CN114807480B - 喷氢风口小套装置 - Google Patents
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Abstract
喷氢风口小套装置，将喷氢通道耦合到原风口小套内，操作方便，不需要在风口区额外增加设备，原风口的安装模式没变化等；并且氢气燃烧速度快、喷嘴出口易烧损，利用风口小套自身冷却水进行冷却是一个简易有效可行的解决方案，氢燃烧火焰不会烧损小套；氢气喷口位置重要，不容易被堵、灌渣。同时氢气喷口与中心送风口错开，从而氢燃烧区与煤粉燃烧错开，避免和煤粉燃烧气化形成竞争，导致煤粉燃烧不充分等问题。
Description
技术领域
本发明涉及高炉冶炼喷氢技术领域，尤其涉及一种喷氢风口小套装置。
背景技术
由于全球气候变暖，降碳减排成为社会热点。焦炭和煤粉作为高炉炼铁的主要炉料之一，炼铁过程主要还原剂和燃料，也是碳输入的主要来源，从源头减少碳输入是实现高炉炼铁过程大幅减少碳排放的重要途经。清洁氢能是一个理想的替代品，利用氢最大限度地取代碳作为炼铁过程的还原剂和燃料，氢参与反应的产物是水，可以进一步大幅减排CO2(二氧化碳)，从根本上实现高炉低碳冶炼。以氢代碳的氢冶金技术是实现高炉炼铁大幅降低碳排放的重要途径，是推动钢铁生产向绿色低碳化转型的重要战略，而如何安全高效使用氢气是氢冶金技术研发的关键。高炉冶炼使用氢气主要从炉身和风口两个部位喷入，从炉身喷入氢气，氢气无法吹入高炉中心，氢气利用率低。从风口吹入氢气，氢气利用软熔带二次均匀分布到高炉中，并且高温有利于氢还原铁氧化物，从而氢气利用率得到有效提高。氢气通过风口向高炉喷吹氢气，氢气燃烧速度快，燃烧温度高，喷嘴出口容易烧损，氢燃烧火焰容易烧损风口小套。同时氢气燃烧易与煤粉燃烧争夺氧气，导致煤粉燃烧不充分以及氢气燃烧生成水后又会分解耗热等问题。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题，提供一种喷氢风口小套装置，从而完成热风、煤粉、氢气的喷吹操作，促进高炉喷氢冶炼的发展。
本发明的技术解决方案如下：
喷氢风口小套装置，其特征在于，包括具有中心送风通道的风口小套本体，所述中心送风通道与风口小套本体外周面之间分别设置有周向环绕的冷却水通道，和从所述风口小套本体的入口端贯穿到出口端的单独喷氢通道或喷氢通道阵列，所述入口端设置有冷却水进口和冷却水出口，位于所述出口端的喷氢通道出口方向与中心送风通道出口方向的相交夹角为3°～15°。
所述夹角为5°～8°。
所述冷却水通道靠近所述风口小套本体外周面，喷氢通道靠近所述中心送风通道。
所述冷却水进口和冷却水出口均布在同一圆环上，所述同一圆环上设置有所述单独喷氢通道的单独喷氢入口，所述单独喷氢入口等距设置在所述冷却水进口和冷却水出口之间。
所述喷氢通道阵列包括第一喷氢通道和第二喷氢通道，所述冷却水进口和冷却水出口均布在同一圆环上，所述同一圆环上设置有所述第一喷氢通道的第一喷氢入口和所述第二喷氢通道的第二喷氢入口，所述第一喷氢入口与所述冷却水进口间隔角为60°，所述第二喷氢入口与所述冷却水出口间隔角为60°。
所述出口端的边缘具有轴向延伸的凸沿。
本发明的技术效果如下：本发明喷氢风口小套装置，将喷氢通道耦合到原风口小套内，操作方便，不需要在风口区额外增加设备，原风口的安装模式没变化等；并且氢气燃烧速度快、喷嘴出口易烧损，利用风口小套自身冷却水进行冷却是一个简易有效可行的解决方案，氢燃烧火焰不会烧损小套；氢气喷口位置重要，不容易被堵、灌渣。同时氢气喷口与中心送风口错开，从而氢燃烧区与煤粉燃烧错开，避免和煤粉燃烧气化形成竞争，导致煤粉燃烧不充分等问题。
附图说明
图1是实施本发明喷氢风口小套装置的结构示意图。
图2是图1的左视示意图。
图3是实施本发明喷氢风口小套装置的单口喷氢结构示意图。
图4是图3的左视示意图。
附图标记列示如下：1-第一喷氢入口；2-第二喷氢入口；3-冷却水进口；4-冷却水出口；5-单独喷氢入口；6-冷却水通道；7-喷氢通道阵列(包括第一喷氢通道和第二喷氢通道)；8-中心送风通道；9-风口小套本体；10-单独喷氢通道；11-凸沿；12-出口端；13-入口端。
具体实施方式
下面结合附图(图1-图4)和实施例对本发明进行说明。
图1是实施本发明喷氢风口小套装置的结构示意图。图2是图1的左视示意图。图3是实施本发明喷氢风口小套装置的单口喷氢结构示意图。图4是图3的左视示意图。参考图1至图4所示，喷氢风口小套装置，包括具有中心送风通道8的风口小套本体9，所述中心送风通道8与风口小套本体9外周面之间分别设置有周向环绕的冷却水通道6，和从所述风口小套本体9的入口端13贯穿到出口端12的单独喷氢通道10或喷氢通道阵列7，所述入口端13设置有冷却水进口3和冷却水出口4，位于所述出口端12的喷氢通道出口方向与中心送风通道出口方向的相交夹角为3°～15°。所述夹角为5°～8°。
所述冷却水通道6靠近所述风口小套本体9外周面，喷氢通道靠近所述中心送风通道8。所述冷却水进口3和冷却水出口4均布在同一圆环上，所述同一圆环上设置有所述单独喷氢通道10的单独喷氢入口5，所述单独喷氢入口5等距设置在所述冷却水进口3和冷却水出口4之间。所述喷氢通道阵列7包括第一喷氢通道和第二喷氢通道，所述冷却水进口3和冷却水出口4均布在同一圆环上，所述同一圆环上设置有所述第一喷氢通道的第一喷氢入口1和所述第二喷氢通道的第二喷氢入口2，所述第一喷氢入口1与所述冷却水进口3间隔角为60°，所述第二喷氢入口2与所述冷却水出口4间隔角为60°。所述出口端12的边缘具有轴向延伸的凸沿11。
本发明公开了喷氢风口小套装置：关键在于：喷氢通道耦合到传统风口小套内，包括风口小套本体9，中心送风通道8，冷却水通道6，喷氢通道(单独喷氢通道10，喷氢通道阵列7等)。冷却水通道6环绕在风口小套内边缘，喷氢通道布置于冷却水通道6和中心送风通道8之间。风口小套端面设置两组开孔，一组为冷却水通道6的进、出水开孔(冷却水进口3，冷却水出口4)，另一组均为喷氢通道进气孔(第一喷氢入口1和第二喷氢入口2，或者单独喷氢入口5)。喷氢通道出口与中心送风通道出口相互独立，氢燃烧区与煤粉燃烧错开，避免和煤粉燃烧气化形成竞争，导致煤粉燃烧不充分等问题，同时不需要在风口区额外增加设备，原风口的安装模式不需要变化。
一种喷氢风口小套装置，包括风口小套本体9、中心送风通道8、冷却水通道6、喷氢通道阵列7或单独喷氢通道10。所述冷却水通道6环绕在风口小套内边缘，喷氢通道7或喷氢通道10镶嵌于冷却水通道6和中心送风通道8之间。所述风口小套一端面设置两组开孔，一组为冷却水通道的进水开孔、出水开孔(冷却水进口3，冷却水出口4)，另一组均为喷氢通道进气孔(第一喷氢入口1和第二喷氢入口2，或者单独喷氢入口5)；另一端面设置一组开孔，为喷氢通道的出气孔。
所述喷氢通道的位置布置在小套边缘下方和送风口出风时能喷吹到的位置，以尽量防止喷氢管道堵塞和灌渣。
所述喷氢通道的中心线和中心送风通道中心线交于一点，氢气从喷氢通道喷入高炉时方向微微向下，氢燃烧火焰不易烧损风口小套。
所述喷氢通道的数量和大小根据高炉氢气流量需求、风口小套的大小布置和氢气喷吹动能设计，如图1-图4所示。
所述喷氢风口小套出口端设置深度为10-20mm的凸沿。
实施例：提供一种高炉风口喷吹氢气的喷氢风口小套装置，如图1至图4所示，风口小套本体9、中心送风通道8、冷却水通道6、喷氢通道阵列7或单独喷氢通道10。所述冷却水通道6环绕在风口小套内边缘，喷氢通道阵列7或单独喷氢通道10镶嵌于冷却水通道6和中心送风通道8之间。所述风口小套一端面设置两组开孔，一组为冷却水通道的冷却水进口3、冷却水出口4，另一组均为喷氢通道进气孔，第一喷氢入口1和第二喷氢入口2，或者单独喷氢入口5；另一端面设置一组开孔，为喷氢通道的出气孔，位于小套前端的凸沿11下面。所述中心送风通道8鼓风和喷吹燃料(例如，煤粉等)，氢气从第一喷氢入口1和第二喷氢入口2，或者单独喷氢入口5喷入高炉，冷却水从冷却水进口3进入，由冷却水出口4出来。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。
Claims (3)
1.喷氢风口小套装置，其特征在于，包括具有中心送风通道的风口小套本体，所述中心送风通道与风口小套本体外周面之间分别设置有周向环绕的冷却水通道，和从所述风口小套本体的入口端贯穿到出口端的单独喷氢通道或喷氢通道阵列，所述入口端设置有冷却水进口和冷却水出口，位于所述出口端的喷氢通道出口方向与中心送风通道出口方向的相交夹角为3°～5°；
所述中心送风通道用于鼓风和喷吹煤粉；
所述喷氢风口小套装置用于高炉喷氢冶炼中完成热风、煤粉、氢气的喷吹操作；
所述喷氢风口小套装置将氢气喷口与中心送风口错开，以使氢燃烧区与煤粉燃烧错开，避免和煤粉燃烧气化形成竞争而导致煤粉燃烧不充分；
所述出口端的边缘具有轴向延伸的凸沿；
所述凸沿既长出所述中心送风口也长出所述氢气喷口；
所述冷却水通道靠近所述风口小套本体外周面，喷氢通道靠近所述中心送风通道。
2.根据权利要求1所述的喷氢风口小套装置，其特征在于，所述冷却水进口和冷却水出口均布在同一圆环上，所述同一圆环上设置有所述单独喷氢通道的单独喷氢入口，所述单独喷氢入口等距设置在所述冷却水进口和冷却水出口之间。
3.根据权利要求1所述的喷氢风口小套装置，其特征在于，所述喷氢通道阵列包括第一喷氢通道和第二喷氢通道，所述冷却水进口和冷却水出口均布在同一圆环上，所述同一圆环上设置有所述第一喷氢通道的第一喷氢入口和所述第二喷氢通道的第二喷氢入口，所述第一喷氢入口与所述冷却水进口间隔角为60°，所述第二喷氢入口与所述冷却水出口间隔角为60°。
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