[其他]向炉内例如熔炼用高炉内喷射散状固体物料的装置及其应用

说明书

本发明涉及向一座炉子，例如高炉内喷射散状的，最好是粉状的固体物料。

更为详细地说。在熔炼用高炉的场合，所喷射的物料可以是金属氧化物，例如铁矿石，并且通过一个特别的风口直接喷入高炉的高温反应区。

虽然本发明也可有其它用途，例如向燃烧炉中喷射煤粉，但为了清楚起见，下文中仅对向产生熔化的高炉中喷射物料的情况进行说明。

按照通常情况，这种喷射起冷却作用，但它的附加影响将通过等离子电弧火焰放出的热被有效地补偿。

这种类型的一种喷射装置作为特例已被公知，它记载在文献FR-A-2512313之中。遗憾的是，这篇文献仅仅十分概略地叙述了这种装置，并且没有详细研究在风口制造中所遇到的困难。这样的风口需要承受十分高的温度和很恶劣的磨损条件。

本发明的目的是提出一种简单而坚固的喷射装置，使用它就可能在等离子焰造成的高温下喷射散状固体物料。

根据本发明使用这样一种装置就能达到这个目的。该装置包括一个等离子喷管，一个联结喷管的风口以及至少一个用于向喷管下游喷射固体物料的喷管。上述风口包括一个大体上是圆筒形的，或者是稍微收缩的平头园锥体形的下游部份，以及一个渐扩平头圆锥体形的上游部份;等离子喷管同轴地设置在风口上游部份的入口处。固体物料的喷管以一定角度伸入风口的上游部份，并且风口上游部份的斜度大体上与等离子流的自然扩张角相符合，以便用等离子流携带上述物料，部份物料投射到风口的内壁上。

这样就获得了风口内壁的自动补衬，它一方面限制了热损失，而且另一方面保护了风口，以抵抗磨损和高温。

此外，该衬层能自动得到一个稳定的厚度。

如果物料是以粉状被喷射，还会有助于自动补衬。

以这样一种使被喷射物料更容易附着在其上的方法。就可能使风口内壁形成。

在参照按本发明装置示出的截面图并阅读了以下说明的基础上，将会更容易理解本发明。

如图所示，风口1伸入高炉的反应区2，图中仅表示出了高炉的炉身外壳3。在风口1的内面，包括一个大体为圆筒形的下游部份4，其轴线为5，在它前面是一个渐扩平头圆锥形的上游部份，轴线同样是5。风口的内部通道通过常规方法冷却（例如用水流），该通道用虚线7表示。

等离子喷管8设置在风口1的轴线延伸线上，它的下游电极9以圆形对接在风口1的后部，以这种方式使等离子流直接射进风口的圆锥部份6。后者的斜度大体上等于等离子流的自然扩张角（一般为11°）。如果稍小于这个角度，等离子流的周边速度将会太高，以致于不能达到要求的目的。反之，如果它显著地大于这个角度。那么在等离子流周围将形成一个回流区，它将造成低压，从而来自高炉的熔化作用会使风口烧穿。

喷管10以一定角度伸入风口的圆锥部份6，并与粉状物料（例如铁的氧化物）供给源和输送气体源相联接。所喷射的粉状物料在超过4000℃的极高温区与等离子流相遇。

然后粉状物料变成液态，并且其主要部份被等离子流带入高炉的反应区。但由于按照本发明设计的装置，使部份物料易于附着在被冷却的风口内壁表面上，特别是由于等离子流的旋转效应（存在旋涡）有助于这一现象。然后在风口1的内壁上产生衬层11，衬层的厚度会自动调整：过量的物料会熔融并被喷射流带走。为使喷射的物料能附着在后部的壁上，上述物料不应太深入等离子流，因而喷管的出口应刚好突入平头圆锥体壁内，如附图所示，这一点是很重要的。

通过向上述风口提供一个粘附区可以有助于风口内壁的自动补衬，例如可以用耐火材料镶在其上，为了同一原因，可以将风口的下游部份4做成具有稍微收缩的平头圆锥体形状。

下游部份4和上游部份6可以分别以一块或以多块制造。

显然，本发明并不只局限于以上所述的例子，它还能被用于喷射任何天然的散状细固体物料（金属氧化物，含碳物料例如煤、焦炭等）或者人工形成的散状固态物料（干的或湿的粉末，或者浆体，例如含水的水矿浆或水煤浆，等等）。新造的喷管也是可以嵌入的，然后迅速地经过磨损和等离子的熔化，上述喷管口将变得与平头圆锥壁相平，并因而达到本发明的目的。