阅读说明：本技术 风口喷水装置 (Tuyere water spraying device ) 是由 金善英 金炫秀 崔茂业 于 2019-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供风口喷水装置。根据本发明的风口喷水装置包括：氧气供应管,其连接在熔炼炉的风口,用于向风口供应氧气或含氧气体；以及喷水嘴,其设置在氧气供应管的侧面上,用于向熔炼炉内部供水。(The invention provides a tuyere water spraying device. The tuyere water-spraying device according to the present invention includes: an oxygen supply pipe connected to a tuyere of the smelting furnace for supplying oxygen or an oxygen-containing gas to the tuyere; and a water spray nozzle provided on a side of the oxygen supply pipe for supplying water to the interior of the smelting furnace.)

风口喷水装置

技术领域

本发明涉及一种风口喷水装置。

背景技术

通常，已知的FINEX等熔融还原炼铁工艺的熔炼炉，为了保持炉内气体量低，将氮气去除，并由风口吹入常温氧气，因此气体发热量高以及燃烧带的温度过度升高。

为了解决这些问题，已经公开了一种技术，将蒸汽与吹入燃烧带的含氧气体混合在一起后吹入，以在燃烧带减少氧化硅(SiO)气体产生量并降低内部温度。

然而，在吹入常温氧气的熔炼炉中，将蒸汽与冷空气进行混合时，蒸汽从气体相变成液体，在管道内发生冷凝，不会均匀地吹入每个风口支管，而且冷凝水会造成氧气的流量不均匀。

此外，还有一种方法是在每个支管上安装蒸汽流量计，在氧气吹入熔炼炉之前混合蒸汽。但是，每个支管上都必须安装昂贵的蒸汽流量计带来成本上的风险，而且蒸汽本身的价格也很高，因此存在生产成本上升的缺点。

另外，还公开了一种技术，将喷水管线直接设置在风口，以向熔炼炉的炉内直接喷水，而不将蒸汽混合到吹送的气体中。

然而，这些方法因喷水速度不足而导致水不能流入燃烧带内部，无法充分发挥降低燃烧带温度的作用。

此外，将水喷入熔炼炉的操作并非总是要实施，只有在铁水中Si含量高或者铁水温度过高时才能暂时采用。

另外，当没有喷水时，需要连续吹入氮气，以避免暴露在高温下的喷水管线堵塞或损坏。

发明内容

技术问题

本发明提供一种风口喷水装置，通过将常温水与常温氧气一起喷入熔炼炉风口，可以使燃烧带的温度稳定，以防止熔融还原炼铁工艺中燃烧带温度过度上升导致铁水中Si含量增加。

技术方案

根据本发明的一个示例性实施方案的风口喷水装置可包括氧气供应管，其连接在熔炼炉的风口上，用于向风口供应氧气或含氧气体。

此外，风口喷水装置可包括喷水嘴，其设置在氧气供应管的侧面上，用于将流过氧气供应管内部的氧气或含氧气体作为气体输送介质向所述熔炼炉内部供水。

氧气供应管可包括：***部，其***风口内；以及连接部，其与***部连接并暴露在熔炼炉的炉体外部，而且连接在用于将氧气吹入风口的氧气主管道上。

喷水嘴可设置在氧气供应管的连接部上。

喷水嘴可邻设在风口的流入口处。

由喷水嘴喷射的水粒子尺寸可设定为10微米至500微米。

喷水嘴可相对于氧气供应管的长度方向倾斜地布置并设置在氧气供应管上。

喷水嘴可相对于氧气供应管的长度方向呈设定范围5度至30度角地设置在氧气供应管上。

喷水嘴可包括插设于氧气供应管的喷嘴头。

喷水嘴可以是对水施加压力进行喷射的单流体喷嘴或者是将水与其他气体混合在一起后喷射成水粒子为微粒的双流体喷嘴。

喷水嘴可包括单流体喷嘴，并设定为单流体喷嘴对水的喷射压力比氧气供应管内的氧气压力高0.5bar至1.5bar。

喷水嘴可包括双流体喷嘴，与水一起吹入的气体可以是氮气、空气、氧气中的任何一种气体或它们的混合气体。

当双流体喷嘴中使用含氧气体时，可以减少供应到氧气供应管的氧气量，减少量相当于气体中包含的氧气量。

发明效果

根据本发明的示例性实施方案，即使施加压力水的密度也不会有很大变化，因而便于控制流量，不仅用水成本低于蒸汽，而且水从液态相变为气态时会吸收很多热量，因此即便喷入少量水，燃烧带温度调节效果也很大，还可以降低Si0气体产生量。

另外，反应结果产生的氢气在炉内起到还原气体的作用，与还原铁的反应速度快于一氧化碳，因此可以获得除去炉芯的细粉末以及增加还原能力的效果。

此外，由于喷水嘴的喷嘴头没有暴露在熔炼炉的炉内，而是连接在低温氧气供应管上，即使在不进行喷水作业时，也无需采取用于保护喷水嘴管线的其他措施。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的风口喷水装置的结构示意图。

图2是水粒子尺寸与水粒子因重力而垂直降落的速度的关系的曲线图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的实施例，以使本发明所属领域的普通技术人员容易实施本发明。如本发明所属领域的普通技术人员所理解的，在不超出本发明的概念和范围的前提下，下述实施例可以变形为各种形式。对于相同或类似的部分，附图中尽量采用了相同的附图标记。

本文所使用的术语旨在描述特定实施例，而不意在限制本发明。除非上下文中给出明显相反的含义，否则本文所使用的单数形式也意在包括复数形式。还应该理解的是，术语“包括”或“包含”是具体指某一特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，而不排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。

下面使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同。在辞典里定义的术语应进一步解释为具有与相关技术文献和本说明书中公开的内容一致的意思，而对于辞典里没有定义的术语，不应该以理想化和/或过于正式的含义来解释它们的意思。

图1是根据本发明的一个实施例的风口喷水装置的结构示意图，图2是水粒子尺寸与水粒子因重力而垂直降落的速度的关系的曲线图。

参照图1和图2，根据本发明的一个实施例的风口喷水装置，通过将常温水与常温氧气一起喷入熔炼炉风口，可以使燃烧带的温度稳定，以防止铁水中Si含量增加。

熔融还原炼铁工艺的熔炼炉10可以在设定高度上按照一定角度设置多个风口20。

风口20按照预定间隔设置在熔炼炉10的圆周方向上，可以向熔炼炉内部吹入热风和粉煤等。

根据本发明的一个实施例的风口喷水装置可包括氧气供应管100，其连接在熔炼炉10的风口20上，用于向每个风口20供应氧气或含氧气体。

氧气供应管100可以连接在用于将氧气厂生产的氧气吹入每个风口20的氧气主管道30上。

此外，可包括喷水嘴200，其设置在所述氧气供应管100的侧面上，用于将流过氧气供应管100内部的氧气或含氧气体作为气体输送介质向熔炼炉10内部供水。

风口20贯穿***熔炼炉10的炉体11而支撑氧气供应管100，并且包括用于保护管道的冷却水管线和粉煤吹入管线等。

风口20可以形成具有流入口21和排出口23的吹入通道，整体上形成为从流入口21向排出口23侧直径逐渐减小的锥状。

氧气供应管100可包括：***部110，其***风口20内；以及连接部120，其与***部110连接并暴露在熔炼炉10的炉体11外部，而且连接在氧气主管道30上。

***部110的直径可小于连接部120的直径。

***部110的一端和连接部120之间可以形成连接于连接部120且直径逐渐变化的锥部。

氧气供应管100可具有与风口20的长度方向中心线(图1的X-X线)相同的中心线。

风口20上设有冷却水管线和粉煤管线(未图示)等，由于是定期替换的消耗品，喷水嘴200可设置在暴露于风口20外部的氧气供应管100的连接部120上。

此外，喷水嘴200可设置在氧气供应管100中的任何位置上，但是由于水粒子尺寸越大氧气的输送力越低，为了增加氧气输送力，可以邻设在风口20的流入口21处。

图2是随着水粒子尺寸变大水粒子因重力而垂直降落的速度变快的曲线图。

由喷水嘴200喷射的水粒子垂直降落，在氧气供应管100内冷凝之前，必须能够随着氧气或气体的流动吹入熔炼炉10内。

因此，由喷水嘴200喷射的水粒子(水滴)的尺寸可设定为500微米以下，特别是10微米至500微米，以在氧气供应管100内部不会冷凝的情况下，可以进入熔炼炉10内部。

喷水嘴200可相对于氧气供应管100的长度方向(图1的X-X线方向)倾斜地布置并设置在氧气供应管100上，以避免喷射的水粒子碰到氧气供应管100的内壁而凝结。

喷水嘴200可相对于氧气供应管100的长度方向呈设定范围5度至30度角地设置在氧气供应管100上，以使喷射的水粒子不会碰到氧气供应管100的内壁而凝结，并随着氧气或气体的流动容易吹入熔炼炉10内部。

喷水嘴200的一端可***氧气供应管100的内部预定深度，以使喷射的水粒子随着氧气或气体的流动容易吹入熔炼炉10内部。

当喷水嘴200向氧气供应管100内部插设过深时，将会妨碍氧气的流动如减少氧气供应管100内的面积等或者存在因强气流而导致喷水嘴200的部件脱落堵住氧气供应管100的风险。

因此，为了尽量避免由喷水嘴200喷射的水粒子妨碍氧气或气体的流动，喷水嘴200可包括插设在氧气供应管100内的喷嘴头210。

喷水嘴200上可设置水压调节器220，用于调节由喷水嘴200喷射的水的压力。

此外，喷水嘴200上可设置过滤器230，用于滤除由喷水嘴200喷射的水的杂质。

喷水嘴200可以是对水施加压力进行喷射的单流体喷嘴或者是将水与其他气体混合在一起后喷射成水粒子尺寸非常微小的双流体喷嘴。

喷水嘴200包括单流体喷嘴，单流体喷嘴仅利用水的压力将水喷射到喷嘴之外，因此喷射压力应设定为比氧气供应管100内的氧气压力高约0.5bar至1.5bar。

喷水嘴200包括双流体喷嘴，作为与水一起吹入的气体，可以使用氮气、空气、氧气中的任何一种气体或它们的混合气体等。

氮气是在熔炼炉10内不会引起反应的惰性气体，因此可进一步获得降低燃烧带温度的效果。

当双流体喷嘴中使用含氮气体时，考虑到温度进一步下降，可以基于此确定气体的使用量。

当双流体喷嘴中使用含氧气体时，考虑到氧气的量与不喷水时相比增加，可以调节吹送的氧气的量。

也就是说，当双流体喷嘴中使用含氧气体时，可以减少通过氧气供应管100供应的氧气量，减少量相当于额外使用的氧气量。

下面参照图1和图2详细描述根据本发明的一个实施例的风口喷水装置的运行。

在从氧气主管道30分支而连接在熔炼炉10的风口20上的氧气供应管100内，例如有6bar.g以上的压缩氧气以约20m/s的速度在流动。

该氧气供应管100的暴露在熔炼炉10外部的连接部120的侧壁上设有喷水嘴200。

此外，喷水嘴200邻设在风口20的流入口21处，以减小水粒子尺寸增加氧气的输送力。

通过如此设置的喷水嘴200，将常温的水喷射成微粒时，在氧气供应管100内不会发生冷凝的情况下，可以将氧气供应管100内的氧气或气体作为气体输送介质向熔炼炉10的炉内吹入水。

另外，图2是随着水粒子尺寸变大水粒子因重力而垂直降落的速度变快的曲线图。

水粒子垂直降落，在氧气供应管100内冷凝之前，必须能够随着氧气的流动吹入熔炼炉10内。

根据图2所示，水粒子(水滴)的尺寸为500微米时，垂直降落的速度为约1m/s，假设氧气供应管100的直径为80mm，则降落所需时间为0.08秒。

当氧气供应管100内气体的流速为20m/s时，随着氧气的流动，500微米水滴可移动的水平距离为约1.6m，这近似于常规氧气供应管的长度。

因此，水滴的尺寸应为500微米以下，这样才不会在氧气供应管内底部冷凝，可以进入熔炼炉10内。

喷水嘴200相对于氧气供应管100的长度方向(图1的X-X方向)呈5度至30度角倾斜地布置并设置在氧气供应管100上，因此可以避免由喷水嘴200喷射的水粒子碰到氧气供应管100的内壁而凝结。

另外，当喷水嘴200向氧气供应管100内插设过深时，将会妨碍氧气的流动如减少氧气供应管100内的面积等或者存在因强气流而导致喷水嘴200的部件脱落堵住氧气供应管100的风险。

因此，将喷水嘴200的喷嘴头210部分插设在氧气供应管100内，从而可以尽量避免喷水嘴200妨碍氧气的流动。

符号说明

10：熔炼炉

11：炉体

20：风口

30：氧气主管道

100：氧气供应管

200：喷水嘴

210：喷嘴头

220：水压调节器