專利名稱:旋風(fēng)發(fā)生裝置的制作方法
本發(fā)明“旋風(fēng)發(fā)生裝置”可應(yīng)用于各種需要供風(fēng)的冶金爐型上，特別是裝配并應(yīng)用在沖天爐側(cè)吹環(huán)狀風(fēng)箱的進(jìn)風(fēng)口上。
本發(fā)明“旋風(fēng)發(fā)生裝置”屬流體力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)在沖天爐熔煉供風(fēng)方法上的一種新的開拓性的應(yīng)用。
根據(jù)檢索和對(duì)流體力學(xué)，空氣動(dòng)力學(xué)方面的技術(shù)設(shè)備和器械的了解得知，本發(fā)明是前所未有的；也沒有用高速旋風(fēng)束為沖天爐及其它冶金爐型在熔煉中作為供風(fēng)方法的。
目前現(xiàn)有的“旋風(fēng)除塵器”“風(fēng)動(dòng)板手”等，只是用氣流作動(dòng)力，氣流沿園桶內(nèi)壁做園環(huán)運(yùn)動(dòng)，而沒有軸向力的氣流，氣流的功能完成之后，作為能量耗盡的廢氣由中心排出。
目前應(yīng)用廣泛的“沖天爐”是側(cè)吹供風(fēng)。其供風(fēng)方法是在環(huán)狀風(fēng)箱的內(nèi)壁開設(shè)若干進(jìn)風(fēng)口實(shí)現(xiàn)的。其進(jìn)風(fēng)的氣流為直線形的，由其特性所限，自然產(chǎn)生下述熔煉缺陷。
1.供風(fēng)分布不均勻，“爐壁效應(yīng)”嚴(yán)重?！皼_天爐”內(nèi)的料柱，在爐壁處較為稀疏，空隙較多；在爐心處較為密集，空隙較少。因此爐壁處空氣富集，爐心處稀薄，而且側(cè)吹氣流出風(fēng)口后受到底焦的阻力和爐料的壓力，大部分受阻的氣流將帶著與底焦發(fā)生燃燒反應(yīng)的火焰向其反方向或斜后方向的爐壁沖擊。致使?fàn)t壁燒損較快，即“爐壁效應(yīng)”嚴(yán)重。
2.吹黑風(fēng)口，損失熱能。由于風(fēng)量分布不均勻。風(fēng)口處過大的風(fēng)量，時(shí)常造成風(fēng)口結(jié)渣和吹黑焦炭的現(xiàn)象。因此供風(fēng)量和風(fēng)速隨之大為降低，則爐心區(qū)供風(fēng)不足的問題進(jìn)一步惡化。促成CO2＋C→2CO－3237千卡／公斤炭的還原吸熱反應(yīng)和由于缺氧形成C＋ 1/2 O2→CO＋2450千卡／公斤炭的不完全燃燒反應(yīng)的發(fā)生，致使底焦熱能大大地消耗和流失。
3.底焦擴(kuò)散速度慢，強(qiáng)化燃燒差?！皼_天爐”內(nèi)的溫度決定于底焦的燃燒速度，底焦的燃燒速度決定于焦炭的反應(yīng)速度和擴(kuò)散速度。當(dāng)溫度低于800℃時(shí)，底焦的燃燒速度取決于焦炭的反應(yīng)速度，當(dāng)溫度高于800℃時(shí)底焦的燃燒速度取決于焦炭的擴(kuò)散速度，熔煉時(shí)沖天爐內(nèi)底焦的溫度高于800℃，因此底焦的燃燒速度要達(dá)到強(qiáng)化燃燒的目的，必須提高焦炭的擴(kuò)散速度。
底焦在燃燒過程中，其表面要由灰渣和CO2，CO氣體等反應(yīng)物組成隔離層。這個(gè)隔離層極大地妨障底焦的擴(kuò)散速度。
側(cè)吹風(fēng)氣流對(duì)這個(gè)隔離層只能起到?jīng)_擊和壓附的作用。一旦風(fēng)量風(fēng)速過大，還會(huì)把底焦吹冷，使灰渣在底焦表面凝固，致使反應(yīng)停止。
本發(fā)明“旋風(fēng)發(fā)生裝置”應(yīng)用于沖天爐供風(fēng)，是跨裝在風(fēng)箱內(nèi)外壁上的一種機(jī)械部件。以其產(chǎn)生的旋風(fēng)特有的性能，更易象旋轉(zhuǎn)的槍彈那樣保持其向前飛行和貫穿物體的慣性。
通過本發(fā)明“旋風(fēng)發(fā)生裝置”所產(chǎn)生的氣流束，是由中心高速的直線形氣流束和周圍作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)氣流束共同組成的旋風(fēng)束。這股強(qiáng)大的旋風(fēng)束射入沖天爐內(nèi)，氣流可以沿著底焦不規(guī)則的表面和空隙深入爐心，改善風(fēng)口區(qū)乃至整個(gè)爐心區(qū)風(fēng)量的均勻分布，從而減輕了“爐壁效應(yīng)”；避免了風(fēng)口區(qū)因風(fēng)量過大造成風(fēng)口結(jié)渣和吹黑底焦的現(xiàn)象；減少了爐心區(qū)因風(fēng)量不足造成CO2＋C→2CO－3237千卡／公斤炭的還原吸熱反應(yīng)和由于缺氧形成C＋ 1/2 O2→CO＋2450千卡／公斤炭的不完全燃燒反應(yīng)。
通過本發(fā)明“旋風(fēng)發(fā)生裝置”所產(chǎn)生的旋風(fēng)束進(jìn)入沖天爐內(nèi)，以其出口后具有強(qiáng)大的離心力和軸向力的特性，可將底焦燃燒時(shí)其表面產(chǎn)生的由灰渣和CO2，CO氣體組成的隔離層迅速地被剝離并拋開。使底焦表面連續(xù)不斷地露出新的活化層，加快了底焦表面的擴(kuò)散速度，提高了底焦的燃燒速度，達(dá)到了強(qiáng)化燃燒的目的。使底焦在單位時(shí)間內(nèi)燃燒的放熱強(qiáng)度得到顯著的提高。從而使沖天爐的熔化速度和鐵水溫度得到顯著的提高。實(shí)現(xiàn)低耗、高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
圖1是全剖主視圖；圖2是矩形進(jìn)風(fēng)口剖面圖；圖3是直風(fēng)進(jìn)風(fēng)口剖面圖。
本發(fā)明“旋風(fēng)發(fā)生裝置”結(jié)構(gòu)如圖1.外套；2.內(nèi)套；3.漸擴(kuò)管；4.端蓋；5.檔板；6.手柄；7.觀察孔；8.直風(fēng)進(jìn)風(fēng)孔；9.直風(fēng)出風(fēng)孔；10.矩形進(jìn)風(fēng)口；11.風(fēng)箱內(nèi)壁；12.風(fēng)箱外壁等組成，并形成以下四個(gè)結(jié)構(gòu)段A、進(jìn)風(fēng)園柱段。由外套的園柱體部位和內(nèi)套的內(nèi)外園柱體部位組成。結(jié)構(gòu)特征是
1.外套上設(shè)有若干個(gè)漸縮的矩形進(jìn)風(fēng)口。其中兩個(gè)相對(duì)壁平面分別按同一方向相切于外套的內(nèi)壁園柱面和過本切點(diǎn)相切于比內(nèi)套外園柱面直徑略大1毫米左右的一個(gè)假想園柱面；而另外的兩個(gè)壁平面相互平行，并與內(nèi)外套軸心線形成前傾的夾角α。
切向矩形進(jìn)風(fēng)口的作用是使風(fēng)箱內(nèi)的高壓氣流按切線方向引入園柱環(huán)狀空腔，并整流成旋轉(zhuǎn)氣流束。
2.在內(nèi)外套的聯(lián)接部位設(shè)有若干個(gè)向心的并相交于軸心線的直風(fēng)進(jìn)風(fēng)孔。
直風(fēng)進(jìn)風(fēng)孔的作用是將風(fēng)箱內(nèi)的高壓氣流引入內(nèi)套的內(nèi)空腔，為軸心線方向送風(fēng)作準(zhǔn)備。
B、整流園錐段。由外套的內(nèi)錐面(錐度角β)，內(nèi)套的內(nèi)外錐面及流線體外表面組成。在內(nèi)外套之間形成園錐環(huán)空腔，園錐空腔，在內(nèi)套內(nèi)腔形成園錐空腔。
該段的作用是將A段旋轉(zhuǎn)的環(huán)狀氣流束，逐漸加速旋轉(zhuǎn)，在越過流線體之后，中心形成具有一定真空度的通道。這條通道為A段由直風(fēng)出風(fēng)孔射出的直線形氣流束起到加速的作用；同時(shí)這股直線形氣流束，以其高速運(yùn)動(dòng)又吸引旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的氣流束，離開管壁一定的間隙，減小摩擦，加速旋轉(zhuǎn)和向前運(yùn)動(dòng)。這兩股氣流束相補(bǔ)相成，在同一聯(lián)通器中組合形成高速旋轉(zhuǎn)并且具有強(qiáng)大軸向速度的旋風(fēng)束。
C、喉管段，是與外套的內(nèi)錐面聯(lián)接的園柱孔。該孔的長度應(yīng)3倍左右于直徑較為適宜。
該段的作用是對(duì)B段的旋風(fēng)束進(jìn)一步整流增壓。
D、漸擴(kuò)管段。與喉管相接，是漸擴(kuò)狀(錐度角γ)，出口處有一段園柱形孔與沖天爐內(nèi)壁相接。
該段的作用是將喉管段的旋風(fēng)束減壓，加速引出，并射入爐膛。一般由耐火材料或耐高溫金屬材料制作。
本發(fā)明“旋風(fēng)發(fā)生裝置”其各相關(guān)部位的特征是1.若干矩形進(jìn)風(fēng)口有效橫截面積總和應(yīng)大于園柱環(huán)狀空腔橫截面積；若干個(gè)直風(fēng)進(jìn)風(fēng)孔橫截面積總和應(yīng)大于直風(fēng)出風(fēng)孔橫截面積。其作用是保證有充足的風(fēng)量進(jìn)入進(jìn)風(fēng)園柱段。
2.直風(fēng)出風(fēng)孔橫截面積應(yīng)是喉管部位中心形成的具有一定真空度的園柱空腔的橫截面積。其作用是保證旋轉(zhuǎn)氣流束和直線形氣流束不發(fā)生混合。
3.園柱環(huán)狀空腔處、流線體最高點(diǎn)處、喉管處的有效橫截面積應(yīng)是依次漸縮的；內(nèi)套內(nèi)錐體漸縮方向與氣流方向是一致的。其作用均是為了對(duì)氣流加壓加速。
4.有關(guān)角度特征是∠α＞∠β＞∠γ。其作用是能減小對(duì)氣流的阻力，增加氣流噴射速度。
5.有關(guān)流線體的形狀是短軸應(yīng)等于喉管直徑；長軸應(yīng)等于喉管直徑的1.5～2倍。其作用是使喉管最大半徑處的旋轉(zhuǎn)氣流能達(dá)到最大線速度。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明旋風(fēng)發(fā)生裝置可應(yīng)用于各種需要供風(fēng)的冶金爐型上，特別是應(yīng)用在鑄造沖天爐側(cè)吹供風(fēng)時(shí)，是跨裝在風(fēng)箱內(nèi)外壁上的一種機(jī)械部件，其特征是由同軸線的外套，內(nèi)套和漸擴(kuò)管組成；進(jìn)風(fēng)孔(口)設(shè)在內(nèi)外套上，通過喉管和漸擴(kuò)管伸入到?jīng)_天爐內(nèi)壁；其整體特征是按軸向分成四個(gè)結(jié)構(gòu)段A、進(jìn)風(fēng)園柱段由外套的園柱體部位和內(nèi)套的內(nèi)外園柱體部位組成，結(jié)構(gòu)特征是外套上設(shè)有若干個(gè)漸縮的矩形進(jìn)風(fēng)口，其兩個(gè)相對(duì)壁平面分別按同一方向相切于外套內(nèi)壁園柱面和過本切點(diǎn)相切于比內(nèi)套外園柱面直徑略大1毫米左右的一個(gè)假想園柱面；而另外的兩個(gè)壁平面相互平行，并與內(nèi)外套軸心線形成前傾的夾角＜a，并在內(nèi)外套的聯(lián)接部位設(shè)有若干個(gè)向心的并相交于軸心線的直風(fēng)進(jìn)風(fēng)孔；B、整流園錐段由外套的內(nèi)錐面，內(nèi)套的內(nèi)外錐面及流線體外表面組成，其形狀特征是形成漸縮的園錐環(huán)空腔和園錐體空腔；C、喉管段是與外套的內(nèi)錐面聯(lián)接的園柱孔；D、漸擴(kuò)段由喉管至爐膛內(nèi)壁，其材料特征是由耐火材料或耐高溫金屬材料制作；
2.根據(jù)權(quán)利要求
1.所述的旋風(fēng)發(fā)生裝置，其各相關(guān)部位橫截面面積特征是A、若干個(gè)矩形進(jìn)風(fēng)口有效橫截面面積總和應(yīng)大于園柱環(huán)狀空腔橫截面面積；若干個(gè)直風(fēng)進(jìn)風(fēng)孔橫截面面積總和應(yīng)大于直風(fēng)出風(fēng)孔橫截面面積；B、直風(fēng)出風(fēng)孔橫截面面積應(yīng)是喉管部位軸向中心形成的具有一定真空度的園柱空腔的橫截面面積；C、園柱環(huán)狀空腔處，流線體最高點(diǎn)處，喉管處的有效橫截面面積應(yīng)是依次漸縮的；
3.根據(jù)權(quán)利要求
1.或2.所述的旋風(fēng)發(fā)生裝置，其特征是∠α＞∠β＞∠γ；
4.根據(jù)權(quán)利要求
1.或2.所述的旋風(fēng)發(fā)生裝置，其特征是流線體的短軸應(yīng)相當(dāng)于喉管直徑；長軸應(yīng)相當(dāng)于喉管直徑1.5～2倍。
專利摘要
本“旋風(fēng)發(fā)生裝置”由外套、內(nèi)套，漸擴(kuò)管等主要零件組成。其中外套上有若干切向矩形進(jìn)風(fēng)口和直風(fēng)進(jìn)風(fēng)孔。內(nèi)外套之間有旋轉(zhuǎn)氣流形成腔，內(nèi)套有直風(fēng)出風(fēng)孔。本裝置可應(yīng)用于各種需要供風(fēng)的冶金爐上，特別是應(yīng)用在沖天爐環(huán)狀風(fēng)箱上。本裝置送出的是旋轉(zhuǎn)氣流和軸向氣流互相配合組成的旋風(fēng)束。入爐后能使氣流均勻分布；減輕爐壁效應(yīng)；減少底焦燃燒時(shí)化學(xué)熱能的消耗和損失；提高底焦單位時(shí)間內(nèi)放熱強(qiáng)度。達(dá)到增產(chǎn)節(jié)約的目的。
文檔編號(hào)F27B1/16GK87208734SQ87208734
公開日1988年5月25日 申請(qǐng)日期1987年6月6日
發(fā)明者陳朝云 申請(qǐng)人:陳朝云導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan