CN113970250B - 一种喷吹结构及其导流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷吹结构及导流装置，包括：用于安装在喷嘴与烧结料面之间的中心导流件，位于矩形布置的喷嘴喷吹出的气体重合范围内；用于对气体进行导流的中空的导流板，与中心导流件的外缘连接，分别位于对应相邻喷嘴的喷吹重合范围内；导流板关于中心导流件对称分布，为由靠近中心导流件的一端向远离中心导流件的一端渐缩的对称件；中心导流件安装在距离喷嘴所在平面的高度为h，中心导流件在沿相邻两个喷嘴连线方向的长度等于这两喷嘴喷吹出的气体在烧结料面上重合的长度，小于这两个喷嘴之间的距离。在喷嘴与烧结料面之间设置导流装置，对喷嘴喷出的气体进行导流，提高进入烧结料面气体的分布均匀性、喷吹效率和烧结矿质量，保证安全生产。

Description

一种喷吹结构及其导流装置

技术领域

本发明涉及冶炼的技术领域，尤其是一种喷吹结构及其导流装置。

背景技术

烧结是我国钢铁冶炼主要的原料加工工艺，75％以上的高炉原料来源于烧结矿。但烧结是典型的高能耗、高污染行业，其能耗居钢铁工业第二位，污染负荷占钢铁工业的40％而居首位。随着环保要求的日益严格，研究和开发高能效低排放的烧结清洁生产技术及其装备，对支撑我国钢铁工业产业升级、实现绿色可持续发展具有重大意义。

鉴于上述技术问题，提出了燃气喷吹和蒸汽喷吹强化烧结技术，这两种技术是现阶段较先进的烧结绿色化改造技术。

其中，燃气喷吹技术是通过在点火炉后往烧结料层表面喷入低于燃气***浓度下限的燃气的方式用来代替烧结添加的部分焦粉，使燃气从料层表面进入烧结料层并在燃烧带上部附近燃烧。该技术可以有效降低整个生产工序中焦粉的使用量和污染物的排放量。此外，该技术还可有效避免烧结峰值温度过高，延长烧结高温保持时间，提高烧结矿质量。

蒸汽喷吹技术是在烧结料层表面喷入蒸汽，使得水蒸气穿过上部烧成矿后碰到燃烧带的焦粉而反应，利用水煤气反应起到强化焦粉燃烧的作用，使得燃烧更完全，提高了燃烧效率和烧结矿质量，减少了焦粉的使用量。

但是目前的喷吹技术中，烧结料面上方会布置多个喷嘴，蒸汽和/或燃气从喷嘴喷出后是以圆锥形射流到达烧结料面，在此过程中蒸汽和/或燃气极易受外界环境的影响以及相邻喷嘴喷出气体的影响，使得到达烧结料面的蒸汽和/或燃气分布不均，喷吹效率低，影响安全生产，不利于烧结。

因此，如何提供一种喷吹结构的导流装置，对喷嘴喷出的气体进行导流，提高进入烧结料面气体的分布均匀性，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种喷吹结构的导流装置，对喷嘴喷出的气体进行导流，提高进入烧结料面气体的分布均匀性。本发明的另一目的在于提供一种具有上述导流装置的喷吹结构。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种喷吹结构的导流装置，其用于对呈矩形阵列布置的喷嘴喷出的气体进行导流，包括：

用于安装在喷嘴与烧结料面之间的中心导流件，所述中心导流件为对气体进行导流的直筒件，所述中心导流件位于呈矩形布置的所述喷嘴喷吹出的气体重合范围内；

用于对气体进行导流的中空的导流板，所述导流板与所述中心导流件的外缘连接，并且分别位于对应相邻喷嘴的喷吹重合范围内；所述导流板关于所述中心导流件对称分布，且所述导流板为由靠近所述中心导流件的一端向远离所述中心导流件的一端渐缩的对称件；

所述中心导流件安装在距离所述喷嘴所在平面的高度为h，

所述中心导流件在沿相邻两个所述喷嘴连线方向的长度等于这两个喷嘴喷吹出的气体在所述烧结料面上重合的长度，并且小于这两个喷嘴之间的距离：

对称布置的所述导流板之间的距离关系：L＝2s+D；

其中，相邻的喷嘴的间距为L，喷嘴距离烧结料面的高度为H，喷嘴喷吹角度为β；s为所述导流板的长度，D为所述中心导流件的直径。

优选的，上述的导流装置中，所述中心导流件为刚性件，所述导流板为可变形的柔性件。

优选的，上述的导流装置中，还包括用于拉动所述导流板使所述导流板变形的调节装置。

优选的，上述的导流装置中，所述调节装置包括收绳器和绳索，所述收绳器通过缠绕在所述收绳器上的所述绳索与所述导流板相连。

优选的，上述的导流装置中，所述中心导流件为多个时，相邻的所述中心导流件通过相邻的所述导流板的端点连接，端部的所述导流板的端点与所述收绳器相连。

优选的，上述的导流装置中，还包括：

竖直导轨，所述收绳器能够在所述竖直导轨上滑动，用于调节所述喷嘴与所述中心导流件竖直方向距离；

水平导轨，所述收绳器能够在所述水平导轨上滑动，用于调节喷嘴与所述中心导流件水平方向距离。

优选的，上述的导流装置中，所述竖直导轨和所述水平导轨分别等距布置，并且所述竖直导轨与所述水平导轨交叉布置。

优选的，上述的导流装置中，所述导流板通过连接板与所述中心导流件相连。

优选的，上述的导流装置中，所述导流板的侧面为平面或曲面。

优选的，上述的导流装置中，所述中心导流件为圆筒或矩形筒结构。

由以上技术方案可以看出，本发明所公开的一种喷吹结构的导流装置，通过在喷嘴与烧结料面之间设置导流装置，以对喷嘴喷出的气体进行导流，增加烧结料面上的气体分布均匀性，提高烧结矿质量，保证安全生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中公开的导流装置的局部俯视图；

图2为本发明实施例中公开的导流装置的局部侧视图；

图3为本发明实施例中公开的导流装置的导轨组的主视图；

图4为本发明实施例中公开的导流装置的另一种形状示意图；

图5为本发明实施例中公开的导流装置的再一种形状示意图；

图6为本发明实施例中公开的导流装置相对于喷嘴的关系图；

图7为本发明实施例中公开的导流装置相对于喷嘴的位置关系图；

图8为本发明实施例中公开的导流装置的相对于喷嘴的尺寸关系图；

图9为本发明实施例中公开的喷吹位置与喷吹量的关系图。

具体实施方式

有鉴于此，本发明的核心在于公开了一种喷吹结构的导流装置，以对气体进行导向，提高气体分布的均匀性。本发明的另一核心在于公开了一种具有上述导流装置的喷吹结构。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图9所示，本发明公开了一种喷吹结构的导流装置，该装置用于对呈矩形阵列布置的喷嘴7喷出的气体进行导流，以使矩形阵列布置的喷嘴7喷到烧结料面8的气体分布均匀，具体的包括：中心导流件1和导流板3。其中，中心导流件1用于安装在喷嘴7与烧结料面8之间，并且该中心导流件1位于呈矩形布置的喷嘴7喷出的气体重合范围内；此外，导流板3为用于对气体进行导流的中空结构，导流板3与中心导流件1的外缘连接，并且分别位于对应的相邻的喷嘴7的喷吹范围内；上述的导流板3关于中心导流件1对称分布，并且导流板3为由靠近中心导流件1的一端向远离中心导流件1的一端渐缩的对称件。具体的，上述的中心导流件1安装在距离喷嘴7所在平面的高度为h：

中心导流件1的沿相邻喷嘴7连线方向的长度不小于相邻喷嘴喷7吹在烧结料面8上重合的长度，并且小于相邻喷嘴7之间的距离：

对称布置的导流板3之间的距离关系：L＝2s+D；

其中，相邻的喷嘴的间距为L，喷嘴距离烧结料面的高度为H，喷嘴喷吹角度为β；s为导流板的长度，D为中心导流件的直径。

本申请中通过在喷嘴7与烧结料面8之间设置导流装置，以对喷嘴7喷出的气体进行导流，增加烧结料面8上的气体分布均匀性，提高烧结矿质量，保证安全生产。

具体的实施例中，上述的中心导流件1为刚性件，导流板3为可变形的柔性件。在保持结构刚性的同时，可以调整除中心导流件1外的导流结构，以适用于不同料层特性的喷吹区域。即导流板3可根据不同的需要调节形状和长度。

本申请中的导流装置还包括用于拉动导流板3使导流板3变形的调节装置。通过调节装置对导流板3的形状和长度宽度等进行调节，以适应不同的喷吹区域，对喷吹区域进行导向。

具体的，该调节装置包括：收绳器6和绳索4，具体的，收绳器6通过缠绕在收绳器6上的绳索4与导流板3相连。绳索4可为钢丝绳。钢丝绳、收绳器6对称的两个为一组，对称布置分别连接端部的一个导流板3，在实际中可以根据烧结料面8实际尺寸布置多组。

如图1所示具体的连接方式，当中心导流件1为多个时，相邻的中心导流件1通过相邻的导流板3连接，端部的导流板3与收绳器6相连。通过收绳器6收放钢丝绳而拉动端部的导流板3，由于导流板3为柔性件，两端同时拉动，或一端固定另一端拉动时，都会使拉动方向上的导流板3变形。在实际中可根据不同的需要选择导流板3的变形尺寸，以适应不同的喷吹区域。

具体的在实际中，中心导流件1通过连接板2与导流板3相连，相邻中心导流件1通过导流板3端点相连，收绳器6与导流板3的端点相连。中间部分中心导流件1前后方向端点是前后相邻连接，另一种情况在边缘一个断点和相邻导流板3端点连接；另一个和前后端连接绳连接。

端部的中心导流件1中左右端点一种情况是一个端点是和收绳器6连接，一个端点和相邻导流板3端点连接；另一种情况是都和相邻导流板3端点连接。

相邻的导流板3的端点连接，并且两者的长度刚好为所处的相邻的喷嘴7喷吹重合范围的长度。优选的，导流板3的长度为相邻的喷嘴7喷吹重合范围的长度的一半。

在实际中，喷嘴7可以根据需要在垂直方向进行上下调节，为了配合喷嘴7的上下调节，需要将导流装置调整至最佳高度，鉴于此，收绳器6可在导轨组5的竖直导轨9上进行等间距垂直运动，实现导流装置的上下调节，调节喷嘴7与中心导流件1竖直方向的距离。此外，为调节中心导流件1与喷嘴7在水平方向的相对位置，上述的收绳器6可在导轨组5的水平导轨10上进行前后运动。

优选的实施例中，竖直导轨9和水平导轨10分别等距布置，并且竖直导轨9与水平导轨10交叉布置。竖直导轨9的方向以及水平导轨10的方向分别与矩形阵列布置的喷嘴7的方向相同。导轨组5长度及内部导轨间距根据烧结料面8总长度布置。

在上述技术方案的基础上，本申请中公开的导流板3通过连接板2与中心导流件1相连，具体的，该连接板2为硬板，保证导流板3与中心导流件1的稳定连接。对于连接板2的形状和尺寸在此不做具体限定。

实际中，导流板3的侧面可为平面或曲面，即导流板3可为三角形或类似花瓣的形状。

如图6所示，以四个喷嘴7等间距布置为例进行说明：

其中，ABCD为四个等间距布置的喷嘴，中心导流件1位于四个喷嘴7的喷吹圆相交的喷吹重叠区域的中心；导流板3位于相邻的喷嘴7的喷吹相交范围内，并且长度为喷吹相交范围的长度的一半。

以A、B为两个相邻喷嘴为例：图中EH为A喷嘴所能覆盖的料面范围，FM为B喷嘴所能覆盖的料面范围，FH为A、B喷嘴喷吹范围重叠区域，G为A、B喷嘴喷吹开始重叠位置，本申请中的导流装置安装高度为G点高度为h。喷嘴间距为L，喷嘴高度为H，喷嘴喷吹角度为β。h的计算公式如下所示：

此外，喷吹外边线长度相等AE＝AH＝BF＝BM，喷吹范围线长度EH＝FM，但不一定等于喷吹外边线长度。

中心导流件1为圆筒时，其直径等于两相邻喷嘴7最大重合位置FH的长度，且小于相邻喷嘴A、B间距L，即由于对称，连接板2和导流板3构成的四个导流区域中心长度相等为s，相邻喷嘴A、B间距L＝2s+D。

如图1、图4和图5所示，本申请中公开的中心导流件1为圆筒或矩形筒结构，沿喷吹方向导流板3的上部和下部大小一样，类似柱体。具体的，中心导流件1与导流板3的厚度相同。

使用本申请公开的导流装置，在喷射段，刚喷出喷嘴7的燃气和蒸汽的混合气体速度快，成形性好，是一个完整的圆锥形，但未和空气混匀；随着喷射距离的加大，在初混段混合气体卷吸周围空气并与周围空气混合；在混匀段，混合气体和空气已经混匀。特别的，喷嘴7的安装高度应使得料面处于初混段末端、混匀段前端，增加燃气、蒸汽和空气混合的均匀性。

如图9所示，图中曲线为实际喷吹曲线，直线为想要达到的均匀喷吹线；为了使得实际喷吹曲线各喷吹位置喷吹量达到均匀喷吹线的效果，调整喷嘴A、B位置，通过导流装置使得实际喷吹曲线的重合喷吹区域的喷吹量和实际喷吹曲线的欠缺喷吹区域的喷吹量基本相等，即S_CDE≈S_ABE。

特别的，由于相邻喷嘴A、B之间的重合喷吹区域内混合气体流场紊乱，无法达到喷吹的均匀性，为了使得重合喷吹区域的喷吹燃气和蒸汽均匀喷吹到料面，需在E点设置导流装置。

与现有技术相比，本申请将蒸汽喷吹和燃气喷吹技术相结合，运用基于流场优化设计的喷吹方法，优化了进入料面的燃气和蒸汽的流场布局，添加了导流装置，使得进入料面的燃气和蒸汽更均匀，使得燃气不易在料面着火，蒸汽不影响烧结，提高了喷吹效率。

此外，本申请还公开了一种具有上述导流装置的喷吹结构，包括上述实施例中公开的导流装置，因此，具有该导流装置的喷吹结构也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种喷吹结构的导流装置，其特征在于，用于对呈矩形阵列布置的喷嘴(7)喷出的气体进行导流，包括：

用于安装在喷嘴(7)与烧结料面(8)之间的中心导流件(1)，所述中心导流件(1)为对气体进行导流的直筒件，所述中心导流件(1)位于呈矩形布置的所述喷嘴(7)喷吹出的气体重合范围内；

用于对气体进行导流的中空的导流板(3)，所述导流板(3)与所述中心导流件(1)的外缘连接，并且分别位于对应相邻喷嘴(7)的喷吹重合范围内；所述导流板(3)关于所述中心导流件(1)对称分布，且所述导流板(3)为由靠近所述中心导流件(1)的一端向远离所述中心导流件(1)的一端渐缩的对称件；

所述中心导流件(1)安装在距离所述喷嘴(7)所在平面的高度为h，

所述中心导流件(1)在沿相邻两个所述喷嘴(7)连线方向的长度等于这两个喷嘴(7)喷吹出的气体在所述烧结料面(8)上重合的长度，并且小于这两个喷嘴(7)之间的距离：

对称布置的所述导流板(3)之间的距离关系：L＝2s+D；

其中，相邻的喷嘴(7)的间距为L，喷嘴(7)距离烧结料面(8)的高度为H，喷嘴(7)喷吹角度为β；s为所述导流板(3)的长度，D为所述中心导流件(1)的直径。

2.根据权利要求1所述的导流装置，其特征在于，所述中心导流件(1)为刚性件，所述导流板(3)为可变形的柔性件。

3.根据权利要求2所述的导流装置，其特征在于，还包括用于拉动所述导流板(3)使所述导流板(3)变形的调节装置。

4.根据权利要求3所述的导流装置，其特征在于，所述调节装置包括收绳器(6)和绳索(4)，所述收绳器(6)通过缠绕在所述收绳器(6)上的所述绳索(4)与所述导流板(3)相连。

5.根据权利要求4所述的导流装置，其特征在于，所述中心导流件(1)为多个时，相邻的所述中心导流件(1)通过相邻的所述导流板(3)的端点连接，端部的所述导流板(3)的端点与所述收绳器(6)相连。

6.根据权利要求4所述的导流装置，其特征在于，还包括：

竖直导轨(9)，所述收绳器(6)能够在所述竖直导轨(9)上滑动，用于调节所述喷嘴(7)与所述中心导流件(1)竖直方向距离；

水平导轨(10)，所述收绳器(6)能够在所述水平导轨(10)上滑动，用于调节喷嘴(7)与所述中心导流件(1)水平方向距离。

7.根据权利要求6所述的导流装置，其特征在于，所述竖直导轨(9)和所述水平导轨(10)分别等距布置，并且所述竖直导轨(9)与所述水平导轨(10)交叉布置。

8.根据权利要求1-7任一项所述的导流装置，其特征在于，所述导流板(3)通过连接板(2)与所述中心导流件(1)相连。

9.根据权利要求1-7任一项所述的导流装置，其特征在于，所述导流板(3)的侧面为平面或曲面；

所述中心导流件(1)为圆筒或矩形筒结构。

10.一种喷吹结构，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的导流装置。