高煤粉燃烧效率、提高设备运行的安全性。
为达到上述目的，本发明提出的一种氧煤喷枪风口组合装置，包括氧煤喷枪、送风装置和风口部件，所述风口部件具有横向贯通的容置腔，在所述风口部件的侧壁内设有冷却水通道，所述风口部件的容置腔通过横向设置的隔板至少分隔成第一通道和第二通道，所述氧煤喷枪插装于所述第一通道，并且所述氧煤喷枪的至少一部分与所述风口部件的侧壁相接触，所述送风装置插装于所述第二通道。
如上所述的氧煤喷枪风口组合装置，其中，所述氧煤喷枪包括喷煤枪体和套设于该喷煤枪体外部的固定套管，所述喷煤枪体与所述固定套管之间形成气体通道，在所述固定套管内、喷煤枪体的喷口外侧设有导流套，在所述导流套的中心开设有煤粉通槽，所述煤粉通槽与所述喷煤枪体相连通，在所述导流套内、所述煤粉通道的外部开设有多条气体通槽，所述气体通槽与所述气体通道相连通。
如上所述的氧煤喷枪风口组合装置，其中，所述气体通槽呈螺旋状。
如上所述的氧煤喷枪风口组合装置，其中，所述喷煤枪体的喷口中心线与所述送风装置的出口端的中心轴线呈预定的角度。
如上所述的氧煤喷枪风口组合装置，其中，所述预定的角度为10°～12°。
如上所述的氧煤喷枪风口组合装置，其中，所述固定套管与所述喷煤枪体可拆装的连接。
如上所述的氧煤喷枪风口组合装置，其中，在所述喷煤枪体上设有用于防止热风倒灌的止回阀。
如上所述的氧煤喷枪风口组合装置，其中，所述固定套管上开设有氧气接口和氮气接口。
如上所述的氧煤喷枪风口组合装置，其中，所述风口部件呈锥状套筒结构，由依次套接的风口大套、风口中套和风口小套构成，所述隔板设在所述风口小套内，所述隔板和所述风口大套、风口中套和风口小套内分别开设有所述冷却水通道，所述氧煤喷枪夹紧固定于所述隔板与所述风口小套之间。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：
1、本发明通过在风口部件中设置隔板，以形成第一通道和第二通道，使得氧煤喷枪、送风装置和风口部件结合为一体结构，从而利用现有风口部件的冷却水结构对喷煤枪体进行冷却，满足了喷煤枪体的冷却需要并延长了其使用寿命。
2、本发明在氧煤喷枪的喷煤枪体的喷口处设置具有螺旋形气体通槽的导流套，使得气体通道内的氧气经过导流套形成螺旋状气流，再与煤粉进行混合，具有混合均匀的有益效果，从而提高了煤粉的燃烧效率，同时减小了喷煤枪体喷口处部件的磨损，进一步延长了使用寿命。
3、本发明的喷煤枪体与固定套管通过法兰相连接，能够实现快速、方便的换枪。
4、本发明在所述固定套管上开设有氧气接口和氮气接口。当出现紧急状况时，通过氮气接口向固定套管内的气体通道提供氮气，同时人工关闭供氧装置，实现氮气与氧气的快速切换，提高了设备的安全可靠性。
5、本发明在所述喷煤枪体上设有止回阀，止回阀能够起到及时切断固定套管内部通路的作用，从而防止热风倒灌现象的发生。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1为现有的单管喷枪的结构示意图；
图2为本发明氧煤喷枪风口组合装置的结构示意图；
图3为本发明的氧煤喷枪的剖面结构示意图；
图4为本发明的氧煤喷枪的侧视结构示意图。
现有技术：
101-风口小套；102-风口中套；103-送风装置；104-风口大套；105-单管喷枪；106-冷却水通道。
本发明：
1-氧煤喷枪；11-喷煤枪体；12-固定套管；13-气体通道；14-导流套；141-煤粉通槽；142-气体通槽；2-送风装置；3-风口部件；31-容置腔；33-隔板；34-第一通道；35-第二通道；36-风口大套；37-风口中套；38-风口小套；4-冷却水通道；5-法兰；6-止回阀；7-氧气接口；8-氮气接口。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
请参考图2，为本发明氧煤喷枪风口组合装置的结构示意图。如图所示，本发明氧煤喷枪风口组合装置包括，氧煤喷枪1、送风装置2和风口部件3，所述风口部件3具有横向贯通的容置腔31，用以容纳氧煤喷枪1和送风装置2。在所述风口部件3的侧壁内设有冷却水通道4，利用外部的循环冷却水流经该冷却水通道4可带走风口部件3的热量，从而起到为风口部件3冷却的作用。在本发明中，所述风口部件3的容置腔31通过横向设置的隔板33分隔成第一通道34和第二通道35，其中所述送风装置2插装于所述第二通道35，通过风口部件3向高炉输送热风。所述氧煤喷枪1插装于所述第一通道34并与所述风口部件的侧壁相接触，这样利用风口部件3的侧壁内流经冷却水通道4的冷却水与氧煤喷枪1进行热交换，从而带走氧煤喷枪1的热量，起到对氧煤喷枪1的冷却作用。本发明通过在容置腔31内设置一隔板33，使得氧煤喷枪1夹紧固定于风口部件3的侧壁32与隔板33之间，使得风口部件3侧壁内的循环冷却水能够对氧煤喷枪1起到冷却的功效，降低了氧煤喷枪的温度，延长了氧煤喷枪的使用寿命。但本发明也不限于此，根据实际需要，在风口部件3的容置腔31内可以设置多个隔板33，将容置腔31分隔成多个通道，只要保证氧煤喷枪能够夹紧于具有冷却水通道4的风口部件与隔板33之间即可。
作为本发明一种可选的实施方式，请一并参考图3、4，分别为本发明的氧煤喷枪的剖面结构示意图和侧视结构示意图。如图1、3、4所示，氧煤喷枪1由风口部件的容置腔31的进口端插入容置腔31内，并延伸至容置腔31的出口端。在本实施中，所述氧煤喷枪1包括喷煤枪体11和套设于该喷煤枪体11外部的固定套管12，在所述喷煤枪体11与所述固定套管12之间形成气体通道13，以便氧气能够通过该气体通道13吹至氧煤喷枪1的出口端并与煤粉相混合燃烧。在所述固定套管12内、喷煤枪体11的喷口外侧设有导流套14，在所述导流套14的中心开设有贯通的煤粉通槽141，该煤粉通槽141与所述喷煤枪体11相连通，使得煤粉由喷煤枪体11的喷口喷出之后，能够沿煤粉通槽141流向氧煤喷枪1的出口端及风口部件3的出口端；在所述导流套14内、所述煤粉通道141的外部开设有多条螺旋状的气体通槽142，所述气体通槽142与所述气体通道13相连通，这样氧气通过气体通道13进入各个螺旋状的气体通槽142内，形成多条螺旋状气流。煤粉通槽141与气体通槽142在导流套14内不连通，因此，煤粉与螺旋状的氧气流在喷射出导流套14后，在氧煤喷枪1的出口端外侧混合，由于氧气流呈螺旋状，因此煤粉与能够与氧气均匀混合并充分燃烧，从而提高了煤粉燃烧效率，并且在喷煤枪体11的外侧设置导流套14，减少了喷煤枪体喷口处的磨损，延长了氧煤喷枪的使用寿命。但本发明也不限于采用螺旋状的气体通槽，也可以采用直线性的气体通槽或其它适宜形状的气体通槽，只要能够起到减少了喷煤枪体喷口处的磨损，延长氧煤喷枪使用寿命的作用即可。
进一步的，如图1所示，所述喷煤枪体11喷口的中心线与所述送风装置2的出口端的中心轴线呈预定的角度，从而使得送风装置2吹出的热风与煤粉充分混合，有利于提高煤粉的燃烧效率。其中，所述预定的角度优选为10°～12°。
进一步的，为了拆装方便，所述固定套管12与所述喷煤枪体11之间通过法兰5相连接，从而使得喷煤枪体11与固定套管12之间能够方便地进行拆装，便于检修。但本发明也不限于此，喷煤枪体11与固定套管12之间还可以采用其他公知的可拆装的连接方式，例如螺栓连接、卡接等，只要保证喷煤枪体11与固定套管12能够方便、快捷的拆装即可。
进一步的，在所述喷煤枪体11上设有止回阀6，用于在检修或更换煤枪体过程中，拔出喷煤枪体11时，止回阀6能够切断固定套管内的通路，防止热风倒灌。止回阀6可以采用弹子阀或其他公知的止回阀，只要保证在检修或更换喷煤枪体时，止回阀能够及时切断固定套管内的通路，防止热风倒灌即可。上述止回阀的具体结构和工作原理均为公知技术，在此不再详细描述。
进一步的，所述固定套管12上开设有氧气接口7和氮气接口8。其中，外部供氧装置通过氧气接口7向固定套管12内的气体通道13提供氧气；而当出现紧急状况时，外部供氮装置通过氮气接口8向固定套管12内的气体通道13提供氮气，同时人工关闭供氧装置，从而实现氮气与氧气的快速切换，提高了设备的安全可靠性。
作为本发明一种可选的实施方式，所述风口部件3呈锥状套筒结构，由依次套接的风口大套36、风口中套37和风口小套38构成，风口大套36的侧端开口为风口部件3的进口端，而风口小套38的侧端开口为风口部件3的出口端。在本实施例中，所述隔板33沿轴向(图1中为横向)设在所述风口小套38内，所述隔板33和所述风口大套36、风口中套37和风口小套38内分别开设有所述冷却水通道4，所述氧煤喷枪1夹紧固定于所述隔板33与所述风口小套38之间。这样，氧煤喷枪1与隔板33和风口小套38表面相接触，冷却水通道4内的冷却水通过风口小套38和隔板33将冷量传递至氧煤喷枪1，达到对氧煤喷枪1的冷却功效，进而延长了氧煤喷枪的使用寿命。同时，由于氧煤喷枪1接近于风口大套36和风口中套37设置，因此风口大套36和风口中套37的冷却水也能够通过辐射的方式与氧煤喷枪1进行热交换，从而进一步为氧煤喷枪冷却，提高了氧煤喷枪的冷却效果并延长了使用寿命。
另外，本发明也不限于采用氧煤混合燃烧的方式为高炉提供热量，根据实际工况需要，本发明的喷枪也可以喷吹可燃气体，利用可燃气体与气体通道内可通入的空气、纯氧或还原剂进行混合燃烧，从而扩大了本发明的使用范围。
本发明的工作原理是：本发明利用热交换原理，通过在风口部件3中设置隔板，以形成第一通道34和第二通道35，使得氧煤喷枪1、送风装置2和风口部件3结合为一体结构，从而利用现有风口部件的冷却水结构对喷煤枪体进行冷却，满足了喷煤枪体的冷却需要并延长了其使用寿命。并且，本发明在氧煤喷枪1的喷煤枪体11的喷口处设置具有螺旋形通槽的导流套14，使得气体通道13内的氧气经过导流套14形成螺旋状气流，再与煤粉进行混合，能够达到混合均匀的效果，从而提高了煤粉的燃烧效率，同时减小了喷煤枪体喷口处部件的磨损，进一步延长了使用寿命。在安装时，将氧煤喷枪1和送风装置2分别安装固定于风口部件3的第一通道34和第二通道35内，使得氧煤喷枪1、送风装置2和风口部件3形成为一体结构。在使用时，利用送风装置2通过风口部件3的出口端向高炉内吹入热风，同时在氧煤喷枪1的气体通道13内通入氧气，煤粉通过氧煤喷枪1的喷煤枪体11输送至风口部件3的出口端，并与经过导流套14后形成的螺旋状氧气流充分混合并燃烧，以为高炉提供热量。在煤粉燃烧时，喷煤枪体11的喷口端受热升温，此时利用风口部件3中的冷却水结构为喷煤枪体11进行冷却。随着工况的变化，现场操作人员可随时根据煤粉在风口的燃烧情况，方便的进行换枪。换枪时，只需将法兰5松开，将喷煤枪体11从固定套管12中拔出，实现快速、方便的换枪。在拔出喷煤枪体11时，止回阀6能够起到及时切断固定套管内部通路的作用，从而防止热风倒灌现象的发生。当出现紧急状况时，通过氮气接口8向固定套管12内的气体通道13提供氮气，同时人工关闭供氧装置，实现氮气与氧气的快速切换，提高了设备的安全可靠性。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种氧煤喷枪风口组合装置，包括氧煤喷枪、送风装置和风口部件，所述风口部件具有横向贯通的容置腔，在所述风口部件的侧壁内设有冷却水通道，其特征在于，所述风口部件的容置腔通过横向设置的隔板至少分隔成第一通道和第二通道，所述氧煤喷枪插装于所述第一通道，并且所述氧煤喷枪的至少一部分与所述风口部件的侧壁相接触，所述送风装置插装于所述第二通道。
2.如权利要求1所述的氧煤喷枪风口组合装置，其特征在于，所述氧煤喷枪包括喷煤枪体和套设于该喷煤枪体外部的固定套管，所述喷煤枪体与所述固定套管之间形成气体通道，在所述固定套管内、喷煤枪体的喷口外侧设有导流套，在所述导流套的中心开设有煤粉通槽，所述煤粉通槽与所述喷煤枪体相连通，在所述导流套内、所述煤粉通道的外部开设有多条气体通槽，所述气体通槽与所述气体通道相连通。
3.如权利要求2所述的氧煤喷枪风口组合装置，其特征在于，所述气体通槽呈螺旋状。
4.如权利要求2所述的氧煤喷枪风口组合装置，其特征在于，所述喷煤枪体的喷口中心线与所述送风装置的出口端的中心轴线呈预定的角度。
5.如权利要求4所述的氧煤喷枪风口组合装置，其特征在于，所述预定的角度为10°～12°。
6.如权利要求2所述的氧煤喷枪风口组合装置，其特征在于，所述固定套管与所述喷煤枪体可拆装的连接。
7.如权利要求2所述的氧煤喷枪风口组合装置，其特征在于，在所述喷煤枪体上设有用于防止热风倒灌的止回阀。
8.如权利要求2所述的氧煤喷枪风口组合装置，其特征在于，所述固定套管上开设有氧气接口和氮气接口。
9.如权利要求1至8中任一项所述的氧煤喷枪风口组合装置，其特征在于，所述风口部件呈锥状套筒结构，由依次套接的风口大套、风口中套和风口小套构成，所述隔板设在所述风口小套内，所述隔板和所述风口大套、风口中套和风口小套内分别开设有所述冷却水通道，所述氧煤喷枪夹紧固定于所述隔板与所述风口小套之间。
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- 2010-11-01 CN CN2010105294179A patent/CN101962697B/zh active Active
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