烘烤枪喷头及使用该烘烤枪喷头的富氧燃烧法.pdf

本发明提供一种烘烤枪喷头及使用该喷头的富氧燃烧法。该喷头包括有相互焊接密封的外层和内层，所述的外层为外罩结构，且设有一个煤气喷管；所述的内层被套设在外层内部，其上设有通孔，外层的煤气喷管穿过通孔并露出部分于内层之外，所述内层还设有点火器喷孔和氧气喷孔。使用时，中心燃料气以低速从煤气喷管供入，富氧气体总量的90％～95％从氧气喷孔高速喷入，仅留5％～10％在燃料附近。本发明的烘烤枪喷头，制造简便、使用可靠，而新型的富氧燃烧法则可有效节省宝贵能源。

1.  一种烘烤枪喷头，其特征在于：包括有外层(1)和内层(2)，
所述的外层(1)为一具有圆形外沿的外罩结构，在外层(1)的内侧中央从其底部沿外沿方向延伸设有一个煤气喷管(5)；
所述的内层(2)为一圆形构件，其上设有通孔(6)，且该内层(2)被套设在外层(1)内部，同时外层(1)的煤气喷管(5)穿过通孔(6)并露出部分于内层(2)之外；
所述的外层(1)和内层(2)拼接在一起，且沿接缝处密封。

2.  根据权利要求1所述的烘烤枪喷头，其特征在于：所述的外层(1)和内层(2)的拼接方式包括有焊接、铆接、螺纹连接和销连接。

3.  根据权利要求1或2所述的任意一种烘烤枪喷头，其特征在于：所述的内层(2)上设有一个贯通的点火器喷孔(3)，所述的点火器喷孔(3)与通孔(6)呈角度设置。

4.  根据权利要求3所述的烘烤枪喷头，其特征在于：所述的内层(2)绕通孔(6)的圆周方向均匀设置有若干个氧气喷孔(4)和支撑脚(7)。

5.  根据权利要求4所述的烘烤枪喷头，其特征在于：所述的氧气喷孔(4)为两个一组，共有三组氧气喷孔(4)贯通设置在内层(2)上。

6.  根据权利要求5所述的烘烤枪喷头，其特征在于：所述的外层(1)的煤气喷管(5)的横截面两端的直径大于其中部的直径。

7.  根据权利要求1所述的烘烤枪喷头，其特征在于：所述的外层(1)和内层(2)由紫铜锻造而成。

8.  一种使用权利要求1中所述的烘烤枪喷头的富氧燃烧法，其特征在于：包括以下的步骤，
(1)中心燃料气以低速从煤气喷管(5)供入；
(2)富氧气体总量的90％～95％从氧气喷孔(4)高速喷入，仅留5％～10％在燃料附近；
(3)通过点火器喷孔(3)点燃燃料气。

9.  根据权利要求8所述的富氧燃烧法，其特征在于：所述的富氧气体是氧气与空气的结合气体，其中氧气体积含量≥40％。

10.  根据权利要求8或9任意一项所述的富氧燃烧法，其特征在于：燃烧温度为2150℃。

烘烤枪喷头及使用该烘烤枪喷头的富氧燃烧法
技术领域
本发明涉及一种钢液真空精炼(RH法)中炼钢炉上使用的烘烤枪的喷头结构，属于冶金设备技术领域。
背景技术
烘烤枪是炼钢炉上使用的一种烤枪，它是钢液真空精炼(RH法)的一种重要机械设备，其功能性表现在它具有烘烤加热真空槽，使槽壁温度升高到1450℃以上，以减少粘钢。
烘烤枪枪体可通过热弯管上的枪孔进入真空槽，向真空槽内喷吹空气、氧气和天然气等介质，对真空槽的加热，从而实现保持其槽内耐材温度，或耐材修补后将耐材烘烤加热至所需的温度。
烘烤枪喷头是烘烤枪装置中极为重要的一个工艺零件，由于它工作条件相对恶劣。为了延长寿命，喷头均采用热传导性良好的紫铜制成。由于喷头内部结构比较复杂，目前使用的紫铜喷头均采用精密铸造的方法制作而成。而在铸造过程中，又由于紫铜具有良好的热传导性和被氧化性，从而使得铸造难度大大提高，尤其是冶炼和浇铸均要在真空条件下进行，再加上这种结构造型也非常困难，因此精密铸造后的喷头总是存在较多的缺陷，比如：容易产生气孔、缩孔等，或者某些死角处容易产生夹砂和冷隔缺陷。正是由于制造烘烤枪喷头非常困难，所以目前国内冶金设备上使用的烘烤枪长期依赖于进口。因此，烘烤枪喷头的设计生产将是目前急需攻克的一个难题。
另外，常规使用烘烤枪喷头加热真空槽的燃烧方法中，燃烧气体从喷管中喷出，而助燃气体仅为普通的空气，其间仅有21％的氧气参与燃烧过程中，而79％的氮气吸收大量燃烧反应放出的热，并作为延期排出，实属能源的一大浪费。鉴于此，需要一种新的燃烧方法来减少能量的损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造简单方便且安全可靠的烘烤枪喷头，以及使用该烘烤枪喷头的可大大节省能源的新型的燃烧方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种烘烤枪喷头，包括有外层和内层，所述的外层为一具有圆形外沿的外罩结构，在外层的内侧中央从其底部沿外沿方向延伸设有一个煤气喷管；所述的内层为一圆形构件，其上设有通孔，且该内层被套设在外层内部，同时外层的煤气喷管穿过通孔并露出部分于内层之外；所述的外层和内层拼接在一起，且沿接缝处密封。所述的外层和内层的拼接方式包括有焊接、铆接、螺纹连接和销连接。
进一步地，所述的内层上设有一个贯通的点火器喷孔，所述的点火器喷孔与通孔呈角度设置。所述的内层绕通孔的圆周方向均匀设置有若干个氧气喷孔和支撑脚。所述的氧气喷孔为两个一组，共有三组氧气喷孔贯通设置在内层上。
再进一步地，所述的外层的煤气喷管的横截面两端的直径大于中部的直径；所述的外层和内层由紫铜锻造而成。
一种使用上述的烘烤枪喷头的富氧燃烧法，包括以下的步骤——
(1)中心燃料气以低速从煤气喷管供入；
(2)富氧气体总量的90％～95％从氧气喷孔高速喷入，仅留5％～10％在燃料附近；
(3)通过点火器喷孔点燃燃料气。
进一步地，所述的富氧气体是氧气与空气的结合气体，其中氧气体积含量不低于40％，燃烧温度为2150℃。
本发明的有益效果主要体现在：
1)本发明可以采用通常的加工手段和加工工艺来代替以往比较复杂的精密铸造工艺，不改变喷头的尺寸及主要构造，对喷头的使用性能不会造成任何影响。
2)本发明制造成本低，产品合格率高。
3)本发明拆分的本体构件采用紫铜材料轧制后作为毛坯加工而成，内部组织致密，使用可靠。
4)本发明由于母材经过锻压，相对于铸造件更加致密，使用过程中的抗碰撞性能明显优于铸造件。
5)另外，本发明提出的富氧燃烧法，提高了燃烧温度，减少了助燃空气量，减少了烟气(NOx)的排放量，在相同排烟温度下减少了热损失，从而有效节省了宝贵燃料。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。
图1：本发明烘烤枪喷头的俯视图。
图2：图1中沿A-A方向的剖视图。
图3：本发明烘烤枪喷头的仰视图。
图4：本发明烘烤枪喷头的外层的俯视图。
图5：图4中沿B-B方向的剖视图。
图6：本发明烘烤枪喷头的内层的俯视图。
图7：图6中沿C-C方向的剖视图。
图8：图6中沿D-D方向的剖视图。
其中各附图标记的含义是——
1：外层；2：内层；3：点火器喷孔；4：氧气喷孔；
5：煤气喷管；6：通孔；7：支撑脚。
具体实施方式
本发明揭示了一种烘烤枪喷头。如图1～图3所示，该优选实施例包括有外层1和内层2，所述的外层1和内层2拼接在一起，沿接缝处焊接密封。所述的外层1和内层2的拼接方式还可包括有铆接、螺纹连接和销连接等常规的连接方式。外层1与内层2均采用紫铜材料，经轧制成毛坯，然后再经机械加工而成。
外层1的具体结构如图4和图5所示，其为一具有圆形外沿的外罩结构，在外层1的内侧中央从其底部沿外沿方向延伸设有一个煤气喷管5，该煤气喷管5的横截面两端的直径大于其中部的直径。在煤气喷管5的周围还设置有一些其它的通孔。
内层2的具体结构如图6至图8所示，同样为一圆形构件。内层2的最大外径小于外层1的最小内径，所以该内层2可被套设在外层1的内部。内层2上设有通孔6，结合图2所示，当内层2被套设在外层1内部时，外层1的煤气喷管5可穿过通孔6，并露出部分于内层2之外。
所述的内层2上设有一个贯通的点火器喷孔3，所述的点火器喷孔3与通孔6呈角度设置。所述的内层2绕通孔6的圆周方向均匀设置有若干个氧气喷孔4和支撑脚7，如图1和图2所示，所述的氧气喷孔4为两个一组，共有三组氧气喷孔4贯通设置在内层2上。结合图2所示，当内层2被套设在外层1内部时，氧气喷孔4的外部结构和支撑脚7均可伸入到外层1的通孔中。并且，焊接的时候，就是把氧气喷孔4的外部结构和支撑脚7焊接在外层1上。
本发明设计构思和原理是：将原来一体式精密铸造而成的紫铜烘烤枪喷头结构设计，按可加工性拆分成内层和外层两个主要构件；再采用有色金属的焊接方式来实现组装，从而在保持构造和尺寸不变的前提下，将烘烤枪喷头结构化整为零，然后通过焊接将各构件将积零为整。
本发明还揭示了一种使用上述的烘烤枪喷头的富氧燃烧法，就是基于减少烟气排出热损失，采用纯氧或减少含氮量的空气与燃料进行燃烧的过程。其包括以下的步骤——
(1)中心燃料气以低速从煤气喷管5供入；
(2)富氧气体总量的90％～95％从氧气喷孔4高速(约300mm/s)喷入，仅留5％～10％在燃料附近，保证了周围氧气流股吸入足够炉气，有利于降低燃烧温度，保护了烧嘴，也降低了NOx排放量；
(3)通过点火器喷孔3点燃燃料气。
所述的富氧气体不一定是纯氧，实际应用中可以补充一部分空气，即由氧气与空气的结合气体代替纯氧。当结合气体中氧气含量达到40％时，燃烧温度可由1700℃增至2150℃；而氧气含量超过40％以后，增温很少。
与现有技术相比，本发明采用富氧燃烧法，氧气含量增加以后，氮气含量就会相应减少，这样就减少了助燃空气量，从而减少了烟气量，在相同排烟温度下减少了热损失，从而节约了燃料。实验证明，在氧气含量为40％、排烟温度为900～1300℃时，燃料节约率达25％～47％。由此可见，运用本发明的烘烤枪喷头的富氧燃烧法，可以大大节省能源。