專利名稱：一種高爐噴煤預燃器及其調整煤粉預燃率的方法
技術領域：
本發明屬于高爐煉鐵技術領域，涉及高爐噴煤技術和高爐送風技術，尤其是涉及高爐噴煤預燃器及其調整煤粉預燃率的方法。
背景技術：
眾所周知，高爐噴吹煤粉的噴槍一般都安裝在距風口入口斷面較近的位置，煤粉基本是在回旋區內著火和燃燒。由于回旋區空間有限，熱風流速又高，煤粉的停留時間很短，很難完全燃燒。根據高爐風口前的實際取樣調查證明，在回旋區內煤粉只能燃燒70%。 如果噴煤量增加，燃燒率還要下降。為了提高煤粉燃燒率，需要延長煤粉的反應時間。利用直吹管預燃一部分煤粉增加了煤粉的反應時間，會使燃燒率有較大提高。《化工冶金》第15卷第1期(1994年2月出版)發表的《高爐風口直吹管預燃煤粉模擬實驗和計算》，公布了一種直吹管預燃煤粉模擬實驗的裝置和實驗研究成果。根據其研究成果表明在以內壁面溫度不超過內襯材料的耐火溫度為限制條件下，將噴槍插入直吹管內距離風口入口 500 1200mm的位置處，在直吹管內可預燃無煙煤50 %、煙煤60 %以上。但該文獻本沒有提出適合工業化生產應用的具體裝置。以實現上述研究成果為目的的工業化生產裝置，是最新的中國專利申請 201010571279. 0,201010571262. 5,201010603604. 7,201110024842. I0 其中 201010571279. 0,201010571262. 5專利申請是將現有噴槍插入直吹管內距離風口入口 500 2000mm的位置，由于煤粉在直吹管內燃燒率超過50%，會產生相當數量的煤灰分熔渣，這將造成在風口內結渣的可能性；而在201010603604. 7,201110024842. 7專利申請中， 是將煤粉先噴入直吹管內設置的中心通道中進行預熱或者預燃，但在構成直吹管內中心通道的耐材一旦出現破損后，由于煤粉大量燃燒，其結果可能使直吹管殼體承受不了高溫而出現直吹管燒穿事故。
發明內容
本發明提出一種高爐噴煤預燃器，是為克服上述各專利申請的缺陷，限制煤粉預燃數量，防止風口結渣，在煤粉預燃器破損時，確保噴煤預燃器的安全性。本發明還提出了一種高爐噴煤預燃器調整煤粉預燃率的方法。一種高爐噴煤預燃器是由噴槍、鎖緊裝置、密封填料、安裝座、水冷殼體組件、煤粉預燃器、耐火材料組成；煤粉預燃器安裝在水冷殼體組件內，煤粉預燃器的外壁與水冷殼體組件內殼的內壁之間填充了耐火材料；其安裝座是分別與水冷殼體組件的外殼和內殼焊接；噴槍插入安裝座內，被密封填料和鎖緊裝置固定噴槍穿過耐火材料和煤粉預燃器的支撐葉片，伸到煤粉預燃器的內管內。上述的水冷殼體組件是由凸球面端頭、法蘭、內殼、外殼、水道隔板、進水管、出水管組成。上述水冷殼體組件的內殼和安裝座是一個整體鑄造件。
上述水冷殼體組件的內殼，是與其凸球面端頭、法蘭、水道隔板中的任意一個、或者任意兩個、或者全部共同鑄造成為一個整體件。上述水冷殼體組件的內殼材質是銅或者耐熱鋼。上述的煤粉預燃器是由內管、外管和支撐葉片組成。其內管和外管是同心的，或者是不同心的。其支撐葉片的數量是與噴槍的數量相同。其支撐葉片或者是和內管結合在一起，或者是和外管結合在一起，或者是與內管和外管共同結合在一起。本發明是優選支撐葉片與內管和外管共同結合在一起。該支撐葉片全部或者部分是直線或者螺旋線的形狀。在上述煤粉預燃器的支撐葉片上，預留有供噴槍穿過的一個孔。或者在正對噴槍的出口處，預留有連通煤粉預燃器內管的孔，噴槍是穿過耐火材料伸到該孔靠近煤粉預燃器外管的一側。噴槍噴吹的煤粉是通過該孔進入煤粉預燃器的內管內部。上述的煤粉預燃器是由A型管道磚、B型管道磚、C型管道磚、D型管道磚砌筑而成。其中A型管道磚和B型管道磚之間的結合面是一個錐形面；在錐形面上，它們各自的支撐葉片沿錐形輪廓線方向均被挖去了一個半圓；在A型管道磚和B型管道磚砌筑在一起時， 它們各自在支撐葉片上的半圓，共同構成供噴槍插入的孔，或者供煤粉通過的孔。而C型管道磚是內管比外管長，使得內管直接伸入D型管道磚內。其D型管道磚是一個錐管狀的單管磚。上述的煤粉預燃器的A型管道磚、B型管道磚、C型管道磚、D型管道磚，在生產制造時，是通過粘結劑粘接后被燒結為一個整體。上述的煤粉預燃器的材質為氮化硅結合的碳化硅，其SiC ^ 70%, Si3N4 ^ 20%, 其1200 1400°C的高溫抗折強度彡35MPa0一種高爐噴煤預燃器調整煤粉預燃率的方法，是通過調整中心通道入口的直徑， 即通過調整A型管道磚內管的內徑，來調整進入中心通道內的熱風流量，從而調整煤粉在噴煤預燃器的中心通道中的預燃率。本發明所優選的煤粉預燃率，是使煤粉預燃后的產物溫度低于熱風溫度，即低于1300°C。本發明的有益效果是(1)本發明提出的高爐噴煤預燃器，是將煤粉預燃器安裝在水冷殼體組件內，因此，在煤粉預燃器的耐材出現破損狀況時，煤粉大量燃燒所形成的高溫，將不會造成殼體破損而危及安全生產。(2)本發明提出的高爐噴煤預燃器調整煤粉燃燒率的方法，是通過控制參與煤粉預燃的熱風蒗量，來實現對煤粉預燃率的控制，從而控制生成產物的溫度。因此，在本發明優選的條件下，煤粉預燃后的產物溫度低于熱風溫度，使得煤粉預燃器的內管耐材得以延長了使用壽命。C3)本發明在噴煤預燃器的入口處設置法蘭，可以方便更換煤粉預燃器。尤其是在采用各型管道磚砌筑的情況下，簡單易行，成本低，更換維護方便。(4)本發明保留了現有專利申請進行共軸噴煤的優點，其“二次噴吹”的技術效果， 將確保預燃后的產物不會接觸到風口。(5)本發明將噴槍置于煤粉預燃器的支撐葉片中，不承受熱風氣流的直接沖擊，延長了噴槍的使用壽命。因此，在定期更換煤粉預燃器的情況下，既節約了現有更換噴槍所使用的時間，也節約了噴槍更換成本。
圖1為實施例1，是圖2的A-A截面視圖。圖2為圖1的BOB旋轉截面投影視圖。圖3為圖1的C-C截面視圖。圖4為圖1的D-D截面視圖。圖5為實施例2，是圖6的E-E截面視圖。圖6為圖2的FOF旋轉截面投影視圖。圖7為圖2的G-G截面視圖。圖8為圖2的H-H截面視圖。如圖中，1為噴槍，2為鎖緊裝置，3為密封填料，4為安裝座，5為凸球面端頭，6為法蘭，7為內殼，8為外殼，9為水道隔板，10為水道，11為進水管，12為出水管，13為A型磚， 14為B型磚，15為C型磚，16為D型磚，17為中心通道，18為環形通道，19為耐火材料，20 為外管中心線，21為內管中心線，22為外管，23為內管J4支撐葉片，25為水冷殼體組件，沈為煤粉預燃器。
具體實施例方式如圖1、2、3、4為本發明的典型實施例1。如圖1中，本發明的高爐噴煤預燃器是由噴槍1、鎖緊裝置2、密封填料3、安裝座 4、水冷殼體組件25、煤粉預燃器沈、耐火材料19組成。煤粉預燃器沈安裝在水冷殼體組件25內，煤粉預燃器沈的外壁與水冷殼體組件25內殼7的內壁之間填充了耐火材料19。 其安裝座4是分別與水冷殼體組件25的外殼8和內殼7焊接。噴槍1插入安裝座4內，被密封填料3和鎖緊裝置2固定。在如圖2中可見，噴槍1是穿過耐火材料19和煤粉預燃器 26的支撐葉片M伸到煤粉預燃器沈的內管23內的。如圖1中，上述的水冷殼體組件25是由凸球面端頭5、法蘭6、內殼7、外殼8、水道隔板9、進水管11、出水管12組成。如圖1中，上述的煤粉預燃器沈是由A型管道磚13、B型管道磚14、C型管道磚 15、D型管道磚16砌筑而成。從如圖2、3可知，A型管道磚13、B型管道磚14、C型管道磚 15是雙層的管道磚。它們有內管23和外管22，是同心的，并且內管23和外管22之間通過支撐葉片M連接為一體。如圖1、4所示，D型管道磚16是一個錐管狀的單管磚。如圖1、2所示，A型管道磚13和B型管道磚14之間的結合面是一個錐形面。在錐形面上，它們各自的支撐葉片M沿錐形輪廓線方向均被挖去了一個半圓。當A型管道磚 13和B型管道磚14砌筑在一起時，它們各自在支撐葉片M上的半圓，共同構成供噴槍1插入的孔，或者成為供煤粉通過的孔。如圖1、4所示，C型管道磚15是內管比外管長，使得內管可以直接伸入D型管道磚16內。C型管道磚15采用長內管設計的作用是擴大C型管道磚15出口處的環形通道 18的面積，同時使環形通道18內的熱風氣流在周向分布均勻化。根據如圖1所示的A型管道磚13、B型管道磚14、C型管道磚15、D型管道磚16， 在生產時，或者是通過粘結劑粘接后，被燒結為一個整體。
如圖5、6、7、8為本發明的典型實施例2。如圖5中所示，上述水冷殼體組件25的內殼7是與其凸球面端頭5、法蘭6共同鑄造為一體的。如圖5、6中所示，上述水冷殼體組件的內殼7和安裝座4是鑄造成在一起，為一個整體鑄造件。如圖5、6、7、8中所示，煤粉預燃器是由內管23、外管22和支撐葉片M組合而成。 其內管中心線21和外管中心線20是不重合的，呈偏心狀態。煤粉預燃器的支撐葉片對有多種狀態，它或者是和內管23結合在一起，或者是和外管22結合在一起，或者是與內管23 和外管22同時結合在一起。本發明是優選支撐葉片M與內管23和外管22共同結合在一起。在上述典型實施例1、2中，上述水冷殼體組件25的內殼7，或者是與其凸球面端頭 5、法蘭6、水道隔板9中的任意一個、或者任意兩個或者全部同時鑄造成為一個整體件。在上述典型實施例1中，在煤粉預燃器的支撐葉片上，預留有供噴槍穿過的一個孔。在上述典型實施例2中，在正對噴槍的出口處預留有連通煤粉預燃器內管的孔，噴槍是穿過耐火材料伸到該孔靠近煤粉預燃器的外管的一側。此時，噴槍噴吹的煤粉是通過該孔進入煤粉預燃器的內管內部。如圖2、3、5、6中所示，支撐葉片M的數量是與噴槍1的數量相同。在生產制造時， 該支撐葉片M全部或者部分是直線或者螺旋線的形狀。在如圖1、2中，水冷殼體組件25的內殼7材質是銅或者是耐熱鋼。在如圖1、2中，煤粉預燃器沈的材質為氮化硅結合的碳化硅，其SiC ^ 70%, Si3N4彡20%，其1200 1400°C的高溫抗折強度彡35MPa0在上述典型實施例1中，如圖1所示的法蘭6可以被去除。此時，水冷殼體組件25 的內殼7是同與之相接的現有直吹管的殼體相焊接。在如圖1中，一種高爐噴煤預燃器調整煤粉預燃率的方法，是通過調整中心通道 17入口的直徑，即調整A型管道磚13內管23的內徑，來調整進入中心通道17內的熱風流量，從而調整煤粉在噴煤預燃器沈的中心通道17內的預燃率。本發明所優選的煤粉預燃率，是使煤粉預燃后的產物溫度低于熱風溫度，即低于1300°C。說明書附圖1為摘要附圖。
權利要求
1.一種高爐噴煤預燃器，其特征在于它是由噴槍、鎖緊裝置、密封填料、安裝座、水冷殼體組件、煤粉預燃器、耐火材料組成，其中煤粉預燃器安裝在水冷殼體組件內，煤粉預燃器的外壁與水冷殼體組件內殼的內壁之間填充了耐火材料；其安裝座是分別與水冷殼體組件的外殼和內殼焊接；噴槍插入安裝座內，被密封填料和鎖緊裝置固定；噴槍穿過耐火材料和煤粉預燃器的支撐葉片，伸到煤粉預燃器的內管內。
2.上述權利要求1所述的高爐噴煤預燃器，其特征在于所述的水冷殼體組件是由凸球面端頭、法蘭、內殼、外殼、水道隔板、進水管、出水管組成，其內殼是與凸球面端頭、法蘭、 水道隔板中的任意一個、或者任意兩個、或者全部共鑄造成為一個整體件。
3.上述權利要求1所述的高爐噴煤預燃器，其特征在于所述的煤粉預燃器是由內管、 外管和支撐葉片組成，其內管和外管是同心的或者是不同心的。
4.上述權利要求1所述的高爐噴煤預燃器，其特征在于所述水冷殼體組件的內殼是和安裝座共同鑄造成一個整體件。
5.上述權利要求1所述的高爐噴煤預燃器，其特征在于所述的煤粉預燃器是由A型管道磚、B型管道磚、C型管道磚、D型管道磚砌筑而成；在制造過程中，它們或者是通過粘結劑粘接后被燒結為一個整體。
6.上述權利要求1、2、4所述的高爐噴煤預燃器，其特征在于所述水冷殼體組件的內殼材質是銅或者耐熱鋼。
7.上述權利要求1、3、5所述的高爐噴煤預燃器，其特征在于所述的煤粉預燃器的材質為氮化硅結合的碳化硅，其SiC≥70%,Si3N4≥20%，其1200 1400°C的高溫抗折強度≥ 35MPa。
8.一種高爐噴煤預燃器調整煤粉預燃率的方法，其特征在于是通過調整中心通道入口的直徑，來調整進入中心通道內的熱風流量，從而調整煤粉在中心通道中的預燃率。
全文摘要
本發明提出的一種高爐噴煤預燃器，是由噴槍、鎖緊裝置、密封填料、安裝座、水冷殼體組件、煤粉預燃器、耐火材料組成，煤粉預燃器被安裝在水冷殼體組件內，噴槍是插入安裝座內被密封填料和鎖緊裝置固定，它穿過耐火材料和煤粉預燃器的支撐葉片直接伸到煤粉預燃器的內管內。該噴煤預燃器可限制煤粉預燃數量，防止風口結渣，在煤粉預燃器破損時，確保噴煤預燃器的安全性。本發明還提出了一種高爐噴煤預燃器調整煤粉預燃率的方法。
文檔編號C21B7/00GK102206720SQ20111011942
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月10日 優先權日2011年5月10日
發明者張昭貴 申請人:張昭貴