CN2110788U

CN2110788U - 高炉风口氧-粉煤燃烧装置

Info

Publication number: CN2110788U
Application number: CN 91224336
Authority: CN
Inventors: 杨天钧; 周渝生; 苍大强; 丁玉龙; 刘述临; 陈燕茹; 沈颐身; 范光前
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 1991-09-07
Filing date: 1991-09-07
Publication date: 1992-07-22

Abstract

本装置用于高炉风口的氧气-粉煤的燃烧装置。

本实用新型包括中心管、旋流装置和外套管，中心管壁开设预混的孔洞，旋流装置具有强旋流，且沿燃烧器出口进行调节，出口为突然扩张的结构，燃烧器外径为0.018-0.030m。在高炉的每支直吹管上可安置二支氧-粉煤燃烧器。

本实用新型具有结构简单，便于安装调节，燃烧稳定、安全、喷吹煤粉达130-200公斤/吨铁。

Description

本发明用于高炉风口的氧气－粉煤的燃烧装置。

高炉喷吹粉煤强化高炉炼铁已成为钢铁工业一项重大技术。通过高炉风口，应用纯氧或高富氧，大量喷吹粉煤的燃烧技术，可以强化高炉冶炼，提高燃料的燃烧率，提高高炉利用系数，大幅度提高产量和产品质量，以煤代焦，全面提高高炉综合技术指标。目前，中国、英国、德国、法国等均已开展大量的研究和工业性实验工作，高炉喷吹煤粉量已达130－160kg／t铁，氧煤比例接近1.06－1.7m³／kg。提高空气中的富氧率将提高粉煤的燃烧率、降低焦比。实验证明每1％的富氧可增产2－3％，焦比降低0.5％，增加喷煤量12－13kg／t，煤焦置换比达0.8以上。

高炉喷吹粉煤的燃烧器其结构主要是输送粉煤喷嘴，采用纯氧或富氧空气是采用套管式结构中心输送粉煤管，外套管为输氧管，或者，采用输送粉煤喷嘴和输氧喷嘴以一定交角输到高炉风口或直吹管内。现在用于高炉喷吹粉煤的燃烧器，多数采用外混式。外混式燃烧器在限制空间内应用，高炉直吹管和风口循环区空间较小，氧气和粉煤在该区域内难以达到完全均合，因此，火焰较长，燃料燃烧不完全，则燃料的燃烧率低，风口循环区域温度偏低，从而限制高炉采用大量喷吹粉煤的技术。

本实用新型的发明目的是针对现有高炉喷吹粉煤燃烧器的缺点，设计新型结构的燃烧器。采取氧气和粉煤部分预混和强化外混的技术措施，利用局部高富氧或纯氧的燃烧技术，提高氧气和粉煤的均混程度。因此，加速粉煤的加热、热分解、燃烧和气化过程。由于采用局部富氧或纯氧，即改善氧气和粉煤间的传质过程，又加速了燃烧多相反应，促使煤粉预热、脱气、快速热分解等过程在进入燃烧气化空间即风口的循环区之前即告完成。采用本实用新型可以提高完全燃烧程度和燃料燃烧率，提高风口的温度，从而进一步增大高炉喷吹粉煤量130－160公斤／吨铁，甚至达200公斤／吨铁的水平。

本实用新型结构采用同心套管，包括中心管、旋流装置、外套管。距中心喷管出口端的一定距离，利用氧气和输送气体间压差，通过中心管壁开设孔洞实现氧煤的预混，采用强旋流强度的旋流装置（旋流数为0.5－1.0），和突然扩张的出口结构，实现出口处的强制外混，且旋流装置以燃烧器出口为准，其调节范围为±0.05m。根据氧气压力条件，燃烧器外径为0.018－0.030m。高炉的每支直吹管至风口间，以一定夹角布置二支氧－煤燃烧器。

本实用新型具有部分内混和强旋流外混，以及突然扩张的出口结构，促进了氧和煤粉混合、加热、传质和多相燃烧反应过程。因此，结构简单、外形尺寸小、便于安装调节，燃料燃烧速度快，火焰短、温度高，煤粉燃烧率高，稳定燃烧，运行安全可靠，使用寿命长达2－3个月。

本实用新型结构的横向剖面图见附图1，氧气输送管（1），载气（空气）和煤粉输入管（2），中心管（5），旋流装置（6），外套管（4），膨胀缓冲器（3）等。旋流装置的调节位置见附图2，为燃烧器喷头的横向局部剖面图，氧煤燃烧器在高炉直吹管的布置及中心管壁开设孔洞（7）见附图3，为燃烧器布置在直吹管上的横向剖面图，高炉直吹管（8）与风口（10）间，安装二支氧－煤燃烧器（9）。

本实用新型采用耐高温和耐磨材料、耐热合金（硬质合金YG6和2520钢），及喷涂涂层或熔融合金化涂层的普通钢管为氧煤燃烧器的材料，利用高速氧气流冷却外套管，降低燃烧器外壁温度，以提高氧煤燃烧器寿命，其使用寿命达2－3个月。

本实用新型为选择风温和富氧程度，曾进行大量工业实验，结果证明，风温大于1150℃，氧气和粉煤燃烧速度主要受氧向碳粒表面扩散传质速度的影响，当煤粉稳定燃烧时，从点燃到残留碳粒开始着火所需时间约占全部燃尽时间的1／10，而着火后的碳粒完全燃尽却需较长时间常达0.1－2秒。残留碳粒的燃烧为扩散反应，燃尽所需时间决定于燃烧区温度，气相中氧浓度，煤粒度大小及其化学性质。在粒度、温度相同条件下，粉煤燃烧速度主要随气相中氧浓度增大而增加。因此，应采用尽量小的颗粒，低灰分的粉煤，若在煤粉燃烧区内大幅度提高氧浓度和氧煤混合物的传技速率，将加速粉煤燃烧，将提高煤粉燃烧率，一般粉煤燃烧率仅为70－75％，当采用富氧达50％以上，粉煤燃烧率达80％以上。因此，采用局部富氧或纯氧与煤粉燃烧，加强氧气和煤粉混合程度以提高其传质速率，燃烧速率，提高风口区温度。

本实用新型采用预混和强旋流的措施，加速粉煤燃烧，实现短火焰燃烧，充分利用高炉风口循环区的有效空间。氧煤燃烧装置通过调整氧气和空气流量与煤粉燃烧速度相适应，以确保煤粉稳定地燃烧。根据煤粉的挥发分大小，适当地调节氧煤燃烧器与风口间的距离，以保证完全燃烧和高燃烧率。

本实用新型可向高炉单风口喷吹煤量达1.5－2.5吨／时，使高炉喷煤量达200公斤／吨铁，局部纯氧或富氧，其总富氧率为2－5％。

Claims

1、高炉风口氧-粉煤燃烧装置，包括中心管，旋流装置和外套管，将其布置在高炉直吹管上，其特征在于中心管壁开设孔洞，旋流装置为强旋流，其旋流数为0.5-1.0，以燃烧器出口为基准面，旋流装置沿轴向的调节范围为±0.05m，出口为突然扩张结构，燃烧器外径为0.018-0.030m。

2、根据权利要求1所述氧－粉煤燃烧器，其特征在于高炉的每支直吹管至风口之间，安装具有一定夹角的二支氧煤燃烧器。