CN117948595B - 一种熔保炉燃烧器及其烧嘴主枪的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种熔保炉燃烧器及其烧嘴主枪的制作方法，属于燃烧器技术领域。包括预热底座、预热风管、外壳体、烧嘴主枪、燃气管路和冷却风管；所述烧嘴主枪包括内层管和外层管；一种烧嘴主枪的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1:烧嘴主体制件；步骤S2：锚固爪和笼式锚固结构制作；步骤S3：包裹陶瓷石棉纤维纸；步骤S4：浇筑环形隔热层；步骤S5：环形隔热层除水汽。可以提高熔保炉燃烧器及其烧嘴主枪的寿命，解决传统的熔保炉燃烧器烧嘴主枪外层的耐火材料容易因为受到高温而开裂掉落，导致烧嘴主枪内部钢结构被烧融而损坏，造成寿命短及资源浪费的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧器领域，特别是一种熔保炉燃烧器及其烧嘴主枪的制作方法。
背景技术
传统工业炉燃烧器火焰传播速度低，以辐射换热为主(80％－90％)，实现工件加热，对流换热比例很小；由于火焰传播速度低，燃烧产物作用在加热工件表面的流动为层流。而高速烧嘴对被加热工件表面流动以絮流为主。在铝加工和冶炼行业中，烧嘴作为燃烧设备的重要组成部分，它有助于燃料的着火和火焰的稳定，其性能、质量的好坏将直接影响到熔保炉的运行效果，对能耗、环境以及寿命有直接的影响。
在冶炼铝的熔保炉设备中多采用蓄热式烧嘴作为燃烧工具，在蓄热式烧嘴中每个烧嘴都配有一把大功率主枪喷头，传热功率达4400kw，能使熔保炉炉膛温度迅速升温。在高纯铝熔化阶段炉温检测炉温高达1000℃，面对上千度高温烧嘴主枪和保护主枪的耐火浇筑材料面临严重的挑战，高温环境下烧嘴主枪的防护耐火材料比较容易出现开裂，同时受重力原因，下半边耐火浇注料容易出现损坏、掉落的情况，另外主枪外焊接的V行锚固爪与耐火材料直接的结构连接存在缺陷。在烧嘴主枪没有防护的耐火材料保护下使用会出现烧坏内部钢结构、造成报废，影响使用的寿命，使用寿命在6-12个月左右。在高纯铝熔炼当中，如果烧嘴出现钢结构烧蚀的情况容易对熔保炉熔池铝液造成污染，对铝液内各成分造成比例不均衡的情况，硅、铁含量经常容易出现超标，需要对其进行冲淡工艺方可降低含量，这一过程耗时长达2-4小时左右、且消耗燃气、电力等能源会造成资源浪费。且被烧坏的烧嘴主枪容易造成燃料供应不稳定，造成燃料的燃烧不充分成，造成燃烧进一步浪费。因此，有必要对现有的燃烧器进行该进，以解决传统的熔保炉燃烧器烧嘴主枪容易损坏造成资源浪费的技术问题。
发明内容
本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种熔保炉燃烧器及其烧嘴主枪的制作方法，可以提高熔保炉燃烧器及其烧嘴主枪的寿命，解决传统的熔保炉燃烧器烧嘴主枪外层的耐火材料容易因为受到高温而开裂掉落，导致烧嘴主枪内部钢结构被烧融而损坏，造成寿命短及资源浪费的技术问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种熔保炉燃烧器，包括预热底座、预热风管、外壳体、烧嘴主枪、燃气管路和冷却风管；所述预热底座可向上吹出预热热风，所述预热风管一端与所述预热底座的预热热风出口连接，另一端与所述外壳体一侧连接，所述外壳体呈筒状，所述外壳体内壁设置有第一隔热层，所述外壳体一端设置有出口，另一端设置有插入口；
所述烧嘴主枪包括内层管和外层管，所述内层管和外层管管壁相间设置形成冷风通道；所述烧嘴主枪一端设置为插入端，另一端设置有为连接端；所述烧嘴主枪的插入端从所述插入口插入到所述外壳体内并朝向所述出口；位于所述连接端的外层管与内层管的外壁密封连接，且外层管外壁头密封地连接在所述插入口上；位于所述连接端处内层管端部设置有燃气入口，位于所述连接端处的外层管端部设置有冷却风入口，位于插入端处的外层管外壁设置有多段连续分布的环形隔热层；
所述燃气管路一端与所述燃气入口连接，另一端与燃气供应系统连接；所述冷却风管一端与所述冷却风入口连接，所述冷却风管另一与冷却风供应系统连接。
进一步的，所述外层管外壁包裹有陶瓷石棉纤维纸层，所述环形隔热层浇注在所述陶瓷石棉纤维纸层外。
进一步的，所述外层管设置有锚固爪和笼式锚固结构，所述锚固爪均布在所述外层管的外壁上，所述笼式锚固结构包括若干环形件和若干直杆件，若干所述环形件相间设置，若干所述直杆件相间呈环形分布，所述直杆件与所述环形件固定连接。
进一步的，所述锚固爪包括两个组成V形结构的开叉杆，所述开叉杆中部均与所述环形件固定连接。
进一步的，所述内层管通过第一法兰结构与所述内层管端部密封连接，所述内层管外壁通过第二法兰结构与所述插入口密封连接。
一种烧嘴主枪的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1:烧嘴主体制件，制作的烧嘴主体包括内层管和外层管，所述内层管和外层管管壁相间设置形成冷风通道；所述烧嘴主枪一端设置为插入端，另一端设置有为连接端；位于所述连接端的外层管与内层管的外壁密封连接；位于所述连接端处内层管端部设置有燃气入口，位于所述连接端处的外层管端部设置有冷却风入口；
步骤S2：锚固爪和笼式锚固结构制作，将V形的锚固爪均布地焊接固定在外层管插入端的外壁上，将笼式锚固结构的若干个环形件相间地套装在外层管的插入端的外周上，通过焊接将环形件与锚固爪固定连接；将笼式锚固结构的若干个直杆件呈环形分布地固定在环形件的外侧；
步骤S3：包裹陶瓷石棉纤维纸，在外层管插入端的外壁上包裹陶瓷石棉纤维纸，形成陶瓷石棉纤维纸层；
步骤S4：浇筑环形隔热层，将烧嘴主枪的插入端插入到管筒式模具内，对中放置；将耐火浇筑料分若干次浇筑到烧嘴主枪的插入端的外周，使烧嘴主枪的插入端的外周形成多段连续分布的环形隔热层；
步骤S5：环形隔热层除水汽，将烧嘴主枪整体均匀预热80℃-120℃，之后升温200℃-260℃烘烤，烘烤时间大于48小时。
进一步的，步骤2中锚固爪和和笼式锚固结构均采用1Cr18Ni9Ti耐热不锈钢制作，用不锈钢焊条焊接在外层管插入端的外壁上。
进一步的，步骤S4中，耐火浇筑料分段浇筑过程中每次均需对浇注料进行振动，提高内部密度和排气，全部环形隔热层浇筑完成后静置8-16小时，浇注料凝固后方可拆模。
进一步的，步骤S4中，所述耐火浇注料采用莫来石低水泥浇注料与中性水混合搅拌而成，去中性水用量为石低水泥浇注料重量的5-8％；加水时，先加入总水量的90％，再渐渐补加剩余的水使浆体的活动性满足要求，湿拌时间大于5min。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的熔保炉燃烧器使用时，通过预热底座和预热风管将外壳体内导入预热风，通过燃气管路向烧嘴主枪的内层管通入燃料，通过冷却风管向烧嘴主枪的内外夹层之间通入冷却风；通过冷却风可以对烧嘴主枪的内层管和外层管进行冷却，防止内层管和外层管由于过高的温度而损坏；通过设置有多段连续分布的环形隔热层，即使环形隔热层在被烧到要掉落的情况时，环形隔热层也是单层少量的掉下，也不会导致烧嘴主枪内部的结构大面积暴露，提高烧嘴主枪的使用寿命；基于上述，解决传统的熔保炉燃烧器烧嘴主枪外层的耐火材料容易因为受到高温而开裂掉落，导致烧嘴主枪内部钢结构被烧融而损坏，造成资源浪费的技术问题。
2.本发明通过设置有陶瓷石棉纤维纸层，可以使环形隔热层与烧嘴主枪的外层管之间形成活动间隙，因热胀冷缩原因，烧嘴主枪会产生热膨胀现象，防止环形隔热层被挤压开裂，减少环形隔热层开裂的可能性；通过设置有锚固爪和笼式锚固结构，使环形隔热层与的粘附结构变多，另外，锚固爪和笼式锚固结构可以形成环形结构，使环形隔热层可以嵌入到锚固爪和笼式锚固结构形成的环孔内，即使环形隔热层开裂，即使环形隔热层开裂，也会不很快就掉落，进一步延长烧嘴主枪的使用寿命。
3.本发明通过该变传统制作工艺，使之与本发明的结构相匹配；另外通过对耐火浇注料的浇注工艺进行该进，实现环形隔热层的多段连续分布；通过锚固爪和笼式锚固结构的先焊接，而后再浇注，可使环形隔热层与外层管之间形成间隙的同时还可以与锚固爪和笼式锚固结构紧密连接；再通过对耐火浇注料水份的消除，进一步减少耐火浇注料开裂的可能性。
附图说明
图1是本发明侧视结构图。
图2是本发明剖视结构图。
图3是本发明烧嘴主枪的三维结构图。
图4是本发明烧嘴主枪内部结构图(环形隔热层和陶瓷石棉纤维纸层未示)。
图5是本发明烧嘴主枪剖视结构图(环形隔热层未示)。
附图中，1-预热底座、2-预热风管、3-外壳体、4-烧嘴主枪、5-燃气管路、6-冷却风管、401-内层管、402-外层管、403-燃气入口、404-冷却风入口、405-环形隔热层、406-陶瓷石棉纤维纸层、407-锚固爪、408-笼式锚固结构、409-环形件、410-直杆件、411-第一法兰结构、412-第二法兰结构。
具体实施方式
以下结合附图对发明的具体实施进一步说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1到图5，一种熔保炉燃烧器，包括预热底座1、预热风管2、外壳体3、烧嘴主枪4、燃气管路5和冷却风管6；预热底座1可向上吹出预热热风，预热风管2一端与预热底座1的预热热风出口连接，另一端与外壳体3一侧连接，外壳体3呈筒状，外壳体3内壁设置有第一隔热层，外壳体3一端设置有出口，另一端设置有插入口；
烧嘴主枪4包括内层管401和外层管402，内层管401和外层管402管壁相间设置形成冷风通道；烧嘴主枪4一端设置为插入端，另一端设置有为连接端；烧嘴主枪4的插入端从插入口插入到外壳体3内并朝向出口；位于连接端的外层管402与内层管401的外壁密封连接，且外层管402外壁头密封地连接在插入口上；位于连接端处内层管401端部设置有燃气入口403，位于连接端处的外层管402端部设置有冷却风入口404，位于插入端处的外层管402外壁设置有多段连续分布的环形隔热层405；
燃气管路5一端与燃气入口403连接，另一端与燃气供应系统连接；冷却风管6一端与冷却风入口404连接，冷却风管6另一与冷却风供应系统连接。
本实施例中，外层管402外壁包裹有陶瓷石棉纤维纸层406，环形隔热层405浇注在陶瓷石棉纤维纸层406外。可以使环形隔热层405与烧嘴主枪4的外层管402之间形成活动间隙，因热胀冷缩原因，烧嘴主枪4会产生热膨胀现象，防止环形隔热层405被挤压开裂，减少环形隔热层405开裂的可能性。
本实施例中，外层管402设置有锚固爪407和笼式锚固结构408，锚固爪407均布在外层管402的外壁上，笼式锚固结构408包括若干环形件409和若干直杆件410，若干环形件409相间设置，若干直杆件410相间呈环形分布，直杆件410与环形件409固定连接。具体的，锚固爪407包括两个组成V形结构的开叉杆，开叉杆中部均与环形件409固定连接。通过设置有锚固爪407和笼式锚固结构408，使环形隔热层405与的粘附结构变多，另外，锚固爪407和笼式锚固结构408可以形成环形结构，使环形隔热层405可以嵌入到锚固爪407和笼式锚固结构408形成的环孔内，即使环形隔热层405开裂，即使环形隔热层405开裂，也会不很快就掉落，进一步延长烧嘴主枪4的使用寿命。
本实施例中，内层管401通过第一法兰结构411与内层管401端部密封连接，内层管401外壁通过第二法兰结构412与插入口密封连接。需要说明的是，法兰结构连接面之间可以设置有橡胶层，提高密封效果、
一种烧嘴主枪的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1:烧嘴主体制件，制作的烧嘴主体包括内层管401和外层管402，内层管401和外层管402管壁相间设置形成冷风通道；烧嘴主枪4一端设置为插入端，另一端设置有为连接端；位于连接端的外层管402与内层管401的外壁密封连接；位于连接端处内层管401端部设置有燃气入口403，位于连接端处的外层管402端部设置有冷却风入口404；
步骤S2：锚固爪407和笼式锚固结构408制作，将V形的锚固爪407均布地焊接固定在外层管402插入端的外壁上，将笼式锚固结构408的若干个环形件409相间地套装在外层管402的插入端的外周上，通过焊接将环形件409与锚固爪407固定连接；将笼式锚固结构408的若干个直杆件410呈环形分布地固定在环形件409的外侧；
步骤S3：包裹陶瓷石棉纤维纸，在外层管402插入端的外壁上包裹陶瓷石棉纤维纸，形成陶瓷石棉纤维纸层406；
步骤S4：浇筑环形隔热层405，将烧嘴主枪4的插入端插入到管筒式模具内，对中放置；将耐火浇筑料分若干次浇筑到烧嘴主枪4的插入端的外周，使烧嘴主枪4的插入端的外周形成多段连续分布的环形隔热层405；
步骤S5：环形隔热层405除水汽，将烧嘴主枪4整体均匀预热80℃-120℃，之后升温200℃-260℃烘烤，烘烤时间大于48小时。
本实施例中，步骤2中锚固爪407和和笼式锚固结构408均采用1Cr18Ni9Ti耐热不锈钢制作，用不锈钢焊条焊接在外层管402插入端的外壁上。
本实施例中，步骤S4中，耐火浇筑料分段浇筑过程中每次均需对浇注料进行振动，提高内部密度和排气，全部环形隔热层405浇筑完成后静置8-16小时，浇注料凝固后方可拆模。
本实施例中，步骤S4中，耐火浇注料采用莫来石低水泥浇注料与中性水混合搅拌而成，去中性水用量为石低水泥浇注料重量的5-8％；加水时，先加入总水量的90％，再渐渐补加剩余的水使浆体的活动性满足要求，湿拌时间大于5min。通过采用中性水，防止酸性或碱性水与耐火浇注料发生反应而造成材料结构强度、耐高温性能降低。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (8)
1.一种熔保炉燃烧器，其特征在于：包括预热底座、预热风管、外壳体、烧嘴主枪、燃气管路和冷却风管；所述预热底座可向上吹出预热热风，所述预热风管一端与所述预热底座的预热热风出口连接，另一端与所述外壳体一侧连接，所述外壳体呈筒状，所述外壳体内壁设置有第一隔热层，所述外壳体一端设置有出口，另一端设置有插入口；
所述烧嘴主枪包括内层管和外层管，所述内层管和外层管管壁相间设置形成冷风通道；所述烧嘴主枪一端设置为插入端，另一端设置有为连接端；所述烧嘴主枪的插入端从所述插入口插入到所述外壳体内并朝向所述出口；位于所述连接端的外层管与内层管的外壁密封连接，且外层管外壁头密封地连接在所述插入口上；位于所述连接端处内层管端部设置有燃气入口，位于所述连接端处的外层管端部设置有冷却风入口，位于插入端处的外层管外壁设置有多段连续分布的环形隔热层；所述外层管外壁包裹有陶瓷石棉纤维纸层，所述环形隔热层浇注在所述陶瓷石棉纤维纸层外；
所述燃气管路一端与所述燃气入口连接，另一端与燃气供应系统连接；所述冷却风管一端与所述冷却风入口连接，所述冷却风管另一与冷却风供应系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种熔保炉燃烧器，其特征在于：所述外层管设置有锚固爪和笼式锚固结构，所述锚固爪均布在所述外层管的外壁上，所述笼式锚固结构包括若干环形件和若干直杆件，若干所述环形件相间设置，若干所述直杆件相间呈环形分布，所述直杆件与所述环形件固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种熔保炉燃烧器，其特征在于：所述锚固爪包括两个组成V形结构的开叉杆，所述开叉杆中部均与所述环形件固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种熔保炉燃烧器，其特征在于：所述内层管通过第一法兰结构与所述内层管端部密封连接，所述内层管外壁通过第二法兰结构与所述插入口密封连接。
5.一种烧嘴主枪的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S1:烧嘴主体制件，制作的烧嘴主体包括内层管和外层管，所述内层管和外层管管壁相间设置形成冷风通道；所述烧嘴主枪一端设置为插入端，另一端设置有为连接端；位于所述连接端的外层管与内层管的外壁密封连接；位于所述连接端处内层管端部设置有燃气入口，位于所述连接端处的外层管端部设置有冷却风入口；
步骤S2：锚固爪和笼式锚固结构制作，将V形的锚固爪均布地焊接固定在外层管插入端的外壁上，将笼式锚固结构的若干个环形件相间地套装在外层管的插入端的外周上，通过焊接将环形件与锚固爪固定连接；将笼式锚固结构的若干个直杆件呈环形分布地固定在环形件的外侧；
步骤S3：包裹陶瓷石棉纤维纸，在外层管插入端的外壁上包裹陶瓷石棉纤维纸，形成陶瓷石棉纤维纸层；
步骤S4：浇筑环形隔热层，将烧嘴主枪的插入端插入到管筒式模具内，对中放置；将耐火浇筑料分若干次浇筑到烧嘴主枪的插入端的外周，使烧嘴主枪的插入端的外周形成多段连续分布的环形隔热层；
步骤S5：环形隔热层除水汽，将烧嘴主枪整体均匀预热到80℃-120℃，之后升温到200℃-260℃烘烤，烘烤时间大于48小时。
6.根据权利要求5所述的一种烧嘴主枪的制作方法，其特征在于：步骤2中锚固爪和笼式锚固结构均采用1Cr18Ni9Ti耐热不锈钢制作，用不锈钢焊条焊接在外层管插入端的外壁上。
7.根据权利要求5所述的一种烧嘴主枪的制作方法，其特征在于：步骤S4中，耐火浇筑料分段浇筑过程中每次均需对浇注料进行振动，提高内部密度和排气，全部环形隔热层浇筑完成后静置8-16小时，浇注料凝固后方可拆模。
8.根据权利要求5所述的一种烧嘴主枪的制作方法，其特征在于：步骤S4中，所述耐火浇注料采用莫来石低水泥浇注料与中性水混合搅拌而成，去离水是PH值为6.8-7.2之间的中性水，用量为石基低水泥浇注料重量的5-8％；加水时，先加入总水量的90％，再渐渐补加剩余的水使浆体的活动性满足要求，湿拌时间大于5min。
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