專利名稱：保護燃燒器噴射頭的裝置及包含這種燃燒器的加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及保護燃燒器噴射出口的裝置，這種燃燒器穿過爐壁安裝，包括外圍的隔熱屏和安裝上述隔熱屏的裝置，該隔熱屏圍繞燃燒器的噴射出口。
本發(fā)明還涉及包括燃燒器和上述類型保護裝置的加熱裝置。
在某些應(yīng)用中例如在旋轉(zhuǎn)熔鐵爐中，所用燃燒器將大大受到損蝕，原因是一方面受到熱輻射，另一方面受到鐵熔化時生成物質(zhì)的化學(xué)腐蝕作用。在這種爐子中，已知的方法是應(yīng)用一種裝置，以水來冷卻燃燒器的噴射頭。這些冷卻裝置包括流過冷卻水的管狀保護件。這些管狀件沿軸向裝在燃燒器的噴頭上，并伸入爐子。
這種配置有點不實用，因為它需要安裝價格高的大件設(shè)備，以使水流過保護件。另外，由于存在通水管路，因此在溫度低于0℃時關(guān)閉爐子，通水管路就有破裂的危險。
本發(fā)明的目的是提供一個保護燃燒器噴射出口的裝置和包括這種燃燒器的加熱裝置。這些裝置沒有上述缺點，并使得可以不用龐大的造成操作故障的通水管路。
為此，本發(fā)明的主題是上述類型的用于保護燃燒器噴射出口的裝置，該裝置的特征在于，隔熱屏具有難熔材料作的消耗性結(jié)構(gòu)，上述安裝裝置包括使上述隔熱屏相對于爐壁在至少兩個位置之間移動的裝置，該兩個位置沿燃燒器的軸間隔開。
按照具體實施例，保護裝置具有一個或多個以下特征安裝裝置配置在燃燒器和隔熱屏之間，使得隔熱屏由燃燒器支承；燃燒器包括套筒，該套筒含有輸送燃料和氧化劑的管子，該套筒的至少部分長度是管狀的，運動裝置包括可在套筒管狀部分上推動的導(dǎo)向件，從而使隔熱屏可沿套筒滑動；
導(dǎo)向件裝有兩個連接的法蘭，該法蘭夾住一個可壓靠在套筒管狀部分外表面上的卡緊O形環(huán)，還裝有將兩個法蘭緊固在一起的裝置，從而壓縮O形環(huán)，使隔熱屏相對于燃燒器的套筒固定就位；構(gòu)成上述構(gòu)件的難熔材料是硅酸鋁，其中按質(zhì)量包括x％的SiO2,y％的Al2O3，其比值x/y在1/3至2/3之間，具體近似于1/2；SiO2和Al2O3質(zhì)量百分數(shù)的和x+y超過90％；上述構(gòu)件是搗實團體，在裝配之前已在1000℃以上的溫度下焙燒過。
本發(fā)明的另一主題是加熱裝置，該加熱裝置包括涉及上述保護裝置的燃燒器。
下面參照附圖，僅作為例子進行說明，閱讀此說明可以更好地理解本發(fā)明，這些附圖是

圖1是裝有本發(fā)明燃燒器的旋轉(zhuǎn)熔鐵爐的縱向截面示意圖；圖2是裝有本發(fā)明新式保護裝置的燃燒器的縱向截面圖；圖3是裝有本發(fā)明保護裝置的圖1所示燃燒器的縱向截面圖，該燃燒器已使用很長一段時間。
裝有本發(fā)明燃燒器的旋轉(zhuǎn)熔鐵爐示于圖1。該爐包括具有水平轉(zhuǎn)動軸線x-x的腔12。該腔沿著爐的主要部分，由圓筒壁14構(gòu)成，該壁14的各個端部16具有截錐形的封閉壁。在端部18爐子包括用于裝入待熔金屬的軸向裝置20。而在其另一端，該爐子包括熔化鐵的出口22。
燃燒器24被設(shè)計成沿爐子軸線形成火焰26，該燃燒器24沿軸線x-x配置，裝在與裝入待熔材料的端部18相對的端部上。燃燒器24由沿垂直軸Y-Y活動連接的封爐蓋28支承。該爐子沿其主要部分由兩個滾子環(huán)30支承。該爐子還包括未示出的用于轉(zhuǎn)動爐子的裝置。
爐子的內(nèi)壁由富含石英的耐火里襯32覆蓋，該里襯包括約95％重量的SiO2,4％重量的Al2O3，其余為雜質(zhì)。
圖2和3以放大的比例示出裝在封爐蓋上的燃燒器。
封爐蓋包括外部金屬壁34，該壁的內(nèi)部襯有耐火材料36，該材料類似于用在爐子內(nèi)壁上的里襯32的材料。
燃燒器常規(guī)包括大體轉(zhuǎn)動對稱的套筒或主體38。該套筒由橫向壁48分隔，該橫向壁在套筒內(nèi)形成燃燒氣體42的入口腔和氧化氣體44的入口腔。后一入口腔經(jīng)主體前端的開口46直接進入爐子。每個腔42、44分別由橫向支管42A和44A連接于相應(yīng)的供氣源。
燃料入口腔42與三個燃料氣體噴射管48連通。這些噴管穿過壁40并由其支承，它們沿燃燒器的軸線伸入套筒38，并伸出開口46。
燃燒器套筒38由支承架50剛性連接于封爐蓋的板34，該支承架示意示于圖中。
另外，按照本發(fā)明，燃燒器連接于保護燃燒器噴射出口的裝置52。該裝置52主要包括隔熱屏54，該隔熱屏由其安裝裝置56支承在套筒的主要圓筒部分38A上。
隔熱屏54由管狀件或套管構(gòu)成。它具有外部圓筒表面54A和內(nèi)部圓筒形通道54B。后者的直徑是恒定的，稍大于燃燒器主體主要部分38A的外直徑。噴射管48和腔44的端部伸入的燃燒器的噴射出口位于通道54B中，該套管部分地與主體的主要部分38A相接合。
套筒經(jīng)圓筒形開口36A穿過封爐蓋的里襯36。裙部57用于保護隔熱屏，該裙部由管狀壁構(gòu)成，它伸入圓筒形開口36A并凸出于該爐子。該裙部57固定于壁34。
套管54的前端伸進爐子約7cm，其后端凸出于爐子，凸出于封爐蓋的板34。該后端固定于安裝裝置56。
套管54由搗實團體構(gòu)成，該搗實團體在組裝到安裝裝置56上之前已經(jīng)在1000℃以上的溫度下進行過焙燒。
構(gòu)成套管54的難熔材料是硅酸鋁，在質(zhì)量上最好包括x％的SiO2和y％的Al2O3，其比值x/y在1/3至2/3之間，最好接近1/2。
另外，SiO2和Al2O3的質(zhì)量百分數(shù)之和x+y超過90％。
作為例子，下面的表示出利用X射線熒光法分析的套管54的組份。該套管在爐子中使用后進行分析。在套管上的下述三個點上測定其組份外表面伸入爐子的套管部分，但排除前端表面；
內(nèi)表面套管的主要部分，具體在其后部區(qū)域；沾污區(qū)域套管的前端表面，即在套管前部已燒蝕的環(huán)形部分
為了保證套管54特別是在停爐和開爐時具有很好的火焰整體性和很好的抗熱沖擊性，套管按以下方法制造。
將制作套管構(gòu)件的呈粒狀的材料放置在具有套管形狀的圓筒形模型中，以便形成夯實的團體。
為保證正確的燒結(jié)，具體在每增加2或3cm厚的連續(xù)層時要很仔細地捶擊和壓緊模型中的夯實團體，該夯實團體用氣動捶夯實就位。
然后用夯實團體特有的標(biāo)準(zhǔn)溫升程序焙燒該夯實團體，升溫到1350℃。
在焙燒和脫模之后，該夯這團體具有以下特征基本組成 耐火粘土0～1000℃間的平均膨脹率 3×106物理特性加熱到1000℃后的密度 2.3t/m3導(dǎo)熱系數(shù)(千卡·米2·小時·℃)600℃ 0.7800℃ 0.71000℃1加熱到1100℃后冷卻時的抗壓強度350kg/cm2測溫錐36極限使用溫度 1500℃2巴負壓下的塌縮 0.5％(1200℃)與0.5(1340℃)安裝裝置56被設(shè)計成可使隔熱屏沿燃燒器軸線在至少兩個隔開的位置之間相對于爐壁運動。為此，該裝置56包括導(dǎo)向管58，該管的內(nèi)直徑稍大于套筒主部分38A的外直徑。該管58的前端具有橫向環(huán)形板60，該環(huán)形板60具有固定隔熱屏54的鉆孔。為此目的，該隔熱屏具有固定器62，該固定器的螺紋端穿過該鉆孔，并由螺母64固定就位。
在管子58的后端具有環(huán)形法蘭66，該環(huán)形法蘭鉆有一系列螺紋孔。壓在此法蘭上的是另一法蘭68，該法蘭68由螺釘70固定在第一法蘭66上，該螺釘70構(gòu)成沿燃燒器軸線將兩個法蘭緊壓在一起的緊壓裝置。
在法蘭68的內(nèi)直徑上和與第一法蘭接觸的表面上具有鏜孔72，在該鏜孔中裝有緊壓O形環(huán)74，該O形環(huán)的直徑約等于套筒主部分的外直徑。因此該O形環(huán)74與套筒的側(cè)表面接觸。
應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)緊壓裝置擰松時，因為O形環(huán)74不再受到壓縮，因而管子58便可以自由地由圖2所示的拔出位置沿套筒的主要部分38A軸向滑動到圖3所示的向前位置。該管子本身還推動隔熱屏。
與此相反，當(dāng)緊壓裝置70將法蘭68固定在法蘭66上時，O形環(huán)74便受到壓縮，并將摩擦力作用于套筒的主部分38A上，從而確保隔熱屏固定就位。因此，取決于套管54的長度，可以調(diào)節(jié)隔熱屏的位置，使得套管54凸出于里襯36，凸出預(yù)定長度。該預(yù)定長度最好約為7cm。
當(dāng)套管54是新的時，如圖2所示，該導(dǎo)管很長，例如為40cm長。因此安裝裝置被固定在后部，套管54的大部分長度在里襯36的后面延伸。
在燃燒器操作時，套管的位于爐子里側(cè)的環(huán)形端面特別在鐵和鎂的氧化物分子的化學(xué)作用下會逐漸被燒蝕，鐵和鎂的氧化物是由離開熔化鐵的爐渣產(chǎn)生的。由于制造套管54的難熔材料所具有的成分和所采用的結(jié)構(gòu)，可以觀察到，套管前端部的腐蝕發(fā)生在與該套管的軸線成直角延伸的平面上。因此，為使凸出于里襯36的那部分套管長度保持恒定，爐子操作人員應(yīng)定期地向前移動套管，以補償其端部燒蝕的材料量。
如圖3所示，在經(jīng)過一段操作時間以后，安裝裝置56已幾乎完全進入到裙部57內(nèi)，而套管的剩余長度已減小到里襯36的厚度和從里襯伸入爐內(nèi)的長度。
應(yīng)當(dāng)明白，采用這種裝置總是可以正確地保護燃燒器的端部，而隔熱屏也總是可以伸出燃燒器的噴射頭，伸出相同的量。
雖然制造套管54的材料受到燒蝕，但這種燒蝕是相當(dāng)慢的，使得定期調(diào)節(jié)隔熱屏的位置便可以充分地避免燒損燃燒器的端部。
最后，套管的低成本使得可以在爐子的壽命期內(nèi)更換套管若干次而不會顯著影響爐子的操作成本。
權(quán)利要求
1．一種用于保護燃燒器(24)噴射出口的裝置，該燃燒器穿過爐壁(28)安裝，該裝置包括外圍的隔熱屏(54)和圍繞燃燒器(24)噴射出口安裝上述隔熱屏(54)的安裝裝置(56)，該裝置的特征在于，隔熱屏(54)具有由耐火材料作的消耗性結(jié)構(gòu)，上述安裝裝置(56)包括使隔熱屏(54)在至少兩個沿燃燒器軸線(24)間隔開的位置之間相對于爐壁(28)運動的裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，安裝裝置(56)配置在燃燒器(24)和隔熱屏(54)之間，使得隔熱屏(54)由燃燒器(24)支承。
3．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，燃燒器包括套筒(38)，該套筒包含輸送燃料和氧化劑的管子(38,48)，該套筒(38)的至少部分長度是管狀的；運動裝置包括可在套筒管狀部分(38A)上推動的導(dǎo)向件(58)，從而使隔熱屏(54)所沿套筒(38)滑動。
4．如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，導(dǎo)向件(58)裝有兩個藕合的法蘭(66,68)，該法蘭卡緊一個壓靠在套筒部分(38A)外表面上的O形壓緊環(huán)(74)，該導(dǎo)向件還具有裝置(70)，該裝置將兩個法蘭夾緊在一起使該O形環(huán)(74)被壓縮，從而使隔熱屏(54)相對于燃燒器的套筒(38)固定就位。
5．如上述任一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，制作上述構(gòu)件的耐火材料是硅酸鋁，該硅酸鋁在質(zhì)量上包含x％的SiO2和y％的Al2O3，而其比x/y在1/3至2/3之間，具體近似于1/2。
6．如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，SiO2和Al2O3質(zhì)量百分數(shù)的和x+y超過90％。
7．如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，上述構(gòu)件是夯實的團體，該團體在組裝之前已在超過1000℃的溫度下進行過焙燒。
8．一種包括燃燒器(24)和裝置(52)的加熱裝置，該燃燒器被設(shè)計成穿過爐壁(28)安裝，該裝置(52)是上述任一項權(quán)利要求所述的用于保護燃燒器(24)噴射出口的裝置。
全文摘要
穿過爐壁安裝的用于保護燃燒器(24)噴射出口的裝置包括外圍的隔熱屏(54)和用于圍繞燃燒器(24)噴射出口安裝上述隔熱屏(54)的裝置(56)。隔熱屏(54)具有由難熔材料作的消耗性結(jié)構(gòu),安裝裝置(56)包括使隔熱屏(54)在至少兩個沿燃燒器軸線間隔開的位置之間相對于爐壁運動的裝置。應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)熔鐵爐的燃燒器。
文檔編號F23D14/46GK1224816SQ9812299
公開日1999年8月4日 申請日期1998年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月1日
發(fā)明者伯努瓦特·盧瓦瑟萊, 菲力普·博杜安 申請人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究有限公司