CN107560433A - 闪速炉反应塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闪速炉反应塔，包括：壳体；耐火材料件，耐火材料件铺设在壳体的内侧壁上；多个冷却件，多个冷却件设在壳体上且沿壳体的轴向间隔开布置，在壳体的厚度方向上、每个冷却件的一端与壳体的外侧壁相连，每个冷却件的另一端延伸至耐火材料件内以对耐火材料件降温，冷却件的通道的至少一部分相对于耐火材料件的侧壁的中部向耐火材料件的内端偏置。根据本发明实施例的闪速炉反应塔，可以对靠近反应炉腔的耐火材料件进行快速降温，可以保证壳体内的耐火材料件的温度均匀性，避免耐火材料件的不同区域因温度差较大而发生损坏，从而延长耐火材料件的使用寿命。

Description

闪速炉反应塔

技术领域

本发明涉及冶金设备技术领域，更具体地，涉及一种闪速炉反应塔。

背景技术

相关技术中的闪速炉反应塔的多个铜水套为等间距布置，并且相邻两个铜水套的间距较大，该种结构能适应早期的冶炼过程，但是，随着生产规模的扩大，反应塔内容积热负荷强度越来越高，该种布置方式已不能满足生产要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明提出一种闪速炉反应塔，该闪速炉反应塔的结构简单，各部件连接可靠，装拆方便，使用寿命长，可以满足实际生产要求。

根据本发明实施例的闪速炉反应塔，包括：壳体，所述壳体形成柱状；耐火材料件，所述耐火材料件铺设在所述壳体的内侧壁上；多个冷却件，多个所述冷却件设在所述壳体上且沿所述壳体的轴向间隔开布置，在所述壳体的厚度方向上、每个所述冷却件的一端与所述壳体的外侧壁相连，每个所述冷却件的另一端延伸至所述耐火材料件内以对所述耐火材料件降温，所述冷却件的通道的至少一部分相对于所述耐火材料件的侧壁的中部向所述耐火材料件的内端偏置。

根据本发明实施例的闪速炉反应塔，通过在壳体内的耐火材料件内设置多个沿壳体的轴向间隔开布置的冷却件，并将冷却件的通道的至少一部分相对于耐火材料件的侧壁的中部向耐火材料件的内侧偏置，可以对靠近反应炉腔的耐火材料件进行快速降温，可以保证壳体内的耐火材料件的温度均匀性，减小不同区域的温度偏差，避免耐火材料件的不同区域因温度差较大而发生损坏，从而延长耐火材料件的使用寿命，保证闪速炉反应塔的正常工作。该闪速炉反应塔的结构简单，各部件连接可靠，装拆方便，使用寿命长。

另外，根据本发明实施例的闪速炉反应塔,还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述反应塔内的下部为反应集中区，邻近所述反应集中区的相邻两个所述冷却件之间的轴向间距小于远离所述反应集中区的相邻两个所述冷却件之间的轴向间距。

根据本发明的一个实施例，沿所述壳体的轴向从上至下、相邻两个所述冷却件的轴向距离逐渐减小。

根据本发明的一个实施例，邻近所述反应集中区的相邻两个所述冷却件中心的轴向间距为D1，270mm≤D1≤300mm。

优选地，D1＝290mm。

根据本发明的一个实施例，远离所述反应集中区的相邻两个所述冷却件中心的轴向间距为D2，385mm≤D2≤420mm。

优选地，D2＝390mm。

根据本发明的一个实施例，所述冷却件在所述壳体的轴向上的高度为H，75mm≤H＜80mm。

优选地，所述冷却件在所述壳体的轴向上的高度H为76mm。

根据本发明的一个实施例，所述冷却件形成环形，所述壳体的内表面中除去所述冷却件所占的区域均设有所述耐火材料件，所述冷却件伸入所述壳体内的长度小于等于所述耐火材料件的厚度。

根据本发明的一个实施例，所述冷却件伸入所述壳体的长度为L，所述耐火材料件的厚度为T，L/T＝0.9-1。

根据本发明的一个实施例，所述冷却件为铜水套。

根据本发明的一个实施例，所述壳体为钢材料件，每个所述冷却件的上下两侧分别设有法兰，所述冷却件通过法兰固定在所述壳体上。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的闪速炉反应塔的局部结构示意图。

附图标记：

100：闪速炉反应塔；

10：壳体；11:反应炉腔；

20：耐火材料件；

30：冷却件；

40：法兰；

50：连接件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

相关技术中的闪速炉反应塔的多个铜水套为等间距布置，并且相邻两个铜水套的间距较大，该种结构能适应早期的冶炼过程，但是，随着生产规模的扩大，反应塔内容积热负荷强度越来越高，该种布置方式已不能满足生产要求，因此需要对闪速炉反应塔的结构尺寸进行优化。

为此，本发明提出一种闪速炉反应塔，该闪速炉反应塔的结构简单，各部件连接可靠，装拆方便，使用寿命长，可以满足实际生产要求。

下面结合附图1具体描述根据本发明实施例的闪速炉反应塔100。

根据本发明实施例的闪速炉反应塔100包括壳体10、耐火材料件20和多个冷却件30。具体而言，壳体10形成柱状，耐火材料件20铺设在壳体10的内侧壁上，多个冷却件30设在壳体10上且沿壳体10的轴向间隔开布置，在壳体10的厚度方向上、每个冷却件30的一端与壳体10的外侧壁相连，每个冷却件30的另一端延伸至耐火材料件20内以对耐火材料件20降温，冷却件30的通道(未示出)的至少一部分相对于耐火材料件20的侧壁的中部向耐火材料件20的内端偏置。

换言之，该闪速炉反应塔100主要由壳体10、耐火材料件20和多个冷却件30组成。其中，壳体10形成沿竖直方向(如图1所示的上下方向)延伸的柱状，壳体10内限定有沿其轴向延伸的容纳腔，壳体10的内壁设有耐火材料件20以使设有耐火材料件20的壳体10限定出反应炉腔11，通过在壳体10的内壁上设置耐火材料件20，既可以增加闪速炉反应塔100的壳体10的耐火强度，又可以增加壳体10的厚度，从而提升壳体10的结构强度。

进一步地，壳体10上设有多个间隔开布置的冷却件30，且相邻两个冷却件30中心的轴向间距为D，每个冷却件30的一端可以通过连接件50固定在壳体10的外侧壁上，每个冷却件30的另一端沿壳体10的径向延伸且延伸至耐火材料件20内，具体地，每个冷却件30的插入耐火材料件20的长度小于等于耐火材料件20在壳体10的径向上的厚度，当该闪速炉反应塔100工作时，多个冷却件30既可以对壳体10以及壳体10内的耐火材料件20进行降温，避免壳体10、耐火材料件20因温度过高而损坏，又可以对耐火材料件20起到承托作用，保证闪速炉反应塔100的结构稳定性。

可选地，每个冷却件30可以形成环形板件或者扇形板件，每个冷却件30内设有通道，且在壳体10的径向上、通道的至少一部分邻近耐火材料件20的内壁面设置，以对耐火材料件20的靠近反应炉腔11的部分进行快速降温，闪速炉反应塔100在工作时，可以向冷却件30的通道内通入冷却液，以使冷却液在冷却件30的通道内循环流动，达到降低耐火材料件20的温度的目的。

由此，根据本发明实施例的闪速炉反应塔100，通过在壳体10内的耐火材料件20内设置多个沿壳体10的轴向间隔开布置的冷却件30，并将冷却件30的通道的至少一部分相对于耐火材料件20的侧壁的中部向耐火材料件20的内侧偏置，可以对靠近反应炉腔11的耐火材料件20进行快速降温，可以保证壳体10内的耐火材料件20的温度均匀性，减小不同区域的温度偏差，避免耐火材料件20的不同区域因温度差较大而发生损坏，从而延长耐火材料件20的使用寿命，保证闪速炉反应塔100的正常工作。该闪速炉反应塔100的结构简单，各部件连接可靠，装拆方便，使用寿命长。

其中，根据本发明的一个实施例，反应塔100内的下部为反应集中区，邻近反应集中区的相邻两个冷却件30之间的轴向间距小于远离反应集中区的相邻两个冷却件30之间的轴向间距。

也就是说，由于反应塔100的壳体10内的下部为反应集中区，因此，在壳体10内的反应炉腔11中，位于上部的区域的温度较低，而位于下部的区域的温度较高，为了保证反应炉腔11中的不同区域内的耐火材料件20的温度均匀，可以在邻近反应集中区的位置设置间隔距离较密集的冷却件30，而在远离反应集中区的位置设置间隔距离较大的冷却件30。

该闪速炉反应塔100在工作时，可以向多个冷却件30的通道内通入冷却液，由于远离反应集中区的冷却件30的间隔较大，而邻近反应集中区的冷却件30的间隔较小，多个冷却件30可以减小不同区域耐火材料件20的温度偏差，避免耐火材料件20的不同区域因温度差较大而发生损坏，从而延长耐火材料件20的使用寿命。

优选地，根据本发明的一个实施例，沿壳体10的轴向从上至下、相邻两个冷却件30的轴向距离逐渐减小。例如，从上至下、相邻两个冷却件30的轴向距离可以以一定规律逐渐减小，既可以保证结构的紧凑性，又可以保证壳体10内的耐火材料件20的温度均匀性，减小不同区域的温度偏差，避免耐火材料件20的不同区域因温度差较大而发生损坏，从而延长耐火材料件20的使用寿命。

可选地，根据本发明的一个实施例，邻近反应集中区的相邻两个冷却件30中心的轴向间距为D1，270mm≤D1≤300mm。例如，邻近反应集中区的相邻两个冷却件30中心的轴向间距D1可以为270mm、290mm或者300mm，既可以满足耐火材料件20的铸造要求，又可以避免耐火材料件20的成本过高。

可选地，根据本发明的一个实施例，远离反应集中区的相邻两个冷却件30中心的轴向间距为D2，385mm≤D2≤420mm。例如，远离反应集中区的相邻两个冷却件30中心的轴向间距D2可以为385mm、390mm或者420mm等，满足耐火材料件20的铸造要求，提高反应炉腔11内的耐火材料件20的耐高温强度，延长闪速炉反应塔100的使用寿命。

由此，通过对相邻两个冷却件30中心的轴向间距进行优化，并根据距离反应集中区的距离调整相邻两个冷却件30的距离，既可以保证耐火材料件20的温度均匀性，防止耐火材料件20发生损坏，保证耐火材料件20的使用可靠性，延长耐火材料件20的使用寿命，又可以节约成本，满足实际的生产要求。

进一步地，冷却件30在壳体10的轴向上的高度为H，75mm≤H＜80mm。优选地，冷却件30在壳体10的轴向上的高度H为75mm、76mm、或79mm。例如，若冷却件30在壳体10的轴向上的高度H为76mm时，可以将靠近反应集中区的相邻两个冷却件30的内侧设置为214mm，将远离反应集中区的相邻两个冷却件30的内侧间距设置为314mm，使得不同区域内的相邻两个冷却件30中心的轴向间距满足上述关系，既可以满足实际的生产要求，又可以降低成本。

在本发明的一些具体实施方式中，冷却件30形成环形，壳体10的内表面中除去冷却件30所占的区域均设有耐火材料件20，冷却件30伸入壳体10内的长度小于等于耐火材料件20的厚度。

参照图1，壳体10由多段沿上下方向延伸的柱状体组成，每段柱状体的内壁面上均设有一定厚度的耐火材料件20，冷却件30形成环形板件且设在相邻两个柱状体之间，具体地，冷却件30的外端的上表面和下表面分别通过连接件50固定在壳体10上，而冷却件30的内端的上表面和下表面分别与耐火材料件20相邻，在壳体10的径向上、冷却件30的伸入壳体10内的长度小于等于耐火材料件20的厚度，即冷却件30的内径尺寸大于等于耐火材料件20的内径尺寸，而冷却件30的外径尺寸大于壳体10的外径尺寸，既可以保证冷却件30可以稳定地安装在壳体10上，又可以使冷却件30对耐火材料件20的降温效果达到最大化，保证耐火材料件20的使用可靠性。

优选地，根据本发明的一个实施例，冷却件30伸入壳体10的长度为L，耐火材料件20的厚度为T，L/T＝0.9-1。例如，冷却件30伸入壳体10内的长度可以与耐火材料件20的厚度相等，也可以为耐火材料件20的厚度的0.9倍、0.95倍、0.99倍等，这样可以保证冷却件30在壳体10的径向上对耐火材料件20进行充分降温，提高耐火材料件20的使用可靠性，延长耐火材料件20的使用寿命。

可选地，冷却件30为铜水套。具体地，可以根据壳体10的尺寸以及耐火材料件20的厚度选择规格合适的铜水套，尽可能在保证结构强度的基础上，提高热交换面积，从而提高铜水套对耐火材料件20的冷却效果。

有利地，根据本发明的一个实施例，壳体10为钢材料件，每个冷却件30的上下两侧分别设有法兰40，冷却件30通过法兰40固定在壳体10上。

具体地，如图1所示，在本实施例中，每个冷却件30形成环形板件，且每个冷却件30的外端的上表面和下表面均设有法兰40，其中，位于冷却件30的上方的法兰40与上一段柱状体的下端相连，位于冷却件30的下方的法兰40与下一段柱状体的上端相连，冷却件30的上下两侧的两个法兰40通过连接件50固定在一起，从而实现冷却件30与壳体10的连接，该种方式的结构简单，装拆方便，可制造性强，连接可靠，可以满足实际的生产要求。

下面结合多个实施例具体描述根据本发明实施例闪速炉反应塔100。

如图1所示，整个闪速炉反应塔100主要由壳体10、耐火材料件20、多个铜水套30、多个法兰40、多个连接件50(例如螺栓和螺母)组成。其中，反应塔100的壳体10形成沿竖直方向延伸的柱状，且壳体10由厚度为30mm-50mm的钢板焊接而成，铜水套通过法兰40和螺栓螺母固定在钢结构壳体10上，壳体10内相邻两个铜水套之间填充耐火材料。为了更好的冷却耐火材料件20，壳体10内部铜水套插入的长度L为耐火材料件20的厚度T的90％-100％最佳。考虑到反应塔100内不同区域的容积热强度不同，由于反应塔100下部为反应集中区，该处容积热负荷更高，因此该区域的相邻两个铜水套的间距D1要求更小，具体地，相邻两个铜水套的中心间距D1控制在270mm-300mm范围内，而对于反应塔100上部，相邻两个铜水套的中心间距D2控制在385mm-420mm范围内，从而满足生产要求，考虑到铜水套的铸造要求以及成本，铜水套的高度H控制在75mm～80mm间最佳。

实施例一

在本实施例中，铜水套在壳体10轴向上的厚度H为76mm，反应塔100下部的反应集中区内相邻两个铜水套内侧的间距控制在194mm-224mm，例如，反应集中区内相邻两个铜水套内侧的间距可以为214mm，因此，反应集中区内的相邻两个铜水套之间的中心间距满足在270mm≤D1≤300mm的条件；而反应塔100上部的相邻两个铜水套内侧的间距控制在309mm-344mm，例如，远离反应集中区的相邻两个铜水套内侧的间距为314mm，因此，该区域中的相邻两个铜水套之间的中心间距满足385mm≤D2≤420mm。

实施例二

在本实施例中，铜水套在壳体10轴向上的厚度H为79mm，反应塔100下部的反应集中区内相邻两个铜水套内侧的间距控制在191mm-221mm，因此，反应集中区内的相邻两个铜水套之间的中心间距满足在270mm≤D1≤300mm的条件；而反应塔100上部的相邻两个铜水套内侧的间距控制在306mm-341mm，因此，该区域中的相邻两个铜水套之间的中心间距满足385mm≤D2≤420mm。

由此，根据本发明实施例的闪速炉反应塔100，通过在壳体10内的耐火材料件20内设置多个沿壳体10的轴向间隔开布置的冷却件30，并将冷却件30的通道的至少一部分相对于耐火材料件20的侧壁的中部向耐火材料件20的内侧偏置，可以对靠近反应炉腔11的耐火材料件20进行快速降温，可以保证壳体10内的耐火材料件20的温度均匀性，减小不同区域的温度偏差，避免耐火材料件20的不同区域因温度差较大而发生损坏，从而延长耐火材料件20的使用寿命，保证闪速炉反应塔100的正常工作。

再者，通过对相邻两个冷却件30中心的轴向间距进行优化，并根据距离反应集中区的距离调整相邻两个冷却件30的距离，既可以保证耐火材料件20的温度均匀性，防止耐火材料件20发生损坏，保证耐火材料件20的使用可靠性，延长耐火材料件20的使用寿命，又可以节约成本，满足实际的生产要求。该闪速炉反应塔100的结构简单，各部件连接可靠，装拆方便，使用寿命长。

根据本发明实施例的闪速炉反应塔100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种闪速炉反应塔，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体形成柱状；

耐火材料件，所述耐火材料件铺设在所述壳体的内侧壁上；

多个冷却件，多个所述冷却件设在所述壳体上且沿所述壳体的轴向间隔开布置，在所述壳体的厚度方向上、每个所述冷却件的一端与所述壳体的外侧壁相连，每个所述冷却件的另一端延伸至所述耐火材料件内以对所述耐火材料件降温，所述冷却件的通道的至少一部分相对于所述耐火材料件的侧壁的中部向所述耐火材料件的内端偏置。

2.根据权利要求1中所述的闪速炉反应塔，其特征在于，所述反应塔内的下部为反应集中区，邻近所述反应集中区的相邻两个所述冷却件之间的轴向间距小于远离所述反应集中区的相邻两个所述冷却件之间的轴向间距。

3.根据权利要求2中所述的闪速炉反应塔，其特征在于，沿所述壳体的轴向从上至下、相邻两个所述冷却件的轴向距离逐渐减小。

4.根据权利要求2中所述的闪速炉反应塔，其特征在于，邻近所述反应集中区的相邻两个所述冷却件中心的轴向间距为D1，270mm≤D1≤300mm。

5.根据权利要求4中所述的闪速炉反应塔，其特征在于，D1＝290mm。

6.根据权利要求2中所述的闪速炉反应塔，其特征在于，远离所述反应集中区的相邻两个所述冷却件中心的轴向间距为D2，385mm≤D2≤420mm。

7.根据权利要求6中所述的闪速炉反应塔，其特征在于，D2＝390mm。

8.根据权利要求1中所述的闪速炉反应塔，其特征在于，所述冷却件在所述壳体的轴向上的高度为H，75mm≤H＜80mm。

9.根据权利要求8中所述的闪速炉反应塔，其特征在于，所述冷却件在所述壳体的轴向上的高度H为76mm。

10.根据权利要求1中所述的闪速炉反应塔，其特征在于，所述冷却件形成环形，所述壳体的内表面中除去所述冷却件所占的区域均设有所述耐火材料件，所述冷却件伸入所述壳体内的长度小于等于所述耐火材料件的厚度。

11.根据权利要求1或10中所述的闪速炉反应塔，其特征在于，所述冷却件伸入所述壳体的长度为L，所述耐火材料件的厚度为T，L/T＝0.9-1。

12.根据权利要求1-10中任一项所述的闪速炉反应塔，其特征在于，所述冷却件为铜水套。

13.根据权利要求1-10中任一项所述的闪速炉反应塔，其特征在于，所述壳体为钢材料件，每个所述冷却件的上下两侧分别设有法兰，所述冷却件通过法兰固定在所述壳体上。