[发明专利]燃烧器装置和燃烧器组件

说明书

本发明涉及包括流体冷却铜块的燃烧器装置。此外，本发明涉及燃烧器组件、管道元件、气体循环管道和包括根据本发明的燃烧器装置的冶金炉。

燃烧器是一种通过燃烧气态、液态或者粉末燃料来产生火焰以加热材料的装置。

在冶金工艺中，在几种不同应用中使用燃烧器，例如，在气体循环管道中提供附加热以循环工艺气体（例如，US2009/017409），并且在电弧炉中作为辅助加热器加热并熔化金属（例如，US6614831）。

典型的燃烧器装置包括用于提供火焰的燃烧器和紧邻燃烧器的细长的燃烧器通道。燃烧器通道构造成形成燃烧空间并且引导火焰。

US2009/017409涉及一种设备，其中，燃烧器单元直接附连到气体通道的壁上，并且气体通道的耐火壁中的开口形成了燃烧器通道。

该燃烧器装置的问题是，燃烧器单元的附连会松动，这是因为形成燃烧器通道的耐火材料趋于因热应力和/或腐蚀导致开裂而劣化。此外，燃烧器通道的腐蚀削弱了按预定方向引导火焰并且保护燃烧器单元的能力。已经试图通过在限定/形成燃烧器通道的耐火材料内部设置冷却盘管来解决该问题。该装置改善了燃烧器通道的耐用性。然而，在某些设备中，这是不够的。燃烧器通道的耐火材料的劣化会导致冷却盘管损坏，进而会引起冷却流体渗漏。水通常被用作冷却流体，并且水的渗漏会在炉内引起水汽爆炸。此外，燃烧器通道的腐蚀也削弱了按预定方向引导火焰并且保护燃烧器单元的能力。

US2009/017409还涉及包括支承结构的燃烧器单元，该支承结构可以装配成气体通道壁的一部分。劣化的支承结构的维护需要中断烧结过程，以便能够更换损坏的支承结构，该支承结构是气体通道中比较大和重的部分。这导致了比较长的停产时间。

US6614831涉及用在熔炉中的燃烧器装置。燃烧器单元安装在流体冷却的安装块中。该燃烧器装置不包括紧邻燃烧器单元的燃烧器通道，因此燃烧器单元可能由于火焰的逆燃而损坏。如果燃烧器单元以很高速率燃烧要在炉中熔化的大块金属废料，则会发生火焰逆燃至燃烧器单元。

本发明的目的是克服如上所述的现有技术的缺点。

本发明的第一方面涉及一种燃烧器装置，其包括用于提供火焰的燃烧器单元和紧邻燃烧器单元的细长的燃烧器通道，燃烧器通道形成构造成保护火焰和燃烧器单元的燃烧空间。根据本发明，燃烧器装置包括流体冷却铜块，优选是水冷铜块，其包括用于循环冷却流体（优选是水）的冷却管道、可释放地附连燃烧器单元的第一端、和第二端，并且燃烧器通道在流体冷却铜块内部从第一端延伸至第二端。

本发明的第二方面涉及一种燃烧器组件，其包括根据本发明的燃烧器装置和耐火结构，该耐火结构是由浇注耐火材料制成的并且燃烧器装置连接到耐火结构上，优选可释放地连接。

在一个实施例中，燃烧器组件包括：

-根据本发明的燃烧器装置，其包括用于提供火焰的燃烧器单元和邻燃烧器单元的细长的燃烧器通道，所述燃烧器通道形成了构造成保护火焰和燃烧器单元的燃烧空间，以及

-耐火结构，其由浇注耐火材料制成并且燃烧器装置连接到其上，

其特征在于，燃烧器装置包括流体冷却铜块，流体冷却铜块包括用于循环冷却流体的冷却管道、可释放地附连燃烧器的第一端、和第二端，并且燃烧器通道在流体冷却铜块内部从第一端延伸至第二端。

在燃烧器装置和燃烧器组件的一个实施例中，燃烧器通道的直径沿朝第二端的方向增大。例如，如果燃烧器装置安装在带式烧结炉或者钢带烧结炉的气体管道中，因为燃烧器通道的直径沿朝气体循环管道的方向增大，所以燃烧器通道的直径沿朝燃烧器单元的方向减小。这保护了燃烧器火焰免受管道中流动的气体影响。

在燃烧器装置和燃烧器组件的一个实施例中，燃烧器通道的横截面是圆形的。

在燃烧器装置和燃烧器组件的一个实施例中，冷却管道具有用于引导冷却流体至冷却管道的进口、用于从冷却管道排出冷却流体的出口和在进口与出口之间延伸的盘管部，所述进口和出口设置在铜块的外周处并靠近第一端，所述盘管部设置成围绕燃烧器通道。

在燃烧器装置和燃烧器组件的一个实施例中，燃烧器单元包括连接凸缘，以通过螺栓连接将燃烧器单元附连到流体冷却铜块的第一端上。

在燃烧器装置和燃烧器组件的一个实施例中，燃烧器装置包括管状安装套筒，其优选是由金属例如钢或者低碳钢制成的，其中，管状安装套筒包括处于管状安装套筒外表面上的锚定元件，以用于将管状安装套筒锚定到浇注耐火材料中，并且管状安装套筒适合于将流体冷却铜块接收在管状安装套筒内部。