工业炉耐火内衬火焰喷补喷嘴制造技术

本发明专利技术涉及一种工业炉耐火内衬火焰喷补喷嘴，是工业炉、窑耐火内衬处于高温状态下，对其进行火焰喷补时，而使用的火焰喷补装置的设备部件。由内套管、外套管、内喷管座、紫铜内喷嘴、螺母、调节挡板、刚玉袖砖、外卡套、螺栓、嵌入式内套、螺旋片、支撑座组成。氧气和携有被流化固体微颗粒状喷补料的燃气，由外部分别输送至喷嘴。喷出之前，喷嘴使氧气与燃气在不燃烧的情况下，进行快速、充分的预混合，喷出时即刻呈高速旋转式火焰，燃烧迅速、稳定性好、温度高、能形成快速散开式短火焰。耐火喷补料在喷嘴出口处，同样呈强旋转式螺旋状喷出，散开面积大，符合火焰喷补工艺的要求。

【技术实现步骤摘要】
工业炉耐火内衬火焰喷补喷嘴
本专利技术涉及工业炉、窑耐火内衬处于高温状态下，对其进行火焰喷补时，而使用的火焰喷补装置的重要设备部件。
技术介绍
工业炉、窑在生产过程中，其耐火内衬壁受到炉膛内的高温侵蚀，厚度会逐渐减薄，或局部出现严重损坏无法继续使用，当接近到不能维持安全生产的程度，此时必须停止一段时期生产，以拆除不能使用的旧耐火内衬，重新砌筑新的耐火内衬，满足下一阶段安全生产要求。目前不论砌筑的工业炉耐火内衬所使用的耐火材料品质优劣程度如何，在生产过程中，被有效消耗仅占小部分，而其余大部分被拆除后，作为再利用率极低的次生耐火材料清理掉，造成资源浪费。喷补是提高内衬耐火材料利用率重要途径，实际上在常温状态下的耐火内衬壁广泛采用的干法、半干法、湿法的喷补方式非常有效，但不能应用到处于高温状态下的耐火内衬壁的喷补，因为这些喷补方式都无法使喷补料粘附到高温状态下的耐火内衬壁上。在生产间隙期间，各种不同工业炉耐火内衬温度有高、低差异，一般在800?1300°C之间，在此温度范围，绝大部分耐火材料处于固体状态。喷补料接触到此时的高温耐火内衬壁是刚性碰撞，将会反弹坠落，粘附着率极低，同时无法使喷补料与耐火内衬壁烧结为一体，不能达到维护炉衬的效果。必须使需要喷补的耐火内衬壁局部继续加热升温到1500?1900°C之间，处于高温熔融状态，此时对喷补到其表面上的喷补料有极强吸附能力，喷补料对耐火内衬粘附着率极高，并且很快形成陶瓷烧结而成为一体，维护或修补工业炉耐火内衬效果极佳。工业炉耐火内衬火焰喷补装置，能够较好的满足处于高温状态下的耐火内衬壁的喷补。火焰喷补装置自身可以产生近3000°C高温火焰，将需要喷补的内衬壁喷补处的局部，继续加热到高温熔融状态，同时向喷补处的内衬壁表面连续不断喷补耐火喷补料。当喷补料接触到高温熔融状态内衬壁时极容易被吸附，并镶嵌到里面，而烧结成为一体，使减薄的耐火内衬壁得到恢复加厚，也可以使局部有严重损坏的内衬壁得到修复。从而使耐火内衬能够持续使用，延长其寿命，减少耐火材料使用量。降低工业炉、窑维护、维修成本，提高其生产作业率。火焰喷补装置是通过其部件火焰喷补的喷嘴，将氧气与燃气混合喷出，在空中迅速燃烧产生的高温火焰，同时被流化的固体粉状喷补料随燃气高速喷出，喷补耐火内衬壁表面。通过操控火焰喷补装置，可以使火焰喷补喷嘴在局部空间内自由移动或旋转，在工业炉完全不动的情况下，改变喷补其耐火内衬壁的部位。
技术实现思路
本专利技术工业炉耐火内衬火焰喷补喷嘴是火焰喷补装置的重要部件，其主要特征:通过双层钢套管支撑着喷嘴，并将喷嘴与火焰喷补装置系统连接成一体。由火焰喷补装置系统提供的氧气与携有被流化固体粉状喷补料的燃气，同样通过双层钢套管分别输送至喷嘴内，氧气在双层钢套管的外层，燃气在内层。喷嘴使高压、低速输送到的氧气在其内部转变成常压、高速、强旋转形式。高速旋转的氧气与燃气在喷嘴内部汇合成一股，从喷嘴喷出之前，在完全不燃烧情况下，能够进行快速、充分的预混合。已经进行充分混合的氧气与燃气在喷嘴出口处喷出，同样呈现强旋转形式，由于所喷补处的耐火内衬壁近距离阻挡，能够产生燃烧迅速、稳定性好、温度高、出现反卷状态、快速散开式短火焰。这种特高温短火焰有效的减少向周围空间散热，同时使喷补处的耐火内衬壁加热面积增大，而且升温快，热效率高。喷补料在喷嘴出口处同样呈现强旋转式螺旋状喷出，得到迅速、均匀的散开，在接触内衬壁表面不产生堆积，散开面积广，与火焰喷补工艺要求相吻合。喷嘴整体抗高温能力特强，喷嘴工作时处在工业炉炉膛内的高温环境中，出口处燃烧的高温火焰紧邻着喷嘴，同时火焰遇到所喷补的内衬壁阻止，造成的反卷火焰部分将包围喷嘴。喷嘴的中、后部位利用其内部高速气流进行自冷却，前端采用抗高温能力特强的刚玉材质制作的耐高温袖砖，满足工作要求。喷嘴与火焰喷补装置的气控系统配合，使输送到喷嘴之前的氧气保持稳定的高压、低流速状态，从而使得输送氧气的钢管，满足需要使用的氧气流量、保证氧气在钢管内输送处于安全流速前提下，减小其管径和外形尺寸。在输送氧气压力保持不变的状态下，喷嘴可以微量改变喷出的氧气流量，从而使氧气流量能调整到有利于火焰喷补最佳范围之内。氧气与燃气在喷嘴内部混合气流的轴向流速，调整到其火焰燃烧速度8?10倍，一方面有效防止在喷嘴内部产生燃烧或回火的危险现象，这种燃烧或回火危害极为严重，可以使刚玉质的耐高温袖砖零件内层，很快加热到高温熔融状态，导致不断经过此处的耐火喷补料极易粘附其内表面，并且形成堆积堵塞混合气流喷出的通道。另一方面高速喷出的混合气流，可以防止喷补料撞击到需要喷补的耐火内衬壁表面，反弹坠落并粘附在喷嘴出口处，阻塞喷嘴。工作时通过移动或旋转喷嘴，改变喷补耐火内衬壁的部位，调节喷嘴出口到内衬壁之间的距离，并随时关注和调整氧气、燃气的压力、流量等，使火焰喷补始终处于最佳状态。火焰喷补喷嘴工作时，喷出的火焰强度高，使得需要喷补的耐火内衬壁和喷出的喷补料加热升温效率高。喷嘴整体可以在< 1200°C工业炉高温炉膛环境中长时间正常工作，喷嘴和双层钢套管主要依赖其内部高速流动的气流进行冷却，抵御外部高温对设备零部件损坏。在火焰喷补系统停止工作，内部没有气流通过时，必须将喷嘴尽快移出高温炉膛，放置在常温状态下的空间中。在工作过程中，可能因设备故障或人为操作失误，使得喷嘴出口到耐火内衬壁距离太近或靠在一起，导致氧气与燃气混合后喷出受阻，而产生回火时，喷嘴部件耐高温刚玉袖砖由于内压增高，中间薄弱部位瞬间出现脆性断裂，其端部自动脱落，保证混合气体喷出畅通，杜绝重大设备事故的产生，即喷嘴具有很强的自动安全保护功能。喷嘴工作环境恶劣，外部紧邻特高温火焰，内部有高速氧气流和高速流动的颗粒状耐火喷补料，对输送管道内、外壁的强烈冲击、磨损和侵蚀，会产生一些易损部件，如刚玉质的耐高温袖砖、紫铜质的内喷嘴。为了使喷嘴整体与其它火焰喷补装置的部件使用寿命同步，必须经常更换喷嘴的易损部件。本喷嘴拆、装方便，满足快速更换易损部件的要求。【附图说明】图1是本专利技术的工业炉耐火内衬火焰喷补喷嘴主视剖面示意图；图2是本专利技术的工业炉耐火内衬火焰喷补喷嘴B向视图；图3是本专利技术的氧气流旋转原理A-A剖视图。图中:1、内套管2、外套管3、内喷管座4、紫铜内喷嘴5、螺母6、调节挡板7、刚玉袖砖8、外卡套9、螺栓10、嵌入式内套11、螺旋片12、支撑座。【具体实施方式】结合附图和实施例对本专利技术进一步说明:如图1、3所示，工业炉耐火内衬火焰喷补喷嘴通过内套管I和外套管2组成的双层套管，与火焰喷补装置主体相连，并支撑喷嘴。由火焰喷补装置主体提供的氧气和携有被流化固体小颗粒状耐火喷补料的燃气，分别通过双层套管的内、外层输送至喷嘴，燃气在内层，氧气在外层。携有被流化固体小颗粒状耐火喷补料的燃气由内套管I内层，通过内喷管座3再经过紫铜内喷嘴4喷出，进入刚玉袖砖7内孔通道的混合区。具有恒定压力的氧气由内套管I和内喷管座3连接的外层与外套管2内层组成的通道，进入由紫铜内喷嘴4、嵌入式内套10和螺旋片11组成的多个并列狭窄螺旋型风道。因多个并列狭窄螺旋型风道产生的背压，在螺旋片11两侧的氧气从高压转变为近于常压的低压状态。即氧气由高压、轴向低速输送，转为低压、高速本文档来自技高网...

【技术保护点】
工业炉耐火内衬火焰喷补喷嘴，其特征在于它包括内套管(1)、外套管(2)、内喷管座(3)、紫铜内喷嘴(4)、螺母(5)、调节挡板(6)、刚玉袖砖(7)、外卡套(8)、螺栓(9)、嵌入式内套(10)、螺旋片(11)、支撑座(12)；所述内套管(1)和外套管(2)组成的双层套管，与火焰喷补装置主体相连，并支撑喷嘴；携有被流化固体小颗粒状耐火喷补料的燃气由内套管(1)内层，通过内喷管座(3)再经过紫铜内喷嘴(4)喷出，进入刚玉袖砖(7)内孔通道的混合区；氧气由内套管(1)和内喷管座(3)连接的外层与外套管(2)内层组成的通道，进入由紫铜内喷嘴(4)、调节挡板(6)、嵌入式内套(10)和螺旋片(11)组成的多个并列狭窄螺旋型风道，高速旋转螺旋状喷出，同样进入刚玉袖砖(7)内孔通道的混合区；高速旋转的氧气流与燃气进行充分的预混合，从刚玉袖砖(7)内呈高速旋转螺旋状喷出；嵌入式内套(10)以紧配合的形式镶嵌在支撑座(12)的内孔里；调节挡板(6)被支撑座(12)和刚玉袖砖(7)夹紧定位；刚玉袖砖(7)的外锥面被外卡套(8)的内锥孔卡住，而外卡套(8)通过螺栓(9)和螺母(5)与支撑座(12)连为一体。...

【技术特征摘要】
1.工业炉耐火内衬火焰喷补喷嘴，其特征在于它包括内套管(I)、外套管(2)、内喷管座(3)、紫铜内喷嘴(4)、螺母(5)、调节挡板(6)、刚玉袖砖(7)、外卡套(8)、螺栓(9)、嵌入式内套(10)、螺旋片(11)、支撑座(12)； 所述内套管(I)和外套管(2)组成的双层套管，与火焰喷补装置主体相连，并支撑喷嘴；携有被流化固体小颗粒状耐火喷补料的燃气由内套管(I)内层，通过内喷管座(3)再经过紫铜内喷嘴(4)喷出，进入刚玉袖砖(7)内孔通道的混合区；氧气由内套管(I)和内喷管座(3)连接的外层与外套管(2)内层组成的通道，进入由紫铜内喷嘴(4)、调节挡板(6)、嵌入式内套(10)和螺旋片(11)组成的多个并列狭窄螺旋型风道，高速旋转螺旋状喷出，同样进入刚玉袖砖(7)内孔通道的混合区；高速旋转的氧气流与燃气进行充分的预混合，从刚玉袖砖(7)内呈高速旋转螺旋状喷出；嵌入式内套(10)以紧配合的形式镶嵌在支撑座(12)的内孔里；调节挡板(6)被支撑座(12)和刚玉袖砖(7)夹紧定位；刚玉袖砖(7)的外锥面被外卡套(8)的内锥孔卡住，而外卡套(8)通过螺栓(9)和螺母(5)与支撑座(12)连为一体。2.根据权利要求1所述的工业炉耐火内衬火焰喷补喷嘴，其特征是:所述嵌入式内套(10)、紫铜内喷嘴(4)、螺旋片(11)和调节挡板(6)部件，组成的多个并列狭窄螺旋型风道，氧气在风道内流速极高，全部采用抗氧性能极佳的金属材质紫铜制作。3.根据权利要求1所述的工业炉耐火内衬火焰喷补喷嘴，其特征是:所述刚玉袖砖(7)采用刚玉耐火材料材质制作，同时具有抗高温、抗氧化、耐磨损性能较好的非金属材料；利用刚玉材质强度低、脆性大的特点，在刚玉袖砖(7)中间处留有薄弱部位；当喷嘴出口到耐火内衬壁距离太近或靠在一起，导致氧气与燃气混合后喷出受阻，而产生回火时，刚玉袖砖 (7)内部压力增高，中间薄弱部位瞬...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世松，
申请(专利权)人：王世松，
类型：发明
国别省市：天津;12