CN203177179U - 一种快速提高炉头温度的富氧烧嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种快速提高炉头温度的富氧烧嘴，富氧烧嘴由氧气导管、煤气导管、空气导管三层套管组成，氧气导管位于烧嘴中心最里层，位于煤气导管内部，氧气导管前端为收缩结构喷口，煤气导管布置在氧气导管外层，煤气导管前端为收缩口结构，煤气喷口为一环缝结构，助燃空气导管布置在烧嘴最外层，即煤气导管的外层，本实用新型采用纯氧与助燃空气分两路供入的结构，氧气导管布置在煤气导管内部，纯氧喷入炉内，利用氧气的较高压力动量带动煤气，将混合气体以较高的速度喷入炉子中心，提高燃烧强度，避免了煤气与氧气燃烧高温集中区，提高了炉温均匀性，而且减少了有害气体的生成量。
Description
技术领域
本实用新型属于轧钢加热炉富氧燃烧领域，尤其适合于大型厚板坯轧钢加热炉待轧后板坯升温用富氧烧嘴。
背景技术
轧钢加热炉在待轧后期，需要快速提高炉温，尽快恢复轧线生产。在待轧期间由于炉内热负荷骤减，实际上炉头炉门缝处往往会吸入冷空气，对第1~2块钢表面温度，特别是四角温度影响最大，是制约恢复轧制的关键点，许多时候只能将位于炉头的第1~2块钢坯返回，浪费了能源和材料。采用常规的烧嘴（含氧量21%的空气助燃），炉头温度提高较慢，需要估计换辊检修时间预计提前升温时间。
专利号为92241883.7实用新型专利，公开的是“加热炉的炉头结构”，提出在靠近出料端的炉顶上装有数个变焰烧嘴，正常生产时调为平焰或球形焰，喷出的旋转热气流形成气幕，阻止冷空气吸入炉内；轧机故障解除后，用直焰或球形焰，可迅速将待轧坯升温至出炉钢温度。这是一种采用不同烧嘴火焰形状来控制钢坯快速升温的方法。
专利号为98252197.9实用新型专利，公开的是“高富氧燃烧器”，烧嘴上与燃料喷口外圈等距离的同一圆周上均布有氧气喷口的结构。氧气喷口与供氧管之间燃料管***安装有环形稳压腔。氧气流股在与燃料混合之前吸入适量炉气，有效降低了火焰温度，增加了火焰动能，炉内温度均匀。
《冶金能源》2011年 Vol.30 No.4“轧钢加热炉上应用富氧燃烧的试验研究与技术分析”一文中，分析了在工业炉中应用的不同形式富氧燃烧器的特点。肯定了富氧燃烧器提高炉温、节省燃料的明显优势。
因此，为解决待轧后加热炉快速升温问题，利用冶金工厂丰富的氧气资源，依据富氧燃烧可以提高火焰温度的原理，在加热炉炉头改造常规烧嘴为富氧烧嘴，研究合理的富氧烧嘴结构，可以达到炉头快速升温的目的。
发明内容
本实用新型的目的是利用冶金工厂中高压氧气动量，将纯氧布置在烧嘴最里层，煤气在烧嘴的中间层，助燃空气在最***，氧气以高于煤气的速度喷出，提高烧嘴喷射动能，增加煤气的燃烧强度，实现待轧后快速提高均热段炉温，尽快恢复轧线生产的目标。
本实用新型提供了一种可以快速提高炉头温度的富氧烧嘴装置，其特点在于，富氧烧嘴由氧气导管、煤气导管、空气导管三层套管组成，富氧烧嘴由氧气导管、煤气导管、空气导管三层套管组成，氧气导管位于烧嘴中心最里层，位于煤气导管内部，氧气导管前端为收缩结构喷口，煤气导管布置在氧气导管外层，煤气导管前端为收缩口结构，煤气喷口为一环缝结构，助燃空气导管布置在烧嘴最外层，即煤气导管的外层，助燃空气导管的前端安装在烧嘴砖的导流装置，导流装置上布有6~10个空气喷口。
本实用新型的具体结构有，烧嘴中心的氧气导管末端安装有窥视孔。
本实用新型的具体结构有，所述导流装置上布有的6~10个空气喷口为圆形，均匀分布在与烧嘴中心同心的圆周上，空气喷口中心线与烧嘴中心线成10~30°的向内夹角。
因为冶金工程输送的氧气压力高，利用氧气比烧嘴用煤气压力高的特点，将氧气布置在烧嘴中心层，既在煤气导管内部。这种结构的目的是当较高压力的氧气喷入炉内，产生较高的动头，可以将喷入炉内的氧气流带拉长，这样氧气浓度不会集中在炉子侧面既烧嘴根部，同时较高速度的氧气流还可以带动***的煤气速度，因而煤气与氧气的混合燃烧不会在烧嘴根部形成高温集中区，这样既可以使炉温均匀，同时降低了由于高温形成的NOx有害气体的生成量；氧气导管末端安装有窥视孔，可以观察炉内煤气燃烧状态；
为提高煤气喷出速度，煤气导管前端为收缩口结构。考虑烧嘴组织高浓度氧气进行富氧燃烧，提高了煤气中可燃成分与高氧气接触的浓度，增强了燃烧效率，同时降低了烟气量，提高了炉温，可以节省煤气消耗量，原有结构烧嘴内煤气通道需要缩小。因此，氧气导管布置在煤气导管内，既缩小了原有煤气通道面积，同时煤气由原来的一个实流股形状喷出变成环缝形状喷出，增加了煤气与中心氧气和***空气中氧气的接触面积，有利于完全燃烧。
煤气***为助燃空气（含氧21%）喷口，数量为6~10个，均匀布置在与烧嘴中心同心的圆周上，使助燃空气喷出后形成多个流束与煤气在***进行混合燃烧，增强了混合程度，保证了煤气的完全燃烧，烧嘴的过剩系数可以降低，炉内过剩氧量减少。
本实用新型的特点是：富氧燃烧时氧气与空气不是预先混合在一起，而是分两个通道供入；氧气导管布置在煤气导管内部，置煤气导管布置在第二层，助燃空气导管布置在最外层。根据富氧燃烧可以节省煤气的原理，原有的常规烧嘴煤气通道截面积需要缩小，因此将氧气导管设置在原有煤气导管内，缩小了煤气流出面积，保证煤气的喷出速度；另外，考虑到富氧燃烧煤气与较大的氧浓度混合，加速了燃烧，火焰将会缩短的特点，而大型加热炉需要炉子中心保持温度均匀，因此，按照一定的富氧率计算后，将纯氧（含氧100%）喷口布置在煤气喷口内部，利用氧气的富余压力从烧嘴中心喷出，形成一个纯氧流股，将氧气浓度带到炉子中心，形成一个较长的均匀温度区间。避免在烧嘴根部煤气与氧剧烈混合燃烧形成高温集中区，提高了炉温均匀性，同时降低了NOx有害气体的形成。为避免氧气流速度过快造成脱火，氧气喷口***为煤气环形喷口，形成煤气环形流股，加快了煤气与氧气的混合燃烧速度，稳定了燃烧。氧气导管末段安装有窥视孔，可以观察烧嘴火焰的燃烧状态。
本实用新型的有益效果在于：采用纯氧与助燃空气分两路供入的结构，氧气导管布置在煤气导管内部，纯氧喷入炉内，利用氧气的较高压力动量带动煤气，将混合气体以较高的速度喷入炉子中心，提高燃烧强度，避免了煤气与氧气燃烧高温集中区，提高了炉温均匀性，而且减少了NOx有害气体的生成量。煤气以环缝形式喷入炉内，提高了燃烧效果，同时起到稳定燃烧作用。助燃空气在***以多个小流股喷入，有利于烧嘴的完全燃烧，可以快速提高炉头温度。本实用新型适合各种冶金炉窑、钢包烘烤。
附图说明
图1为本实用新型烧嘴的主视图，
图2为烧嘴砖内导流装置的右视图。
图中：1烧嘴砖，2氧气导管，3氧气喷口，4火焰窥视孔，5煤气导管，6煤气环缝喷口，7空气导管，8导流装置，9空气多孔喷口。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做详细说明：
如图所示，本实用新型富氧烧嘴安装在烧嘴砖1内，富氧烧嘴由氧气导管2、煤气导管5、空气导管7三层套管组成，氧气导管2位于烧嘴中心最里层，位于煤气导管内部，氧气导管前端为收缩结构喷口3，煤气导管5布置在氧气导管外层，煤气导管前端为收缩口结构，煤气喷口6为一环缝结构，助燃空气导管7布置在烧嘴最外层，即煤气导管的外层，助燃空气导管的前端安装在烧嘴砖1的导流装置8内。导流装置上布有6~10个空气喷口9，助燃空气流由导流装置上的6~10个圆型喷口9喷出，且6~10个空气喷口为圆形，均匀分布在与烧嘴中心同心的圆周上，助燃空气的圆形喷口中心线与烧嘴中心线成10°~30°的向内夹角。
因为冶金工程输送的氧气压力高，利用氧气比烧嘴用煤气压力高的特点，将氧气布置在烧嘴中心，位于煤气内层，这样较高压力的氧气喷入炉内，产生较高的动头，可以将喷入炉内的氧气流带拉长，使氧气浓度不会集中在炉子侧面既烧嘴根部，同时较高速度的氧气流还可以带动***的煤气速度，因而煤气与氧气的混合燃烧不会在烧嘴根部形成高温集中区，这样既可以使炉温均匀，同时降低了由于高温形成的NOx有害气体的生成量；烧嘴中心的氧气导管末端安装有窥视孔4，可以观察炉内燃烧状态。
煤气导管5布置在烧嘴的第二层，为提高煤气喷出速度，煤气导管前端为收缩口结构。考虑烧嘴组织高浓度氧气进行富氧燃烧，提高了煤气中可燃成分与高氧气接触的浓度，增强了燃烧效率，同时降低了烟气量，提高了炉温，可以节省煤气消耗量，原有结构烧嘴内煤气通道需要缩小。氧气导管布置在煤气导管内，使煤气喷口6为一环缝结构，既起到缩小煤气通道截面积同时保证煤气原有喷出速度的作用，而且煤气由原来的一个实流股喷形状出变成环缝形状喷出，增加了煤气与中心氧气和***空气中氧气的接触面积，有利于完全燃烧。
由于助燃空气导管上的空气喷口中心线与烧嘴中心线成10~30°的向内夹角，助燃空气喷出后形成多个带一定角度的流股与煤气进行混合，增强了混合程度，保证了煤气的完全燃烧，烧嘴的过剩系数可以降低，炉内过剩氧量减少。以某钢厂厚板加热炉均热段第一对烧嘴改造为本实用新型烧嘴为例，空气喷口中心线与烧嘴中心线夹角为15°。当停轧20min，均热段炉温下降20℃，钢坯温度下降20℃。待轧结束后，均热段采用该烧嘴进行富氧燃烧，比采用全部空气进行燃烧，均热段炉温可提高约470℃，钢坯温度可以在5min内快速提高到要求的1200℃，加热时间缩短了50%。
另以某钢厂厚板加热炉均热段第一对烧嘴改造为本实用新型烧嘴为例，空气喷口中心线与烧嘴中心线夹角为15°。当停轧60min，均热段炉温下降50℃，钢坯温度下降50℃。均热段采用本实用新型的富氧烧嘴，均热段炉温可提高约300℃，钢坯温度可以在8min内快速提高到要求的1200℃，加热时间缩短了60%。
Claims (3)
1.一种快速提高炉头温度的富氧烧嘴，富氧烧嘴安装在烧嘴砖（1）内，其特征在于，富氧烧嘴由氧气导管（2）、煤气导管（5）、空气导管（7）三层套管组成，氧气导管（2）位于烧嘴中心最里层，位于煤气导管内部，氧气导管前端为收缩结构喷口（3），煤气导管（5）布置在氧气导管外层，煤气导管前端为收缩口结构，煤气喷口（6）为一环缝结构，助燃空气导管（7）布置在烧嘴最外层，即煤气导管的外层，助燃空气导管的前端安装在烧嘴砖（1）的导流装置（8）内。
2.根据权利要求1所述的一种快速提高炉头温度的富氧烧嘴，其特征在于，烧嘴中心的氧气导管末端安装有窥视孔（4）。
3.根据权利要求1所述的一种快速提高炉头温度的富氧烧嘴，其特征在于，所述导流装置（8）上布有6~10个空气喷口（9），空气喷口（9）为圆形，均匀分布在与烧嘴中心同心的圆周上，空气喷口中心线与烧嘴中心线成10°~30°的向内夹角。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130904 Termination date: 20200327 |
|
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