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1、(10)申请公布号 CN 102286649 A (43)申请公布日 2011.12.21 CN 102286649 A *CN102286649A* (21)申请号 201110232517.X (22)申请日 2011.08.15 C21B 7/00(2006.01) C21B 5/00(2006.01) (71)申请人 山西太钢不锈钢股份有限公司 地址 030003 山西省太原市尖草坪街 2 号 (72)发明人 卫计刚 徐纪山 路振毅 申海峰 赵军平 (74)专利代理机构 太原市科瑞达专利代理有限 公司 14101 代理人 卢茂春 (54) 发明名称 高炉降料线打水枪 (57) 摘要 一。
2、种高炉降料线打水枪， 主要用于高炉停炉 降料线过程中， 降低炉顶煤气温度工艺操作， 它包 括枪座、 枪杆， 枪杆的一端设有连接法兰、 进水管 和氮气输入口， 枪杆由内管、 外套构成内腔、 外腔， 所述的枪杆由设喷孔段和无喷孔段构成， 设喷孔 段为在枪杆的内管、 外套上均钻有 3 排喷孔， 相邻 两排之间的喷孔错位， 第一排喷孔与第二排中心 线之间的夹角为 ， 第二排喷孔与第三排喷孔中 心线之间的夹角为 ， 内管、 外套上的喷孔同轴， 其中内管的喷孔孔径为 3mm， 外套上的喷孔为内 壁口直径是 5mm、 外壁口直径是 8mm 的漏斗形孔 ； 本发明改善了水的雾化效果和水雾喷射的均匀 性， 停炉。
3、过程炉顶煤气 H2含量低， 煤气降温效果 好。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 CN 102286661 A1/1 页 2 1. 一种高炉降料线打水枪， 它包括枪座、 枪杆， 枪杆与枪座连接在一起， 枪座为圆管， 其特征是枪座的一端设有连接法兰， 枪杆的一端设有连接法兰、 进水管和氮气输入口， 枪杆 的另一端封堵， 枪杆由内管、 外套构成内腔、 外腔， 氮气输入口与内腔相通， 进水管的进水口 与外腔相通 ； 所述的枪杆由设喷孔段和无喷孔段构成， 设喷孔段为在枪杆的内管、 外套上均 钻有 3 排。
4、喷孔， 相邻两排之间的喷孔错位， 第一排喷孔与第二排中心线之间的夹角为 ， 第 二排喷孔与第三排喷孔中心线之间的夹角为 ， 内管、 外套上的喷孔同轴， 其中内管的喷孔 孔径为3mm， 外套上的喷孔为内壁口直径是5mm、 外壁口直径是8mm的漏斗形孔 ； 设喷孔段依 次由 L1 段、 L2 段、 L3 段和 L4 段组成， 其中 L1 段为设喷孔段长度的 10%， L1 段的喷孔间距 为 35mm， =35； L2 段为设喷孔段长度的 15%， L2 段的喷孔间距为 35mm， =55； L3 段为 设喷孔段长度的 35%， L3 段的喷孔间距为 60mm， 为 50； L4 段为设喷孔段长度的。
5、 40%， L4 段的喷孔间距为 90mm， 为 45。 权 利 要 求 书 CN 102286649 A CN 102286661 A1/3 页 3 高炉降料线打水枪 技术领域 0001 本发明主要用于高炉停炉降料线过程中， 降低炉顶煤气温度工艺操作。 背景技术 0002 0002 高炉停炉降料线过程中， 为了保证煤气系统的安全和保护炉顶设备不受 高温而损坏， 根据停炉的安全要求和设备工艺要求， 无钟炉顶高炉炉顶煤气温度需小于 350（停炉时在保证气密箱温度小于 60的情况下炉顶煤气温度可控制到小于 450） ， 通常的做法是在停炉预休风时， 在炉身上部圆周方向均布安装 4 支打水枪， 喷水。
6、眼向上， 水 管长度按照该标高炉型尺寸确定， 喷水眼离炉墙 800mm 至中心外侧 200mm， 以防止水喷到炉 墙上， 喷水枪前端封堵， 后端接到炉外水源， 在水管上钻有夹角 30的 3 排 3mm 5mm 的喷水孔， 排与排之间错位设置， 以改善喷水均匀性， 小孔外侧用 8mm 钻头锪孔呈漏斗状， 以改善喷水雾化效果， 再根据计算水量消耗的多少， 确定喷水孔的间距。 0003 该方法降温原理是水向上以线状喷出形成水滴， 在重力的作用下滴落， 与上升的 高温煤气流接触， 蒸发变成蒸汽吸收煤气的热量， 达到降低煤气温度的功能。 该打水方法雾 化效果差， 耗水量大， 水与煤气换热速率低， 停炉时。
7、间长， 水滴下落过程中容易形成没有蒸 发完的水滴落到高温料面， 形成水煤气化学反应和水的裂解反应， 产生的C0、 H2和O2易 发生炉顶着火和爆震现象 ； 水容易在料面积聚， 在崩料和塌料时， 瞬时产生大量的蒸汽， 在 炉内发生蒸汽爆炸现象 ； 停炉后料面有凝结的渣铁壳 ； 炉腰、 炉腹高热负荷部位易残留厚 重的渣皮， 该方法工艺落后， 不适合高压回收煤气法停炉， 环境污染严重， 经济效益低， 安全 性差。 发明内容 0004 为了克服传统炉顶打水方法的弊端， 本发明提供引射雾化型高炉降料线打水枪， 该装置通入引射气体 N2， 提高了打水的雾化效果， 稀释了煤气中的 H2， 提高了煤气降温效 。
8、果， 解决了高炉停炉煤气回收的安全问题， 大幅度减少煤气放散， 回收可贵的煤气， 同时改 善环境， 经济效益也相当可观。 0005 本发明的技术方案 ： 一种高炉降料线打水枪， 它包括枪座、 枪杆， 枪杆与枪座连接在一起， 枪座为圆管， 其特 征是枪座的一端设有连接法兰， 枪杆的一端设有连接法兰、 进水管和氮气输入口， 枪杆的另 一端封堵 ； 所述的枪杆由内管、 外套构成内腔、 外腔， 氮气输入口与内腔相通， 进水管的进水口与 外腔相通 ； 所述的枪杆由设喷孔段和无喷孔段构成， 设喷孔段为在枪杆的内管、 外套上均钻有 3 排喷孔， 相邻两排之间的喷孔错位， 第一排喷孔与第二排中心线之间的夹角为。
9、 ， 第二排喷 孔与第三排喷孔中心线之间的夹角为 ， 内管、 外套上的喷孔同轴， 其中内管的喷孔孔径为 3mm， 外套上的喷孔为内壁口直径是 5mm、 外壁口直径是 8mm 的漏斗形孔， 加工时先钻直径是 说 明 书 CN 102286649 A CN 102286661 A2/3 页 4 5mm 的孔， 然后用直径 8mm 钻头进行锪孔处理， 使孔呈漏斗形状， 以利于水雾的扩散 ； 所述的设喷孔段依次由 L1 段、 L2 段、 L3 段和 L4 段组成， 其中 L1 段为设喷孔段长度的 10%， L1 段的喷孔间距为 35mm， =35 ； L2 段为设喷孔段长度的 15%， L2 段的喷孔。
10、间距为 35mm， =55 ； L3 段为设喷孔段长度的 35%， L3 段的喷孔间距为 60mm， 为 50 ； L4 段为 设喷孔段长度的 40%， L4 段的喷孔间距为 90mm， 为 45。 0006 确定高炉降料线打水枪安装位置 ： 高炉降料线打水枪在炉顶水平安装， 圆周方向 均布， 打水方向朝下。根据炉体结构， 可以选择利用十字测温枪法兰安装打水枪底座， 或采 取避开冷却器水管在炉壳上钻孔， 然后将打水枪保护套管直接焊接到炉壳上的方法。 0007 底座的一侧为角度过度段， 将打水枪安装角度过度到水平位置， 通过法兰安装在 十字测温枪法兰上或焊接在炉壳开孔上， 另一侧设置法兰， 与打。
11、水枪连接。 0008 本发明可根据高炉炉喉直径确定打水枪的总长度， 包括打水枪从炉外连接水 源、 气源接头、 插入炉壳穿过炉衬的长度和加工喷水孔的长度， 打水枪顶端离高炉中心线 150mm。 0009 本发明可根据炉容量和停炉需要的水量， 确定打水枪的型号和尺寸， 炉容配合规 格如下表。 0010 确定N2气源， 压力1.0MPa1.3 MPa， 采用高压氮气时需设置减压阀组， 总管直径大于 DN50， 支管管径 DN25， 连接到打水枪 N2接口。 0011 确定高压水水源接点， 压力 1.3MPa 1.6 MPa， 根据打水枪型号， 总管直径 DN100 DN150， 支管直径 DN50 。
12、DN80， 连接到打水枪水源接口。 0012 炉顶打水工艺流程 ： 因停炉打水作业需要进行频繁的水量调整操作， 停炉过程中 炉身属于危险区域， 存在安全问题， 打水设施应根据现场确定， 设置在风口平台以下的安全 区域集中控制， 即制作水包将高压水引入， 然后从水包引出支管， 安装控制阀门， 连接到炉 顶停炉打水枪。 高压水总管和支管都设置电磁流量计， 对打水系统工作状态进行监控， 根据 风量和炉顶温度参数， 对打水系统的水量进行调整， 将炉顶温度控制在 350以下， 满足炉 顶设备的安全。 0013 本发明使用时打水枪喷头向下， 用高压、 高流速 N2引射的方法， 即利用高流速气 体周围形成的。
13、负压， 将水从喷枪孔内引射喷出， 由于气体喷出后压力降低， 体积膨胀冲击水 说 明 书 CN 102286649 A CN 102286661 A3/3 页 5 流， 将水破碎成细小的水雾， 向下散逸， 与上升的煤气流逆向流动， 进行热交换， 提高了热交 换速率和煤气降温的效果， 由于水的雾化效果好， 没有蒸发完的水雾随煤气流进入上升管 排出炉外， 不会有水聚集滴落或有水直接流到炉内料面， 达到安全停炉的目的。 0014 本发明比传统打水枪的优点在于很好的改善了水的雾化效果和水雾喷射的均匀 性， 停炉过程炉顶煤气 H2含量低， 煤气降温效果好， 可适当提高停炉风量， 缩短停炉时间， 提 高经济。
14、效益。 0015 本发明喷出的水雾不直接接触高温料面炉衬， 更不会在料面和炉缸周围的砖衬积 聚， 可保护炉缸高温碳砖不被水浸润而导致氧化侵蚀和裂纹， 从而延长炉缸寿命。 附图说明 0016 图 1 是本发明实施例中枪座的结构图。 0017 图 2 是本发明实施例中高炉降料线打水枪的结构图。 0018 图 3 是图 2 中 A 部的放大图。 0019 图 4 是图 2 中 B 部的放大图。 0020 图 5 是图 2 中 C 部的放大图。 0021 图 6 是图 2 的横向剖面放大图。 0022 图中， 1、 连接法兰， 2、 加强筋 （其为高炉炉体设施， 不属于本发明的部件） ， 3、 十字 。
15、测温枪法兰 （其为高炉炉体设施， 不属于本发明的部件） ， 4、 枪座， 5、 高炉炉体 （其为高炉炉 体设施， 不属于本发明的部件） ， 6、 氮气输入口， 7、 进水口， 8、 连接法兰， 9、 氮气引射孔， 10、 水雾喷射孔， 11、 a 夹角， 12、 封堵板， 13、 枪尖， 14、 枪杆， L0 为枪杆无喷孔的部分， L 为枪杆设 喷孔的部分。 0023 具体实施方式 ： 实施例 ： 图 1、 图 2、 图 3、 图 4、 图 5 所示， 高炉降料线打水枪， 它包括枪座 5、 枪杆， 枪杆 与枪座连接在一起， 枪座为圆管， 枪座的一端设有连接法兰 1。 0024 枪杆的一端设有连。
16、接法兰8、 进水管和氮气输入口6， 枪杆的另一端用封堵板13封 堵， 枪杆由内管、 外套构成内腔、 外腔， 氮气输入口 6 与内腔相通， 进水管的进水口 7 与外腔 相通， 枪杆的内管上钻有 3 排氮气引射孔 9， 外套上钻有 3 排水雾喷射孔 10， 相邻两排之间 的水雾喷射孔 10 错位， 相邻两排之间的氮气引射孔 9 错位， 氮气引射孔 9 与水雾喷射孔 10 同轴， 其中氮气引射孔 9 的孔径为 3mm， 水雾喷射孔 10 为漏斗形孔， 即内壁口直径是 5mm、 外 壁口直径是 8mm。 0025 图 2、 图 5、 图 6 所示， L0 为枪杆无喷孔的部分， L 为枪杆设喷孔的部分，。
17、 L1 部分长 度=L10%， 孔间距=35mm， 夹角=35； L2部分长度=L15%， 孔间距=35mm， 夹角=55； L3 部分长度 =L35%， 孔间距 =60mm， 夹角 =50； L4 部分长度 =L40%， 孔间距 =90mm， 夹 角 =45， 通过该方法制作的打水枪能够使水雾在炉顶截面上的分配更均匀， 又能确保水 雾不喷到炉墙上， 在停炉过程炉顶煤气 H2含量低， 煤气降温效果好。 说 明 书 CN 102286649 A CN 102286661 A1/3 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102286649 A CN 102286661 A2/3 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102286649 A CN 102286661 A3/3 页 8 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102286649 A 。