向高炉炉缸喷入煤粉的方法和相应的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种通过一热鼓风管将煤粉和气态氧化剂的混合物注入高炉炉膛的方法；在炉膛的热风管嘴的喷嘴端区域内，煤粉以一空心环状喷气流注入，气态氧化剂从所说的煤粉环状喷气流的孔中注入；实现上述方法的喷枪包括两个同轴的导管（１６、１８），也包括一带有一中孔（５２）的煤粉分流单元。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种方法，用这种方法，通过在热鼓风管嘴处设置的一喷枪将煤粉和气态氧化剂的混合物注入高炉炉膛。为了实现上述的方法，提供了一喷枪和一热风管嘴，这种方法和相应的装置在使用中是有一定的优点的。众所周知，在现有技术中，将煤粉借助热鼓风注入炉膛，通常的方法是将煤粉和热鼓风的混合物通过热鼓风管嘴吹入高炉炉膛的上部，这种方法有许多优点。特别是，这种方法增加了高炉的生产能力，并且用成本较低的煤替代了大量的焦炭。煤粉的注入通常是通过在热鼓风气流的上游一定位置，即从炉膛中热鼓风管嘴的喷嘴端上游一定位置处插入一喷枪来实现。煤粉悬浮在一种惰性气体中。氧化剂要么由热鼓风气流来构成，其中可以加氧气也可以不加，要么干脆用纯氧气，氧化剂的加入是通过一接近喷枪喷嘴端的一单独的管路来实现的。在用纯氧作氧化剂时，纯氧被用来和煤粉在喷枪的出口处混合而形成初级燃烧物，而热鼓风气流则构成二级燃烧空气。从德国专利DE-4，008，963C1的说明中我们知道，将煤粉和氧气的混合物注入高炉炉膛的一种方法是在热鼓风管嘴的一端设置一喷枪。该喷枪体包括一通过煤粉的内容和一在内管处形成的环状外管，氧气从该外管中进入并通过。根据上述专利说明中公开的方法，煤粉的喷气流被一环状的氧气流直接包裹着进入炉膛。这种方法在混合气流流量较低时是有效的，但当要注入较大量的煤粉而使流量较大时便存在一定的问题。这是因为，为了在将煤粉注入炉膛期间能高效地工作，在炉膛热风管嘴紧靠其喷嘴端的紊流区必须产生煤粉的尽可能充分的燃烧。如果在紧靠喷嘴区或该区往前，燃烧得不充分，特别是在热鼓风管嘴中有大流量的煤粉通过的情况下，燃烧残余的大量粉末状物质便会淤积在高炉和它的过滤器中，这样便明显增加了对热气流的阻力。在上述的紊流区获得充分燃烧的困难在于，一方面是由于气流通过的距离很短，另一方面是由于热风管嘴中热风气流的流速太高。在炭粉颗粒在喷枪出口处燃烧的非常短的时间里，在中性气体中悬溶的煤粉的致密的喷气流必须被裂解，在热解气体释放之前，游离的煤粉颗粒必须重新加热，而热解气体必须和燃料混合，而且这种气态混合物必须被点燃，热解气体中的固态残留物质必须在多项氧化反应中与氧化剂重新发生反应。因此，将煤粉注入炉膛的主要问题之一便是引出了上文中非常简要地描述过的流体动力学方面的概念和过程。本专利技术的目的是提供一种新颖的方法，用这种方法将煤粉和气态氧化剂的混合物注入高炉炉膛，这种方法通过在热风管嘴处设置一喷枪，使得其相应的燃烧能力明显增加，特别是当煤粉的流量较大时效果更加明显。上述的目的是通过这样的方法来实现的，其特征在于，在炉膛的热风管嘴的喷嘴端的相应区域内，煤粉是以空心环状喷气流的方式注入，气流是空心的环状喷气流，氧化剂从环状空心气流的中心加入。根据本专利技术，煤粉因此便不在以实心致密的喷气流方式注入，而是以空心环状气流的方式注入。这种方式有直接的优点，就是喷气流更容易被裂解成游离的颗粒，而同样流量的情况下，实心致密的喷气流裂解便要困难得多。此外，喷气流的外表面积增加了，而喷气流相应的厚度则减小了，这样，便将游离的煤粉颗粒更直接地暴露给热辐射。气态氧化剂(比如氧气)不再环绕着煤粉喷气流注入，而是直接从中孔加入到煤粉的环状喷气流中被注入。这种方式有许多优点。首先，氧化剂不会再在热鼓风气流和煤粉喷气流之间形成一冷隔层。其次，应当注意到，煤粉的环状喷气流，其外表面暴露给热鼓风气流，它的内表面则暴露给气态氧化剂。环状喷气流中的煤粉颗粒结果便被包含在一个夹在两层氧化剂气流之间的薄层中，这样便对迅速形成一易燃混合物起到了一明显的促进作用。最后，特别要注意到的是，在大的热流量的影响下，由于炉膛中的高温，从煤粉环状喷气流中孔导入的氧化气体经受了一高速膨胀，这样便真正使得所说的煤粉的空心环状喷气流从其内部爆炸。这种爆炸作用使氧化剂、热鼓风气流和燃料喷射并扩散，从而在炉膛的紧靠近热风管嘴的区域内形成一理想的紊流混合物，在这个区域内，会发生自燃。所有这些现象互为支持，从而明显和意外地增大了煤粉通过热风管嘴进入高炉炉膛的燃烧热容量。现在，假定燃烧热容量被明显改善，那么，在不至于闭塞高炉热鼓风回路过滤器的情况下，煤粉的流量可以很大。结果便可以用较廉价的煤代替大量的焦炭。根据本专利技术的一个附加的特征，煤粉和气态氧化剂的注入是在炉膛热风管嘴喷嘴端的相应区域内完成的。为了所有的实用性目的，回想一下，直到现在为止，煤粉的注入不得不在喷嘴端上游一定的距离处完成，其目的是为了增加用于燃烧机构实现操作所使用的通路。现在，通过本专利技术，煤粉喷气流的裂解实际上在热鼓风管嘴的出口处便立即发生。由此得出，为实现燃烧机构的操作所必须的通路是十分短的，一个注入喷枪实际上在不减小相应的热容量的条件下便可插入炉膛。这一特征的直接优点在于，管嘴的热鼓风管道从热变形的观点来看，其中的热应力是比较小的。此外，燃烧后的热灰实际上被防止粘滞在热风管嘴的冷壁上，这不仅可以有效地延长热风管嘴的寿命，而且也防止热灰阻塞热风管路。煤粉和氧化剂在炉膛热风管嘴喷嘴端区域的注入结果使得有可能在不减小燃烧热容量的情况下增加热风管嘴的使用寿命。本专利技术也提供了一个用来实现本专利技术方法的喷枪。这个喷枪包括位于喷枪本体中的各个管道，它们用来注入煤粉和氧化剂到炉膛，其特征在于所说的喷枪本体，在其朝向热风管嘴的一端，有一用来注入煤粉的喷嘴，该喷嘴环绕用于注入氧化剂的喷嘴而设置。所说的喷枪本体其优点在于包括一内容，该内容形成一用来注入氧化剂的管道，另外还包括一外管，外管环绕内管，该外管形成一煤粉的注入管道。所说的喷枪的这一实施例允许包围氧化剂注入喷嘴的煤粉的环状注入喷嘴生产工艺非常简单。很显然，在喷枪本体中煤粉的流动是一直线流动，这样便不会有任何明显的偏差。由于这个原因，应该指出，事实上，煤粉有明显的磨蚀作用，任何壁面一旦有流动偏差便都会受到明显的磨损。这种发生在喷枪本体壁面区域的磨损可能会导致该壁面突发性破裂，进而也存在热鼓风管道乃至喷枪本体的结构性破坏的危险。用来将喷枪本体连接到一个用来供给悬浮于惰性气体中的煤粉的管道和一个用来供给气态氧化剂(比如氧气)的管道的连接装置，最好是设置于热鼓风管道的外部。该装置随后便被固定到喷枪本体的一端，这一端位于管嘴端相对的一端，它很容易使喷枪本体穿过一轴套筒插入热鼓风管道。在连接装置的最佳实施例中的理想的目的是防止煤粉流对其进行磨蚀。在所说的连接装置中，上述目的是通过分解煤粉流成一组煤粉通道分流来实现的，所说的煤粉通道组被连接到所说的环形管道，而所说的气态氧化剂则通过连接到所说的内管道上的相应通道，而这些通道则分布在相应的煤粉通道之间。因此，该连接装置包括将第一连接套筒连接到所说的环形管道的第一通道和分布于所说的第一通道之间的第二通道，第二通道将第二连接装置连接到所说的内管道。用这种方式，气态氧化剂通道并不一定通过煤粉流，因此也就不会产生由于高速流动的煤粉流而导致的磨损。该连接装置其优点在于包括一分流单元，该分流单元带有两个相对的表面，所说的喷枪本体穿过其中的一个表面，所说的第一连接装置出现在所说的喷枪本体的轴向延伸部分，而喷枪本体通过相对的另一表面进入分流单元，分流单元带有一中心盲孔，该中心盲孔轴向延伸到所说的内管;分流单元还带有一个轴向延伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过一个热风管嘴，将煤粉和气态氧化剂的混合物注入高炉的炉膛的方法，其特征在于：在炉膛的热风管嘴的喷嘴端区域内，煤粉的注入是以空心的环状喷气流的方式，而气态氧化剂则是从煤粉环状气流内注入。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔维林利昂，克罗默尤，施密特查尔斯，
申请(专利权)人：保罗沃思有限公司，
类型：发明
国别省市：LU[卢森堡]