[實用新型]噴槍以及具有該噴槍的熔爐

有效

• 申請號: 201320255295.8
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN203284415U
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 邁克爾·丹尼斯·藍伊;勞瑞·基思·法默;曹進;王晶紅
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00;C21B7/00;F27D3/18
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本實用新型基本涉及一種用于熔爐的噴槍以及具有該噴槍的熔爐。

背景技術

基本上，在以諸如高爐或鼓風爐或沖天爐的豎爐煉鐵的過程中，作為原材料的鐵礦石和/或廢鐵和作為燃料的焦炭被投入到熔爐頂部，同時，向位于該熔爐的下部的風口吹入(熱)風。焦炭提供了三個主要功能：燃料、還原劑和氣流通道。當用作燃料時，焦炭與熱風反應從而提供了在該過程中所需的大部分熱能。焦炭中所含的固定碳(C)以及焦炭燃燒產生的一氧化碳(CO)都是鐵礦石及其它氧化物進行還原的還原劑。由于其多孔性，焦炭還用作氣流通道，允許熔化過程中的氣體向上流經豎爐。當焦炭燃燒并還原鐵礦石時，產生了熔化的鐵和爐渣。熔化的鐵和爐渣從靠近豎爐的底部的位置排出。

基于經濟原因，諸如油、天然氣和煤等礦物燃料被噴入到豎爐內以減少在熔煉過程中所需焦炭的用量。通常來說，礦物燃料被噴入到豎爐的鼓風口和/或風口回旋區中。鼓風管和風口小套構成了鼓風口。目前，在一些豎爐中，尤其是高爐，世界各國普遍采用從風口噴入部分價格相對便宜的礦物燃料以代替價格較貴的焦炭來降低熔煉過程的能源成本。至于選擇何種礦物燃料為宜，一般根據各國不同的資源條件而定，中國主要是噴吹煤粉。經濟的因素迫使煤粉的使用增加，因此減少了焦炭的使用。然而，技術問題卻限制了煤粉的利用。

如上所述，焦炭的主要功能之一在于用作氣流通道，這是由其多孔性而提供的。當爐料由爐頂下降時，爐氣向上流經焦炭的孔而通過豎爐。優選地，該爐料的透氣性是均勻分布的，使還原氣體在爐料中充分穿過。一致的滲透性對于豎爐的穩定運行是很重要的。滲透性不足和/或滲透性不一致導致流經熔爐橫截面的氣流不均勻，這導致爐料還原不均勻及爐料下降速度不一致而影響爐子的穩定運行。

當風口噴吹的煤粉增加時，由于煤粉的噴吹速度很高并且在典型的鼓風爐中風口回旋區的長度僅僅約為1-2米，煤粉顆粒幾乎沒有時間和熱空氣之間充分混合而導致煤粉的不完全燃燒，結果形成碳黑。這種噴吹的礦物燃料不能完全燃燒的問題對于諸如重油的其他礦物燃料同樣存在。碳黑可堵住焦炭的孔而使爐子的透氣性(即氣體在爐內的流動性)降低，因此限制了能夠被噴入的、用來替代焦炭的礦物燃料的量。

隨著噴入熔爐內礦物燃料的不斷增加，工業氧氣已經被加入到熔爐熔煉工藝中來達到增加產量的目的以及來平衡額外噴吹礦物燃料所帶來的燃燒溫度降低。由于礦物燃料的吸熱分解，消耗熱量，致使燃燒溫度下降。噴入工業氧氣有助于保持風口回旋區內的火焰溫度。同時噴入礦物燃料和工業氧氣允許操作者在不超過可接受的風口區的溫度下使熔爐產量增加。氧氣可以隨同礦物燃料經由噴槍的單獨通道噴入，和/或與鼓風混合。氧氣可以與熱風爐上游和/或下游的鼓風混合以提供一個整體的富氧環境的鼓風。相關的專利文獻包括美國專利U.S.3,758,090、U.S.3,832,121、U.S.4,921,532、U.S.5,333,840、U.S.5,544,868、U.S.5,698,010、U.S.5,746,804和U.S.6,319,458。

實用新型內容

針對如何改善礦物燃料在熔爐中的燃燒，該實用新型提供了一種新型的噴槍，在降低燃料成本的同時達到最大程度的以礦物燃料替換焦炭。具體地，本實用新型公開的噴槍包括：外管和內管，所述內管布置在所述外管內，所述內管限定了用于輸送燃料的第一通道，所述外管和所述內管在所述外管和所述內管之間限定了用于輸送助燃氣體的第二通道；以及旋流裝置，其被配置為與所述第二通道流體連通，用于使所述第二通道的所述助燃氣體從所述噴槍的出口旋轉地噴射出來從而與從所述噴槍的出口噴射出的燃料充分混合。

根據本實用新型的一個方面，所述旋流裝置為向所述第二通道供應所述助燃氣體的進氣管，所述進氣管連接到所述外管上并且被配置為使所述進氣管的助燃氣體以與所述外管的內表面基本相切的方向流入到所述第二通道中，并且所述進氣管的入口和所述噴槍的出口間隔有預定長度。具體地，所述外管的出口端的內表面呈向內漸縮狀。更具體地，所述外管的出口端的內表面的漸縮角度為5°-45°。優選地，所述外管的出口端的內表面的漸縮角度為10°-30°。優選地，所述進氣管與所述外管的夾角為90°-135°。