[实用新型]加热和熔化废钢的氧-燃料燃烧器

说明书

本发明是用于加热和熔化废钢的燃烧器。

电弧炉是以废钢为基础的现代化炼钢装置，采用三根电极供电加热熔化废钢，属于点热源供热，造成炉内温度场分布不均，在炉内出现加热的热区和冷区。因此，熔化期时间长，电耗占全炉电耗的60％以上。随着电弧炉超高功率化及其相关技术应用和发展，尤其以氧－燃料燃烧器向电弧炉冷区提供辅助热源，炉外精炼技术的发展，促进电弧炉冶炼电耗得以大幅度降低，电弧炉的发展呈现其强大的生命力，它可以生产合金钢和特殊钢，亦可生产普通钢。电弧炉自身逐渐由特殊钢的冶炼设备转化为熔化废钢的设备，降低熔化期电耗指标，缩短冶炼时间更显得重要。其中氧－燃料燃烧器则已为电弧炉节能的重要措施之一。

由于采用电弧炉相关技术，自1960年以来，国外电能消耗从630Kwh／t降至400Kwh／t，出钢－出钢时间从180min降至70min。采用氧－燃料燃烧器向电极间的冷区提供辅助热，使该区域的废钢熔化与其它热区废钢熔化达到同步，从而有效地缩短了熔化时间和降低电耗。国外，早期通常采用氧－油或氧－燃气燃烧器其功率约为电炉变压器功率的 1/4 － 1/2 ，节能为10％，提高生产率15－25％，一般降低电耗为40－70Kwh／t，其燃烧器的结构多数为套管式或附旋流叶片的燃烧器，七十年代以来日本和我国都开发氧－粉煤燃烧器，向电弧炉冷区提供辅助热源，其节能增产效果与氧－油，氧－燃气的燃烧器相近。

粉煤燃烧器重要的技术关键是氧气和粉煤的混合及点火，多数采用旋流装置或利用多股环流套管式燃烧器加速氧气和粉煤的混合，混合程度决定于回流区的大小。由于采用旋流装置则影响火焰轴向传播速度，套管式燃烧器混合程度差，从而降低其加热效率。为了提高氧气和粉煤的混合，增加火焰的轴向传播速度和刚性。以高温高速、高刚性的火焰来加热和熔化废钢，进一步提高熔化速度和热利用率。

本发明目的是针对已有的套管式或旋流式的氧－粉煤燃烧器存在的缺点，采取部分氧气和粉煤输送管内直接混合即氧和粉煤一次混合，利用氧气旋流的氧气和粉煤的二次混合，以及氧气直流环形射流与未燃尽的可燃物质的充分混合及完全燃烧等措施，选择氧气与粉煤内混、旋流和直流环流氧射流相结合结构的氧－粉煤燃烧器。以达到提高氧气和粉煤的混合程度，提高火焰温度，提高粉煤的燃烧率，增大火焰射流强度，提高热交换效率，以便加速废钢加热和熔化速度，进一步降低电弧炉冶炼电耗，缩短冶炼时间，提高生产率。

本发明加热和熔化废钢的氧－粉煤燃烧器的结构，燃烧器总装图纵剖面图见附图1，粉煤输送管与氧气旋流装置纵剖面图见附图2，燃烧器的水冷却器纵剖图见附图3。包括中心输送粉煤管（1），输送氧管分为内套管（2）、外套管（3），喷头内中心粉煤管出口端外壁上安装有外套环的旋流装置（4），其旋流装置为旋流叶片、切向叶片，导流槽等，将其置于中心管和内套管之间，外套管为氧气直流管，喷头内为旋流和直流氧气喷管。其截面比根据氧流量的旋流和直流比例选择。保护氧－粉煤燃烧器的三层套管式的水冷却装置（5），进水口（6），出水口（7），旋流氧气入口（8），直流氧气入口（9），粉煤入口（10）。

本发明旋流装置安放在中心粉煤管的出口端，见图2，旋流装置（11），旋流装置的外套环（12），它是将内套管内的氧气旋流喷头内氧气射流分为旋转射流和直流环流，其截面比是可以通过调节中心粉煤管旋流装置与内套管氧气喷头端部的相对位置进行，以便调节氧流的旋流量与直流量的比例，其旋流与直流氧量的调节比例为2：8－6：4。在中心输送粉煤管壁开设连通内套氧管和粉煤管的连通孔管（13），其当量直径为0.001－0.010m，其分布沿输送粉煤管壁的圆周和轴向分布，可根据氧压与输送粉煤的载气间的压差，以便确定开设连通孔管的面积，选择适当的当量直径和开孔数量以确定输入粉煤输送管的氧量，连通孔管沿输送粉煤管壁周围和轴向分布。

本发明沿粉煤输送管壁圆周开设连通孔管，其开孔面积以控制其载气内氧含量为30－60％为依据，轴向开设的连通孔的间距为0.01－0.2米，根据开孔面积，确定开孔直径和数量，且确定其分布。根据粉煤挥发份的含量，来选择确定开设连通孔管的轴向开孔位置，即开孔距离喷头出口端的轴向距离。其粉煤挥发分越高，则开设连通孔距出口端的轴向距离越短，粉煤挥发分越低，其轴向距离越长。

本发明可调节外套环的旋流装置的输送粉煤管及氧气内套管轴向相对移动位置，以便改变氧气旋流、氧气直流和通入粉煤输送管内氧气流量的比例，实现火焰调节。