CN109175339A - 一种双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢包烘烤器技术领域，尤其涉及一种双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器。这种烘烤器包括两组助燃气体通道，助燃气体通道包括助燃气体管道和助燃气体喷管，所述助燃气体管道在以烘烤器法兰盘的中心位置为圆心的圆周上均匀分布，所述助燃气体喷管采用类似拉法尔喷管结构，包括两段喷管结构。本发明使燃烧区内的温度分布更均匀，NOx排放含量更少，产生的烟气也会重新进入燃烧区参与燃烧，达到循环掺混燃烧的效果，提高了烘烤效率，降低了喷口在燃烧时的局部高温和炉膛温度，延长了钢包烘烤器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及钢包烘烤器领域，尤其涉及一种双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器。
背景技术
钢包烘烤是钢铁生产工序中的环节之一，介于炼钢和铸钢两个工序之间，其中，钢水出钢后需要在钢包中镇静5～10min才可以进行浇注，在镇静过程中，钢水温度会降低，这个过程中主要的热能损失包括：钢水上表面的散热损失、钢包外壳表面的综合散热损失以及钢包内衬的散热损失，此时则需要进行烘烤预热使钢水温度稳定在低过热度下，这样浇注时才可以实现高拉速，减少漏钢事故，同时还有助于提高铸坯的内部质量，消除中心缩孔，减轻中心偏析等缺陷。
通常，国内的钢铁企业主要采用炉煤气作为热源，将炉煤气与空气混合后燃烧，再对装置进行烘烤，这种燃烧技术在使用过程中普遍存在以下几方面问题：高温烟气从包盖边缘直接排放，烟气带走绝大部分热量；燃烧火焰刚性不足，温度均匀性差，烘烤时间长；为兼顾火焰刚性，空气严重过剩，无法准确控制空燃比；大负荷时由于包内压力高，火焰不稳定，直接热损失大；烘烤热效率低，能耗高，污染物排放量大。为了解决以上问题，冶金行业已有部分企业为了提高烘烤效果，减少烟气排放量，开始使用清洁能源——天然气作为主要热源，并将纯氧作为主要助燃气体进行钢包烘烤，在这个燃烧过程中会产生极低含量的NOx。
纯氧作为助燃气体时，虽然产生的燃烧火焰长度不足空气助燃条件下的火焰长度的一半，烟气量大大减少，但是火焰温度更高，对钢包主体、内部耐火材料及外部保温材料会造成高温热损坏，另外，在纯氧助燃条件下，烧嘴处易产生局部高温，发生烧嘴高温烧坏现象，大大缩短了烧嘴使用寿命。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供了一种双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器，包括助燃系统、燃气系统、点火器系统、烘烤器法兰盘和烧嘴砖；
所述助燃系统包括两组助燃气体通道，分别为第一助燃气体通道和第二助燃气体通道，第一助燃气体通道包括第一助燃气体管道和第一助燃气体喷管，第二助燃气体通道包括第二助燃气体管道和第二助燃气体喷管；
所述第一助燃气体管道在以烘烤器法兰盘的中心位置为圆心的圆周上均匀分布，所述第二助燃气体管道在以烘烤器法兰盘的中心位置为圆心的圆周上均匀分布，设置在第一助燃气体管道两两之间的空隙处；
助燃气体管道与助燃气体喷管相连，助燃气体喷管设置在烧嘴砖内；
所述助燃气体喷管包括第一助燃气体喷管、第二助燃气体喷管，助燃气体喷管包括两段喷管结构；
第一段喷管结构包括本体，以及设置在本体两端的喷管进口、喷管渐缩口，本体由喷管进口渐缩至喷管渐缩口；
第二段喷管结构的端部设置有圆筒体，第一段喷管结构具有喷管渐缩口的一端插接在圆筒体内，且第一段喷管结构与圆筒体密封连接；
所述圆筒体侧壁面设置有循环烟气进口；
第二段喷管结构还包括位于圆筒体后端的管体，管体的中部为窄喉结构，且管体的两端的管径大于窄喉的管径。
根据本发明，烧嘴砖侧壁面靠近烘烤器法兰盘位置设置有烟气口，所述烟气口与循环烟气进口位置对应设置。
根据本发明，所述第一助燃气体管道底端穿过烘烤器法兰盘与第一助燃气体喷管连通；另一端与圆筒管连通，其中，所述圆筒管的直径是与其相连的第一助燃气体管道的直径的三倍及以上。
根据本发明，所述第二助燃气体管道底端穿过烘烤器法兰盘与第二助燃气体喷管连通，另一端与环状管连通，其中，所述环状管的直径是与其相连的第二助燃气体管道的直径的三倍及以上。
根据本发明，所述第一助燃气体管道和所述第二助燃气体管道在同一圆周上，其中，第一助燃气体管道的直径是第二助燃气体管道的直径的两倍及以上。
根据本发明，所述第一助燃气体喷口和第二助燃气体喷口位于同一圆周上。
根据本发明，所述燃气系统包括燃气进口、燃气管道和燃气喷管，所述燃气管道设置在烘烤器法兰盘的中心位置，与燃气喷管相连。
根据本发明，所述燃气喷管为直管，燃气喷管位于烧嘴砖的中心位置，燃气喷口位于所述第一助燃气体喷口和第二助燃气体喷口所在圆周的圆心位置。
根据本发明，所述点火器系统包括点火器进口、点火器管道和点火器喷管，所述点火器管道设置位置靠近燃气管道，所述点火器喷管为直管，所述点火器喷管设置位置靠近燃气喷管，点火器喷口的设置位置靠近燃气喷口。
(三)有益效果
本发明采用纯氧作为助燃气体，通过双助燃通道使整个燃烧区域形成两个富氧区，使燃烧区域内具有双层燃烧面，使钢包内温度更加分布均匀，增强了纯氧助燃效果，提高了烘烤效率；燃烧后产生的烟气会被卷吸进特殊的喷管结构中，烟气随助燃氧气重新进入燃烧区参与燃烧，达到循环掺混燃烧的效果，从而有效降低了喷口燃烧时产生的局部高温，防止喷管被高温烧坏，延长了钢包烘烤器的使用寿命。。
附图说明
图1(a)为本发明实施例中的钢包烘烤器结构示意图；
图1(b)为本发明实施例中的钢包烘烤器正视图；
图1(c)为本发明实施例中的钢包烘烤器底部结构示意图；
图2为本发明实施例中的钢包烘烤器中喷管结构示意图。
【附图标记说明】
1：第一助燃气体进口；2：第二助燃气体进口；3：圆筒管；4：环状管；5：第一助燃气体管道；6：第二助燃气体管道；7：燃气进口；8：点火器进口；9：燃气管道；10：点火器管道；11：烟气口；12：烘烤器法兰盘；13：第一助燃气体喷口；14：第二助燃气体喷口；15：燃气喷口；16：点火器喷口；17：烧嘴砖；18：法兰孔；19：喷管进口；20：喷管渐缩口；21：循环烟气入口；22：圆筒；23：喷管喷口。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
一种双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器，参照图1(a)、图1(b)、图1(c)、图2所示，它包括烘烤器法兰盘12、烧嘴砖17、助燃系统、燃气系统和点火器系统。
具体的，助燃系统包括两组助燃气体通道，分别为第一助燃气体通道和第二助燃气体通道。
第一助燃气体通道包括第一助燃气体进口1、圆筒管3、第一助燃气体管道5和第一助燃气体喷管，各个部件依次相连形成第一助燃气体通道，第一助燃气体进口1与圆筒管3的上端面连接连通，第一助燃气体管道5围绕钢包烘烤器法兰盘12的圆心位置，均匀地分布在钢包烘烤器法兰盘12上，第一助燃气体管道5穿过底端与烘烤器法兰盘12的上端面连接，另一端则与圆筒管3的侧端面连通连接。
第二助燃气体通道包括第二助燃气体进口2、环状管4、第二助燃气体管道6和第二助燃气体喷管，各个部件依次相连连接形成第二成助燃气体通道，环状管4在圆筒管外，环状管4所在圆周的圆心与烘烤器法兰盘12的圆心位于同一竖直轴线上，第二助燃气体进口2与环状管4上某一处连接连通，第二助燃气体管道6围绕烘烤器法兰盘12的圆心位置均匀地分布在烘烤器法兰盘12上，具体位置设置在由第一助燃气体管道5两两形成的空隙位置处，第二助燃气体管道6穿过烘烤器法兰盘12，另一端则与环状管4连通。
所述第一助燃气体管道5和所述第二助燃气体管道6位于同一圆周上。
为了保证圆筒管3、环状管4可以和与其相连的助燃气体管道保持相同的气体条件，所述圆筒管3的直径是与其相连的第一助燃气体管道5的直径的三倍及以上，所述环状管4的直径是与其相连的第二助燃气体管道6的直径的三倍及以上，其中，第一助燃气体管道5的直径是第二助燃气体管道6的直径的两倍及以上。
燃气系统包括燃气进口7、燃气管道9和燃气喷管，三个部件依次相连形成燃气通道，燃气管道9设置在烘烤器法兰盘12的中心位置，穿过烘烤器法兰盘12。
点火器系统包括点火器进口8、点火器管道10和点火器喷管，三个部件依次相连形成点火器通道，点火器管道10设置位置靠近燃气管道9。
所述各喷管包括助燃气体喷管、燃气喷管、点火器喷管，其中，燃气喷管和点火器喷管均为直管结构，助燃气体喷管包括第一助燃气体喷管和第二助燃气体喷管，均统一采用如图2所示的连续两段类似拉法尔喷管的管径渐缩渐扩结构，第一段喷管进口19作为渐缩段起始端与对应管道的管道口相连，另一端渐缩至喷管渐缩口20；
第二段喷管结构端部设置有圆筒体，第一段喷管结构具有喷管渐缩口20的一端插接在圆筒体内，且第一段喷管结构与圆筒体密封连接；
所述圆筒体侧壁面设置有循环烟气进口21；
第二段喷管结构还包括位于圆筒体后端的管体，管体的中部为窄喉结构，窄喉结构为一小管径的圆筒22，管体的两端的管径大于窄喉的管径，喷管喷口23的直径是圆筒22的直径的二倍及以上；
烧嘴砖壁面靠近钢包盖位置侧切有烟气口11，烟气口11的位置与图2所示的循环烟气进口21的位置一一对应，烘烤区产生的烟气可以通过助燃气体卷吸作用循环进入助燃气体喷管。
如图1(c)所示，第一助燃气体喷管、第二助燃气体喷管、燃气喷管和点火器喷管均设置在烧嘴砖内部，喷口均通向钢包内。其中，各喷口包括第一助燃气体喷口13和第二助燃气体喷口14、燃气喷口15、点火器喷口16均设置在烧嘴砖17的底面，第一助燃气体喷口13和第二助燃气体喷口14在同一直径圆周上，燃气喷口15的设置位置在位于第一助燃气体喷口13与第二助燃气体喷口14所形成的圆周的圆心处，点火器喷口16设置位置靠近燃气喷口15，其中，烧嘴砖17内部除了各喷管结构以外，整体为实心结构。
所述钢包烘烤器中的烘烤器法兰盘12的外边缘均匀分布有多个法兰孔18，烘烤器法兰盘12通过这些法兰孔18与设置在钢包上的钢包盖螺栓连接，其中，钢包盖与钢包之间存在间隙，这个间隙可作为烟气出口。纯氧气体作为助燃气体，分别从第一助燃气体进口5和第二助燃气体进口6进入钢包烘烤器内，从第一助燃气体进口1进入的纯氧气体流经圆筒管3，进入第一助燃气体管道5，后通过第一助燃气体喷管进口进入第一助燃气体喷管；同样的，从第二助燃气体进口6进入的纯氧气体流经环状管4，进入第二助燃气体管道6，纯氧气体通过第二助燃气体喷管进口进入第二助燃气体喷管；纯氧气体进入助燃气体喷管后，流经起始端的喷管入口19，经过喷管渐缩口20进入第二段喷管结构中的圆筒体内，在这个过程中，纯氧气流横截面积变小，流速加快，之后纯氧气体流经喷管小直径段圆筒22，进入喷管渐扩段，最后从喷管喷口23喷出，喷出的纯氧气体较之前流速减缓，其中，助燃喷管中的圆管渐缩段形成的小直径口与渐扩端形成的大口之间有距离、但是同轴布置。
在通入助燃气体的同时，向钢包烘烤器内通入燃气，燃气由燃气进口7进入燃气管道9，随后经过燃气喷管从燃气喷口15射出，通过点火器使燃气与纯氧气体混合燃烧。
通常情况下，纯氧助燃所燃烧得到的火焰长度为空气助燃火焰长度的三分之一，但由于两组助燃气体管道的管道直径不同，位置又位于同一圆周上，助燃气体将以不同的速度进入燃烧区，低速助燃氧气形成一个富氧区，高速助燃氧气形成一个富氧区，当燃气射入时，将会在这两个富氧区形成两个燃烧面，双层燃烧面可有效地延长火焰长度，使整个燃烧火焰能够更好的充满整个燃烧区，燃烧区内的温度分布也更均匀，增强了辐射换热，提高了烘烤效率。
助燃气体通过渐缩小直径口进入渐扩大直径口的时候产生引射作用，将燃烧后产生的烟气通过烟气口11及循环烟气进口21之间的缝隙引入到助燃气体喷管内，燃烧后产生的烟气会被卷吸进未燃烧的氧气中，重新进入燃烧区，参与燃烧，达到循环掺混燃烧的效果，既可降低喷口燃烧时的产生的局部高温，还可以有效降低炉膛温度，延长钢包烘烤器的使用寿命。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器，包括助燃系统、燃气系统、点火器系统、烘烤器法兰盘(12)和烧嘴砖(17)，其特征在于：
所述助燃系统包括两组助燃气体通道，分别为第一助燃气体通道和第二助燃气体通道，第一助燃气体通道包括第一助燃气体管道(5)和第一助燃气体喷管，第二助燃气体通道包括第二助燃气体管道(6)和第二助燃气体喷管；
所述第一助燃气体管道(5)在以烘烤器法兰盘(12)的中心位置为圆心的圆周上均匀分布，所述第二助燃气体管道(6)在以烘烤器法兰盘(12)的中心位置为圆心的圆周上均匀分布，设置在第一助燃气体管道(5)两两之间的空隙处；
助燃气体管道与助燃气体喷管相连，助燃气体喷管设置在烧嘴砖(17)内；
所述助燃气体喷管包括第一助燃气体喷管、第二助燃气体喷管，助燃气体喷管包括两段喷管结构；
第一段喷管结构包括本体，以及设置在本体两端的喷管进口(19)、喷管渐缩口(20)，本体由喷管进口(19)渐缩至喷管渐缩口(20)；
第二段喷管结构的端部设置有圆筒体，第一段喷管结构具有喷管渐缩口(20)的一端插接在圆筒体内，且第一段喷管结构与圆筒体密封连接；
所述圆筒体侧壁面设置有循环烟气进口(21)；
第二段喷管结构还包括位于圆筒体后端的管体，管体的中部为窄喉结构，且管体的两端的管径大于窄喉的管径。
2.根据权利要求1所述的双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器，其特征在于：
烧嘴砖(17)侧壁面靠近烘烤器法兰盘(12)位置设置有烟气口(11)，所述烟气口(11)与循环烟气进口(21)位置对应设置。
3.根据权利要求1所述的双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器，其特征在于：
所述第一助燃气体管道(5)底端穿过烘烤器法兰盘(12)与第一助燃气体喷管连通；另一端与圆筒管(3)连通，其中，所述圆筒管(3)的直径是与其相连的第一助燃气体管道(5)的直径的三倍及以上。
4.根据权利要求1所述的双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器，其特征在于：
所述第二助燃气体管道(6)底端穿过烘烤器法兰盘(12)与第二助燃气体喷管连通，另一端与环状管(4)连通，其中，所述环状管(4)的直径是与其相连的第二助燃气体管道(6)的直径的三倍及以上。
5.根据权利要求1所述的双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器，其特征在于：
所述第一助燃气体管道(5)和所述第二助燃气体管道(6)在同一圆周上，其中，第一助燃气体管道(5)的直径是第二助燃气体管道(6)的直径的两倍及以上。
6.根据权利要求1所述的双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器，其特征在于：
所述第一助燃气体喷口(13)和第二助燃气体喷口(14)位于同一圆周上。
7.根据权利要求1所述的双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器，其特征在于：
所述燃气系统包括燃气进口(7)、燃气管道(9)和燃气喷管，所述燃气管道(9)设置在烘烤器法兰盘(12)的中心位置，与燃气喷管相连。
8.根据权利要求7所述的双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器，其特征在于：
所述燃气喷管为直管，燃气喷管位于烧嘴砖(17)的中心位置，燃气喷口(15)位于所述第一助燃气体喷口(13)和第二助燃气体喷口(14)所在圆周的圆心位置。
9.根据权利要求1所述的双助燃通道烟气内循环式钢包烘烤器，其特征在于：
所述点火器系统包括点火器进口(8)、点火器管道(10)和点火器喷管，所述点火器管道(10)设置位置靠近燃气管道(9)，所述点火器喷管为直管，所述点火器喷管设置位置靠近燃气喷管，点火器喷口(16)的设置位置靠近燃气喷口(15)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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