專利名稱：火焰噴補式噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)爐、窯耐火內(nèi)襯處于高溫狀態(tài)下，對其進行火焰噴補時，而使用的火焰噴補裝置的重要設(shè)備部件。
背景技術(shù)：
工業(yè)爐、窯在生產(chǎn)過程中，其耐火內(nèi)襯壁的厚度會逐漸減小，當接近到不能維持安全生產(chǎn)的程度，或局部出現(xiàn)嚴重損壞無法繼續(xù)使用。此時必須拆除不能使用的舊耐火內(nèi)襯， 重新砌筑新的耐火內(nèi)襯，滿足安全生產(chǎn)要求。實際上不論砌筑的耐火內(nèi)襯所使用的耐火材料品質(zhì)優(yōu)劣程度如何，在生產(chǎn)過程中，被有效消耗僅占小部分，而其余大部分被拆除后，作為再利用率極低的次生耐火材料清理掉。噴補是提高內(nèi)襯耐火材料利用率重要途徑。但是， 目前對常溫狀態(tài)下的耐火內(nèi)襯壁廣泛采用的干法、半干法、濕法非常有效的噴補方式，不能應(yīng)用到處于高溫狀態(tài)下的耐火內(nèi)襯壁的噴補。這些噴補方式都無法使噴補料粘附到高溫狀態(tài)下的耐火內(nèi)襯壁上。新發(fā)明的火焰噴補裝置，能較好的滿足處于高溫狀態(tài)下的耐火內(nèi)襯壁的噴補?；鹧鎳娧a裝置將需要噴補的內(nèi)襯壁噴補處的局部，繼續(xù)用高溫火焰加熱到熔融狀態(tài)，同時向噴補處的內(nèi)襯壁表面連續(xù)不斷噴耐火噴補料。當噴補料接觸到熔融狀態(tài)內(nèi)襯壁就會被吸附，并鑲嵌在里面成為一體。使減薄的耐火內(nèi)襯壁得到恢復(fù)加厚，也可以使局部有嚴重損壞的內(nèi)襯壁得到修復(fù)。從而使耐火內(nèi)襯能夠持續(xù)使用，延長其壽命，減少耐火材料使用量，降低工業(yè)爐、窯維護、維修成本?；鹧鎳娧a裝置是通過其部件火焰噴補式噴嘴，將氧氣與燃氣和燃料混合噴出，在空中迅速燃燒產(chǎn)生的高溫火焰，同時被流化的固體粉狀噴補料隨燃氣高速噴出，噴補到耐火內(nèi)襯壁表面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明火焰噴補式噴嘴是火焰噴補裝置的重要部件，其主要特征通過火焰噴補裝置系統(tǒng)，被分別輸送到噴嘴里的氧氣與燃氣、燃料在噴出之前，不燃燒情況下能進行快速、充分的預(yù)混合。噴嘴出口處呈現(xiàn)強旋轉(zhuǎn)式火焰，燃燒迅速、穩(wěn)定性好、溫度高，能形成快速散開式短火焰。這種短火焰的特點減少向周圍空間散熱，同時使噴補處的耐火內(nèi)襯壁加熱面積增大，而且升溫快，熱效率高。噴補料在噴嘴出口處同樣呈現(xiàn)強旋轉(zhuǎn)式螺旋狀噴出， 得到迅速散開，在接觸內(nèi)襯壁表面不產(chǎn)生堆積，散開面積大，與火焰噴補工藝要求相吻合。 噴嘴整體抗高溫能力特強，噴嘴工作時處在工業(yè)爐爐膛內(nèi)的高溫環(huán)境中，出口處燃燒的高溫火焰緊鄰著噴嘴，同時火焰遇到所噴補的內(nèi)襯壁阻止，反卷部分將包圍噴嘴。噴嘴的中、 后部位利用其內(nèi)部高速氣流進行自冷卻，前端采用抗高溫能力特強的耐火材料材質(zhì)制作的耐高溫套管，滿足工作要求。噴嘴能使輸送來的氧氣保持高壓、低流速狀態(tài)，使得輸送氧氣的鋼管，在滿足需要使用的流量、保證安全前提下，減小其管徑和外形尺寸。經(jīng)過噴嘴后，氧氣轉(zhuǎn)變成低壓、高速旋轉(zhuǎn)螺旋式氣流，發(fā)揮著多方面重要作用。在輸送氧氣壓力保持不變的狀態(tài)下，噴嘴可以改變噴出的氧氣流量，從而使氧氣流量能調(diào)整到有利于火焰噴補最佳范圍之內(nèi)。氧氣與燃氣、燃料在噴嘴內(nèi)部混合氣流的軸向流速，調(diào)整到其火焰燃燒速度5 10 倍，一方面防止噴嘴內(nèi)部產(chǎn)生回火危險現(xiàn)象，另一方面高速噴出的混合氣流，可以防止噴補料撞擊到內(nèi)襯壁表面，反彈墜落并粘附在噴嘴出口處，阻塞噴嘴。噴嘴出口處的高溫，使緊鄰的耐火材料材質(zhì)制作的套管容易損壞，需要經(jīng)常性的更換。而噴嘴維護、維修方便，能快速、簡便更換其部件耐火材料材質(zhì)的耐高溫套管。火焰噴補裝置的運行需要人員現(xiàn)場看管， 當操作人員離開工作現(xiàn)場，必須停止火焰燃燒及噴補。工作時通過移動、旋轉(zhuǎn)噴嘴，改變噴補耐火內(nèi)襯壁的部位，調(diào)節(jié)噴嘴出口到內(nèi)襯壁之間的距離，并隨時關(guān)注和調(diào)整氧氣、燃氣的壓力、流量等，使火焰噴補始終處于最佳狀態(tài)。


圖I是火焰噴補式噴嘴主視剖面示意圖；圖2是火焰噴補式噴嘴B向視圖；圖3是氧氣流旋轉(zhuǎn)原理A-A剖視圖。圖中1.內(nèi)套管，2.外套管，3.螺母，4.調(diào)節(jié)擋板，5.耐高溫套管，6.外卡套，7.螺栓，8.嵌入式套管，9.內(nèi)噴嘴，10.螺旋片，11.支撐座套。
具體實施例方式結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明如圖1、3所示，火焰噴補式噴嘴通過內(nèi)套管(I)和外套管(2)組成的雙層套管，與火焰噴補裝置主體相連，并支撐噴嘴。由火焰噴補裝置主體提供的氧氣和攜有被流化固體粉狀材料的燃氣，分別通過雙層套管的內(nèi)、外層輸送至噴嘴，燃氣在內(nèi)層，氧氣在外層。攜有被流化固體粉狀材料的燃氣通過與內(nèi)套管(I)相連接的內(nèi)噴嘴(9)噴出，進入耐高溫套管
(5)內(nèi)孔通道的混合區(qū)。具有恒定壓力的氧氣由內(nèi)套管(I)外層和外套管(2)內(nèi)層組成的通道，進入由內(nèi)噴嘴(9)、嵌入式套管(8)和螺旋片(10)組成的多個并列狹窄螺旋型風道。在螺旋片(10)兩側(cè)的氧氣從高壓轉(zhuǎn)變?yōu)榻诔旱牡蛪籂顟B(tài)，氧氣由軸向高壓、低速輸送， 轉(zhuǎn)為低壓、高速旋轉(zhuǎn)螺旋狀噴出，同樣進入耐高溫套管(5)內(nèi)孔通道的混合區(qū)。在混合區(qū)內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的氧氣流與燃氣、固體粉狀燃料、噴補料進行充分的預(yù)混合，同時也使得混合氣流和固體粉料，從耐高溫套管(5)內(nèi)呈高速旋轉(zhuǎn)螺旋狀噴出。通過改變調(diào)節(jié)擋板(4)內(nèi)孔徑的大小，在保持輸送氧氣壓力基本恒定不變，從而改變噴出的氧氣流量多少。使得在耐高溫套管(5)內(nèi)通道的混合區(qū)的混合氣流軸向流速，控制在其火焰燃燒速度的5 10倍。耐高溫套管(5)內(nèi)孔通道的混合區(qū)軸向距離是其內(nèi)孔徑的3 6倍，以保證氧氣與燃氣、燃料在不產(chǎn)生燃燒情況下，基本混合均勻。混合氣流以及耐火噴補料從耐高溫套管(5)內(nèi)噴出，即刻螺旋式散開，火焰燃燒迅速，加熱噴補區(qū)耐火內(nèi)襯壁熱效率高，噴補料散開到內(nèi)襯壁表面的面積大，非常符合工業(yè)爐、窯耐火內(nèi)襯火焰噴補工藝的要求。如圖1、2所示，支撐座套(11)與外套管(2)連接，內(nèi)噴嘴(9)與內(nèi)套管⑴連接。 火焰噴補式噴嘴工作時產(chǎn)生的作用力消除、移動噴嘴以及旋轉(zhuǎn)噴嘴，都是通過內(nèi)套管(I) 和外套管(2)組成的雙層套管，由火焰噴補裝置的其它設(shè)備協(xié)作完成。嵌入式套管(8)以緊配合的形式鑲嵌在支撐座套(11)的內(nèi)孔里。調(diào)節(jié)擋板(4)被支撐座套(11)和耐高溫套管(5)夾緊定位。耐高溫套管(5)的外錐面被外卡套￠)的內(nèi)錐孔卡住，而外卡套(6)通過螺栓⑵和螺母(3)與支撐座套(11)連為一體。螺旋片(10)的內(nèi)側(cè)與內(nèi)噴嘴(9)的外表面連接，螺旋片(10)的外側(cè)與嵌入式套管(8)的內(nèi)孔，成可脫離式無間隙配合。由于火焰噴補式噴嘴工作時，螺旋片(10)的兩端氧氣壓力差較大，螺旋氣道內(nèi)的氧氣流速非常高。在接觸到高流速氧氣部件，如嵌入式套管(8)、內(nèi)噴嘴(9)、螺旋片(10)、調(diào)節(jié)擋板(4) 等，都采用抗氧性能最佳的金屬材質(zhì)紫銅制作。耐高溫套管(5)緊鄰燃燒的高溫火焰，也是遭耐火內(nèi)襯壁阻擋而產(chǎn)生反卷火焰高溫侵蝕最嚴重部件，則采用耐火材料材質(zhì)制作，同時具有抗高溫、抗氧化性能較好的非金屬材料。
權(quán)利要求
1.一種火焰噴補式噴嘴，其特征在于它包括內(nèi)套管(I)、外套管(2)、螺母(3)、調(diào)節(jié)擋板(4)、耐高溫套管(5)、外卡套(6)、螺栓(7)、嵌入式套管(8)、內(nèi)噴嘴(9)、螺旋片(10)、支撐座套(11);所述支撐座套(11)與外套管(2)連接，內(nèi)噴嘴(9)與內(nèi)套管(I)連接；火焰噴補式噴嘴工作時產(chǎn)生的作用力消除、移動噴嘴以及旋轉(zhuǎn)噴嘴，都是通過內(nèi)套管(I)和外套管(2)組成的雙層套管協(xié)作完成；嵌入式套管(8)以緊配合的形式鑲嵌在支撐座套(11)的內(nèi)孔里； 調(diào)節(jié)擋板(4)被支撐座套(11)和耐高溫套管(5)夾緊定位；耐高溫套管(5)的外錐面被外卡套￠)的內(nèi)錐孔卡住，而外卡套(6)通過螺栓(7)和螺母(3)與支撐座套(11)連為一體；螺旋片(10)的內(nèi)側(cè)與內(nèi)噴嘴(9)的外表面連接，螺旋片(10)的外側(cè)與嵌入式套管(8) 的內(nèi)孔，成可脫離式無間隙配合；由內(nèi)噴嘴(9)、嵌入式套管(8)和螺旋片(10)組成的多個并列狹窄螺旋型風道。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火焰噴補式噴嘴，其特征是所述嵌入式套管(8)、內(nèi)噴嘴(9)、螺旋片(10)、調(diào)節(jié)擋板(4)等部件，都采用抗氧性能較佳的金屬材質(zhì)紫銅制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火焰噴補式噴嘴，其特征是所述耐高溫套管(5)采用同時具有較好的抗高溫和抗氧化性能的非金屬材料，耐火材料材質(zhì)制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火焰噴補式噴嘴，其特征是所述調(diào)節(jié)擋板(4)內(nèi)孔徑的大小改變，在保持輸送氧氣壓力基本恒定不變，從而改變噴出的氧氣流量多少。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種火焰噴補式噴嘴，是工業(yè)爐、窯的耐火內(nèi)襯處于高溫狀態(tài)下，對其進行火焰噴補時，而使用的火焰噴補裝置的設(shè)備部件。由內(nèi)套管、外套管、螺母、調(diào)節(jié)擋板、耐高溫套管、外卡套、螺栓、嵌入式套管、內(nèi)噴嘴、螺旋片、支撐座套等零件組成。氧氣和攜有被流化固體粉狀材料的燃氣，由外部分別輸送至噴嘴。噴出之前，噴嘴使氧氣與燃氣、燃料在不燃燒的情況下，進行快速、充分的預(yù)混合，噴出時即刻呈高速旋轉(zhuǎn)式火焰，燃燒迅速、穩(wěn)定性好、溫度高、能形成快速散開式短火焰。耐火噴補料在噴嘴出口處，同樣呈強旋轉(zhuǎn)式螺旋狀噴出，散開面積大。符合火焰噴補工藝的要求。
文檔編號F27D1/16GK102607275SQ20121008306
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者王世松 申請人:王世松