本實用新型屬于連鑄設(shè)備領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種CSP連鑄SEN水口烘烤專用天然氣燒嘴。

背景技術(shù)：

CSP連鑄投產(chǎn)以來中包SEN水口烘烤一直使用高壓焦?fàn)t煤氣，隨著天然氣這一清潔能源的推廣使用，CSP連鑄工藝也逐漸采用天然氣作為燃燒能源。天然氣是一種無毒、潔凈環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，天然氣與人工煤氣相比，釋放相同熱量情況下，價格相當(dāng)。天然氣是經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益都較為理想的燃料，廣泛應(yīng)用于各工業(yè)企業(yè)。隨著我國“西氣東輸”等一系列大型天然氣項目的建成，天然氣已經(jīng)成為現(xiàn)階段我國應(yīng)用較廣，經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益都較為理想的燃料。天然氣燒嘴形式多種多樣，火焰狀態(tài)各有不同，但傳統(tǒng)的天然氣燒嘴往往不能達(dá)到天然氣與空氣充分混合，導(dǎo)致燃料的不完全燃燒，進(jìn)而形成部分天然氣的浪費(fèi)。

例如，中國專利申請?zhí)枮?01220401603.9，授權(quán)公告日為2013年3月27日的專利申請文件公開了一種天然氣長焰燒嘴，包括風(fēng)管，所述風(fēng)管內(nèi)，設(shè)有天然氣總管和通過通道連接盤與天然氣總管相連接的天然氣分管，天然氣分管的出氣端連接有天然氣分配器，通道連接盤上分別連接有位于天然氣總管內(nèi)的中心進(jìn)氣管、位于天然氣分管內(nèi)的風(fēng)氣混合管，風(fēng)氣混合管的出氣端連接有出氣口位于天然氣分配器出氣孔處的中心混合氣管。該天然氣燒嘴可以拉長火焰長度，但是天然氣存在燃燒不充分的問題，且燃燒空氣通常以壓縮空氣的形式供應(yīng)，壓縮空氣必須充分減壓后才能更好的與天然氣混合，而上述燒嘴并未考慮這方面的問題。

又如，中國專利申請?zhí)枮?01510368138.1，申請公布日為2015年11月4日的專利申請文件公開了一種天然氣燒嘴，包括測壓閥、后蓋、瓷管、風(fēng)管、燃?xì)夤堋L(fēng)片、氣帽、燒嘴殼、火口；所述風(fēng)管裝在所述瓷管的前端；所述燒嘴殼安裝在所述風(fēng)管的前端；所述后蓋安裝在所述瓷管的后端；所述測壓閥安裝在所述后蓋上；所述燃?xì)夤馨惭b在所述后蓋、所述瓷管、所述風(fēng)管內(nèi)部；所述氣帽安裝在所述燃?xì)夤芮岸耍凰龌鹂谖挥跉饷敝?；所述風(fēng)片安裝在所述風(fēng)管前端內(nèi)部且位于燃?xì)夤艿耐鈧?cè)。該天然氣燒嘴能節(jié)省天然氣，但是同樣存在上述的不足之處，因此需要進(jìn)一步改進(jìn)。

傳統(tǒng)的CSP連鑄工藝使用的高壓焦?fàn)t煤氣管道為DN50，壓力4～5bar，熱值約16.37MJ/Nm³，設(shè)計流量400m³N/h。若改用天然氣作為燃料，一般天然氣的壓力2bar左右，天然氣熱值約32MJ/Nm³。SMS DEMAG公司設(shè)計的CSP中包水口烘烤工藝操作規(guī)程要求：由Al₂O₃制作的SEN水口，在45分鐘內(nèi)烘烤溫度必須達(dá)到1000℃和1100℃之間。在中包和水口烘烤過程中，中包烘烤使得中包內(nèi)有一定的壓力，如果水口烘烤壓力不足夠大，水口烘烤的熱氣流無法達(dá)到水口根部和塞棒頭部，此處烘烤溫度低在鋼水澆注前期由于熱震容易產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致水口破碎，這是本領(lǐng)域內(nèi)長期存在的一個技術(shù)難題，現(xiàn)有的天然氣燒嘴均不能很好的克服這一難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1.要解決的問題

針對現(xiàn)有的天然氣燒嘴存在與空氣混合不充分且水口容易破碎的問題，本實用新型提供一種CSP連鑄SEN水口烘烤專用天然氣燒嘴，現(xiàn)有的天然氣燒嘴，沒有考慮壓縮空氣減壓的問題，且沒有認(rèn)識到壓縮空氣減壓后再與天然氣混合可以提高混合度，進(jìn)一步可以提高燃燒效率，本專利中的天然氣燒嘴結(jié)合天然氣的壓力和壓縮空氣的壓力，充分考慮了壓縮空氣的減壓問題，設(shè)計了特殊結(jié)構(gòu)的旋流片，不僅能使壓縮空氣減壓，而且能將壓縮空氣變成旋流的空氣，還能起到控制壓縮空氣流量的目的，使得天然氣和空氣充分混合，顯著提高燃燒效率。

2.技術(shù)方案

為了解決上述問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下：

一種CSP連鑄SEN水口烘烤專用天然氣燒嘴，包括外套管、噴管、內(nèi)套管和殼體，所述的內(nèi)套管套設(shè)于噴管的外周，所述的外套管設(shè)置在噴管的一端，與殼體卡接于內(nèi)套管的外周，外套管與內(nèi)套管之間的間隙形成空氣通道，所述的殼體設(shè)有空氣入口，與所述的空氣通道連通；噴管的另一端連接三通，所述的三通上設(shè)有天然氣入口，三通上余下的通口上設(shè)有堵頭；所述的外套管與內(nèi)套管之間的間隙中設(shè)有旋流片，所述的旋流片為整體為圓環(huán)形，旋流片上設(shè)有若干并列排列的旋流葉片，旋流葉片之間形成空氣通道。

進(jìn)一步地，所述的旋流片上的旋流葉片形成的空氣通道為楔形，空氣進(jìn)口的寬度小于空氣出口。

進(jìn)一步地，所述的空氣進(jìn)口的寬度為空氣出口寬度的0.6～0.8倍。

進(jìn)一步地，所述的噴管靠近外套管的一端的端面封閉，側(cè)壁設(shè)有天然氣出口。

進(jìn)一步地，所述的天然氣出口有2～6個，均勻分布在噴管上。

進(jìn)一步地，所述的天然氣出口的中心軸與噴管的夾角為α，40°≤α≤50°。

進(jìn)一步地，所述的內(nèi)套管上設(shè)有螺釘，用于固定旋流片。

進(jìn)一步地，還包括壓蓋和內(nèi)外螺母，所述的壓蓋與內(nèi)套管的一端連接，壓蓋與三通之間通過內(nèi)外螺母連接。

進(jìn)一步地，所述的天然氣出口的直徑為4mm。

天然氣的壓力2bar左右，而壓縮空氣的壓力6bar左右，兩者壓力差較大。因此設(shè)計的天然氣燒嘴結(jié)構(gòu)要充分考慮壓縮空氣減壓的問題。由于CSP連鑄用的SEN水口是扁平型的，限制了燒嘴的尺寸，也就限制了火孔的直徑，這樣又容易造成脫火。本專利設(shè)計的原理是基于兩種介質(zhì)的壓力差別大，壓縮空氣壓力高，天然氣的壓力低，壓縮空氣必須減壓后才能與天然氣充分混合。本專利中的燒嘴，壓縮空氣經(jīng)過設(shè)置在外套管與內(nèi)套管之間的圓周間隙中的旋流片，壓力會降下來。噴管一端的圓周上布置2-6個直徑4mm的天然氣出口，天然氣由這2-6個天然氣出口出來后與減壓后的壓縮空氣混合。燒嘴的內(nèi)孔小于連接管的內(nèi)徑，能達(dá)到阻火的作用。

本專利中的燒嘴設(shè)計成型后進(jìn)行了反復(fù)測試，火焰尺寸及現(xiàn)狀，火焰穩(wěn)定，有一定的抗風(fēng)能力，燃?xì)饪梢酝耆紵换鼗?、不脫火?/p>

3.有益效果

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的有益效果為：

(1)本實用新型中的燒嘴是結(jié)合天然氣和壓縮空氣的特點專門設(shè)計的，特別是旋流片的結(jié)構(gòu)，旋流片設(shè)置在外套管與內(nèi)套管之間的圓周間隙中，旋流片上有若干并列排列的旋流葉片，每兩個旋流葉片之間形成一個空氣通道，空氣通道具有一定的斜度，空氣通道的進(jìn)口寬度為出口寬度的0.6～0.8倍，這種結(jié)構(gòu)的旋流片具有以下優(yōu)點：(i)壓縮空氣通過旋流片后能充分減壓；(ii)將壓縮空氣變成旋流的空氣，旋流速度使空氣更易與天然氣混合：(iii)能適度控制壓縮空氣的流量；且這種依據(jù)這種尺寸設(shè)計的燒嘴能達(dá)到正常燃燒時的合理空燃比；

(2)本實用新型設(shè)計的燒嘴不易造成管道堵塞，與焦?fàn)t煤氣燒嘴相比，從未發(fā)生過因管道堵塞無法烘烤影響生產(chǎn)，提高了烘烤質(zhì)量，降低了生產(chǎn)事故；

(3)本實用新型的天然氣燒嘴，天然氣通過三通進(jìn)入噴管后，由噴管上均勻設(shè)置的天然氣出口噴出與空氣混合燃燒，能合理控制空燃比，使燃?xì)獬浞峙c空氣混合燃燒，旋流片產(chǎn)生的旋流空氣能促進(jìn)空氣與天然氣的混合；

(4)本實用新型新開發(fā)出的天然氣燒嘴能滿足CSP中包水口烘烤工藝操作規(guī)程要求，在較短的時間內(nèi)達(dá)到要求的烘烤溫度，針對由Al₂O₃制作的SEN水口，一般45分鐘內(nèi)烘烤溫度能達(dá)到1000℃和1100℃之間，使得SEN水口烘烤壓力足夠大，SEN水口烘烤的熱氣流順利達(dá)到SEN水口根部和塞棒頭部，能有效保護(hù)SEN水口不易破碎，且不易燒損，降低了備件的消耗，降低維修成本。

附圖說明

圖1為本實用新型天然氣燒嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型天然氣燒嘴的C向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型中旋流片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型中旋流片的軸向部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、外套管；2、噴管；201、天然氣出口；3、內(nèi)套管；4、螺釘；5、旋流片；6、殼體；601、空氣入口；7、壓蓋；8、內(nèi)外螺母；9、三通；901、天然氣入口；10、堵頭；11、螺栓；12、墊圈；13、緊固螺栓；14、螺塞。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型進(jìn)一步進(jìn)行描述。

實施例1

如圖1、圖2所示，一種CSP連鑄SEN水口烘烤專用天然氣燒嘴，包括外套管1、噴管2、內(nèi)套管3、殼體6、壓蓋7和內(nèi)外螺母8，內(nèi)套管3套設(shè)于噴管2的外周，外套管1設(shè)置在噴管2的一端，與殼體6卡接于內(nèi)套管3的外周，外套管1與內(nèi)套管3之間的間隙形成空氣通道，殼體6設(shè)有空氣入口601，與空氣通道連通；噴管2的另一端連接三通9的一個通口，三通9的其中一個通口為天然氣入口901，三通9上余下的通口上設(shè)有堵頭10；外套管1與內(nèi)套管3之間的間隙中設(shè)有旋流片5，內(nèi)套管3上設(shè)有螺釘4，用于固定旋流片5；旋流片5整體為圓環(huán)形，如圖3所示，旋流片5上設(shè)有若干并列排列的旋流葉片，每兩個旋流葉片之間形成平行于噴管2的空氣通道，空氣通道的形狀為楔形，具有一定的斜度，具體的，如圖4所示，圖4為旋流片5的軸向截面圖(即噴管2長度方向的截面圖)的部分示意圖，空氣進(jìn)口502的寬度小于空氣出口501，具體的，空氣進(jìn)口502的寬度為0.3mm，空氣出口501的寬度為0.5mm，進(jìn)口小，出口大，這種特殊結(jié)構(gòu)的旋流片結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：(i)壓縮空氣通過旋流片后能充分減壓；(ii)將壓縮空氣變成旋流的空氣，旋流速度使空氣更易與天然氣混合：(iii)能適度控制壓縮空氣的流量；且這種依據(jù)這種尺寸設(shè)計的燒嘴能達(dá)到正常燃燒時的合理空燃比。

如圖1的截面示意圖所示，內(nèi)套管3的截面呈金子塔形，金子塔的底部與壓蓋7通過螺栓11連接，螺栓11與壓蓋7之間還設(shè)有墊圈12，壓蓋7與三通9之間通過內(nèi)外螺母8連接，壓蓋7與噴管2之間通過緊固螺栓13定位固定。外套管1的截面整體呈T字形，中空結(jié)構(gòu)。噴管2的天然氣出口端置于外套管1內(nèi)，噴管2靠近外套管1的一端的端面封閉，側(cè)壁設(shè)有4個天然氣出口201，均勻分布在噴管2上，天然氣出口201的直徑為4mm，其在軸向上具有一定傾斜角，天然氣出口201的中心軸與噴管2的夾角為α，α＝45°，能合理控制空燃比，使燃?xì)獬浞峙c空氣混合燃燒，旋流片產(chǎn)生的旋流空氣能促進(jìn)空氣與天然氣的混合。

傳統(tǒng)的CSP連鑄工藝使用的高壓焦?fàn)t煤氣作為燃料，使用的燒嘴結(jié)構(gòu)也是結(jié)合燃料的性質(zhì)設(shè)計的，將燃料更換為天然氣后，之前設(shè)計的燒嘴已無法繼續(xù)使用，而現(xiàn)有的天然氣燒嘴在使用過程中存在一系列的問題，例如天然氣和空氣混合不均勻?qū)е氯紵实?，例如，不能給SEN水口提供足夠的烘烤壓力，導(dǎo)致水口容易破碎等，這些問題都實際存在與生產(chǎn)實踐中，但一直沒有很好的解決辦法。本實用新型中設(shè)計的燒嘴結(jié)構(gòu)，著重考慮了旋流片的結(jié)構(gòu)設(shè)計，目的是為了對壓縮空氣進(jìn)行充分減壓，使其與天然氣混合更充分，提高燃燒效率，在實際應(yīng)用過程意外的發(fā)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)的燒嘴不僅能對壓縮空氣進(jìn)行充分減壓，而且能給SEN水口提供足夠的烘烤壓力，解決了SEN水口容易破碎的問題，取得了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。

實施例2

如圖1、圖2所示，一種CSP連鑄SEN水口烘烤專用天然氣燒嘴，其結(jié)構(gòu)基本同實施例1，所不同的是，噴管2靠近外套管1的一端的端面封閉，側(cè)壁設(shè)有2個天然氣出口201，均勻分布在噴管2上，天然氣出口201的直徑為4mm，其在軸向上具有一定傾斜角，天然氣出口201的中心軸與噴管2的夾角為α，α＝40°；空氣進(jìn)口502的寬度為0.4mm，空氣出口501的寬度為0.5mm，進(jìn)口小，出口大。

實施例3

如圖1、圖2所示，一種CSP連鑄SEN水口烘烤專用天然氣燒嘴，其結(jié)構(gòu)基本同實施例1，所不同的是，噴管2靠近外套管1的一端的端面封閉，側(cè)壁設(shè)有6個天然氣出口201，均勻分布在噴管2上，天然氣出口201的直徑為4mm，其在軸向上具有一定傾斜角，天然氣出口201的中心軸與噴管2的夾角為α，α＝50°；空氣進(jìn)口502的寬度為0.3mm，空氣出口501的寬度為0.5mm，進(jìn)口小，出口大。天然氣出口201的個數(shù)較多，更利于天然氣與壓縮空氣的混合，提高燃燒效率。