[发明专利]一种高炉喷吹煤粉在风口内强化燃烧的方法和装置

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技术，尤其是涉及高炉喷吹煤粉在风口内强化燃烧的方法和装置。

背景技术

在现有喷煤技术中，喷煤枪是插入风口通道的中部进行喷煤的。根据计算机模拟计算的结果表明，在风口通道中，煤粉基本上只完成了部分挥发份的燃烧，而干馏后的煤粉要在进入高炉的回旋区后才开始大量燃烧。由于回旋区空间有限，热风流速又高，煤粉的停留时间很短，很难燃烧完全。根据高炉风口前的实际取样调查证明，在回旋区内，煤粉的燃烧率通常在70％左右，差不多有30％的煤粉没有燃烧，滞留在高炉炉内。如果再提高喷煤量，煤粉的燃烧率还要下降，这将给高炉的顺行带来障碍。造成这种情况的部分原因是：煤粉在风口通道内与热风之间的混合和燃烧很不充分。

长期以来，人们一直试图改变风口内热风和煤粉混合和燃烧的动力学条件，从而强化煤粉在风口内的预热、干馏和燃烧过程，使煤粉在炉内的燃烧率提高，增加喷煤数量。中国专利ZL95117477.0就是以此为目的。它是将一个长度为80～120mm的旋流器安装在直吹管的出口段，喷煤枪比正常位置后退150～200mm，插至旋流器中心部分的圆柱型通风道的入口进行喷煤。但遗憾的是，随着高炉的大型化，风口的长度不断增长，尤其是随斜风口的普遍采用，使直吹管中心线与风口中心线呈5～9°左右的夹角，使该发明已无法适应这种情况的变化，因此难以在实际生产中应用。其原因是：煤粉在喷吹进入该旋流器后，从该旋流器出来时的速度方向，就自然与斜风口的中心线呈该夹角关系，加上大型高炉的风口长度显著增加，这造成了煤粉对风口内壁的大量磨损。

发明内容

本发明提出的一种高炉喷吹煤粉在风口内强化燃烧的方法和装置，是为克服上述发明的缺陷，使煤粉在风口中与热风的混合和燃烧呈共轴流动关系，防止在强化煤粉的混合和燃烧过程中，造成风口磨损。

一种高炉喷吹煤粉在风口内强化燃烧的方法，是用一个煤粉预燃装置将风口通道后半段分割成内外两层，其中：内层是煤粉预燃装置的中心通道，是煤粉和部分热风进行混合与预燃的空间，而外层是由煤粉预燃装置的外壁与风口内壁共同构成的环形通道，是大部分热风流通的空间；在风口通道前半段内，从内层出来的、经与部分热风混合和预燃的煤粉，与从外层出来的大部分热风一起形成共轴流动，煤粉位于风口通道的中心区域，热风位于风口通道边缘区域，它们在风口通道内开始快速扩散燃烧，之后共同进入高炉炉内充分燃烧。

在上述方法中，在风口通道前半段内，经与部分热风混合和预燃的煤粉与热风之间，或者是呈直线流动混合或者是呈旋转流动混合。

在上述方法中，在煤粉预燃装置的中心通道内，煤粉和热风之间，或者呈直线流动混合或者是呈旋转流动混合。

一种高炉喷吹煤粉在风口内强化燃烧的装置，它是由煤粉预燃装置、风口和喷枪组成，煤粉预燃装置是被放在风口通道后半段内，将风口通道后半段分隔成内外两层；煤粉预燃装置的中心通道是内层，煤粉预燃装置的外壁与风口内壁共同构成的环形通道是外层；喷枪被插至煤粉预燃装置的中心通道入口处附近。

上述的煤粉预燃装置，是一根外壁带支撑叶片的管。管的内壁是光滑的，或者是带有螺旋线凸起。管外的支撑叶片是直线形状，或者是螺旋线形状。管的最小长度大于120mm，最大长度为风口通道长度的三分之二，管的壁厚为10～30mm。在管内壁是光滑的情况下，进入管内的煤粉和热风之间，是呈直线流动混合方式；在管内壁是带有螺旋线凸起的情况下，则是呈旋转流动混合方式。此外，在管外的支撑叶片是直线形状的情况下，在风口通道前半段内，经与部分热风混合和预燃的煤粉与热风之间，是呈直线流动混合方式；而在管外的支撑叶片是螺旋线形状的情况下，则是呈旋转流动混合方式。

上述的煤粉预燃装置，其管内空间为中心通道，中心通道的入口内径等于或者小于其出口内径，入口直径为50～120mm，本发明优选为80～100mm。

上述的煤粉预燃装置，其管外支撑叶片的数量为2-3片，支撑叶片的径向外缘是与风口内壁保持接触，支撑叶片的长度是与管的长度相等或者不等，厚度为10～30mm。在支撑叶片是直线形状时，其数量以3片为佳。在支撑叶片是螺旋线形状时，其数量以2片为佳。

上述的煤粉预燃装置，其基体至少有一种是氮化硅结合的碳化硅材质，其SiC≥70％、Si₃N₄≥20％，其1200～1400℃的高温抗折强度≥35MPa。