一种烟气回流低氮钢包烘烤器及使用方法
阅读说明：本技术 一种烟气回流低氮钢包烘烤器及使用方法 (Flue gas backflow low-nitrogen ladle roaster and use method thereof ) 是由 贾丽娣 马光宇 柴蕴 孙静 李丛康 王东山 王向峰 李卫东 蔡秋野 张炎 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种烟气回流低氮钢包烘烤器,烘烤器布置在包盖的中部,包括烘烤器主体、煤气管,一级氧气管,二级氧气管,点火烧嘴；烘烤器主体的上部为保温体,保温体的底部设有混合室,保温体的中心设有煤气管,煤气管外套设一级氧气管,一级氧气管外周同心设有多个二级氧气管,一级氧气管外侧还设有点火烧嘴,混合室侧壁上设有多个烟气回流孔,烟气回流孔数量与二级氧气管数量一致,并一一对应,烟气回流孔由外而内孔型逐渐缩小。本发明提高煤气的燃烧温度、提高火焰黑度、减少废气热损失,从而提高钢包烘烤热效率,降低燃料消耗。(The invention relates to a flue gas backflow low-nitrogen ladle roaster which is arranged in the middle of a ladle cover and comprises a roaster main body, a gas pipe, a primary oxygen pipe, a secondary oxygen pipe and an ignition burner; the upper portion of roaster main part is the heat-insulating body, and the bottom of the heat-insulating body is equipped with the mixing chamber, and the center of the heat-insulating body is equipped with the gas pipe, and the one-level oxygen pipe is established to the gas pipe overcoat, and one-level oxygen pipe periphery is equipped with a plurality of second grade oxygen pipes with one heart, and the one-level oxygen pipe outside still is equipped with the ignition nozzle, is equipped with a plurality of flue gas backward flow holes on the mixing chamber lateral wall, and flue gas backward flow hole quantity is unanimous with second grade oxygen pipe quantity to the one-to-one, flue gas backward flow hole is by outer and interior pass dwindles gradually. The invention improves the combustion temperature of coal gas, improves the flame blackness and reduces the waste gas heat loss, thereby improving the baking thermal efficiency of the ladle and reducing the fuel consumption.)
技术领域
本发明涉及冶金领域，特别涉及一种烟气回流低氮钢包烘烤器及使用方法。
背景技术
转炉出钢后，高温的液态钢水需倒入钢包中，运转到精炼、连铸，最后空包返回转炉炉前，等待下一炉钢水装入。钢包盛装钢水在整个周转过程中，包衬耐材直接接触钢水，吸走部分热量蓄热、包壁表面向大气散热、钢水表面散热，导致钢水温度降低。尤其从连铸工序空包返回过程及转炉前等待接钢水过程，包衬温度大幅降低，接钢后，钢水温度降低最快。因此，为减少接钢时钢水的热损失，钢包等待接钢前需要进行烘烤包衬，提高包衬温度，减少接钢后钢水的温降。
目前广泛采用的是蓄热式钢包烘烤技术，该技术为两个烧嘴交替进行燃烧、排烟，回收烟气余热用于预热助燃空气或煤气。节能效果较好，但在实际使用中，由于其设备结构复杂，换向阀频繁换向，设备故障率高，蓄热体也经常堵塞、粉碎，维护量大，到后期，整套系统出现瘫痪状态，丧失了蓄热功能。而且存在火焰上浮、气流短路，无法达到钢包底部，钢包烘烤上下温差大易造成粘钢现象。
目前还有采用的富氧和纯氧助燃烘烤技术，提高了烘烤速度及热效率。但由于纯氧燃烧氧气浓度高，煤气燃烧强度高，造成局部高温区，无法满足钢包烘烤上下温度均匀的要求，而且高温、高浓度氧气都会带来NOx物生成量剧增的问题。这也是氧气助燃钢包烘烤器应用的难点。
专利CN2366695Y，高富氧燃烧器，其在氧气喷嘴与燃料喷口之间有足够的距离，使得氧气流股能够在与燃料混合之前，预先吸入适量的炉气并进行混合使之形成氧气含量适当的气氛，然后再与燃料流股作用，产生低温度火焰。这种结构采用的氧气在烧嘴外大空间吸入炉气，与燃料的混合也是在烧嘴外大空间进行的，氧气流股和燃料流股喷入大空间后流速急速衰减，存在吸入的炉气量少、与燃料混合程度有限、高温区及高氧气浓度控制有限的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种烟气回流低氮钢包烘烤器及使用方法，提高煤气的燃烧温度、提高火焰黑度、减少废气热损失，从而提高钢包烘烤热效率，降低燃料消耗。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种烟气回流低氮钢包烘烤器，烘烤器布置在包盖的中部，包括烘烤器主体、煤气管，一级氧气管，二级氧气管，点火烧嘴；烘烤器主体的上部为保温体，保温体的底部设有混合室，保温体的中心设有煤气管，煤气管外套设一级氧气管，一级氧气管外周同心设有多个二级氧气管，一级氧气管外侧还设有点火烧嘴，混合室侧壁上设有多个烟气回流孔，烟气回流孔数量与二级氧气管数量一致，并一一对应，烟气回流孔由外而内孔型逐渐缩小。
所述的烘烤器主体采用耐火砖砌筑。
所述的煤气管的喷口处渐缩成等径的喷头。
所述的二级氧气管为2-8个
所述的烟气回流孔的任意横截面为椭圆形，
所述的烟气回流孔距离混合室底部100mm-200mm。
所述的烟气回流孔中心线与一级氧气管中心线夹角A为5°-60°。
一种烟气回流低氮钢包烘烤器使用方法，点燃点火烧嘴，之后煤气管通入煤气，一级氧气管和二级氧气管分别通入氧气，煤气、氧气进入混合室，边混合边燃烧；
一级氧气管通入一级氧量占氧气总量的10％-30％，二级氧气管通入二级氧量占氧气总量的70-90％；具体如下：
烘烤小于200吨钢包时，一级氧占氧气总量20-30％，二级氧占氧气总量70-80％；其中，燃烧焦炉煤气时，一级氧占氧气总量25-30％，二级氧占氧气总量70-75％；燃烧混合煤气或转炉煤气时，一级氧占总量20-25％，二级氧占总量75-80％；
烘烤大于等于200吨钢包时，一级氧占氧气总量10-20％，二级氧占氧气总量80-90％；其中，燃烧焦炉煤气时，一级氧占氧气总量15-20％，二级氧占氧气总量80-85％；燃烧混合煤气或转炉煤气时，一级氧占氧气总量10-15％，二级氧占氧气总量85-90％。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明煤气为圆形喷出，一级氧气为环缝喷出，喷出的煤气与一级氧气在烧嘴混合室混合后形成富燃料区域，降低NOx物生成量。一级氧气其作用是稳定燃烧。
烟气回流孔数量与二级氧气管数量一致，而且每个烟气回流孔位置位于二级氧气喷射孔处，二级氧气作用是改善火焰长度，增加烟气回流量。二级氧气高速喷出后，在喷口处可形成负压区，将烟气卷吸进火焰根部，烟气回流量大。回流的烟气进入混合室，冲淡了混合室内氧浓度，避免火焰根部高温区集中。通过烟气回流孔回流的烟气与火焰交汇点向下移动，充分降低火焰中心温度，进而降低NOx的产生量。
本发明提高煤气的燃烧温度、提高火焰黑度、减少废气热损失，从而提高钢包烘烤热效率，降低燃料消耗。并设计合理的烟气回流结构及使用方法，降低火焰根部高温区局部氧气浓度，减少NOx生产量，降低污染物排放。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：烘烤器主体1、煤气管2，一级氧气管3，二级氧气管4，点火烧嘴5；、保温体6、混合室7、烟气回流孔8、包盖9、喷头10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：
如图1
实施例1：某100吨钢包
一种烟气回流低氮钢包烘烤器，烘烤器布置在包盖9的中部，包括烘烤器主体1、煤气管2，一级氧气管3，二级氧气管4，点火烧嘴5；烘烤器主体1采用耐火砖砌筑。
烘烤器主体1的上部为保温体6，保温体6的底部设有混合室7，保温体6的中心设有煤气管2，煤气管2的喷口处渐缩成等径的喷头10。煤气管2外套设一级氧气管3，一级氧气管3外周同心设有8个二级氧气管4，一级氧气管3外侧还设有点火烧嘴5，混合室7侧壁上设有多个烟气回流孔8，烟气回流孔8数量与二级氧气管数量一致，并一一对应，烟气回流孔8由外而内孔型逐渐缩小。烟气回流孔8的任意横截面为椭圆形，
烟气回流孔8距离混合室底部100mm。
烟气回流孔中心线与一级氧气管中心线夹角A为60°。
使用方法：
首先点燃点火烧嘴，之后焦炉煤气和氧气分别从煤气管和一级氧气管、二级氧气管进入混合室，边混合边燃烧。一级氧气占总量30％，其作用是稳定燃烧，二级氧气占总量的70％，其作用是改善火焰长度，增加烟气回流量；采用烟气回流低氮钢包烘烤器后，加快了烘烤速度，煤气消耗降低，由原来的525Nm3/h降低到320Nm3/h，节约燃料率39.05％，NOx含量为20mg/Nm3。
实施例2：某200吨钢包
一种烟气回流低氮钢包烘烤器，烘烤器布置在包盖9的中部，包括烘烤器主体1、煤气管2，一级氧气管3，二级氧气管4，点火烧嘴5；烘烤器主体1采用耐火砖砌筑。
烘烤器主体1的上部为保温体6，保温体6的底部设有混合室7，保温体6的中心设有煤气管2，煤气管2的喷口处渐缩成等径的喷头10。煤气管2外套设一级氧气管3，一级氧气管3外周同心设有4个二级氧气管4，一级氧气管3外侧还设有点火烧嘴5，混合室7侧壁上设有多个烟气回流孔8，烟气回流孔8数量与二级氧气管数量一致，并一一对应，烟气回流孔8由外而内孔型逐渐缩小。烟气回流孔8的任意横截面为椭圆形，
烟气回流孔8距离混合室底部100mm。
烟气回流孔中心线与一级氧气管中心线夹角A，为30°。
使用方法：
首先点燃点火烧嘴，之后混合煤气和氧气分别从煤气管和一级氧气管、二级氧气管进入混合室，边混合边燃烧。一级氧气占总量15％，其作用是稳定燃烧，二级氧气占总量的85％，其作用是改善火焰长度，增加烟气回流量；
采用烟气回流低氮钢包烘烤器后，加快了烘烤速度，煤气消耗降低，煤气累计消耗由原来的14454m3降低至7421m3，节约煤气48.6％，NOx含量为25g/Nm3。
实施例3：某200吨钢包
一种烟气回流低氮钢包烘烤器，烘烤器布置在包盖9的中部，包括烘烤器主体1、煤气管2，一级氧气管3，二级氧气管4，点火烧嘴5；烘烤器主体1采用耐火砖砌筑。
烘烤器主体1的上部为保温体6，保温体6的底部设有混合室7，保温体6的中心设有煤气管2，煤气管2的喷口处渐缩成等径的喷头10。煤气管2外套设一级氧气管3，一级氧气管3外周同心设有3个二级氧气管4，一级氧气管3外侧还设有点火烧嘴5，混合室7侧壁上设有多个烟气回流孔8，烟气回流孔8数量与二级氧气管数量一致，(是一一对应)，烟气回流孔8由外而内孔型逐渐缩小。烟气回流孔8的任意横截面为椭圆形，
烟气回流孔8距离混合室底部100mm。
烟气回流孔中心线与一级氧气管中心线夹角A，为5°。
使用方法：
首先点燃点火烧嘴，之后转炉煤气和氧气分别从煤气管和氧气管进入混合室，边混合边燃烧。一级氧气占总量10％，其作用是稳定燃烧，二级氧气占总量的90％，其作用是改善火焰长度，增加烟气回流量；
采用烟气回流低氮钢包烘烤器后，加快了烘烤速度，煤气消耗降低，煤气累计消耗由原来的29436m3降低至13186m3，燃耗节约55.2％，NOx含量为25g/Nm3。
对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行改进与修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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