一種輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴的制作方法
【專利摘要】一種輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴，屬于蓄熱式加熱爐設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，用于對(duì)板坯進(jìn)行加熱。其技術(shù)方案是：空氣和煙氣在上箱體內(nèi)完成蓄熱和放熱的過程，煤氣噴槍安裝在下箱體內(nèi)，其中心線與燒嘴磚的中心線重合，燒嘴磚上有空氣噴口和煤氣噴口。本發(fā)明在使用時(shí)，煤氣與空氣噴出后，形成同心射流的狀態(tài)，在燒嘴磚內(nèi)開始預(yù)混并燃燒。本發(fā)明能夠保證蓄熱式燒嘴取得最佳的燃燒效果，達(dá)到快速加熱鋼坯的目的，滿足軋鋼對(duì)板坯的出爐溫度以及溫差的要求，充分顯現(xiàn)蓄熱式燃燒技術(shù)的高效、節(jié)能特點(diǎn)。同時(shí)本發(fā)明能夠有效降低煤氣的燃燒溫度，爐膛的最高燃燒溫度能夠控制在1280℃以下，從而能夠有效的減少NOx的生成，對(duì)環(huán)境沒有污染，具有顯著的社會(huì)效益。
【專利說明】一種輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線上蓄熱式輥底加熱爐所使用的空氣單蓄 熱燒嘴，屬于蓄熱式加熱爐設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線是緊湊式熱軋寬帶鋼生產(chǎn)線，板坯從連鑄澆注完成之后， 直接進(jìn)入輥底爐，板坯的入爐溫度高達(dá)850°C以上，一般能夠達(dá)到920°C甚至更高，連鑄坯 在輥底爐內(nèi)主要進(jìn)行補(bǔ)熱和均溫過程，在板坯溫度達(dá)到1150°C，溫差< 10°C后即能滿足軋 鋼的工藝要求，同時(shí)輥底爐還為連鑄和軋機(jī)兩種不同的生產(chǎn)工藝提供緩沖時(shí)間，即軋機(jī)在 換輥或者出現(xiàn)事故時(shí)，連鑄不受影響，所生產(chǎn)的板坯進(jìn)入加熱爐內(nèi)儲(chǔ)存，而保證連鑄機(jī)能夠 持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。
[0003] 與常規(guī)的軋鋼加熱爐功能有所區(qū)別的是，輥底式加熱爐普遍采用上加熱方式，燒 嘴布置在爐輥的上方，燒嘴及相關(guān)管道的布置不能影響爐輥的更換。同時(shí)輥底式加熱爐主 要是為鋼坯補(bǔ)熱，即鋼坯在進(jìn)入輥底爐后迅速升溫至1150°C，隨后利用在板坯輥底爐內(nèi)前 行的過程，進(jìn)行板坯的均熱，最終出爐板坯的溫差控制在l〇°C之內(nèi)。所以輥底爐燒嘴的供熱 能力很小，在輥底爐加熱能力最大的第一加熱段，其燒嘴的供熱能力為〇· 39GJ/h，而均熱段 燒嘴的供熱能力僅為〇. 13GJ/h，為常規(guī)蓄熱式燒嘴供熱能力的1/2或者1/6以下。對(duì)于蓄 熱式燒嘴來說，過高的供熱負(fù)荷會(huì)增加燒嘴火焰的長度，損傷板坯的表面，造成質(zhì)量事故。 過低的供熱負(fù)荷則意味著參與蓄熱式燒嘴的煙氣或者空氣流量小，從而使得蓄熱式燒嘴內(nèi) 部的蓄熱體與煙氣以及蓄熱體與空氣之間不能充分進(jìn)行熱交換，降低蓄熱式燒嘴的換熱效 率，最終影響蓄熱式燃燒節(jié)能效果的實(shí)現(xiàn)。
[0004] 現(xiàn)有的軋鋼加熱爐上所使用的蓄熱式燒嘴有空煤氣雙蓄熱和空氣單蓄熱燒嘴兩 種形式。由于薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線上輥底爐屬于補(bǔ)熱型加熱爐，只設(shè)有上加熱燒嘴，依靠 高溫?zé)煔庠诹飨蛳虏繜煹罆r(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)板坯下表面的加熱，而空煤氣雙蓄熱燒嘴是將燃燒所 需的空氣、煤氣分別在各自的蓄熱箱內(nèi)蓄熱，依靠空氣和煤氣的三通閥實(shí)現(xiàn)空氣和煤氣的 蓄熱及燃燒過程，燃燒后所產(chǎn)生的煙氣只在相互換向的燒嘴之間進(jìn)行，在沒有下加熱的情 況下，易造成板坯的上下溫差，同時(shí)由于雙蓄熱燒嘴的體積龐大，也會(huì)影響輥底爐的生產(chǎn)操 作，因此雙蓄熱燒嘴無法在輥底爐上使用?？諝鈫涡顭崾綗熘粚⒖諝庑顭?，煤氣不蓄熱， 因此其結(jié)構(gòu)與常規(guī)蓄熱式燒嘴的結(jié)構(gòu)基本相同，也包括燒嘴磚、蓄熱式燒嘴箱體、煤氣噴 口、空氣三通閥、煤氣快切閥等構(gòu)件。但是這種空氣單蓄熱燒嘴的煤氣與空氣采用外混燃燒 方式，即煤氣與空氣從各自的噴口噴出后，在爐膛內(nèi)邊混合邊燃燒，燒嘴的火焰較長，未燃 盡的煤氣容易被對(duì)面的燒嘴抽走，在排煙的燒嘴內(nèi)發(fā)生二次燃燒，造成蓄熱式燒嘴的燃燒 效率低，燃燒效果差，這種空氣單蓄熱燒嘴在低負(fù)荷下，空氣的蓄熱溫度偏低，也會(huì)降低加 熱爐的燃燒效率，同時(shí)由于二次燃燒現(xiàn)象的存在，使得蓄熱式燒嘴內(nèi)的蜂窩體壽命短，運(yùn)行 成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴，這種單蓄熱 式燒嘴能夠應(yīng)用到蓄熱式輥底加熱爐上，在低供熱負(fù)荷狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行，滿足蓄熱式輥底 爐特殊的加熱工藝要求，實(shí)現(xiàn)軋鋼工藝對(duì)板坯的加熱質(zhì)量以及板坯加熱速度的要求，同時(shí) 還能夠?qū)崿F(xiàn)輥底爐產(chǎn)生的煙氣余熱的極限回收，提高蓄熱式輥底爐的節(jié)能效果，并降低燃 燒過程中的N0 X的生成。
[0006] 解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是： 一種輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴，它包括上箱體、下箱體、燒嘴磚、煤氣噴槍、空氣三通 閥、煤氣快切閥，空氣三通閥安裝在上箱體的上端，上箱體內(nèi)部安裝有擋磚和蓄熱體，下箱 體內(nèi)為水平長腔室，上箱體的下端與下箱體的腔室后端相連通，在下箱體的腔室中心軸線 上安裝煤氣噴槍，煤氣噴槍由耐火材料包裹，煤氣噴槍的后端與煤氣快切閥相連接，在下箱 體的前端安裝燒嘴磚，燒嘴磚中心有煤氣噴口，煤氣噴口周圍環(huán)繞空氣噴口，煤氣噴口與煤 氣噴槍的噴口相連接，空氣噴口的后端與下箱體的腔室相連通，燒嘴磚的前面有向內(nèi)凹陷 的圓形燃燒槽，煤氣噴口和空氣噴口的開口分別位于燃燒槽的中心和圓周上。
[0007] 上述輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴，所述空氣三通閥的一端與空氣管道相連接，另 一端與煙氣管道相連接，下端與上箱體相連通。
[0008] 上述輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴，所述上箱體在下箱體的上方，上箱體和下箱體 垂直放置，上箱體和下箱體都設(shè)置有保溫層。
[0009] 上述輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴，所述下箱體與燒嘴磚一起，通過螺栓固定在輥 底爐的上部側(cè)墻上。
[0010] 上述輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴，所述燒嘴磚的空氣噴口環(huán)繞煤氣噴口圓周均 布，空氣噴口的軸線與煤氣噴口的軸線有夾角，夾角為5-30度。
[0011] 本發(fā)明的有益效果在于： 本發(fā)明提供一種空氣單蓄熱式燒嘴，在燒嘴進(jìn)行蓄熱操作時(shí)，能將輥底爐燃燒過程中 產(chǎn)生的溫度高達(dá)1200°C的高溫?zé)煔?，引入蓄熱式箱體內(nèi)，與蓄熱體進(jìn)行熱交換，熱交換之后 的廢氣溫度在12(T150°C，并排出爐外。在蓄熱式燒嘴進(jìn)行燃燒時(shí)，冷空氣進(jìn)入蓄熱箱體內(nèi)， 與蓄熱體熱交換后，變成高溫空氣與煤氣在燒嘴磚內(nèi)開始混合，并進(jìn)入爐內(nèi)燃燒，由于經(jīng)蓄 熱后的空氣溫度高達(dá)l〇〇〇°C，因此，輥底爐的爐膛溫度能夠達(dá)到120(Tl250°C，滿足輥底爐 的加熱工藝要求。
[0012] 本發(fā)明的蓄熱式燒嘴采用同心射流方式，即煤氣置于燒嘴的中心，空氣環(huán)繞在煤 氣周圍，空氣和煤氣在燒嘴磚內(nèi)混合完成，并迅速開始燃燒，噴射燃燒時(shí)，空氣與煤氣形成 一定的角度，有效縮短燃燒時(shí)的火焰長度，加快了燃燒進(jìn)程，保證燒嘴在低供熱負(fù)荷下能夠 穩(wěn)定地蓄熱和燃燒，尤其重要的是，保證燃燒時(shí)火焰不會(huì)接觸到板坯的表面，確保了帶卷的 表面質(zhì)量。
[0013] 本發(fā)明采用的是空氣單蓄熱方式，能夠有效減少腸)(等污染物的生成。在燃燒過程 中，輥底爐的爐膛溫度能夠控制在1280°c以下，因此，燃燒產(chǎn)物中的N0 X不超過150mg/Nm3， 遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)，減少了 N0X對(duì)環(huán)境的污染，具有極大的社會(huì)效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的左視圖； 圖3是本發(fā)明在輥底加熱爐上的應(yīng)用示意圖。
[0015] 圖中的標(biāo)記為：輥底爐1、爐輥2、板坯3、蓄熱式燒嘴4、空氣三通閥5、上箱體6、煤 氣噴槍7、下箱體8、煤氣快切閥9、保溫層10、蓄熱體11、擋磚12、燒嘴磚13、空氣噴口 14、 煤氣噴口 15、燃燒槽16。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明的蓄熱式燒嘴4安裝在輥底爐1的上部，爐輥2安裝在輥道爐1的中間位 置，蓄熱式燒嘴4的安裝方式不會(huì)影響到爐輥2的更換。從連鑄過來的板坯3在爐輥2上 運(yùn)行，同時(shí)板坯3在運(yùn)行過程中，溫度會(huì)從入爐時(shí)的900°C提升到1150°C，溫差< 10°C，滿足 軋鋼工藝的要求，為了防止在燃燒過程中，蓄熱式燒嘴4的火焰直接接觸板坯3的表面，使 之產(chǎn)生過熱或者過燒等問題，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，蓄熱式燒嘴4的煤氣噴口 15距離 板坯3上表面的高度為38(T420mm，這種加熱方式是典型的上加熱方式，燃燒過程中產(chǎn)生的 熱量通過輻射傳遞給板坯3。
[0017] 本發(fā)明包括上箱體6、下箱體8、燒嘴磚13、煤氣噴槍7、空氣三通閥5、煤氣快切閥 9 〇
[0018] 圖中顯示，蓄熱式燃燒過程中的兩種熱交換過程，即高溫?zé)煔馀c低溫蓄熱體之間、 高溫蓄熱體與冷空氣之間，均在上箱體6內(nèi)完成，上箱體6內(nèi)部安裝有擋磚12和蓄熱體11， 蓄熱體11的安裝高度為6層，保證燒嘴的蓄熱能力。
[0019] 圖中顯示，空氣三通閥5安裝在上箱體6的上端，空氣三通閥5的一端與空氣管道 相連接，另一端與煙氣管道相連接，用于進(jìn)入冷空氣和排出低溫的煙氣，下端與上箱體6相 連通。
[0020] 圖中顯示，上箱體6在下箱體8的上方，上箱體6和下箱體8垂直放置，下箱體8 內(nèi)為水平長腔室，上箱體6的下端與下箱體8的腔室后端相連通，上箱體6和下箱體8都設(shè) 置有保溫層10,保溫層10采用復(fù)合保溫，保溫層10的厚度超過1〇〇_，這樣可以減少蓄熱 式燒嘴4的殼體散熱損失。
[0021] 圖中顯示，高溫空氣從上箱體6進(jìn)入下箱體8,在下箱體8內(nèi)內(nèi)完成高溫空氣溫度 和流速的均衡過程。相比于常規(guī)的軋鋼加熱爐的蓄熱式燒嘴，輥底爐蓄熱式燒嘴的供熱負(fù) 荷較小，只有常規(guī)蓄熱式燒嘴的1/2甚至是1/6以下，在低供熱負(fù)荷下，空氣和煤氣的流量 和流速會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)，難以保證火焰長度，進(jìn)而影響爐膛溫度的穩(wěn)定性，而將蓄熱式 燒嘴4的換熱功能設(shè)置在上箱體6內(nèi)，在下箱體8內(nèi)完成高溫空氣的均勻過程，這對(duì)于均衡 空氣流速是極為有益的。
[0022] 圖中顯示，在下箱體8的腔室中心軸線上安裝煤氣噴槍7,煤氣噴槍7由耐火材料 包裹，煤氣噴槍7的后端與煤氣快切閥9相連接，實(shí)現(xiàn)燃燒過程中的煤氣開關(guān)動(dòng)作。
[0023] 圖中顯示，在下箱體8的前端安裝燒嘴磚13,燒嘴磚13中心有煤氣噴口 15,煤氣 噴口 15周圍環(huán)繞空氣噴口 14,煤氣噴口 15與煤氣噴槍7的噴口相連接，空氣噴口 14的后 端與下箱體8的腔室相連通。
[0024] 圖中顯示，燒嘴磚13的空氣噴口 14環(huán)繞煤氣噴口 15在圓周均布，形成同心射流 狀態(tài)，空氣噴口 14與煤氣噴口 15的角度與燒嘴的供熱負(fù)荷有關(guān)，供熱負(fù)荷越大，則交角α 就越大，其目的是在空煤氣充分混合時(shí)，能夠控制火焰長度在設(shè)定的范圍內(nèi)，空氣噴口 14 的軸線與煤氣噴口 15的軸線的夾角為5-30度。
[0025] 圖中顯示，燒嘴磚13的前面有向內(nèi)凹陷的圓形燃燒槽16,煤氣噴口 15和空氣噴 口 14的開口位于燃燒槽16的中心和圓周上，燃燒槽16起到混合空氣和煤氣的作用，使空 氣和煤氣在燒嘴磚13內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)燃燒。高溫空氣的氣流從燒嘴磚13內(nèi)噴出，與煤氣的 氣流呈交叉狀態(tài)，空氣和煤氣在燒嘴磚13的燃燒槽16內(nèi)混合完成，并迅速開始燃燒，這種 燃燒方式，能夠縮短火焰的長度并保證煤氣能夠完全燃燒。
[0026] 圖中顯示，下箱體8與燒嘴磚13-起，通過螺栓固定在輥底爐的上部側(cè)墻上，在蓄 熱式輥底爐上，沿爐子兩側(cè)布置有多個(gè)同樣的蓄熱式燒嘴4。
[0027] 本發(fā)明的工作過程如下： 在蓄熱式燒嘴4燃燒時(shí)，空氣三通閥5中的空氣側(cè)閥板打開，煙氣側(cè)閥板關(guān)閉，這樣空 氣管道中的空氣會(huì)通過空氣三通閥進(jìn)入上箱體6,與上箱體6中的蓄熱體11進(jìn)行熱交換，最 終空氣溫度達(dá)到l〇〇〇°C，通過下箱體8進(jìn)入燒嘴磚13,從空氣噴口 14噴出。與此同時(shí)，煤 氣噴槍7上的煤氣快切閥9與空氣三通閥5同步打開，煤氣經(jīng)過煤氣噴槍7,從煤氣噴口 15 噴出，空氣和煤氣在燒嘴磚13內(nèi)以角度α混合，并迅速燃燒，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，α 為9。?12°。
[0028] 空氣和煤氣噴出速度設(shè)定在6~8米/秒，煙氣和空氣在蓄熱箱內(nèi)的流速維持在2~3 米/秒，空氣和煤氣噴出后，在燒嘴磚13內(nèi)開始混合燃燒，保證蓄熱和最終的燃燒效果。
[0029] 在蓄熱式燒嘴4進(jìn)行蓄熱時(shí)，煤氣快切閥9關(guān)閉，煤氣噴槍7處于關(guān)閉狀態(tài)，空氣 三通閥5中的空氣側(cè)閥板關(guān)閉，煙氣側(cè)的閥板打開，從輥底爐1內(nèi)產(chǎn)生的煙氣的溫度高達(dá) 115(Tl200°C，通過燒嘴磚13上的空氣噴口 14進(jìn)入下箱體8,最終進(jìn)入上箱體6,與安裝在 上箱體6內(nèi)部的擋磚12和蓄熱體11進(jìn)行熱交換，并將蓄熱體11和擋磚12的溫度加熱到 1000°C以上，而從蓄熱體11末端排出的煙氣溫度為12(Tl50°C，通過空氣三通閥5排出到煙 氣管道，最終排放到大氣中。
[0030] 本發(fā)明是根據(jù)排煙溫度來調(diào)整燒嘴的蓄熱與燃燒的換向周期，在輥底爐1的燃燒 過程中，蓄熱式燒嘴4的換向周期為45飛0秒。
[0031] 由于蓄熱式燒嘴4采用的是空氣蓄熱，煤氣不預(yù)熱的方式，能夠有效降低煤氣的 燃燒溫度，爐膛的最高燃燒溫度能夠控制在1280°C以下，從而能夠有效的減少NOx的生成， 對(duì)環(huán)境沒有污染，具有顯著的社會(huì)效益。
【權(quán)利要求】
1. 一種輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴，其特征在于：它包括上箱體（6)、下箱體（8)、燒嘴 磚（13)、煤氣噴槍（7)、空氣三通閥（5)、煤氣快切閥（9)，空氣三通閥（5)安裝在上箱體（6) 的上端，上箱體（6)內(nèi)部安裝有擋磚（12)和蓄熱體（11)，下箱體（8)內(nèi)為水平長腔室，上箱 體（6)的下端與下箱體（8)的腔室后端相連通，在下箱體（8)的腔室中心軸線上安裝煤氣噴 槍（7)，煤氣噴槍（7)由耐火材料包裹，煤氣噴槍（7)的后端與煤氣快切閥（9)相連接，在下 箱體（8)的前端安裝燒嘴磚（13)，燒嘴磚（13)中心有煤氣噴口（ 15)，煤氣噴口（ 15)周圍環(huán) 繞空氣噴口（14)，煤氣噴口（15)與煤氣噴槍（7)的噴口相連接，空氣噴口（14)的后端與下 箱體（8)的腔室相連通，燒嘴磚（13)的前面有向內(nèi)凹陷的圓形燃燒槽（16)，煤氣噴口（ 15) 和空氣噴口（14)的開口分別位于燃燒槽（16)的中心和圓周上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴，其特征在于：所述空氣三通閥 (5)的一端與空氣管道相連接，另一端與煙氣管道相連接，下端與上箱體（6)相連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴，其特征在于：所述上箱體 (6 )在下箱體的上方（8 )，上箱體（6 )和下箱體（8 )垂直放置，上箱體（6 )和下箱體（8 )都設(shè) 置有保溫層（10)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴，其特征在于：所述下箱體（8)與 燒嘴磚（13) -起，通過螺栓固定在輥底爐（1)的上部側(cè)墻上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的輥底爐用空氣單蓄熱式燒嘴，其特征在于：所述燒嘴磚（13) 的空氣噴口（14)環(huán)繞煤氣噴口（15)圓周均布，空氣噴口（14)的軸線與煤氣噴口（15)的軸 線有夾角，夾角為5-30度。
【文檔編號(hào)】C21D9/70GK104109753SQ201410335451
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】丁國偉, 張兆利, 張艷龍, 馬中杰, 楊森, 鄭婷婷 申請(qǐng)人:河北鋼鐵股份有限公司唐山分公司