[发明专利]一种纯氧冶炼还原炉氧气和煤粉喷吹装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种纯氧冶炼还原炉风口处喷入氧气和煤粉的喷吹装置，尤其涉及一种纯氧非高炉炼铁中还原炉氧气和煤粉喷吹装置。

背景技术

在传统的高炉喷煤工艺中，喷枪直接插入高炉直吹管，在风口小套通道内实现煤粉与热风的混合。传统工艺是以热风作为助燃介质，热风用量较大，直吹管的内径较大，喷枪是直接深入直吹管内。而在纯氧冶炼的工艺中，是以纯氧作为助燃介质，由于氧气用量比热风用量少，因而现有的氧口通道比直吹管要小很多，无法将煤粉喷枪深入直吹管，因而纯氧冶炼工艺中大多应用同轴氧煤枪和交叉氧煤枪。

现有的同轴氧煤枪内氧煤混合方式主要有以下几种：

(1)直流式同轴氧煤枪喷出的煤粉流，由于其轴向速度大，径向速度小，且无切向速度，所以煤粉颗粒不能产生旋转，使得煤粉不能弥散开来，与热风及氧气的混合不充分，在火焰中心有一煤粉浓度核心，导致煤粉不能高效燃烧，燃烧率较低，限制了喷煤量的提高。

(2)同轴单旋式氧煤枪(氧旋、走外层，煤是直流、走内管)，由于外层旋转射流与中心直流射流的强烈作用，提高了煤粉流的弥散程度，但由于氧气是旋流，煤粉是直流，而气体的质量小于固体煤粉的质量，使得煤氧的混合并不是最充分的。

(3)采取煤粉与氧气在喷枪头内混方式，虽然混合效果提高，但由于中心层喷煤管外层为氧气通道，未直接水冷，面对炉内超高的燃烧温度，煤管前端很容易烧坏。对于交叉氧煤喷枪，煤粉与氧气在炉内交叉混合，存在煤粉与氧气伴行时间短问题，特别是在大喷煤情况下，燃烧率仍有待提高。现有的氧煤喷枪都存在氧煤混合不均及喷枪烧损问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种使得煤粉与氧气在炉内混合燃烧充分的纯氧冶炼还原炉氧气和煤粉喷吹装置。

为了实现上述目的，采用下列技术方案：

一种纯氧冶炼还原炉氧气和煤粉喷吹装置，包括风口小套、风口大套、煤粉连接管、氧气连接管和法兰，风口大套与风口小套缩径连接，风口小套内氧气通道和煤粉通道分别与风口大套内的氧气连接管、煤粉连接管螺纹密封连接，其特征在于：氧气通道和煤粉通道的出口位于设置在风口小套前部的混合通道内，且氧气通道和煤粉通道的轴线的交点位于风口小套外部。

作为进一步的优化，为了延长混合通道的使用寿命，所述混合通道的内表面设置有陶瓷内衬。

作为进一步的优化，为了保护风口小套，所述风口小套内设置有水腔。

作为进一步的优化，所述氧气通道和煤粉通道成α角，5°≤α≤30°。

作为进一步的优化，为了吸收煤粉连接管的变形，所述风口大套的后端设置有大套法兰，大套法兰上设置有固定装置，煤粉连接管固定在固定装置上。

所述固定装置为一条形韧性钢板。

氧气、煤粉在风口小套前方燃烧，小套前端处于高温，熔渣等恶劣环境中，作为进一步的优化，为了进一步防止风口小套被烧毁，风口小套材质选用铸铜，并外表面有高温堆焊和金属陶瓷喷涂来保护风口小套。

本发明提供了一种满足氧气冶炼终还原炉的喷吹装置，主要用于喷吹氧气、煤粉和粉尘等，煤粉和氧气经由不同管道喷吹，保证喷吹操作的安全。煤粉和氧气管道轴线经由混合通道在风口小套前端交汇，两个轴线成一定角度交叉射流。当交射流相遇时，由于各自惯性力的作用，产生相互碰撞和混合，氧与煤的流股在交叉状态下混合均匀性提高，提高煤氧的燃烧率，强化了氧煤燃烧的过程，增加喷煤量。

由于煤粉流与氧气流交汇点位于混合通道外，即风口小套前端，而且混合大通道内径大于煤粉枪内径，风口小套内冷却水对混合通道进行冷却，同时把氧气管道内径做细或者氧气出口采用拉瓦尔管式喷口，通过提高氧气流速、推出着火点，增加回旋区温度梯度，不让热量过多集中在风口前端，能够解决氧气、煤粉等喷吹物质提前在风口小套内混合带来的安全隐患以及在风口小套内混合造成的小套内部温度较高、煤粉管道损坏等问题。

此外，煤粉的燃烧是由两部分组成，首先煤粉通过在混合通道内的吸热进行热解反应，然后是炭与氧接触发生氧化反应。在第一步的热解挥发反应中，热解的速率只与环境对煤粉的加热速率有关，在混合通道处煤粉流与氧气流均得到一段加热时间后再交汇，煤粉与氧气伴行时间延长，从而提高燃烧效率。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1中件1的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，对本发明作进一步说明。