CN201787818U - 脉动旋风型冶金喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种脉动旋风型冶金喷嘴。它包括由外到内套装在一起的混合物料通道、主工艺富氧空气旋风通道、纯氧通道和燃料通道；其中，主工艺富氧空气旋风通道与二个富氧空气通道连通，双进风富氧空气通道与调节装置连接；燃料通道和纯氧通道分别与脉动装置连接；混合物料通道则与给料装置连接。它结构简单、控制、操作、维护方便、可靠，充分利用流体的势能，运行成本低。

Description

脉动旋风型冶金喷嘴 

技术领域

本实用新型涉及有色冶金技术领域，确切地说涉及一种铜、镍、铅、锌冶金用的脉动旋风型冶金喷嘴。 

背景技术

目前，世界上采用悬浮冶炼工艺的主要有闪速炉，闪速炉的最核心设备是喷嘴，大多数冶炼厂都是采用中央扩散型喷嘴和文丘里喷嘴，这两种喷嘴存在氧利用率低、烟尘发生率高、对炉壁耐火材料冲刷腐蚀严重、承受的热负荷小等缺点，限制了闪速炉优势和产能发挥。随着冶金工业的发展，新冶金工艺和新型喷嘴不断涌现，专利号(200920282330.9)中就公开了一种脉动旋流铜冶炼喷嘴，这型喷嘴是利用工艺风能作动力驱动旋流器，克服了中央扩散型喷嘴和文丘里喷嘴上述的弊端，但在实际应用中存在转速不易控制、旋流器易磨损、长轴易摆动、轴承故障高、工艺风与物料在喷嘴内即混合会造成工艺风通过物料通道外泄等缺点。 

发明内容

本实用新型的目的是为适应冶金工艺的发展，克服现有各型喷嘴的不足，提供一种节能高效的火法冶金用脉动旋风型冶金喷嘴，它是利用旋风原理使通过喷嘴主工艺富氧空气通道的工艺富氧空气成为高速旋转气流，在喷嘴的出口高速旋转气流将由混合物料通道内自由流出的混合物料卷入其中，形成一种高速旋转的气固混合流体；在高速旋转气固混合流体的中心通入脉冲气流使高速旋转气固混合流体产生脉动。在旋流和脉动的双重作用下，气固混合流体中的粒子在轴向上呈螺旋状同时在径向呈往复式运动，使物料颗粒与氧充分、均匀、合理的结合，并能将高旋脉动的气固混合流体在反应器内维持。 

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案： 

一种脉动旋风型冶金喷嘴，它包括由外到内套装在一起的混合物料通道、主工艺富氧空气旋风通道、纯氧通道和燃料通道；其中，主工艺富氧空气旋风通道与至少一个富氧空气通道连通，双进风富氧空气通道与调节装置连接；燃料通道和纯氧通道分别与脉动装置连接；混合物料通道则与给料装置连接。 

所述富氧空气通道有两个，它们对称安装在主工艺富氧空气旋风通道的顶部，外侧沿主工艺富氧空气旋风通道的切线对接，内侧沿气流方向呈渐缩状；两条富氧空气通道上分别安装有调节阀，两个调节阀受同一信号控制，同时动作，具有相同的开度。 

所述调节阀结构为扇形。 

所述套装在一起的混合物料通道、主工艺富氧空气旋风通道、纯氧通道和燃料通道具有同一个圆心和中心线，顶部互不相通，它们的出口为构成阶梯状，它们的进口相互间通过法兰对接。 

所述混合物料通道的进口处安装有给料装置，给料装置为流化给料器。 

所述脉动装置为脉动频率相同的脉动器I和脉动器II。 

本实用新型与常规的文丘里喷嘴和中央扩散型喷嘴不同，本实用新型将物料设置在反应富氧空气的外层，在喷嘴出口以物料包裹反应富氧空气的方式。喷嘴内无需分散风或分矿锥等装置促进物料与反应富氧空气的混合，本实用新型是利用高频脉动旋流的反应富氧空气以及反应富氧空气在炉内受热急速膨胀向外扩张而保证参与反应的粒子间的相互碰撞结合。喷嘴的气室由主工艺富氧空气旋风通道和富氧空气通道组成，为旋风筒结构。为保证旋流体内不出现偏心现象，旋风筒采用对称双进风通道，即两个富氧空气通道(也可为三个或四个或多个在圆周方向均匀布置)。为保证旋流体的旋力，工艺富氧空气都能沿主工艺富氧空气旋风通道的筒壁运行，对称的双进风通道即富氧空气通道沿气流方向采用渐缩形式。为适应不同的作业工况，满足在不同工艺富氧空气量和物料量下喷嘴都能正常工作，富氧空气通道上安装有调节阀，调节富氧空气通道的出口面积，控制富氧空气进入主工艺富氧空气旋风通道的初速度。 

本实用新型在主工艺富氧空气旋风通道的顶部垂直于主工艺富氧空气旋风通道对称设置有富氧空气通道，富氧空气通道的外侧沿主工艺富氧空气旋风通道的切线方向，富氧空气通道的内侧沿富氧空气的运行方向呈渐缩状；在富氧空气通道上安装有可调节阀，调节阀的阀板在富氧空气通道内的启闭保持富氧空气通道的渐缩形状，同时调整富氧空气通道的出口面积。反应用空气或富氧空气通过管道输送至喷嘴，进入喷嘴前平分为两路，分别通过富氧空气通道进入筒状的主工艺富氧空气旋风通道，在筒状的主工艺富氧空气旋风通道内形成旋风，在喷嘴的出口以旋风的方式喷出。混合了造渣溶剂的干燥粉状物料通过输送设备进入到加料喷嘴，进入喷嘴前由流化器进行流化混合，保证物料成分及物料颗粒均匀分布到混合物料通道内。物料沿混合物料通道由喷嘴喷出，在喷嘴出口处即被高速旋转的富氧空气卷入，形成类似龙卷风状的高旋气固混合流体。工业纯氧经过脉动器I，转化为脉冲气流，通过纯氧通道以脉冲的方式进入到高旋气固混合流体的中心，在高旋气固混合流体中心体积变化的松涨作用制造出轴向和径向的脉动紊流，使高旋气固混合流体转换为高频脉动的高速旋转的气固混合流体；同时，受到冶金炉内高温的影响，气固混合流体内的气体受热急速膨胀向外扩张，促使气体粒子和物料粒子在径向上向外运动。在以上脉动、旋风、膨胀扩张的共同作用下， 将从喷嘴内不同通道喷出的工艺富氧空气、工业纯氧和物料转换为一种高频脉动的高速旋转的气固混合流体而进入到冶金炉内。在冶金炉内，当流体被加热到反应所需的温度(物料的着火点)，物料粒子与氧粒子产生剧烈的燃烧(氧化反应)。在这个流体中，轴向上所有粒子向前运动，径向上粒子的运动轨迹呈螺旋状和“S”形。由于流体中径向上的运动是由气体具有的能量提供的，粒子在径向上的运动速度并不相同，物料粒子与氧粒子碰撞结合的机率(反应机率)高，即氧的利用率高；反应后的粒子间碰撞机率高，有利于粒子长大而沉降，烟尘发生率低。同时，由于径向上粒子的运动轨迹呈螺旋状和“S”形，在相同的轴向距离(高度)内，粒子的运动轨迹要比文丘里喷嘴和中央扩散型喷嘴的粒子的运行轨迹长，即在反应器内停留时间长。当氧化反应产生的热量不足以维持生产作业中的热平衡，需要补充热量时，通过在纯氧通道中间插入燃料通道，经过脉动器II在脉动旋流体中央导入燃料，用以保持热平衡。 

本实用新型的有效益果：一是氧利用率高，物料与氧混合均匀，反应完全。二是粒子间的碰撞机率高，利于反应后的沉降，烟尘发生率低。三是产能大，能适应产能大波动的需要，能耗低，投资少。四是反应在脉动旋流体内完成，所需的反应空间小，无回流和反应死区，对炉体耐火材料的冲刷小。五是结构简单、控制、操作、维护方便、可靠，充分利用流体的势能，运行成本低。 

附图说明：

图1是本实用新型的所述的设备结构示意图。 

图2是图1的俯视图。 

其中，1混合物料通道  2主工艺富氧空气旋风通道  3纯氧通道  4燃料通道  5观察清理孔  6富氧空气通道  7流化给料器  8调节阀  9脉动器I  10脉动器II。 

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。 

图1、图2中： 

脉动旋风型冶金喷嘴，是由混合物料通道1、主工艺富氧空气旋风通道2、纯氧通道3、燃料通道4组成的套筒状结构，具有同一个圆心和中心线，顶部互不相通，出口为阶梯状结构，为便于拆装、检修和定位，其进口相互间采用法兰的对接方式。主工艺富氧空气旋风通道2与两个富氧空气管道对接，两条富氧空气管道对称安装在主工艺富氧空气旋风通道2的顶部，外侧沿主工艺富氧空气旋风通道2的切线对接，内侧沿气流方向呈渐缩状；两条管道上分别安装有调节阀8，两个调节阀8受同一信号控制，同时动作，具有相同的开度，阀门 结构为扇形，启闭中保持两条富氧空气通道6的渐缩形状。混合物料通道1的进口处安装有流化给料器7。在主工艺富氧空气旋风通道2的空腔内插入纯氧通道3，纯氧通道3的进口处安装脉动器I9；在纯氧通道3的空腔内插入燃料通道4，燃料通道4的进口处安装脉动器II10；脉动器I9和脉动器II10具有相同的脉动频率。 

本实用新型所述的技术方案并不限制于本实用新型所述的实施例的范围内。本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。 

Claims (6)

1.一种脉动旋风型冶金喷嘴，其特征是，它包括由外到内套装在一起的混合物料通道、主工艺富氧空气旋风通道、纯氧通道和燃料通道；其中，主工艺富氧空气旋风通道与二个富氧空气通道连通，双进风富氧空气通道与调节装置连接；燃料通道和纯氧通道分别与脉动装置连接；混合物料通道则与给料装置连接。

2.如权利要求1所述的脉动旋风型冶金喷嘴，其特征是，所述富氧空气通道有两个，它们对称安装在主工艺富氧空气旋风通道的顶部，外侧沿主工艺富氧空气旋风通道的切线对接，内侧沿气流方向呈渐缩状；两条富氧空气通道上分别安装有调节阀，两个调节阀受同一信号控制，同时动作，具有相同的开度。

3.如权利要求2所述的脉动旋风型冶金喷嘴，其特征是，所述调节阀结构为扇形。

4.如权利要求1所述的脉动旋风型冶金喷嘴，其特征是，所述套装在一起的混合物料通道、主工艺富氧空气旋风通道、纯氧通道和燃料通道具有同一个圆心和中心线，顶部互不相通，它们的出口为构成阶梯状，它们的进口相互间通过法兰对接。

5.如权利要求1或4所述的脉动旋风型冶金喷嘴，其特征是，所述混合物料通道的进口处安装有给料装置，给料装置为流化给料器。

6.如权利要求1所述的脉动旋风型冶金喷嘴，其特征是，所述脉动装置为脉动频率相同的脉动器I和脉动器II。

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