一种高炉富氢风口小套及其控制方法与流程

本发明涉及高炉炼铁送风设备及工艺，特别涉及一种高炉富氢风口小套及其控制方法。

背景技术：

1、高炉风口小套是高炉送风系统的核心部件，承担着向炉内输送高温热风、煤粉及辅助喷吹介质的关键任务，传统风口小套以铜合金为主体材料，通过内部循环水冷却实现耐高温保护，在常规高炉生产工况下，其使用寿命普遍可达120天左右，技术成熟度高，能满足常规冶炼需求。

2、随着高炉低碳化冶炼技术的发展，富氢（焦炉煤气）喷吹工艺逐步推广，通过向风口喷吹含氢介质实现降低焦炭消耗、减少碳排放的目标。但该工艺对风口小套的运行工况提出了新的挑战，传统风口小套的结构与设计无法适配富氢喷吹带来的特殊工况，成为制约富氢工艺稳定应用的关键瓶颈。

3、现有技术的缺陷与不足：

4、工况适配性不足，使用寿命大幅缩短：传统风口小套的结构设计未考虑富氢喷吹的特殊工况，在富氢喷吹条件下，风口小套出口位置前端端面约50mm区域，长期处于复杂的热化学与物理侵蚀环境中。常规风口小套使用寿命约为120天，而富氢风口小套的使用寿命仅约60天，使用寿命直接减半，大幅增加了设备更换成本与高炉休风率，影响生产连续性。

5、吸热反应导致局部温度波动，加剧结焦粘结：富氢喷吹过程中，低温氢气与喷吹煤粉在风口区域均发生吸热反应，造成风口前端局部温度骤降，煤粉在风口区域频繁结焦并粘结在小套出口前端端面。这种周期性的结焦与脱落，对风口小套前端形成持续的侵蚀与冲击，导致铜合金基体的局部韧性、强度逐步劣化。

6、富氢介质冲刷联合腐蚀耦合作用，加速失效磨损：一方面，富氢介质的高速喷吹对风口小套出口前端形成持续的气流冲刷，造成材料磨损；另一方面，结焦、高温与氢介质的耦合作用，进一步降低了铜合金材料的抗疲劳与抗腐蚀性能。多重因素共同作用下，风口小套前端易出现局部烧损、裂纹，最终导致冷却系统烧损、磨损，被迫休风更换，直接影响高炉生产，造成较大经济损失。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高炉富氢风口小套及其控制方法，通过结构优化与配套工艺协同，将富氢风口小套的使用寿命从60天左右提升至接近常规风口的120天水平。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种高炉富氢风口小套，包括铜合金基体，所述铜合金基体具有伸入高炉炉内的前端和与高炉送风管路连接的后端，所述铜合金基体内形成贯通前端与后端的气流通道，所述铜合金基体的壁体内设有循环水冷通道，所述铜合金基体的后端设有富氢入口以及与循环水冷通道连通的冷却水入口与冷却水出口，所述铜合金基体的前端设有端面，所述铜合金基体内部上还设有与富氢入口连通的富氢出口。

4、优选的，以富氢出口中心线为基准，自铜合金基体的前端端面向内延伸至300mm的气流通道的内壁圆周区域，设有耐火耐侵蚀复合涂层。

5、优选的，所述耐火耐侵蚀复合涂层以喷涂方式结合于气流通道的内壁上，所述耐火耐侵蚀复合涂层为陶瓷基复合涂层或金属基复合涂层，所述耐火耐侵蚀复合涂层的厚度为2.5mm。

6、优选的，所述富氢出口中心线与铜合金基体中心线的夹角为35°。

7、优选的，所述富氢出口设于铜合金基体的前端并向气流通道斜向延伸，所述富氢出口中心线距铜合金基体的前端端面为250mm。

8、优选的，所述冷却水入口与冷却水出口沿铜合金基体后端端面的圆周方向均布，所述冷却水入口、冷却水出口与富氢入口均斜向倾斜10°。

9、优选的，所述循环水冷通道为开设于铜合金基体壁体内的环形水腔，所述环形水腔环绕气流通道设置。

10、一种高炉富氢风口小套的控制方法，用于控制高炉富氢风口小套，包括以下步骤：

11、将富氢喷吹压力控制在热风压力的1.5倍；

12、当高炉中控或现场巡检发现风口局部掉渣皮现象时，立即开启氮气吹扫，并同步停止富氢喷吹；

13、当富氢风口出现结焦现象时，立即停止喷煤，并开启氮气吹扫阀进行吹扫；

14、待结焦完全脱落、风口恢复正常后，再依次恢复煤粉与焦炉煤气的正常喷吹。

15、优选的，当高炉中控或现场巡检发现风口局部掉渣皮现象时，氮气吹扫的氮气压力控制为热风压力的1.0倍至1.5倍。

16、优选的，当富氢风口出现结焦现象时，立即停止喷煤，并开启氮气吹扫阀进行吹扫后若1分钟内结焦仍未脱落，则停止焦炉煤气喷吹，直至结焦完全脱落。

17、综上所述，本发明的有益效果为可有效解决富氢喷吹工况下风口小套易结焦、易冲刷磨损、寿命短的问题，将富氢风口小套的使用寿命从60天左右提升至接近常规风口的120天水平，同时降低风口漏水、休风的风险，保障高炉富氢工艺的长期稳定运行。

1.一种高炉富氢风口小套，其特征在于，包括铜合金基体，所述铜合金基体具有伸入高炉炉内的前端和与高炉送风管路连接的后端，所述铜合金基体内形成贯通前端与后端的气流通道，所述铜合金基体的壁体内设有循环水冷通道，所述铜合金基体的后端设有富氢入口以及与循环水冷通道连通的冷却水入口与冷却水出口，所述铜合金基体的前端设有端面，所述铜合金基体内部上还设有与富氢入口连通的富氢出口。

2.根据权利要求1所述的一种高炉富氢风口小套，其特征在于，以富氢出口中心线为基准，自铜合金基体的前端端面向内延伸至300mm的气流通道的内壁圆周区域，设有耐火耐侵蚀复合涂层。

3.根据权利要求2所述的一种高炉富氢风口小套，其特征在于，所述耐火耐侵蚀复合涂层以喷涂方式结合于气流通道的内壁上，所述耐火耐侵蚀复合涂层为陶瓷基复合涂层或金属基复合涂层，所述耐火耐侵蚀复合涂层的厚度为2.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种高炉富氢风口小套，其特征在于，所述富氢出口中心线与铜合金基体中心线的夹角为35°。

5.根据权利要求1所述的一种高炉富氢风口小套，其特征在于，所述富氢出口设于铜合金基体的前端并向气流通道斜向延伸，所述富氢出口中心线距铜合金基体的前端端面为250mm。

6.根据权利要求1所述的一种高炉富氢风口小套，其特征在于，所述冷却水入口与冷却水出口沿铜合金基体后端端面的圆周方向均布，所述冷却水入口、冷却水出口与富氢入口均斜向倾斜10°。

7.根据权利要求1所述的一种高炉富氢风口小套，其特征在于，所述循环水冷通道为开设于铜合金基体壁体内的环形水腔，所述环形水腔环绕气流通道设置。

8.一种高炉富氢风口小套的控制方法，用于控制权利要求1至7中任一项所述的高炉富氢风口小套，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种高炉富氢风口小套的控制方法，其特征在于，当高炉中控或现场巡检发现风口局部掉渣皮现象时，氮气吹扫的氮气压力控制为热风压力的1.0倍至1.5倍。

10.根据权利要求8所述的一种高炉富氢风口小套的控制方法，其特征在于，当富氢风口出现结焦现象时，立即停止喷煤，并开启氮气吹扫阀进行吹扫后若1分钟内结焦仍未脱落，则停止焦炉煤气喷吹，直至结焦完全脱落。