CN103361456A - 高炉风口 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉风口，包括管状的内壳、同轴地设置于该内壳外，并具有前端盘的外壳，以及接于外壳后端，并与所述内壳配合的底盘，从而在内壳、外壳和底盘间形成第一空间；在所述第一空间内，中间保温结构被设置，形成环套内壳前部的前部隔热腔，并在前端隔热腔后外侧形成用于隔热的以内壳轴线为轴的环形的第二空间。依据本发明的高炉风口在满足高炉风口具有比较高的使用寿命的情况下，能够满足高炉风口的正常使用。

Description

高炉风口

技术领域

本发明涉及涉及一种高炉风口。

背景技术

高炉风口的最新技术表现在中国第CN102212632A号发明专利申请公开文本中，其整体内容被引用至此。且为了本领域的技术人员系统的了解高炉风口，对高炉风口的技术现状描述如下：

高炉风口应用领域：高炉风口是应用于高炉炼铁进风系统最后环节的一个重要设备,它安装于炉腹与炉底之间的炉墙中，部分前段伸入炉内，直接受到液态渣铁的热冲蚀和掉落热料，以及运动粉煤的严重磨损，容易失效，更换风口导致高炉休风，降低了高炉炼铁产量，因此，高炉风口改进的主要路线在于提高高炉风口的使用寿命，降低风口的使用成本，并保证使用和操作的连续性。 

高炉风口是炼铁厂高炉上的关键工艺件，由高炉风口吹入高温热风和喷入的粉煤，以及各个料层之间的焦炭氧化燃烧生成CO，在高温上升中还原出原来以氧化物形态存在的铁。 

高炉风口的使用环境极端恶劣，不但要承受约1500度以上的高温辐射，还要承受高温铁流的冲刷及炉料、炉渣的磨损，因此根据不同的高炉工况和不同的使用要求、经济要求，设计了多种结构和表面处理的高炉风口。 

依据现有技术，高炉风口的主要结构有：空腔水冷风口、双腔旋流风口、贯流式风口、双进双出风口、偏心式风口。虽然高炉风口种类繁多，但它们都是水冷式高炉风口。因高炉风口是通过水冷却保持风口本体运行于低温状态，以保持高炉风口较高的强度和刚度。材质的选择目前主要是高纯紫铜，对材质要求非常高。

同时水冷高炉风口主要采用双筒式结构，即内圆筒为进入高炉的高温空气通道，外筒与内筒之间的通道通冷却水，以冷却壁面，一般采用导热性能好的铜材料制作风口，外表面还要再进行其它处理。但是这样的结构及对策必然还会产生如下问题：1、冷却水带走高炉内部很多热量，也带走流过风口内筒高温空气的部分热量，降低了热能的利用效率，不利于节能，不符合当今的能源政策；2、为保证进风口维持在较低的温度，需要大量的冷却水，虽然采用循环技术，但是同样存在水的损耗，加剧了水资源短缺这一世纪问题。同时使用大量水也必然造成水的污染；3、使用高性能材料必然带来高的成本，给用户带来经济上的负担。

中国CN1609236A号专利公布公开了一种风冷高炉风口，该风口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，暴露的射流孔非常容易为铁渣等杂质所堵塞。为了防止风口过快失效，通常需要大量冷却风进行冷却，它势必大大消弱从风口中心筒喷入高炉风的用量，严重影响高温空气和其中粉煤喷入高炉的深度，影响高炉正常运行。

为此，中国CN101698893A号专利公布所公开的高效风冷高炉风口构建所说冷气输送通道的内壁设有所说的主喷孔和射流孔，从冷气进口流入的冷空气沿所述间隙流动用于对冷却通道[主燃气管，主燃通道在最里面，是一个圆筒状通道，从主喷孔进入冷却通道，以冷却风口外壳，这是我们设计的最关键部分]降温，而射流孔主要用来对从主喷口喷入冷却通道中的气体进行扰流，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。不过该申请所公开的上述结构中冷气输送通道的供气部分为冷气进口，所形成压力必然不均匀，导致风口冷却不均匀，可能会造成局部过热，从而会造成局部失效而导致整个风口的失效。

作为进一步改进的表现在中国第CN102212632A号发明专利申请公开的技术方案引入环形的底压力腔，也就是类似于在直吹管上设一个轴环的结构，环绕在直吹管的周向，能够将冷气源送入的冷气分散在底压力腔，使冷气输送通道在周向上的气体压力分布尽可能的均匀，能够相对均匀的对风口进行冷却，减轻冷却不均匀的工况，防止局部过早的失效，从而相比于既有的风冷高炉风口，使用寿命大大延长。

然而，然而，由于冷却气流的通道过多的使用了弯管，造成风压逐级减小，在动力源提供给冷风动力一定的情况下，产生本领域常说的无风状态。

因此，有必要对高炉风口做出进一步的改进，使高炉风口使用寿命与功能表达趋于平衡。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种新的高炉风口结构，在满足高炉风口具有比较高的使用寿命的情况下，能够满足高炉风口的正常使用。

本发明采用以下技术方案：

一种高炉风口，包括管状的内壳、同轴地设置于该内壳外，并具有前端盘的外壳，以及接于外壳后端，并与所述内壳配合的底盘，从而在内壳、外壳和底盘间形成第一空间；

在所述第一空间内，中间保温结构被设置，形成环套内壳前部的前部隔热腔，并在前端隔热腔后外侧形成用于隔热的以内壳轴线为轴的环形的第二空间。

依据上述结构的高炉风口采用结构隔热的方式以保护风口功能部件，即保护其中的内壳。常规的高炉风口都有功能性的用于输送空气、煤粉的管状的内壳，然后是套装在内壳上用于保护内壳的外壳，而底盘构成连接基体，外壳前端设置带有中心孔的前端盘，中心孔用于内壳穿出，且内壳前端面与前端盘平齐，这样就会在内壳、外壳和底盘之间形成一个隔热和/或散热的第一空间。

依据上述结构，前部隔热腔被设置，主要直接隔离炉内高温对内壳前部的侵蚀，同时，环形的第二空间则从周向对内壳形成保护，且前部隔热腔与第二空间梯级设置，具有更加的保护作用。

由于上述结构不会增加流阻，不影响内壳功能的表达，能够保证风口的正常使用。且如前所述，这种结构也具有对内壳的比较好的保护作用。

上述高炉风口，在所述第二空间和前部隔热腔内填充有保温材料。

根据权利要求1所述的高炉风口，其特征在于，所述前部隔热空间被分隔成前后两个部分，且前部空间大于后部空间。

上述高炉风口，用于所述底盘套接所述内壳的内孔向前轴向延伸至所述前部隔热腔而形成延伸部，所述第二空间则环套在该延伸部中前部。

上述高炉风口，所述延伸部内部形成[有]散热腔，并在底盘的盘体部分形成有轴向的连通孔，以连通外部冷却通道与所述散热腔。

上述高炉风口，所述保温结构通过保温材料形成的壁毗连第二空间构造物形成。

上述高炉风口，在外壳一侧的底盘上形成有T型槽，而外壳相应形成有能够从T型槽槽口插入，且端部具有径向延伸的舌板；同时，所述保温结构也含有延伸到所述T型槽内并径向延伸的限位板，一宽度大于T型槽槽口的插板插入限位板前侧面、舌板前侧面与T型槽间形成限位。

上述高炉风口，散热腔内外壁面上设有强化换热作用的肋片。

上述高炉风口，所述内壳的后端与所述底盘形成凸曲面配合。

上述高炉风口，所述内壳包覆有延伸到内壳前端后侧的耐热合金。

附图说明

图1为依据本发明的一种高炉风口的左视结构示意图。

图2为图1的A-A剖视结构示意图。

图3为图2的C-C剖视结构示意图。

图4为图1的B-B剖视结构示意图。

图中：1、底盘，2、外筒，3、内筒，4、连接体，5、连接槽，6、中间保温层，7、外壳，8、连接筋，9、密封面，10、隔热腔，11、内壳，12、金属圆筒，13、散热腔，14、固定件，15、插板。

具体实施方式

参照说明书附图2，一个内壳11，用于输送高温空气或者煤粉，用于高炉不同的工艺阶段工艺实现的需要。内壳需要保护，图中，带有前端盘的外壳7套装在内壳11上，采用匹配高炉炼钢的耐高温、耐磨的复合材料制作。

依据本发明，一种高炉风口被更具体的表现在说明书附图1至4中，其中的内壳11为管状结构，构成输送通道。用于对该内壳11进行保护的外壳7被同轴地设置于该内壳11外，并具有前端盘，前端盘与外壳的其他部分可以整体成型，主要是为了避免不必要的连接，在高温条件下，连接环节应尽可能的减少，否则会增加制造的难度和设计的成本。

在图2的左边，设有一个底盘1，作为基座，外壳7被固定，同时，内壳至少前端与前端盘连接，后端与底盘1连接，形成稳定的连接结构。从而在内壳、外壳和底盘间形成第一空间。

第一空间的大小和结构形式可以根据工作温度和高炉空间大小进行选择，工作温度主要参考两个温度点，一个是800摄氏度，另一个是1200摄氏度，依据不同的工作温度，第一空间的结构会有不同的配置，相关配置结构表现在以下方面。

其共有的部分主要表现在隔热结构上，在所述第一空间内，中间保温结构被设置，如图2中所示的中间保温层6把第一空间分割，形成环套内壳前部的前部隔热腔，图2中的隔热腔10，并在前端隔热腔后外侧形成用于隔热的以内壳轴线为轴的环形的第二空间，如图2中的连接槽。

第二空间和隔热腔10都是换装结构，被换套的部分自然包括内壳11，形成周向的保护，显然，前部隔热腔也用于前部热流的冲击的防护。

隔热空间并没有被简单的隔离，如图2所示，中间保温层含有套体部分，紧贴外壳设置，形成环套的空间，还含有径向延伸的部分，或者或盘形部分，用于前端隔热空间的分割，可以更有效地减少热传递，或者说隔断热桥（一说叫冷桥）。

依据上述结构，前端隔热空间至少含有一个隔热腔10，并且，设置多个时，设置难度并不大，只要改变图中中间保温层6的结构，也就是上述径向延伸部分的个数就可以，但过多的隔热腔势必要增加风口的轴向尺寸，因此，较佳的结构是所述前部隔热空间被分隔成前后两个部分，且前部空间大于后部空间，同理，当设置更多个隔热腔时，也应是从前到后依次减小的结构，能够以此缓冲热冲击，起到更好的隔热效果。

作为进一步的选择，在所述第二空间和前部隔热腔内填充有保温材料。在高炉风口中设置真空隔热腔不太现实，填充空气会形成热对流，因此，最佳的方案是填充保温材料，形成实体腔，减小热对流的同时，热传导也被遏止。

关于底盘1，由于其作为连接的基体， 需要有比较高的连接强度，为此，用于所述底盘1套接所述内壳的内孔向前轴向延伸至所述前部隔热腔而形成延伸部，形成如图2所示的内筒3和外筒2所构成的延伸部，延伸部的内孔形成接合部位，接合面积大，容易形成密闭且可靠的连接。

根据实际需要，沿着风口轴向方向，内孔内、外壁面上设置有具有强化换热作用的肋片。主要是将由高炉传递到这里的热迅速传递出去，防止这里因为热的集聚造成高温，它不利于金属强度和寿命的提高。

并且，所述第二空间则环套在该延伸部中前部，形成可靠的隔热。

图2表达了一种隔热结构的设置，适用于较高的工作温度，如前面所说的1200摄氏度，没有在高于这一温度的区域。

为了简化结构，由于内壳11材料的允许，使得在较低的温度工作时，对其保护可以在相对较低的层次上，当工作温度低于800摄氏度时，可以没有图2中所示的散热腔13，所述延伸部为实体，这种结构通常也满足在工作温度低于800摄氏度条件下对内壳11的保护。

因此，相对而言，当工作温度比较高时，主要是工作在高于800摄氏度而低于1200摄氏度时，在所述延伸部内部形成有散热腔13，并在底盘的盘体部分形成有轴向的连通孔，以连通外部冷却通道与所述散热腔，以辅助散热。

在含有散热腔时，工作温度可以有适当的波动，波动可以在1200摄氏度以上1200+1200×10%，也是允许的。

参见说明书附图2，所述保温结构通过保温材料形成的壁毗连第二空间构造物形成，第二空间构造物已为前述内容所描述，主要是外壳7、内壳11和底盘1，相互密封连结形成，显然，图2中的保温层也需要考虑密封连接的问题，这种连结，一般通过紧配合或者说过盈配合形成，不需要附加其他的材料或者过渡物，降低结构的复杂程度。

关于连结，应尽可能的减少金属连接件，在炼钢所需要的高温条件下，所使用的金属连接件普遍会软化或者处于熔融状态，因此，需要考虑其他的连接方式，如榫接、轴孔连结等。

一个较佳的链接形式表现在图2和4中，在外壳一侧的底盘上形成有T型槽，而外壳相应形成有能够从T型槽槽口插入且端部具有径向延伸的舌板；同时，所述保温结构也含有延伸到所述T型槽内并径向延伸的限位板，一宽度大于T型槽槽口的插板14插入限位板前侧面、舌板前侧面与T型槽间形成限位。这种结构，可以使用耐高温的复合材料制作连接件，保证连结的可靠性，且插板连接方便快捷，可以完成外壳的快速更换。

在图2中，一个辅助的连接件轴向延伸，主要用于外壳的周向固定，类似于键的作用。图中标号“5”指定的部位为第二空间，不过，第二空间与对应的用于对键进行定位的槽连通，对图的标识进行了图2所示的标识方式。

其实，插板15的存在也有一定的周向约束作用，不过这种约束相对脆弱，为此，最好采用如图2所示的类似于键的配合结构。

在图2和图4中，内壳的底盘端具有一个凸曲面，相应地，底盘与其配合的部分设有与之配合的凹曲面，从而形成所述内壳的后端与所述底盘形成凸曲面配合，能够形成结合紧密的结构。

参见说明书附图2，所述内壳11包覆有延伸到内壳前端后侧的耐热合金，形成一个金属圆筒，这种结构主要适合于含有散热腔13的情形，又利于散热，且便于连结。

Claims (10)

1.一种高炉风口，包括管状的内壳（11）、同轴地设置于该内壳外并具有前端盘的外壳（7），以及接于外壳后端并与所述内壳配合的底盘（1），从而在内壳、外壳和底盘间形成第一空间；其特征在于：

在所述第一空间内，中间保温结构被设置，形成环套内壳前部的前部隔热腔，并在前端隔热腔后外侧形成用于隔热的以内壳轴线为轴的环形的第二空间。

2.根据权利要求1所述的高炉风口，其特征在于，在所述第二空间和前部隔热腔内填充有保温材料。

3.根据权利要求1所述的高炉风口，其特征在于，所述前部隔热空间被分隔成前后两个部分，且前部空间大于后部空间。

4.根据权利要求1至3任一所述的高炉风口，其特征在于，用于所述底盘（1）套接所述内壳的内孔向前轴向延伸至所述前部隔热腔而形成延伸部，所述第二空间则环套在该延伸部中前部。

5.根据权利要求4所述的高炉风口，其特征在于，所述延伸部内部形成有散热腔（13），并在底盘的盘体部分形成有轴向的连通孔，以连通外部冷却通道与所述散热腔。

6.根据权利要求4所述的高炉风口，其特征在于，所述保温结构通过保温材料形成的壁毗连第二空间构造物形成。

7.根据权利要求5所述的高炉风口，其特征在于，在外壳一侧的底盘上形成有T型槽，而外壳相应形成有能够从T型槽槽口插入，且端部具有径向延伸的舌板；同时，所述保温结构也含有延伸到所述T型槽内并径向延伸的限位板，一宽度大于T型槽槽口的插板插入限位板前侧面、舌板前侧面与T型槽间形成限位。

8.根据权利要求4所述的高炉风口，其特征在于，散热腔内外壁面上设有强化换热作用的肋片。

9.根据权利要求1所述的高炉风口，其特征在于，所述内壳的后端与所述底盘形成凸曲面配合。

10.根据权利要求1所述的高炉风口，其特征在于，所述内壳包覆有延伸到内壳前端后侧的耐热合金。

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