CN102607275A - 火焰喷补式喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种火焰喷补式喷嘴，是工业炉、窑的耐火内衬处于高温状态下，对其进行火焰喷补时，而使用的火焰喷补装置的设备部件。由内套管、外套管、螺母、调节挡板、耐高温套管、外卡套、螺栓、嵌入式套管、内喷嘴、螺旋片、支撑座套等零件组成。氧气和携有被流化固体粉状材料的燃气，由外部分别输送至喷嘴。喷出之前，喷嘴使氧气与燃气、燃料在不燃烧的情况下，进行快速、充分的预混合，喷出时即刻呈高速旋转式火焰，燃烧迅速、稳定性好、温度高、能形成快速散开式短火焰。耐火喷补料在喷嘴出口处，同样呈强旋转式螺旋状喷出，散开面积大。符合火焰喷补工艺的要求。

Description

火焰喷补式喷嘴

技术领域

本发明涉及一种工业炉、窑耐火内衬处于高温状态下，对其进行火焰喷补时，而使用的火焰喷补装置的重要设备部件。

背景技术

工业炉、窑在生产过程中，其耐火内衬壁的厚度会逐渐减小，当接近到不能维持安全生产的程度，或局部出现严重损坏无法继续使用。此时必须拆除不能使用的旧耐火内衬，重新砌筑新的耐火内衬，满足安全生产要求。实际上不论砌筑的耐火内衬所使用的耐火材料品质优劣程度如何，在生产过程中，被有效消耗仅占小部分，而其余大部分被拆除后，作为再利用率极低的次生耐火材料清理掉。喷补是提高内衬耐火材料利用率重要途径。但是，目前对常温状态下的耐火内衬壁广泛采用的干法、半干法、湿法非常有效的喷补方式，不能应用到处于高温状态下的耐火内衬壁的喷补。这些喷补方式都无法使喷补料粘附到高温状态下的耐火内衬壁上。

新发明的火焰喷补装置，能较好的满足处于高温状态下的耐火内衬壁的喷补。火焰喷补装置将需要喷补的内衬壁喷补处的局部，继续用高温火焰加热到熔融状态，同时向喷补处的内衬壁表面连续不断喷耐火喷补料。当喷补料接触到熔融状态内衬壁就会被吸附，并镶嵌在里面成为一体。使减薄的耐火内衬壁得到恢复加厚，也可以使局部有严重损坏的内衬壁得到修复。从而使耐火内衬能够持续使用，延长其寿命，减少耐火材料使用量，降低工业炉、窑维护、维修成本。火焰喷补装置是通过其部件火焰喷补式喷嘴，将氧气与燃气和燃料混合喷出，在空中迅速燃烧产生的高温火焰，同时被流化的固体粉状喷补料随燃气高速喷出，喷补到耐火内衬壁表面。

发明内容

本发明火焰喷补式喷嘴是火焰喷补装置的重要部件，其主要特征：通过火焰喷补装置系统，被分别输送到喷嘴里的氧气与燃气、燃料在喷出之前，不燃烧情况下能进行快速、充分的预混合。喷嘴出口处呈现强旋转式火焰，燃烧迅速、稳定性好、温度高，能形成快速散开式短火焰。这种短火焰的特点：减少向周围空间散热，同时使喷补处的耐火内衬壁加热面积增大，而且升温快，热效率高。喷补料在喷嘴出口处同样呈现强旋转式螺旋状喷出，得到迅速散开，在接触内衬壁表面不产生堆积，散开面积大，与火焰喷补工艺要求相吻合。喷嘴整体抗高温能力特强，喷嘴工作时处在工业炉炉膛内的高温环境中，出口处燃烧的高温火焰紧邻着喷嘴，同时火焰遇到所喷补的内衬壁阻止，反卷部分将包围喷嘴。喷嘴的中、后部位利用其内部高速气流进行自冷却，前端采用抗高温能力特强的耐火材料材质制作的耐高温套管，满足工作要求。喷嘴能使输送来的氧气保持高压、低流速状态，使得输送氧气的钢管，在满足需要使用的流量、保证安全前提下，减小其管径和外形尺寸。经过喷嘴后，氧气转变成低压、高速旋转螺旋式气流，发挥着多方面重要作用。在输送氧气压力保持不变的状态下，喷嘴可以改变喷出的氧气流量，从而使氧气流量能调整到有利于火焰喷补最佳范围之内。氧气与燃气、燃料在喷嘴内部混合气流的轴向流速，调整到其火焰燃烧速度5～10倍，一方面防止喷嘴内部产生回火危险现象，另一方面高速喷出的混合气流，可以防止喷补料撞击到内衬壁表面，反弹坠落并粘附在喷嘴出口处，阻塞喷嘴。喷嘴出口处的高温，使紧邻的耐火材料材质制作的套管容易损坏，需要经常性的更换。而喷嘴维护、维修方便，能快速、简便更换其部件耐火材料材质的耐高温套管。火焰喷补装置的运行需要人员现场看管，当操作人员离开工作现场，必须停止火焰燃烧及喷补。工作时通过移动、旋转喷嘴，改变喷补耐火内衬壁的部位，调节喷嘴出口到内衬壁之间的距离，并随时关注和调整氧气、燃气的压力、流量等，使火焰喷补始终处于最佳状态。

附图说明

图1是火焰喷补式喷嘴主视剖面示意图；

图2是火焰喷补式喷嘴B向视图；

图3是氧气流旋转原理A-A剖视图。

图中：1.内套管，2.外套管，3.螺母，4.调节挡板，5.耐高温套管，6.外卡套，7.螺栓，8.嵌入式套管，9.内喷嘴，10.螺旋片，11.支撑座套。

具体实施方式

结合附图和实施例对本发明进一步说明：

如图1、3所示，火焰喷补式喷嘴通过内套管(1)和外套管(2)组成的双层套管，与火焰喷补装置主体相连，并支撑喷嘴。由火焰喷补装置主体提供的氧气和携有被流化固体粉状材料的燃气，分别通过双层套管的内、外层输送至喷嘴，燃气在内层，氧气在外层。携有被流化固体粉状材料的燃气通过与内套管(1)相连接的内喷嘴(9)喷出，进入耐高温套管(5)内孔通道的混合区。具有恒定压力的氧气由内套管(1)外层和外套管(2)内层组成的通道，进入由内喷嘴(9)、嵌入式套管(8)和螺旋片(10)组成的多个并列狭窄螺旋型风道。在螺旋片(10)两侧的氧气从高压转变为近于常压的低压状态，氧气由轴向高压、低速输送，转为低压、高速旋转螺旋状喷出，同样进入耐高温套管(5)内孔通道的混合区。在混合区内高速旋转的氧气流与燃气、固体粉状燃料、喷补料进行充分的预混合，同时也使得混合气流和固体粉料，从耐高温套管(5)内呈高速旋转螺旋状喷出。通过改变调节挡板(4)内孔径的大小，在保持输送氧气压力基本恒定不变，从而改变喷出的氧气流量多少。使得在耐高温套管(5)内通道的混合区的混合气流轴向流速，控制在其火焰燃烧速度的5～10倍。耐高温套管(5)内孔通道的混合区轴向距离是其内孔径的3～6倍，以保证氧气与燃气、燃料在不产生燃烧情况下，基本混合均匀。混合气流以及耐火喷补料从耐高温套管(5)内喷出，即刻螺旋式散开，火焰燃烧迅速，加热喷补区耐火内衬壁热效率高，喷补料散开到内衬壁表面的面积大，非常符合工业炉、窑耐火内衬火焰喷补工艺的要求。

如图1、2所示，支撑座套(11)与外套管(2)连接，内喷嘴(9)与内套管(1)连接。火焰喷补式喷嘴工作时产生的作用力消除、移动喷嘴以及旋转喷嘴，都是通过内套管(1)和外套管(2)组成的双层套管，由火焰喷补装置的其它设备协作完成。嵌入式套管(8)以紧配合的形式镶嵌在支撑座套(11)的内孔里。调节挡板(4)被支撑座套(11)和耐高温套管(5)夹紧定位。耐高温套管(5)的外锥面被外卡套(6)的内锥孔卡住，而外卡套(6)通过螺栓(7)和螺母(3)与支撑座套(11)连为一体。螺旋片(10)的内侧与内喷嘴(9)的外表面连接，螺旋片(10)的外侧与嵌入式套管(8)的内孔，成可脱离式无间隙配合。由于火焰喷补式喷嘴工作时，螺旋片(10)的两端氧气压力差较大，螺旋气道内的氧气流速非常高。在接触到高流速氧气部件，如嵌入式套管(8)、内喷嘴(9)、螺旋片(10)、调节挡板(4)等，都采用抗氧性能最佳的金属材质紫铜制作。耐高温套管(5)紧邻燃烧的高温火焰，也是遭耐火内衬壁阻挡而产生反卷火焰高温侵蚀最严重部件，则采用耐火材料材质制作，同时具有抗高温、抗氧化性能较好的非金属材料。

Claims (4)

1.一种火焰喷补式喷嘴，其特征在于它包括内套管(1)、外套管(2)、螺母(3)、调节挡板(4)、耐高温套管(5)、外卡套(6)、螺栓(7)、嵌入式套管(8)、内喷嘴(9)、螺旋片(10)、支撑座套(11)；

所述支撑座套(11)与外套管(2)连接，内喷嘴(9)与内套管(1)连接；火焰喷补式喷嘴工作时产生的作用力消除、移动喷嘴以及旋转喷嘴，都是通过内套管(1)和外套管(2)组成的双层套管协作完成；嵌入式套管(8)以紧配合的形式镶嵌在支撑座套(11)的内孔里；调节挡板(4)被支撑座套(11)和耐高温套管(5)夹紧定位；耐高温套管(5)的外锥面被外卡套(6)的内锥孔卡住，而外卡套(6)通过螺栓(7)和螺母(3)与支撑座套(11)连为一体；螺旋片(10)的内侧与内喷嘴(9)的外表面连接，螺旋片(10)的外侧与嵌入式套管(8)的内孔，成可脱离式无间隙配合；由内喷嘴(9)、嵌入式套管(8)和螺旋片(10)组成的多个并列狭窄螺旋型风道。

2.根据权利要求1所述的火焰喷补式喷嘴，其特征是：所述嵌入式套管(8)、内喷嘴(9)、螺旋片(10)、调节挡板(4)等部件，都采用抗氧性能较佳的金属材质紫铜制作。

3.根据权利要求1所述的火焰喷补式喷嘴，其特征是：所述耐高温套管(5)采用同时具有较好的抗高温和抗氧化性能的非金属材料，耐火材料材质制作。

4.根据权利要求1所述的火焰喷补式喷嘴，其特征是：所述调节挡板(4)内孔径的大小改变，在保持输送氧气压力基本恒定不变，从而改变喷出的氧气流量多少。

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