CN101382387B - 有色金属熔炼侧吹炉喷枪 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种新型的有色金属熔炼侧吹炉喷枪，包括套管结构的喷枪体和喷枪体前端的喷枪头，套管结构的中心管道具有连接燃料输送装置的连接接口，套管结构的夹层环形通道具有连接助燃气体的连接接口，喷枪头具有适配于中心管道的燃料喷口和适配于夹层环形通道的助燃气体喷口，助燃气体喷口具有通孔喷口阵列。
Description
技术领域
本发明是一种有色金属熔炉喷枪，特别是一种有色金属熔炼侧吹炉喷枪。
背景技术
随着有色金属工业熔炼技术的进步和生态、环保及节能方面的要求的不断提高，近年来有色金属的直接还原熔炼方法，已经代替了原有的还原冶炼方法而成为有色金属熔炼方法的主流，由于熔炼方法流程短，气密性好，环保好，投资省，因此熔池喷吹熔炼法在有色金属的直接熔炼方法中逐渐占据了主要的地位。在有色金属冶炼的过程中，为了对炉内原料进行搅拌，加快氧化还原反应的速度，提高熔炼的效率，广泛采用向炉内喷吹氧气，同时还向炉内喷吹煤粉，以提供反应所需的热源及还原剂。在原有顶吹和底吹氧气方法的基础上，近年来侧吹氧气和煤粉的方法由于对渣层的搅拌作用激烈，反应形成的细小金属液滴能够在碰撞后迅速长大，与炉渣分离后下沉进入炉底，可以不设金属澄清分离区，冶炼能力高，设备紧凑，占地面积少，与其他有色金属熔炼设备相比，投资大为减少，因此应用得越来越广泛。但是传统的侧吹工艺使用的氧气喷枪和煤粉喷枪分别设置，因此煤粉燃烧效果不理想，对熔渣层的搅拌作用也较弱，更无法对搅拌熔渣层和燃烧加温的效果进行控制和调整。
发明内容
为了解决目前有色金属熔炼侧吹炉喷枪效果不理想的问题，本发明提出一种新型的有色金属熔炼侧吹炉喷枪。
解决的方案是：有色金属熔炼侧吹炉喷枪，包括套管结构的喷枪体和喷枪体前端的喷枪头，套管结构的中心管道具有连接燃料输送装置的连接接口，套管结构的夹层环形通道具有连接助燃气体的连接接口，喷枪头具有适配于中心管道的燃料喷口和适配于夹层环形通道的助燃气体喷口，助燃气体喷口具有通孔喷口阵列。
助燃气体喷口的轴线在以燃料喷口的轴线为中心的分布圆的径向方向，与燃料喷口的轴线可以平行，也可以不平行。
助燃气体喷口的轴线在以燃料喷口的轴线为中心的分布圆的切向方向，与燃料喷口的轴线可以平行，也可以不平行。
助燃气体喷口的断面形状是矩形。
助燃气体喷口的断面形状是圆形。
助燃气体喷口是拉瓦尔喷口。
喷枪体和喷枪头的内部，设置有冷却水通道。
喷枪体和喷枪头位于熔炉内部的部分外周表面设有耐火材料层。
采用本发明的有色金属熔炼侧吹炉喷枪，可以取得的技术效果是：在燃料喷口的外围，以燃料喷口为中心圆周分布多个孔状的助燃气体喷口，可以保证燃料有更好的燃烧效果，可以更好地在燃料燃烧区起到搅拌的作用，加快熔炉内的氧化还原反应的速度，促使有色金属液滴碰撞后汇集成大的有色金属液滴，下沉进入炉底，并能彻底破坏熔炉内煤粉与氧气混合后发生爆燃的条件，进一步保证熔炉在喷吹助燃气体和燃料时的安全，可以使喷枪头结构的强度和刚度得到加强，增加喷枪头部位的导热性，减小炉内高温对喷枪头的损伤，改善喷枪的使用效果，延长喷枪体和喷枪头的寿命，由于燃料喷口和助燃气体喷口都设置在同一支喷枪的喷枪头上，与分别设置燃料喷枪和助燃气体喷枪相比，节省了安装位置，使得有色金属熔炼侧吹炉可以设置较多的喷枪，更好地起到助燃和搅拌的效果，并使原来不宜安装多只喷枪的小型有色金属熔炼侧吹炉，也可以设置多只本发明的喷枪，提高了熔炼的效率和质量。
助燃气体喷口的轴线在以燃料喷口的轴线为中心的分布圆的径向方向，与燃料喷口的轴线可以平行，也可以不平行，和助燃气体喷口的轴线与燃料喷口的轴线平行的状态相比，可以改变助燃气体的搅拌效果，并可以通过调整助燃气体喷口的轴线在以燃料喷口的轴线为中心的分布圆的径向方向与燃料喷口的轴线的角度，改变燃料燃烧区距离喷枪头的距离，适应不同原料和不同熔炼工艺的要求。
助燃气体喷口的轴线在以燃料喷口的轴线为中心的分布圆的切向方向，与燃料喷口的轴线可以平行，也可以不平行，可以形成旋转或具有紊流的助燃气流，改变助燃气体喷口的轴线在以燃料喷口的轴线为中心的分布圆的切向方向与燃料喷口的轴线的角度，可以调整助燃气流旋转的速度，产生不同的搅拌效果，适应不同原料和不同熔炼工艺的要求。
助燃气体喷口的断面形状是矩形，可以用最方便、成本最低的方法加工助燃气体喷口。
助燃气体喷口的断面形状是圆形，可以保证助燃气体喷口具有最大的强度和刚度，并使助燃气流的阻力减小到最低程度，产生最好的搅拌和助燃效果。
助燃气体喷口是拉瓦尔喷口，可以在助燃气体压力一定的情况下，使助燃气体喷口喷出的助燃气流具有最大的速度，产生最大的搅拌效果。
喷枪体和喷枪头的内部，设置有冷却水通道，可以降低喷枪体和喷枪头的温度，保护喷枪体和喷枪头不被熔炉和熔渣层的高温烧熔而损坏。
喷枪体和喷枪头位于熔炉内部的部分，外周表面设有耐火材料层，可以保护在熔炉内部与熔渣层直接接触的喷枪体和喷枪头的表面不被烧熔和在高温下避免氧化损坏，明显提高喷枪体和喷枪头的使用寿命。
在采用侧吹工艺的有色金属熔炉上使用本发明的有色金属熔炼侧吹炉喷枪，可以显著提高有色金属熔炉的熔炼效率，降低能源和氧气消耗，并提高熔炼质量。
附图说明
附图1是本发明有色金属熔炼侧吹炉喷枪的剖视图。
附图2是矩形断面形状的助燃气体喷口的端面图。
附图3是圆形断面形状的助燃气体喷口的端面图。
附图标记列示如下：
1—喷枪体，2—喷枪头，3—耐火材料层，11—燃料通道，12—助燃气体通道，13—冷却水通道，14—燃料输送接口，15—助燃气体输送接口，16—冷却水进口，17—冷却水出口，21—燃料喷口，22—助燃气体喷口。
具体实施方式
本发明的有色金属熔炼侧吹炉喷枪，包括套管结构的喷枪体1和喷枪体前端的喷枪头2，套管结构的中心设有燃料通道11，燃料通道11的外围设有夹层环形通道的助燃气体通道12，助燃气体通道12的外围设有夹层环形通道的冷却水通道13。喷枪头2的中心设有燃料喷口21，燃料喷口21与燃料通道11的前端适配，燃料喷口21的外围设有与夹层环形通道的助燃气体通道12适配的通孔喷口阵列的助燃气体喷口22，助燃气体喷口22的数量通常为几个至十几个，根据熔炼的实际需要，可以等距设置，也可以不等距设置。燃料通道11的后端设有与燃料的气流输送装置相适配的燃料输送接口14，夹层环形通道的助燃气体通道12的后端设有与助燃气体输送装置相适配的助燃气体输送接口15，夹层环形通道的冷却水通道13的后端设有与冷却水输送装置相适配的冷却水进口16，和与冷却水排出装置相适配的冷却水出口17。
助燃气体喷口22的轴线在以燃料喷口21的轴线为中心的分布圆的径向方向，根据不同原料和不同熔炼工艺的要求，有多种设置方式，可以与燃料喷口21的轴线平行，也可以与燃料喷口21的轴线可以平行，也可以不平行，在与燃料喷口21的轴线不平行的情况下，可以采用自喷枪头2的后端向喷枪头2的前端方向，助燃气体喷口22的轴线远离燃料喷口21的轴线的发散的方式，也可以采用自喷枪头的后端向喷枪头的前端方向，助燃气体喷口22的轴线靠近燃料喷口21的轴线的收敛的方式，发散角和收敛角的数值，根据熔炼工艺和熔炼的实际状况决定，通常在0度至30度的范围内选择。
助燃气体喷口22的轴线在以燃料喷口21的轴线为中心的分布圆的切向方向，根据不同原料和不同熔炼工艺的要求，有多种设置方式，可以与燃料喷口21的轴线平行，也可以与燃料喷口21的轴线可以平行，也可以不平行，在与燃料喷口21的轴线不平行的情况下，可以采用自喷枪头2的后端向喷枪头2的前端方向，助燃气体喷口22的轴线相对于燃料喷口21的轴线螺旋设置的方式，根据熔炼的实际需要，各个助燃气体喷口22的轴线可以采用相同的螺旋方向和螺旋角度，也可以采用不同的螺旋方向和不同的螺旋角度，螺旋角度的数值，根据熔炼工艺和熔炼的实际状况决定，通常在0度至60度的范围内选择。
助燃气体喷口22的断面形状，推荐为矩形或圆形，矩形断面的加工成本最低，圆形断面的气流速度损失最小，为减小矩形断面助燃气体喷口的气流速度损失，矩形断面的长、宽比一般不大于1.67，如果需要，助燃气体喷口22的断面形状也可以采用椭圆形、多边形等形状。
助燃气体喷口22采用拉瓦尔喷口时，拉瓦尔喷口发散段的发散角的最佳值为0.5度至5度。
喷枪体1和喷枪头2的外层结构的内部，设置有冷却水通道13，为保证冷却水通道13内能充满冷却水，冷却水进口16设置在喷枪体1的下部，冷却水出口17设置在喷枪体1的上部。
喷枪体1和喷枪头2位于熔炉内部的部分，外周表面设有耐火材料层3。
为保证耐热性和耐磨性，燃料通道11和燃料喷口21通常使用锻制的耐热不起皮钢制造，冷却水通道13通常使用锻制的电解铜制造，喷枪体1和喷枪头2的其余部分通常使用锻制的电解铜或耐热不起皮钢制造。
本发明的有色金属熔炼侧吹炉喷枪，在实施例的基础上，可以有多种不同变换的实施方式，凡是套管结构喷枪中心的燃料管道的外围，设有夹层环形通道的助燃气体通道，喷枪头具有适配于中心管道的燃料喷口和适配于夹层环形通道的助燃气体喷口，助燃气体喷口具有通孔喷口阵列，都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.有色金属熔炼侧吹炉喷枪，包括套管结构的喷枪体和喷枪体前端的喷枪头，所述套管结构的中心管道具有连接燃料输送装置的连接接口，所述套管结构的夹层环形通道具有连接助燃气体的连接接口，其特征在于：喷枪头具有适配于中心管道的燃料喷口和适配于夹层环形通道的助燃气体喷口，所述助燃气体喷口具有通孔喷口阵列。
2.根据权利要求1所述的有色金属熔炼侧吹炉喷枪，其特征在于：所述助燃气体喷口的轴线与燃料喷口的轴线平行，或不平行，在与燃料喷口的轴线不平行的情况下，自喷枪头的后端向喷枪头的前端方向，采用助燃气体喷口的轴线远离燃料喷口的轴线的发散的方式，或助燃气体喷口的轴线靠近燃料喷口的轴线的收敛的方式。
3.根据权利要求1所述的有色金属熔炼侧吹炉喷枪，其特征在于：所述助燃气体喷口的轴线在以燃料喷口的轴线为中心的分布圆的切向方向，与燃料喷口的轴线可以平行，也可以不平行。
4.根据权利要求1所述的有色金属熔炼侧吹炉喷枪，其特征在于：所述助燃气体喷口的断面形状是矩形。
5.根据权利要求1所述的有色金属熔炼侧吹炉喷枪，其特征在于：所述助燃气体喷口的断面形状是圆形。
6.权利要求1所述的有色金属熔炼侧吹炉喷枪，其特征在于：所述助燃气体喷口是拉瓦尔喷口。
7.根据权利要求1所述的有色金属熔炼侧吹炉喷枪，其特征在于：所述喷枪体和喷枪头的内部，设置有冷却水通道。
8.根据权利要求1所述的有色金属熔炼侧吹炉喷枪，其特征在于：所述喷枪体和喷枪头位于熔炉内部的部分，外周表面设有耐火材料层。
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