專(zhuān)利名稱(chēng)：帶氣流疏導(dǎo)裝置的熱風(fēng)爐鼓風(fēng)室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明帶氣流疏導(dǎo)裝置的熱風(fēng)爐鼓風(fēng)室，屬高爐煉鐵領(lǐng)域。
熱風(fēng)爐是為高爐煉鐵提供熱風(fēng)的設(shè)備。在燃燒期，高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)耐火格子磚砌成的蓄熱室，使熱量在蓄熱室存儲(chǔ);在送風(fēng)期，冷風(fēng)由送風(fēng)管鼓入熱風(fēng)爐，與已被加熱的蓄熱室進(jìn)行熱交換，溫度升高。同時(shí)蓄熱室冷卻，如此周而復(fù)始不斷為高爐提供所必須的熱風(fēng)。
熱風(fēng)爐經(jīng)加熱轉(zhuǎn)入送風(fēng)后，冷風(fēng)從熱風(fēng)爐下部鼓入爐內(nèi)，自下而上通過(guò)蓄熱室被加熱到高溫，冷風(fēng)在蓄熱室橫截面上分配的均勻與否，對(duì)爐內(nèi)換熱的好壞，熱風(fēng)溫度的高低以及爐子壽命的長(zhǎng)短都有重要的影響。就目前國(guó)內(nèi)外的外燃式、頂燃式和其它形式的熱風(fēng)爐而言，其鼓入冷風(fēng)在蓄熱室內(nèi)的分配嚴(yán)重不均，因而影響了熱風(fēng)溫度的提高，降低了熱風(fēng)爐的效率，并使格子磚遭到破壞。目前，國(guó)內(nèi)外研究的注意力均集中在燃燒期高溫?zé)煔庠谛顭崾覚M截面上分配的均勻性，但對(duì)冷風(fēng)在蓄熱室內(nèi)的分配卻不被人注意。事實(shí)上，煙氣和冷風(fēng)在蓄熱室內(nèi)分配的均勻與否，對(duì)熱風(fēng)爐影響的結(jié)果是同樣的。所不同的，從過(guò)程上講，前者是對(duì)格子磚加熱，后者是對(duì)格子磚冷卻。
鼓入熱風(fēng)爐內(nèi)冷風(fēng)配氣的嚴(yán)重不均勻是熱風(fēng)爐鼓風(fēng)室的固有結(jié)構(gòu)造成的。鼓風(fēng)室的大小與冷風(fēng)管尺寸相比，懸殊極大是主要原因;而支柱的多少、形狀、布置方式以及冷風(fēng)管路的設(shè)置位置等也是極重要的影響因素。鼓入爐內(nèi)的冷風(fēng)，在鼓風(fēng)室內(nèi)形成了數(shù)量、大小和強(qiáng)度不同的旋流區(qū)域。由于旋流區(qū)域內(nèi)各處壓力分布的固有特性和進(jìn)入格孔內(nèi)的冷風(fēng)量，主要取決于其入口處冷風(fēng)的靜壓力的大小，所以原有送風(fēng)方式造成嚴(yán)重配氣不均。
由于國(guó)內(nèi)外同行們對(duì)冷風(fēng)在鼓風(fēng)室內(nèi)的流動(dòng)狀況和影響冷風(fēng)分配不均的主要原因尚不甚了解，所以雖然采取了一些措施，主觀上以為可以改善氣流分配，但事實(shí)上卻不然。如蘇聯(lián)主要想通過(guò)增加鼓風(fēng)管數(shù)量改善冷風(fēng)分配，他們?cè)?000立方米高爐熱風(fēng)爐上，變單管鼓風(fēng)為三管鼓風(fēng);中國(guó)有廠家在100立方米的小型試驗(yàn)高爐熱風(fēng)爐上，采用環(huán)形風(fēng)箱配氣方法進(jìn)行試驗(yàn)，但是這兩種方法都將造成鼓風(fēng)室中心區(qū)域的冷風(fēng)分配量大為增加，形成極大峰值，而在外圍所造成的眾多的旋流區(qū)域的冷風(fēng)量大為減少，因此總的配氣均勻程度很難有多大改善。尤其“環(huán)形風(fēng)箱”的配氣方法還會(huì)給熱風(fēng)爐的正常工作帶來(lái)一系列的嚴(yán)重不利影響。
發(fā)明人在研究了鼓入熱風(fēng)爐內(nèi)的冷風(fēng)在鼓風(fēng)室內(nèi)的流動(dòng)狀況及影響冷風(fēng)分配不均的一般規(guī)律基礎(chǔ)上，提出了本發(fā)明熱風(fēng)爐新型結(jié)構(gòu)鼓風(fēng)室。
本發(fā)明是在鼓風(fēng)室的不同部位，設(shè)置形狀、大小、數(shù)量不同的氣流疏導(dǎo)裝置，以便對(duì)進(jìn)入鼓風(fēng)室的集中氣流進(jìn)行分散和疏導(dǎo)，使原來(lái)狹窄的氣流流域變得寬闊起來(lái)，由于氣流流域變寬，流速減小，從而使原來(lái)靜壓高的區(qū)域靜壓下降，而原來(lái)靜壓低的地方，靜壓提高;由于消除了鼓風(fēng)室內(nèi)強(qiáng)大的旋流，從而使原來(lái)處于旋流中心區(qū)域的靜壓力提高，因而能造成一個(gè)靜壓趨于接近的鼓風(fēng)室，提高總的配氣均勻程度。由于氣流疏導(dǎo)裝置是安裝在蓄熱室爐篦子以下支柱之間的空間內(nèi)，在燃燒末期要經(jīng)受較高的溫度的氣流沖擊，故選擇制做裝置的材料時(shí)，需滿足抗氧化剝蝕的要求，且材料應(yīng)具有足夠的剛度。用于排煙溫度較低的熱風(fēng)爐時(shí)，可選用有一定抗氧化性能的合金鋼甚至用普通碳素鋼，在排煙溫度較高的熱風(fēng)爐，必須選用抗氧化性較好的合金鋼或耐熱鑄鐵。疏導(dǎo)裝置迎氣流表面一定要光滑，降低阻力。對(duì)于結(jié)構(gòu)特殊的鼓風(fēng)室進(jìn)風(fēng)偏斜時(shí)，還可采取其它相應(yīng)措施，如在冷風(fēng)支管內(nèi)設(shè)置氣流穩(wěn)定裝置，以提高配氣均勻程度。
本發(fā)明帶氣流疏導(dǎo)裝置的熱風(fēng)爐鼓風(fēng)室，顯著提高配氣均勻度?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)鼓風(fēng)室配氣均勻度約63%左右，本發(fā)明鼓風(fēng)室達(dá)到75～81%。由于配氣均勻程度的提高，將改善爐內(nèi)換熱效果，提高熱風(fēng)溫度，使?fàn)t子熱效率提高，不斷增產(chǎn)節(jié)焦效益明顯，對(duì)延長(zhǎng)爐子的壽命也是有益的。
本發(fā)明之鼓風(fēng)室疏導(dǎo)氣流裝置簡(jiǎn)單，投資少，容易制作和安裝，不消耗動(dòng)力，不需維護(hù)，選材合理，可使用15～20年。設(shè)置該裝置的數(shù)量依具體的對(duì)象可能會(huì)有不同，但均勻配氣的原理不變。
對(duì)本發(fā)明的鼓風(fēng)室，設(shè)置疏導(dǎo)氣流的裝置以后的氣流通過(guò)阻力變化作了測(cè)定。
1.鼓風(fēng)時(shí)的阻力變化。通過(guò)多次試驗(yàn)測(cè)定，本結(jié)構(gòu)的鼓風(fēng)室，在送風(fēng)時(shí)其阻力系數(shù)略有增加，單管鼓風(fēng)時(shí)，阻力系數(shù)ε增加約0.4，Δε＝0.4，如圖4所示;而雙管鼓風(fēng)時(shí)Δε＝0.1左右，如圖5所示。即安裝上鼓入冷風(fēng)的均勻配氣裝置以后，采用單管鼓風(fēng)較雙管鼓風(fēng)，鼓風(fēng)室的阻力增加相對(duì)較大。然而，即使以Δε＝0.4和冷風(fēng)入口速度以40米/秒計(jì)算，其阻力增加值亦不過(guò)294帕·顯然，這對(duì)于具有幾十萬(wàn)帕的鼓風(fēng)壓力來(lái)講，是可以忽略不計(jì)的。
2.排出廢氣時(shí)的阻力變化。實(shí)際上這個(gè)問(wèn)題較鼓風(fēng)時(shí)阻力的變化顯得重要。因?yàn)?，燃燒期廢氣的排出所賴(lài)之動(dòng)力，是助燃風(fēng)機(jī)的壓力和煤氣的壓力以及煙囪的自然抽力。對(duì)于前者，國(guó)內(nèi)煤氣壓力較高的廠，其值也不過(guò)6864～7845帕，低者只有1961～2942帕，而煙囪的抽力卻只有幾十毫米水柱。如果安裝上均勻配氣裝置，造成排氣阻力增加，以致需要加高煙囪，或需要對(duì)煤氣進(jìn)行加壓，或需要換為高壓風(fēng)機(jī)，那么就會(huì)影響本發(fā)明的使用價(jià)值。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)獲得的結(jié)論是安裝上這些裝置后，對(duì)單管鼓風(fēng)的情況，排氣時(shí)其阻力系數(shù)沒(méi)有變化，如圖6。而對(duì)雙管鼓風(fēng)時(shí)的情況，排氣時(shí)其阻力系數(shù)ε值還略有減小，其減小值Δε＝0.15左右，如圖7。這表明新型結(jié)構(gòu)鼓風(fēng)室至少不會(huì)影響廢氣的排出。對(duì)采用雙管鼓風(fēng)的新型結(jié)構(gòu)的鼓風(fēng)室，排氣時(shí)其阻力的減小，是由于廢氣在鼓風(fēng)室內(nèi)尤其在廢氣管入口處被理順的結(jié)果。


圖1表示了本發(fā)明的基本裝置。圖中的1、2、3和4是導(dǎo)流裝置，5是冷風(fēng)入口，6是爐篦支柱。一對(duì)弧形導(dǎo)流板1，頂部有一月牙形蓋板，導(dǎo)流板高度與其所設(shè)位置處的冷風(fēng)管上沿平齊。其作用是將集中送入的冷風(fēng)氣流，按最佳比例向兩側(cè)各分出一部分，頂部的月牙形蓋板，是防止被導(dǎo)氣流向上，造成處于此區(qū)域的格孔內(nèi)流量過(guò)大。2是直形擋墻，墻的平面與進(jìn)入氣流軸線垂直，其頂部也有一水平向前伸出的蓋板。擋墻的作用，是避免存過(guò)多的氣流流向入口對(duì)面，并且把被阻擋的一部分氣流，通過(guò)擋墻兩側(cè)與支柱間的空隙，向2～3之間的區(qū)域分送一定量的氣流。它將因鼓風(fēng)室的具體結(jié)構(gòu)有一最佳值。導(dǎo)流板3是兩塊尺寸較大的弧形板，其頂部的月牙形蓋板，彼此相向水平伸出。由于1、2導(dǎo)板分向兩側(cè)的氣流，如不受到阻擋，將會(huì)直沖向側(cè)壁，而后沿側(cè)壁向前流動(dòng)，這樣，在2、3、4導(dǎo)板之間及其以后的較大區(qū)域，氣流的流量就會(huì)大大減少，結(jié)果，將使處于該區(qū)域的格孔的冷風(fēng)進(jìn)入量大大減少。因此此時(shí)就需靠導(dǎo)板3來(lái)阻擋一部分氣流向側(cè)壁流去，而沿著弧形導(dǎo)板末端切線的方向向前流動(dòng)。一對(duì)4號(hào)直形導(dǎo)板，向兩側(cè)分流出一定量氣量，這部分氣流將與離開(kāi)導(dǎo)流板3的氣流匯合，而后以合運(yùn)動(dòng)的方向向前運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)流板4分向兩側(cè)的氣量要適當(dāng)，以使此合運(yùn)動(dòng)的方向與入口主氣流平行。至此，在鼓風(fēng)室內(nèi)設(shè)置了這些導(dǎo)流裝置以后，便可以將集中鼓入的一股氣流，分成多股的彼此間近似平行的向前流動(dòng)的氣流，鼓風(fēng)室內(nèi)的旋流自然被消除。同時(shí)，由于氣流流域擴(kuò)大，流速將大大減小，因此，支柱導(dǎo)流作用的影響亦將大大減輕。氣流在流動(dòng)過(guò)程中的能量損失由動(dòng)壓的減小而予以彌補(bǔ)，鼓風(fēng)室各處的靜壓趨于接近，結(jié)果使冷風(fēng)的配氣均勻程度提高。
圖2是雙管鼓風(fēng)新型結(jié)構(gòu)鼓風(fēng)室內(nèi)部導(dǎo)流裝置的布置情況。兩根鼓風(fēng)管入口處導(dǎo)板的布置情況相同，并彼此以0-0軸線對(duì)稱(chēng)，其實(shí)現(xiàn)均勻配氣的原理與單管鼓風(fēng)相同。不過(guò)從圖中可以看出，從各入口分向0-0軸線一側(cè)的氣量，要較另一側(cè)少得多。
圖3是單管鼓風(fēng)時(shí)加在冷風(fēng)入口管內(nèi)的氣流整流裝置，目的在于保證氣流疏導(dǎo)裝置的實(shí)際效果。
圖4～7是通過(guò)試驗(yàn)所確定的新型結(jié)構(gòu)鼓風(fēng)室與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)鼓風(fēng)室的阻力變化情況。
圖4為單管鼓風(fēng)的情況。
圖5為雙管鼓風(fēng)的情況。
圖6是進(jìn)行雙管排氣(單管鼓風(fēng))時(shí)的情況。
圖7是進(jìn)行雙管排氣(雙管鼓風(fēng))時(shí)的情況。
實(shí)施例按本發(fā)明的新型結(jié)構(gòu)鼓風(fēng)室，在某鋼廠五高爐的每一熱風(fēng)爐內(nèi)，都安裝有8個(gè)氣流疏導(dǎo)裝置，冷風(fēng)管中且裝有氣流穩(wěn)定裝置。在工業(yè)實(shí)施中取得了顯著的效果。
按本發(fā)明實(shí)施與使用原有設(shè)備的比較數(shù)據(jù)如下配配氣測(cè)定時(shí)格孔格孔中實(shí)格孔中實(shí)大具有極氣均勻中的平均流測(cè)的最大測(cè)的最小小值速度裝程度速WCP流速流速度的區(qū)域置%米/秒米/秒米/秒比安裝62.52.63897.520.4417.09大前安裝75.22.60554.590.944.99明顯后縮小
權(quán)利要求
1.一種熱風(fēng)爐鼓風(fēng)室，其特征在于在鼓風(fēng)室內(nèi)，設(shè)置5～15塊弧形和直形氣流疏導(dǎo)裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的鼓風(fēng)室，其特征在于在鼓風(fēng)室內(nèi)冷風(fēng)入口兩側(cè)設(shè)置兩塊帶有月牙形蓋板的弧形導(dǎo)板。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的鼓風(fēng)室，其特征在于在冷風(fēng)進(jìn)氣的垂直方向設(shè)置一塊頂部有水平前伸蓋板的直形擋板。
4.按照權(quán)利要求1或3所述的鼓風(fēng)室，其特征在于在鼓風(fēng)室內(nèi)冷風(fēng)入口正面擋墻后部，垂直冷風(fēng)口中心軸線所截小于1/2鼓風(fēng)室圓面積空間內(nèi)，設(shè)置數(shù)對(duì)一定導(dǎo)向的弧形和/或直形導(dǎo)流板。
5.按照權(quán)利要求1所述的鼓風(fēng)室，其特征在于在冷風(fēng)入口管內(nèi)設(shè)置氣流整流裝置。
全文摘要
本發(fā)明系利用設(shè)置在熱風(fēng)爐鼓風(fēng)室(指高爐熱風(fēng)爐蓄熱室爐箅子以下的空間)內(nèi)不同部位的氣流疏導(dǎo)裝置，對(duì)進(jìn)入鼓風(fēng)室的集中冷風(fēng)氣流進(jìn)行分散和疏導(dǎo)，使室內(nèi)靜壓趨于接近，將冷風(fēng)的配氣均勻程度，由原有的62％左右提高到75～81％，改善爐內(nèi)換熱，提高了熱風(fēng)溫度，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)節(jié)焦，延長(zhǎng)爐子的壽命。該疏導(dǎo)氣流的裝置簡(jiǎn)單、投資少，不消耗動(dòng)力，易制作安裝，可使用15～20年。本發(fā)明對(duì)廢氣排出的阻力略有減少。
文檔編號(hào)C21B9/00GK1040055SQ8810477
公開(kāi)日1990年2月28日 申請(qǐng)日期1988年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月30日
發(fā)明者段潤(rùn)心 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部武漢冶金建筑研究所