CN112963831A - 一种浸没式顶吹炉复合烧嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浸没式顶吹炉复合烧嘴，包括混合筒，混合筒两端分别为火焰出口端和吊挂端，混合筒内设有中心管、二次风管；中心管的外侧壁上设置有与混合筒内侧壁连接的燃料隔板；二次风管外侧壁上设置有与混合筒内侧壁连接的二次风隔板；混合筒的内侧壁与二次风管的外侧壁之间形成有燃料风通道；二次风管的内侧壁与中心管的外侧壁之间形成有二次风通道；中心管的中部形成有燃料通道；混合筒外侧壁上设置有燃料风接口、二次风接口和燃料接口；混合筒内设置有混合室，各个通道的出口均位于混合室内；混合室上设置有喷嘴。本发明中把烧嘴和二次燃烧风进行复合，提供一种燃烧烧嘴，又提供一种二次燃烧风。

Description

一种浸没式顶吹炉复合烧嘴

技术领域

本发明涉及顶吹炉领域，尤其涉及一种浸没式顶吹炉复合烧嘴。

背景技术

沉浸式顶吹炉配套的烧嘴为保温烧嘴，只有燃烧风通道和燃料通道，保温烧嘴燃烧所需的燃烧风要求流速高，燃烧风的压力高，根据保温所需的热量要求，不需要提供大量的燃烧风，因此，在冶炼过程中，保温烧嘴无法提供烟气二次燃烧所需的足够量的二次燃烧风。

现有的二次风补入方式有两种：

第一种是国外的奥斯麦特工艺技术，通过套筒式喷枪的最外层二次风套管提供；但是这种方式存在以下不足；1、能耗高；外层二次风套筒管内的流速要求非常高，否则二次风套筒容易被高温烧损，因此，二次风的压力要求高，压缩机的能耗大。2、枪筒烧损严重，喷枪寿命短；二次风套筒是在喷枪的最外层，喷出去的二次风在喷枪枪身附近剧烈燃烧，枪筒被火焰烧损严重，喷枪寿命短，维修成本高。3、二次风的补入位置不可调；二次风的喷出口在喷枪的中上部，喷枪在冶炼过程中位置不变，因此，二次风在炉膛内的燃烧点也不没法调整，二次风的补入位置不能根据实际情况调整。

第二种是在炉子出口烟道上开设二次风补入口；这种补入方式存在以下不足:1、二次风口容易被堵塞；为了不破坏烟气的流动和减轻烟道的冲刷，二次风的流速不能过高，因此，二次风口容易被粘渣堵塞。2、烟气二次燃烧不彻底；二次风补入点在炉子出口烟道，烟气温度不高，二次燃烧需要在高温处才能充分燃烧，因此，烟气二次燃烧效率降低，烟道出口烟气中残留有大量的未完全燃烧的物质。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种浸没式顶吹炉复合烧嘴。

本发明的创新点在于把保温烧嘴和二次燃烧风进行复合，提供一种既能用于浸没式顶吹炉保温所需的燃烧烧嘴，又能提供用于浸没式顶吹炉冶炼所需的二次燃烧风。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

作为优选，包括混合筒，所述混合筒的一端为火焰出口端，另一端为吊挂端，所述混合筒内部从内至外依次套设有中心管、二次风管，且中心管的进口端穿出吊挂端；其中所述中心管靠近吊挂端的外侧壁上设置有外圆周与混合筒内侧壁连接的燃料隔板；所述二次风管的外侧壁上设置有外圆周与混合筒的内侧壁连接的二次风隔板，且二次风隔板位于燃料隔板远离吊挂端的一侧；所述混合筒的内侧壁与二次风管的外侧壁之间形成有燃料风通道；所述二次风管的内侧壁与中心管的外侧壁之间形成有二次风通道；所述中心管的中部形成有燃料通道；所述混合筒外侧壁上设置有分别与燃料风通道、二次风通道和燃料通道连通的燃料风接口、二次风接口和燃料接口，且二次风接口位于燃料风接口与燃料接口之间；所述混合筒内位于火焰出口端处设置有混合室，各个通道的出口均位于混合室内；所述混合室上设置有喷嘴。

作为优选，所述喷嘴距离火焰出口端面的距离为L1；所述二次风管端面距离火焰出口端面的距离为L2，且L2≤L1。

作为优选，所述燃料风通道内设置有燃烧风旋流器。

作为优选，所述二次风通道内设置有二次风旋流器。

作为优选，所述燃料接口为圆形，接口直径D3≥10mm。

作为优选，所述二次风接口为圆形，接口直径D2≥25mm。

作为优选，所述燃料风接口为圆形，接口直径D1≥20mm，且D1≤D2。

本发明的有益效果是：

1、本发明中当复合烧嘴处于加热功能时，燃料流体和燃烧风流体被输送至末端混合室进行充分混合，混合后的燃烧物在烧嘴出口被剧烈燃烧；当复合烧嘴处于二次风补加功能时，高度燃烧风流体和低速二次风流体被输送至末端混合室进行充分混合，混合后的二次燃烧风在烧嘴出口被高速旋转喷出至炉膛中，炉膛烟气中未燃烧的成分和二次燃烧风剧烈反应，从而满足浸没式顶吹炉二次燃烧所需的工艺要求。

1、本发明中复合烧嘴使用时，通过升降驱动装置驱动，可以调节复合烧嘴插入炉膛的深度，从而调节二次风在炉膛的补入位置，使二次风在高温段进行燃烧，同时又不破坏炉子的冶炼气氛。

2、本发明中采用二次风旋流器，通过二次风旋流器旋转的二次风是以旋转状态喷出烧嘴，旋转的二次风和烟气旋转紊流很合，二次风和烟气得到充分的混合，二次燃烧反应更充分、更迅速。

3、本发明中采用燃烧风旋流器，燃烧风通过燃烧风旋流器后以高速旋转状态和燃料充分混合，混合氧气后的可燃物一出喷嘴就被燃烧，燃烧产生的火焰也是高速旋转，旋转的高温火焰有利于炉子加热更加均匀，热利用率更高。

4、本发明中的复合烧嘴的燃烧风为高速流体，通过燃烧风冷却烧嘴外筒的高温辐射，烧嘴寿命更长；通过燃烧风的高速旋转喷射，牵引低压二次风的喷出，烧嘴口不会因为二次风压力低而堵塞。

附图说明

图1为本发明的浸没式顶吹炉复合烧嘴结构示意图。

图2为浸没式顶吹炉使用结构示意图。

图中：

1、混合筒；11、烧嘴升降卷扬机；12、钢丝绳；13、滑轮组；14、浸没式顶吹炉；15、复合烧嘴；16、浸没式顶吹喷枪；17、火焰出口端；18、喷枪升降卷扬机；19、高温熔体；2、喷嘴；3、燃烧风旋流器；4、二次风旋流器；5、二次风隔板；6、燃料隔板；7、吊挂端；8、燃烧风接口；81、燃料风通道；9、二次风接口；91、二次风通道；10、燃料接口；101、燃料通道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种浸没式顶吹炉复合烧嘴，包括圆筒形的混合筒1，混合筒1的两端分别为火焰出口端17和吊挂端7，混合烧嘴竖直使用，顶部为吊挂端7。混合筒1的内部从内至外依次套设有中心管、二次风管，且中心管的进口端穿出混合筒1的吊挂端7。中心管靠近靠近吊挂端7的外侧壁上设置有外圆周与混合筒1内侧壁连接的燃料隔板6；二次风管的外侧壁上设置有外圆周与混合筒1的内侧壁连接的二次风隔板5，且二次风隔板5位于燃料隔板6远离吊挂端7的一侧；混合筒1的内侧壁与二次风管的外侧壁之间形成有燃料风通道81；二次风管的内侧壁与中心管的外侧壁之间与燃料隔板6和二次风隔板5之间形成有二次风通道91；中心管的中部形成有燃料通道101；混合筒1外侧壁从上至下设置有分别与燃料风通道81、二次风通道91和燃料通道101连通的燃料风接口、二次风接口9和燃料接口10，且二次风接口9位于燃料隔板6与二次风隔板5之间。

当复合烧嘴15处于加热功能时，燃料流体和燃烧风流体被输送至末端混合室进行充分混合，混合后的燃烧物在烧嘴出口被剧烈燃烧；当复合烧嘴15处于二次风补加功能时，高度燃烧风流体和低速二次风流体被输送至末端混合室进行充分混合，混合后的二次燃烧风在烧嘴出口被高速旋转喷出至炉膛中，炉膛烟气中未燃烧的成分和二次燃烧风剧烈反应，从而满足浸没式顶吹炉14二次燃烧所需的工艺要求。

如图2所示，具体的，在本实施例中，复合烧嘴15吊挂端7设置有吊挂装置，连接钢丝绳12、滑轮组13、烧嘴升降卷扬机11进行垂直升降。烧嘴升降卷扬机11可以调节复合烧嘴15插入炉膛的深度，从而调节二次风在炉膛的补入位置，使二次风在高温段进行燃烧，同时又不破坏炉子的冶炼气氛。通过监控炉子出口的烟气成分，调节二次风流量，使烟气中的可燃物被彻底燃烧完全，炉子排出去的烟气不含有害成分，环保效果更好，且复合烧嘴15二次风的压力远远小于套筒喷枪二次风压力，二次风压缩机需要的功率更小，系统更节能。

如图1所示，喷嘴2距离火焰出口端面的距离为L1，二次风管端面距离火焰出口端面的距离为L2，且L2≤L1，保证燃料被优先喷出烧嘴外。

如图1所示，燃料风通道81内设置有燃烧风旋流器3；燃烧风通过燃烧风旋流器3后以高速旋转状态和燃料充分混合，混合氧气后的可燃物一出喷嘴2就被燃烧，燃烧产生的火焰也是高速旋转，旋转的高温火焰有利于炉子加热更加均匀，热利用率更高。

如图1所示，二次风通道91内设置有二次风旋流器4；通过二次风旋流器4旋转的二次风是以旋转状态喷出烧嘴，旋转的二次风和烟气旋转紊流很合，二次风和烟气得到充分的混合，二次燃烧反应更充分、更迅速。

复合烧嘴15的外层燃烧风为高速流体，通过燃烧风冷却烧嘴外筒的高温辐射，烧嘴寿命更长。通过燃烧风的高速旋转喷射，牵引低压二次风的喷出，烧嘴口不会因为二次风压力低而堵塞。

如图1所示，燃料接口10为圆形，接口直径D3≥10mm；二次风接口9为圆形，接口直径D2≥25mm；燃料风接口为圆形，接口直径D1≥20mm，且D1≤D2。

综上所述，

浸没式顶吹炉复合烧嘴有两个操作模式：加热模式和补风模式。

1、加热模式。当浸没式顶吹炉14的炉温低于500℃时，不能把浸没式顶吹喷枪16投入使用，启动复合烧嘴15的加热模式，利用复合烧嘴15对炉子进行加热升温。烧嘴升降卷扬机11把复合烧嘴15下降至炉内，这时复合烧嘴15的功能是加热升温，只需把燃烧风从燃烧风接口8通过燃料风通道81、燃料从燃料接口10通过燃料通道101分别通入到复合烧嘴15内。调节复合烧嘴15燃烧风的流量，由于复合烧嘴15还没有被点燃，只需把燃烧风的流量调节到点火的流量（≤500m3/h），如果炉内没有明火，要求在复合烧嘴15点火前，丢入一些木材和纸燃烧，保证炉子内有明火，明火是用来点燃复合烧嘴15。继续把复合烧嘴15下降到点火位，通入燃料至复合烧嘴15，如果看到复合烧嘴15喷出火焰，说明复合烧嘴15已经被点燃。如果复合烧嘴15出口没有看到火焰，说明点火失败，要求立即切断燃料，这个操作通过浸没式顶吹炉14自动控制系统自动完成。如果点火失败，先在炉内加入一些柴油、布和木材等可燃物，使炉内的明火更旺。通过燃烧风接口11把复合烧嘴15进一步下降至接近炉底明火上方，再次通入燃料至复合烧嘴15，如果看到复合烧嘴15喷出火焰，说明复合烧嘴15点火成功。点火成功后，继续加大复合烧嘴15燃料流量，相应地燃烧风流量也跟随增加，使复合烧嘴15火焰加大，适合浸没式顶吹炉14所需的烧嘴功率，浸没式顶吹炉14相应地被加热升温。根据浸没式顶吹炉14操作需要关闭复合烧嘴15，先切断复合烧嘴15的流量，接着减少燃烧风的流量，通过电动卷扬升降装置11把烧嘴提到炉顶；在从炉内提出前，必须切断燃烧风的流量。

2、补风模式。当浸没式顶吹炉14处于冶炼操作，喷枪升降卷扬机18已经把浸没式顶吹喷枪16浸没至高温熔体19中。在冶炼过程中，高温熔体产生的烟气中含有大量的未完全燃烧的可燃物，这些可燃物如果不烧掉，排出去的烟气会污染环境，配合浸没式顶吹炉14冶炼操作需要，启动复合烧嘴15的补风模式。复合烧嘴15在处于加热模式的时候，先把浸没式顶吹喷枪16插入炉内，并启动浸没式顶吹喷枪16冶炼操作。当浸没式顶吹喷枪16已经启动冶炼操作，可以把复合烧嘴15无缝切换至补风模式，不需要把复合烧嘴15提出浸没式顶吹炉14外面。复合烧嘴15补风模式的操作为先通入燃烧风高速流体，把燃烧风流量调节至复合烧嘴15冷却所需的流量，从二次风接口9通入二次风至复合烧嘴15，根据浸没式顶吹炉14出口烟气可燃物的残留量进行调节，保证烟气中的可燃物被彻底燃烧完。根据浸没式顶吹炉14冶炼操作实际情况的变化，把复合烧嘴15下降至炉内最接近高温熔体19的位置，使复合烧嘴15二次风能和烟气中的可燃物充分反应。当浸没式顶吹炉14冶炼停止，浸没式顶吹喷枪16从高温熔体19被提出，复合烧嘴15需要从补风模式切换至加热模式，可以无缝切换，切断复合烧嘴15的二次风，把燃烧风的流量适当减小，通入燃料至复合烧嘴15，复合烧嘴15可以被迅速点燃。复合烧嘴15被点燃后，复合烧嘴15由补风模式转入了加热模式。

本复合烧嘴15的二次风需要的压力小、浸没式顶吹炉14能耗低、二次风流量调节范围广、浸没式顶吹炉14热效应更好、烟气二次燃烧更彻底、环保效果好。烧嘴操作简单，不需频繁地把烧嘴提出炉外。

Claims (7)

1.一种浸没式顶吹炉复合烧嘴，包括混合筒，所述混合筒的一端为火焰出口端，另一端为吊挂端，其特征在于，所述混合筒内部从内至外依次套设有中心管、二次风管，且中心管的进口端穿出吊挂端；其中所述中心管靠近吊挂端的外侧壁上设置有外圆周与混合筒内侧壁连接的燃料隔板；

所述二次风管的外侧壁上设置有外圆周与混合筒的内侧壁连接的二次风隔板，且二次风隔板位于燃料隔板远离吊挂端的一侧；

所述混合筒的内侧壁与二次风管的外侧壁之间形成有燃料风通道；

所述二次风管的内侧壁与中心管的外侧壁之间形成有二次风通道；

所述中心管的中部形成有燃料通道；

所述混合筒外侧壁上设置有分别与燃料风通道、二次风通道和燃料通道连通的燃料风接口、二次风接口和燃料接口，且二次风接口位于燃料风接口与燃料接口之间；

所述混合筒内位于火焰出口端处设置有混合室，各个通道的出口均位于混合室内；

所述混合室上设置有喷嘴。

2.根据权利要求1所述的浸没式顶吹炉复合烧嘴，其特征在于，所述喷嘴距离火焰出口端面的距离为L1；所述二次风管端面距离火焰出口端面的距离为L2，且L2≤L1。

3.根据权利要求2所述的浸没式顶吹炉复合烧嘴，其特征在于，所述燃料风通道内设置有燃烧风旋流器。

4.根据权利要求3所述的浸没式顶吹炉复合烧嘴，其特征在于，所述二次风通道内设置有二次风旋流器。

5.根据权利要求1所述的浸没式顶吹炉复合烧嘴，其特征在于，所述燃料接口为圆形，接口直径D3≥10mm。

6.根据权利要求5所述的浸没式顶吹炉复合烧嘴，其特征在于，所述二次风接口为圆形，接口直径D2≥25mm。

7.根据权利要求6所述的浸没式顶吹炉复合烧嘴，其特征在于，所述燃料风接口为圆形，接口直径D1≥20mm，且D1≤D2。

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