[发明专利]一种具有煤粉燃烧功能的直吹管

说明书

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，涉及高炉喷煤技术和高炉送风设备，尤其是涉及具有煤粉燃烧功能的直吹管。

背景技术

在高炉实际生产中，煤粉是由喷枪直接在风口入口附近位置喷入热风中。通常情况下，出于防范煤粉磨损风口的目的，喷枪头部被弯曲成一定角度，直接插到直吹管中心线的延长线上，其位置已深入至风口通道内100～300mm左右的距离，所以，煤粉根本不可能在直吹管内产生燃烧。

从窥视孔插入喷枪，伸到现有直吹管的入口处，整个直吹管通道就成为煤粉预热、干馏、燃烧的空间，这大大的提高高炉喷吹煤粉的燃烧率。中国专利ZL90212210.X正是以此为目的。它是把喷枪沿着窥视孔通道的上缘、直接穿越弯头的热风通道空间，伸到直吹管入口进行喷煤。但根据现有高炉煤粉燃烧的理论，煤粉经过一个风口通道长度的预热和干馏，到达炉内已经具备挥发份着火燃烧的条件，由此推算，从直吹管入口到达出口，煤粉已经开始大量燃烧，这将使热风及其燃烧产物的混合气流温度显著地提高至1500～1700℃的水平，因此，现有在实际生产中使用的直吹管和该专利附图所示的耐材和直吹管壳体，是完全不可能承受的。

发明内容

本发明的目的是提出一种具有煤粉燃烧功能的直吹管，它可以满足从高炉窥视孔喷煤的要求，同时有助于提高喷吹煤粉的燃烧效果。

一种具有煤粉燃烧功能的直吹管，是由燃烧器和预燃器组成，燃烧器与预燃器之间为法兰联接，热风和煤粉同时从预燃器入口进入；预燃器的内部通道为渐缩管结构，其出口直径小于入口直径，并与燃烧器的入口直径相等；在燃烧器内，设置有突然扩径的燃烧室，燃烧室的内径大于其入口直径；而燃烧器的出口段为渐缩管结构，其出口直径小于燃烧室的内径，也小于风口的入口直径。

上述燃烧器有一个水冷的壳体，壳体内设置有冷却水通道，壳体的材质是耐热不锈钢或者铜质或者其他多种金属材质的组合。燃烧器的出口端为凸球面端头，入口端为法兰。燃烧器的长度在1.5m以内。

在燃烧器内置的燃烧室内壁，镶嵌有耐高温、抗磨损的陶瓷衬套，陶瓷衬套与水冷壳体间浇注了耐火材料。

上述预热器的两端均为法兰，其通道内壁也镶嵌有耐高温、抗磨损的陶瓷衬套，陶瓷衬套与水冷壳体间浇注了耐火材料。其长度为现有直吹管的长度减去燃烧器的长度。当预燃器长度大于500mm时，其壳体是带水冷的壳体。

上述燃烧器和预燃器，在方便制造时，可省掉中间的联接法兰，制成一个整体，其内部结构保持不变。此时，该整体的壳体有冷却水通道，壳体的材质是耐热不锈钢或者铜质或者其他多种金属材质的组合。

本发明的有益效果是：

本发明是将现有直吹管变成一个预燃器和燃烧器的组合结构，煤粉从预燃器入口附近开始喷入热风之中，相当于将现有喷进高炉内的煤粉，在炉外燃烧一次后再重新喷入高炉。这将极大的提高喷吹煤粉的燃烧率，提高煤粉在热风中的燃烧数量，从而显著提高高炉所能够接受的喷吹煤粉数量。与此同时，部分燃烧的煤粉造成燃烧产物的体积和温度激增，也将显著的提高鼓风动能，因此带来改善高炉炉缸工作的有益效果。以下进一步予以说明：

煤粉喷入预燃器内，渐缩管形式的通道使热风和煤粉流得以加速和混合，相当于现有风口起到的作用。煤粉经过预燃器通道行程的预热、干馏，已经具备挥发份燃烧的条件。在经燃烧器入口进入燃烧室时，由于突然扩径起到减速作用，使已经与热风充分混合、并具有燃烧条件的部分煤粉迅速燃烧，其作用好比现有喷吹煤粉进入高炉炉内时减速快速燃烧的作用类似。

在燃烧室内，由于煤粉经过加速已经获得较大的动能，在热风减速时，煤粉可以依靠其获得的动能继续前进，这使已经产生部分燃烧的煤粉，有条件脱离周围燃烧产物的气氛，重新获得热风中未燃氧气的接触机会，继续燃烧。

在燃烧器的出口，由于煤粉部分燃烧增加了混合气流的温度和体积，其双重作用的结果是使热风和部分煤粉燃烧产物的混合气流的流速增加，并在出口渐缩管的加速作用下，鼓风动能显著增强。同时，在渐缩管的作用下，将扩散至气流边缘的煤粉重新向风口中心汇聚，防止了高速干馏煤粉对风口通道内壁的磨损。

在风口入口，由于燃烧器出口直径小于风口入口直径，热风和部分煤粉燃烧产物的混合气流，将在风口通道内再次减速，使得重新有机会获得与热风混合、并具备燃烧条件的部分煤粉再次燃烧。这不仅进一步增加了喷吹煤粉的燃烧率，同时使燃烧后的产物温度及其鼓风动能进一步提高。