CN110207122A - 一种具有防回火防燃爆功能的精炼炉氧燃枪及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪及其使用方法，该装置包括枪管主体和枪管主体端部的喷头，枪管主体由多层中心线共线的套管组成，套管由内到外依次为压缩空气管、氧管、转炉煤气管、水管和外管，氧管与转炉煤气管之间的夹腔内设有三根呈正三角形分布的长明火管；与现有技术相比，本发明可以避免氧燃枪在熄火瞬间发生回火燃爆现象；保证氧燃枪喷出的煤气得到及时点燃，避免点火瞬间发生***现象；通过氧气和压缩空气对煤气进行双重助燃，提高预热效率。

Description

一种具有防回火防燃爆功能的精炼炉氧燃枪及其使用方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体的说，涉及一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪及其使用方法。
背景技术
精炼炉氧燃枪主要用于对精炼炉内废钢进行吹炼，氧燃枪喷头安装于氧燃枪墙体端部，喷头***为水冷结构，通过合理的冷却水冷却喷头的端部。
中钢集团鞍山热能研究院有限公司于2015年01月27日申请了中国实用新型专利，该专利公开了一种用于熔化钢包或铁包内残铁、残渣的装置，包括由枪管本体和氧枪喷头组成的氧燃枪，氧枪喷头固定在枪管本体前端，枪管本体由内到外依次设置有中心氧管、煤气管、***氧管、内层水管和外层水管，氧枪喷头与中心氧管、煤气管和***氧管头部出口对应处分别设中心氧喷口、煤气喷口和***氧喷口，内层水管和外层水管之间通过氧枪喷头连通。
上述装置具备氧枪及氧燃烧嘴的功能，可同时满足钢包或铁包内熔化残铁、残渣的要求；操作灵活，工作效率高，易于实现机械化作业；但是在使用过程中存在巨大的安全隐患，氧燃枪在熄火瞬间高温熔池产生的燃气容易倒灌进入枪管主体内腔造成回火燃爆，发生伤人事故；此外喷头喷出的煤气得不到及时点燃，在点火瞬间容易发生***。
江苏必瑞驰科技有限公司于2018年11月26日申请了申请号为CN201811415012.5的中国发明专利，该专利公开了一种具有燃烧和吹氧两种功能的转炉氧燃枪，由内一层钢管、内二层钢管、内三层钢管、外层钢管、燃气喷孔、氧气喷孔、进氧支管、进燃气支管、进水支管和回水支管等部件组成。预熔预热废钢时：由燃气喷孔喷出的燃气和氧气喷孔喷出的部分氧气，在转炉内燃烧，产生高热；吹炼时：由氧气喷孔喷出的主流股氧气，吹炼钢水炼钢。
上述装置通过燃气和氧气燃烧产生高热，可以大幅度增加废钢装入量，降低炼钢成本；炉温高、化渣快、炼钢时间短、增加钢的产量、提高钢的质量；但是该装置通过单一的纯氧进行助燃，有时候纯氧助燃的理论燃烧温度会高于工艺要求温度，满足不了生产需要；此外该装置也存在回火燃爆的风险。
现有技术中只能通过安排专人严密监视氧压来降低氧燃枪发生回火燃爆的几率，在防回火防燃爆上没有实质性的解决措施，这个问题一直困扰着本领域的技术人员，所以有必要发明一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪及其使用方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪及其使用方法，可以避免氧燃枪在熄火瞬间发生回火燃爆现象；保证氧燃枪喷出的煤气得到及时点燃，避免点火瞬间发生***现象；通过氧气和压缩空气对煤气进行双重助燃，提高预热效率；结构紧凑合理，便于整体装置的升降和横移。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪，包括枪管主体和枪管主体端部的喷头，所述枪管主体由多层中心线共线的套管组成，所述套管由内到外依次为压缩空气管、氧管、转炉煤气管、水管和外管；所述喷头包括冷却喷头以及内部设置的煤气喷头。
进一步地，所述氧管与转炉煤气管之间的夹腔内设有三根呈正三角形分布的长明火管。
进一步地，所述冷却喷头上设有四个贯穿孔，中间的贯穿孔为锥形喷孔，其余的三个贯穿孔均布在锥形喷孔的周围。
进一步地，所述煤气喷头一端与氧管的端部通过插接进行固定，煤气喷头的外表面设有若干个起到旋流作用的凸肋，凸肋表面与冷却喷头的锥形喷孔之间借助莫氏锥度实现相互连接。
进一步地，所述煤气喷头为单孔拉瓦尔喷头。
进一步地，所述枪管主体上依次安装有氧气弯管、压缩空气弯管、长明火弯管、转炉煤气弯管、进水弯管和出水弯管；所述压缩空气弯管一端部穿过氧管的管壁后与压缩空气管内腔相连通；所述长明火弯管通过长明火接管与长明火管内腔相连通，长明火接管套设在氧管周围，长明火接管的两端部通过焊接的端盖和法兰进行封堵。
进一步地，所述法兰上固定三根长明火管的一端部；法兰上还安装有吊钩。
进一步地，所述冷却喷头由紫铜铸造，Cu≥99.85%。
一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪的使用方法，具体包括以下步骤：
步骤一、准备工作，氧燃枪中的长明火管处于持续点着状态；压缩空气管处于持续喷气状态，压缩空气经压缩空气管的端部，依次穿过煤气喷头、冷却喷头后喷出；
步骤二、打开冷却水的进水和出水阀门，流量为280t/h，冷却水压≥1.2Mpa的冷却水由进水弯管然后进入水管的内腔，内腔中冷却水经过冷却喷头后反向回流，由外管进行出水；
步骤三、打开煤气控制阀，流量为4000Nm3/h，压力为10000-12000pa的煤气依次经过转炉煤气弯管、转炉煤气管，然后穿过煤气喷头的旋流凸肋，最后从冷却喷头的锥形喷孔喷出，喷出后随即被长明火管点燃；
步骤四、打开氧气控制阀，流量为1400Nm3/h，氧压为0.4Mpa的氧气依次经过氧气弯管、氧管、煤气喷头的拉瓦尔孔后，在冷却喷头的锥形喷孔内与煤气混合后从冷却喷头的端面喷出，冷却喷头的马赫数为1.6；
步骤五、当冷却喷头端面的火焰稳定燃烧后，通过起吊装置由吊钩将氧燃枪竖直下降到精炼炉的上方，氧燃枪开始进行吹炼。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明中压缩空气管在精炼炉运行的全部时间内进行喷气工作，防止煤气等复杂的气体进入枪管主体内腔造成回火燃爆；
本发明中长明火管用于保证喷头喷出煤气后即可点燃，容易点火，此外还可以防止炉膛内因特殊原因导致精炼炉膛内有燃烧气体，在点火时发生爆燃的危险，长明火管可将不可控制的燃烧气体随时烧掉；
本发明中氧气和压缩空气对煤气进行双重助燃，可以实现不同的理论燃烧温度，进一步提高预热效率；现有技术中氧燃枪对80t精炼炉废钢的预热时间为3-4小时，采用本发明后80t精炼炉中废钢预热时间压缩为0.1-1小时，大大提高预热效率；
本发明中煤气通道与进水通道之间采用O型密封圈形式，枪管主体与冷却喷头间只有一道焊缝，在更换冷却喷头时只需要简单拆卸即可；
该装置整体结构紧凑合理，便于在冶炼过程中进行升降和横移。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中I部的放大图；
图3是图1的左视图；
图4是图1中的A向视图；
图5是图1中的B向视图；
图6是图2中煤气喷头的左视图；
图中，1-冷却喷头，2-煤气喷头，3-外管，4-水管，5-长明火管，6-压缩空气管，7-氧管，8-转炉煤气管，9-第一连接圈，10-出水接管，11-第二连接圈，12-进水接管，13-盖板，14-法兰，15-长明火接管，16-端盖，17-螺母，18-弹垫，19-吊钩，20-氧气弯管，21-压缩空气弯管，22-长明火弯管，23-转炉煤气弯管，24-进水弯管，25-出水弯管，26-固定板。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
实施例1一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪
如图1和图2共同所示，本发明提供一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪，氧燃枪由枪管主体和喷头组成，喷头安装于枪管主体的端部；枪管主体由五层套管组成，五层套管的中心线共线，五层套管由内到外依次为压缩空气管6、氧管7、转炉煤气管8、水管4和外管3，五层套管间采用适当数量且布置均匀的筋板进行加固；所述氧管7与转炉煤气管8之间的夹腔内设有三根呈正三角形分布的长明火管5。
如图2、图5和图6共同所示，所述喷头包括冷却喷头1和煤气喷头2，所述冷却喷头1固定于外管3和转炉煤气管8的端部，冷却喷头1与外管3通过焊接方式进行固定，冷却喷头1与转炉煤气管8通过插接方式固定，插接位置处通过设置多个O型密封圈进行密封；所述冷却喷头1上设有四个贯穿孔，中间的贯穿孔为锥形喷孔，锥形喷孔用于将氧气和煤气混合后喷出，其余的三个贯穿孔均布在锥形喷孔的周围，用于固定长明火管5的端部；所述煤气喷头2设置于冷却喷头1的内部，且与氧管7的端部通过插接进行固定，煤气喷头2的外表面设有若干个起到旋流作用的凸肋，凸肋表面与冷却喷头1的锥形喷孔之间借助莫氏锥度实现相互连接；所述煤气喷头2为单孔拉瓦尔喷头。
如图1和图3共同所示，所述枪管主体上依次安装有氧气弯管20、压缩空气弯管21、长明火弯管22、转炉煤气弯管23、进水弯管24和出水弯管25；所述氧气弯管20一端与氧管7一端焊接固定，两者内腔相连通，氧气弯管20另一端安装于固定板26上；所述压缩空气弯管21一端部穿过氧管7的管壁后与压缩空气管6焊接固定，压缩空气弯管21与压缩空气管6内腔相连通，压缩空气弯管21另一端安装于固定板26上；所述长明火弯管22一端焊接在长明火接管15的管壁上，长明火弯管22与长明火接管15的内腔相连通，长明火接管15套设在氧管7周围，长明火接管15的两端部通过焊接的端盖16和法兰14进行封堵，所述法兰14上还固定有三根长明火管5的端部，长明火弯管22通过长明火接管15与长明火管5内腔相连通，所述长明火弯管22的另一端安装于固定板26上；所述转炉煤气弯管23一端焊接在转炉煤气管8的管壁上，转炉煤气弯管23与转炉煤气管8的内腔相连通，转炉煤气弯管23的另一端通过法兰盘安装于固定板26上；所述进水弯管24一端焊接在进水接管12的管壁上，进水弯管24与进水接管12的内腔相连通，进水接管12的两端部通过焊接的盖板13和第二连接圈11焊接固定，所述第二连接圈11焊接于水管4的端部外侧，进水弯管24通过进水接管12与水管4内腔相连通；所述进水弯管24的另一端通过法兰盘安装于固定板26上；所述出水弯管25一端焊接在出水接管10的管壁上，出水弯管25与出水接管10的内腔相连通，出水接管10的两端部通过焊接固定在第二连接圈11和第一连接圈9上，所述第一连接圈9焊接于外管3的一端部，出水弯管25通过出水接管10与外管3内腔相连通；所述出水弯管25的另一端通过法兰盘安装于固定板26上。
如图1和图4共同所示，所述枪管主体上安装有吊钩19，吊钩19的两个端部穿过法兰14的螺栓孔后通过螺母17和弹垫18进行固定。
所述冷却喷头1由紫铜铸造，Cu≥99.85%。
所述枪管主体与喷头连接后，经2.5Mpa水压试验，保压40分钟，以不渗漏为合格。
所述压缩空气管6在精炼炉运行的全部时间内进行喷气工作，防止煤气等复杂的气体进入枪管主体内腔造成回火燃爆。
所述长明火管5在精炼炉运行的全部时间内点着，用于保证煤气喷头2喷出煤气后即可点燃，容易点火，此外还可以防止精炼炉膛内因特殊原因导致炉膛内有燃烧气体，在点火时发生爆燃的危险，长明火管5可将不可控制的燃烧气体烧掉。
实施例2一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪的使用方法
氧燃枪用于80T精炼炉时，具体使用过程如以下步骤：
步骤一、准备工作，氧燃枪中的长明火管5处于持续点着状态；压缩空气管6处于持续喷气状态，压缩空气经压缩空气管6的端部，依次穿过煤气喷头2、冷却喷头1后喷出；
步骤二、打开冷却水的进水和出水阀门，流量为280t/h，冷却水压≥1.2Mpa的冷却水由进水弯管24经进水接管12，然后进入水管4的内腔，内腔中冷却水经过冷却喷头1后反向回流，由外管3进行出水；
步骤三、打开煤气控制阀，流量为4000Nm3/h，压力为10000-12000pa的煤气依次经过转炉煤气弯管2、转炉煤气管8，然后穿过煤气喷头2的旋流凸肋，最后从冷却喷头1的锥形喷孔喷出，喷出后随即被长明火管5点燃；
步骤四、打开氧气控制阀，流量为1400Nm3/h，氧压为0.4Mpa的氧气依次经过氧气弯管20、氧管7、煤气喷头2的拉瓦尔孔后，在冷却喷头1的锥形喷孔内与煤气混合后从冷却喷头1的端面喷出，冷却喷头1的马赫数为1.6；
步骤五、当冷却喷头1端面的火焰稳定燃烧后，通过起吊装置由吊钩19将氧燃枪竖直下降到精炼炉的上方，氧燃枪开始进行吹炼。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪，包括枪管主体和枪管主体端部的喷头，其特征在于：所述枪管主体由多层中心线共线的套管组成，所述套管由内到外依次为压缩空气管（6）、氧管（7）、转炉煤气管（8）、水管（4）和外管（3）；所述喷头包括冷却喷头（1）以及内部设置的煤气喷头（2）。
2.如权利要求1所述的一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪，其特征在于：所述氧管（7）与转炉煤气管（8）之间的夹腔内设有三根呈正三角形分布的长明火管（5）。
3.如权利要求1所述的一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪，其特征在于：所述冷却喷头（1）上设有四个贯穿孔，中间的贯穿孔为锥形喷孔，其余的三个贯穿孔均布在锥形喷孔的周围。
4.如权利要求1所述的一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪，其特征在于：所述煤气喷头（2）一端与氧管（7）的端部通过插接进行固定，煤气喷头（2）的外表面设有若干个起到旋流作用的凸肋，凸肋表面与冷却喷头（1）的锥形喷孔之间借助莫氏锥度实现相互连接。
5.如权利要求1所述的一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪，其特征在于：所述煤气喷头（2）为单孔拉瓦尔喷头。
6.如权利要求1所述的一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪，其特征在于：所述枪管主体上依次安装有氧气弯管（20）、压缩空气弯管（21）、长明火弯管（22）、转炉煤气弯管（23）、进水弯管（24）和出水弯管（25）；所述压缩空气弯管（21）一端部穿过氧管（7）的管壁后与压缩空气管（6）内腔相连通；所述长明火弯管（22）通过长明火接管（15）与长明火管（5）内腔相连通，长明火接管（15）套设在氧管（7）周围，长明火接管（15）的两端部通过焊接的端盖（16）和法兰（14）进行封堵。
7.如权利要求6所述的一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪，其特征在于：所述法兰（14）上固定三根长明火管（5）的一端部；法兰（14）上还安装有吊钩（19）。
8.如权利要求1所述的一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪，其特征在于：所述冷却喷头（1）由紫铜铸造，Cu≥99.85%。
9.一种具有防回火防燃爆功能的高效精炼炉氧燃枪的使用方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一、准备工作，氧燃枪中的长明火管（5）处于持续点着状态；压缩空气管（6）处于持续喷气状态，压缩空气经压缩空气管（6）的端部，依次穿过煤气喷头（2）、冷却喷头（1）后喷出；
步骤二、打开冷却水的进水和出水阀门，流量为280t/h，冷却水压≥1.2Mpa的冷却水由进水弯管（24）然后进入水管（4）的内腔，内腔中冷却水经过冷却喷头（1）后反向回流，由外管（3）进行出水；
步骤三、打开煤气控制阀，流量为4000Nm3/h，压力为10000-12000pa的煤气依次经过转炉煤气弯管（2）、转炉煤气管（8），然后穿过煤气喷头（2）的旋流凸肋，最后从冷却喷头（1）的锥形喷孔喷出，喷出后随即被长明火管（5）点燃；
步骤四、打开氧气控制阀，流量为1400Nm3/h，氧压为0.4Mpa的氧气依次经过氧气弯管（20）、氧管（7）、煤气喷头（2）的拉瓦尔孔后，在冷却喷头（1）的锥形喷孔内与煤气混合后从冷却喷头（1）的端面喷出，冷却喷头（1）的马赫数为1.6；
步骤五、当冷却喷头（1）端面的火焰稳定燃烧后，通过起吊装置由吊钩（19）将氧燃枪竖直下降到精炼炉的上方，氧燃枪开始进行吹炼。
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