CN211233964U - 一种可在线清理炉渣蘑菇头的侧吹熔池熔炼炉喷枪 - Google Patents

一种可在线清理炉渣蘑菇头的侧吹熔池熔炼炉喷枪 Download PDF

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舒绍明
王进
高国兴
李军
张行祥
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Abstract

一种可在线清理炉渣蘑菇头的侧吹熔池熔炼炉喷枪，包括枪头、枪管、基座、尾座；枪头设置有多层孔道结构，将侧吹熔池熔炼炉所需天然气、富氧空气进行分流；枪管在喷枪使用过程中起到气体导流的作用；基座将喷枪整体固定在冶炼炉外壁上，设置有天然气进气管；尾座通过法兰直接连接在基座上，设置有富氧空气进口及在线清渣孔，在线清渣孔上设置有尾座阀。本实用新型采用凝聚性射流原理设计天然气、富氧空气的孔道结构，本实用新型可定期在线清理枪头部位生长的蘑菇头，实现喷枪的长久使用，提高熔池熔炼炉冶炼过程中炉况的稳定性。

Description

一种可在线清理炉渣蘑菇头的侧吹熔池熔炼炉喷枪
技术领域
本发明设计冶金设备制造领域，尤其设计一种侧吹熔池熔炼炉喷枪。
背景技术
近年来，国内自主开发研制的侧吹浸没燃烧熔池熔炼技术（Side．SubmergedCombustion Smelting Process，SSC技术）在冶炼废旧铅酸蓄电池破碎分选后的铅膏上得到广泛应用。该项技术所对应的侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉采用封闭式炉体结构及先进的自动化控制系统，作业现场干净、整洁。2010年SSC技术相继在湖北金洋、豫光金铅、驰宏会泽、湖南华信、骆驼新疆再生资源应用，并建立有相应的侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉。侧吹浸没燃烧熔池熔炼是以多通道侧吹喷枪向熔池内部喷入富氧空气和燃料以向熔池内部直接不热和激烈搅动熔体为特征，不同于其它类型冶炼炉，SSC工艺物料适应性强。当炉料加入熔炼区后，硫酸盐或碳酸盐浸没在上层炉渣熔池中，在喷枪搅拌的作用下与周围熔体快速传热、传质，完成炉料的加热、分解、熔化等过程。
随着SSC技术的工业实践，侧吹炉内部喷枪、枪砖成为了影响其连续稳定运行的关键性因素。在运行生产过程中，侧吹喷枪、枪砖经常出现烧损，直接导致侧吹熔炼炉的停炉。经过长时间的探索、研究发现喷枪在使用过程中其气流喷射区域的炉渣会结成蘑菇头，阻碍气体的正常流动，且受到蘑菇头阻碍的气流会烧损喷枪及枪砖，在喷枪区域呈现凹陷性严重烧损。
发明内容
本发明针对上述现有侧吹熔池熔炼技术上存在的问题及不足，而提供一种可在线清理炉渣蘑菇头的侧吹熔池熔炼炉喷枪，提高喷入炉内富氧空气的推动能力，加强熔池的搅拌，可在线清理枪头部位炉渣蘑菇头，可实现喷枪的长久使用，提高熔池熔炼炉冶炼过程中炉况的稳定性。
本发明的技术方案是：包括由耐高温不锈钢制成的枪头、枪管、基座、与基座连接的尾座，枪管一端与枪头同心轴方向进行无缝焊接；所述枪头包括富氧空气导流管、天然气导流管、喷枪外管，富氧空气导流管内腔为富氧空气中心孔道，多个富氧空气环型分布槽呈环形分布于富氧空气导流管外壁，天然气导流管外壁有多个呈环形分布天然气环型分布槽，富氧空气导流管套于天然气导流管内腔，富氧空气环型分布槽与天然气导流管内壁之间形成多个富氧空气环型分布孔道，天然气导流管套于喷枪外管内腔，天然气环型分布槽与喷枪外管内壁之间形成多个天然气环型分布孔道；所述枪管包括中心孔道导流管、富氧空气枪管、天然气枪管，中心孔道导流管内腔与富氧空气中心孔道相连通，中心孔道导流管套于富氧空气枪管内腔，富氧空气枪管内壁与中心孔道导流管外壁之间形成环状富氧空气腔，环状富氧空气腔与富氧空气环型分布孔道相连通，富氧空气枪管套于天然气枪管内腔，天然气枪管内壁与富氧空气枪管外壁之间形成环状天然气腔；所述基座为中空结构，基座侧面设有与环状天然气腔相连通的天然气进气管，基座前端有台阶螺纹孔，所述台阶螺纹孔包括小台阶孔部、大台阶孔部，天然气枪管端部螺纹连接于大台阶孔部，富氧空气枪管端部穿过大台阶孔部螺纹连接于小台阶孔部；基座后端有富氧空气气室；富氧空气通过管道进入基座内部的富氧空气气室，再通过富氧空气导流通道从枪管流出；天然气进气管、环状天然气腔、天然气环型分布孔道依次连通形成天然气供气通道；所述尾座为筒状结构，尾座内腔经富氧空气气室与富氧空气枪管内腔连通，尾座内腔中有钢纤导向管，尾座侧面设有富氧空气进口，尾座端部为在线清渣孔，在线清渣孔处装有尾座阀。当需要在线清渣时，打开尾座阀门会有部分气体溢出，钢纤从在线清渣孔依次穿过钢纤导向管、中心孔道导流管、富氧空气中心孔道，完成清渣后，拔出钢纤后，关闭尾座阀门，气体不会从尾部溢出。
所述钢纤导向管的中心轴线与中心孔道导流管的中心轴线、富氧空气中心孔道的中心轴线重合。
所述枪头采用310s、316L、316h耐高温不锈钢中的一种，枪头长度为180-400mm。
所述喷枪外管管径为40-50mm，天然气环型分布孔道采用扁平结构，以加强天然气与外管的接触面，增强外管的冷却效果，天然气环型分布孔道为18-24槽，各天然气环型分布孔道总截面积为28-48mm2，富氧空气环型分布孔道为10-16槽，富氧空气中心孔道直径为8-12mm，各富氧空气环型分布孔道截面积与富氧空气中心孔道截面积之和为160-240mm2。
所述富氧空气进口接富氧空气管，富氧空气管中为氧气与压缩空气的混合气体，富氧空气管中氧气的体积浓度在50-85%，富氧空气管供气流量在180-350 Nm3/h，富氧空气管供气压力为0.3-0.45Mpa；天然气进气管接天然气管，天然气管供气流量在40-65Nm3/h，天然气管供气压力为0.2-0.35Mpa。
所述富氧空气进口与枪管的夹角为a，a=135-160°，减少富氧空气流动过程中的动能损失。
所述尾座通过法兰连接在基座上。
相比于公知技术，本发明的有益点在于：
1、枪头采用凝聚性射流原理分布天然气、富氧空气孔道，天然气环型分布孔道与富氧空气环形分布孔道的气流为富氧空气中心孔道气流起到延缓气流衰减作用，提升富氧空气中心孔道气流的冲击力，促进气体对熔池的搅拌；
2、富氧空气中心孔道后端设置有中心孔道导流管，气体在中心孔道导流管上无收缩面阻碍，提升富氧空气中心孔道气流对熔池的冲击力；
3、喷枪尾座设置有在线清渣孔，运行过程中可打开尾座阀，采用长钢钎通入，沿着喷枪的中线清理枪头部位聚结的炉渣蘑菇头。
附图说明
图1是喷枪枪头气体孔道分布图；
图2是喷枪整体结构图；
图中：1、喷枪外管；2、天然气环型分布孔道；3、天然气导流管；4、富氧空气环型分布孔道；5、富氧空气导流管；6、富氧空气中心孔道；7、富氧空气枪管；8、枪头部位；9、天然气枪管；10、中心孔道导流管；11、天然气进口；12、富氧空气进口；13、钢纤导向管；14、尾座阀；15、在线清渣孔；16、炉渣蘑菇头；17、枪砖区域。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明一种可在线清理炉渣蘑菇头的侧吹熔池熔炼炉喷枪及使用方法作进一步详细说明。
图1、2中，本发明包括枪头8、枪管、基座、尾座，枪头8采用特殊耐高温不锈钢材质制成，设置有天然气环型分布孔道2、富氧空气环形分布孔道4、富氧空气中心孔道6，将侧吹熔池熔炼炉所需天然气、富氧空气进行分流。枪管采用普通不锈钢钢材与枪头同心轴方向进行无缝焊接，枪管共有三层管道，分别为天然气枪管9，富氧空气枪管7，中心孔道导流管10，在喷枪使用过程中起到气体导流的作用。枪管设有富氧空气枪管7、天然气枪管9、中心孔道导流管10。基座上设有天然气进气管11，尾座上设有富氧空气进口12、钢纤导向管13、尾座阀14、在线清渣孔15。基座将喷枪整体固定在冶炼炉外壁上，设置有天然气通道11，基座内部空心气室与天然气枪管连接。尾座通过法兰直接连接在基座上，尾座设有富氧空气通道及清理蘑菇头用的在线清渣孔15，富氧空气通道端部为富氧空气进口12，内部设有钢纤导向管13，清理蘑菇头用的孔道上设置有尾座阀14。在线清渣孔孔径为7mm。富氧空气进口12与枪管的夹角为a =145°。
实施例1：
采用上述结构的侧吹熔池熔炼炉喷枪，针对于侧吹炉所使用喷枪外管管径为40mm，其单只喷枪天然气供气流量为45Nm3/h、压力为0.25Mpa，富氧空气供气流量为180Nm3/h、压力为0.3Mpa的工况条件。按照凝聚性射流原理设计的喷枪，天然气环型分布孔道2为18槽，各天然气环型分布孔道2总截面积为28.08mm2，天然气环型分布孔道2的长度为2mm、径向宽度为0.78mm；富氧空气环型分布孔道4为10槽，富氧空气中心孔道6直径为8mm，各富氧空气环型分布孔道4截面积与富氧空气中心孔道6截面积之和为170mm2，富氧空气环型分布孔道4的长度为3.6mm、径向宽度为3.2mm。喷枪外管1的厚度为3.5mm、枪头部位天然气导流管3的厚度为4mm，富氧空气管厚度为3mm，中心孔道导流管10的厚度为3mm，内径为8mm。将加工完成的喷枪安装在侧吹熔池熔炼炉上，整个枪头、枪管被喷枪砖17保护，当通过侧吹熔池熔炼炉DCS系统发现喷枪的气体压力及流量发生变化，打开尾座阀14，采用直径为5mm的钢纤从在线清渣孔15进入，深入至炉渣蘑菇头16进行清理。在实际生产时间中，熔炼炉放渣期间进行定期清理蘑菇头，可实现喷枪的长久使用，提高熔池熔炼炉冶炼过程中炉况的稳定性。
实施例2：
对于侧吹炉所使用喷枪外管管径为45mm，其单只喷枪天然气供气流量为50Nm3/h、压力为0.25Mpa，富氧空气供气流量为200Nm3/h、压力为0.3Mpa的工况条件。按照凝聚性射流原理设计的喷枪，天然气环型分布孔道2为20槽，各天然气环型分布孔道2总截面积为30mm2，天然气环型分布孔道2的长度为2.3mm、径向宽度为0.65mm；富氧空气环型分布孔道4为11槽，富氧空气中心孔道6直径为9mm，各富氧空气环型分布孔道4截面积与富氧空气中心孔道6截面积之和为180mm2，富氧空气环型分布孔道4的长度为3.6mm、径向宽度为2.9mm。喷枪外管1的厚度为3.5mm、枪头部位天然气导流管3的厚度为4mm，富氧空气管厚度为3mm，中心孔道导流管10的厚度为3mm，内径为9mm。将加工完成的喷枪安装在侧吹熔池熔炼炉上，整个枪头、枪管被喷枪砖17保护，当通过侧吹熔池熔炼炉DCS系统发现喷枪的气体压力及流量发生变化，打开尾座阀14，采用直径为5mm的钢纤从在线清渣孔15进入，深入至炉渣蘑菇头16进行清理。在实际生产时间中，熔炼炉放渣期间进行定期清理蘑菇头，可实现喷枪的长久使用，提高熔池熔炼炉冶炼过程中炉况的稳定性。
实施例3：
侧吹炉所使用喷枪外管管径为50mm，其单只喷枪天然气供气流量为65Nm3/h、压力为0.25Mpa，富氧空气供气流量为250Nm3/h、压力为0.3Mpa的工况条件。按照凝聚性射流原理设计的喷枪，天然气环型分布孔道2为24槽，各天然气环型分布孔道2总截面积为40mm2，天然气环型分布孔道2的长度为2.5mm、径向宽度为0.66mm；富氧空气环型分布孔道4为15槽，富氧空气中心孔道6直径为12mm，各富氧空气环型分布孔道4截面积与富氧空气中心孔道6截面积之和为230mm2，富氧空气环型分布孔道4的长度为3.6mm、径向宽度为2.16mm。喷枪外管1的厚度为3.5mm、枪头部位天然气导流管3的厚度为4mm，富氧空气管厚度为3mm，中心孔道导流管10的厚度为3mm，内径为12mm。将加工完成的喷枪安装在侧吹熔池熔炼炉上，整个枪头、枪管被喷枪砖17保护，当通过侧吹熔池熔炼炉DCS系统发现喷枪的气体压力及流量发生变化，打开尾座阀14，采用直径为5mm的钢纤从在线清渣孔15进入，深入至炉渣蘑菇头16进行清理。在实际生产时间中，熔炼炉放渣期间进行定期清理蘑菇头，可实现喷枪的长久使用，提高熔池熔炼炉冶炼过程中炉况的稳定性。
以上结合附图对本发明的具体实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变换。

Claims (6)

1.一种可在线清理炉渣蘑菇头的侧吹熔池熔炼炉喷枪，其特征在于：包括由耐高温不锈钢制成的枪头（8）、枪管、基座、与基座连接的尾座，枪管一端与枪头同心轴方向进行无缝焊接；
所述枪头（8）包括富氧空气导流管（5）、天然气导流管（3）、喷枪外管（1），富氧空气导流管（5）内腔为富氧空气中心孔道（6），多个富氧空气环型分布槽呈环形分布于富氧空气导流管（5）外壁，天然气导流管（3）外壁有多个呈环形分布天然气环型分布槽，富氧空气导流管（5）套于天然气导流管（3）内腔，富氧空气环型分布槽与天然气导流管（3）内壁之间形成多个富氧空气环型分布孔道（4），天然气导流管（3）套于喷枪外管（1）内腔，天然气环型分布槽与喷枪外管（1）内壁之间形成多个天然气环型分布孔道（2）；
所述枪管包括中心孔道导流管（10）、富氧空气枪管（7）、天然气枪管（9），中心孔道导流管（10）内腔与富氧空气中心孔道（6）相连通，中心孔道导流管（10）套于富氧空气枪管（7）内腔，富氧空气枪管（7）内壁与中心孔道导流管（10）外壁之间形成环状富氧空气腔，环状富氧空气腔与富氧空气环型分布孔道（4）相连通，富氧空气枪管（7）套于天然气枪管（9）内腔，天然气枪管（9）内壁与富氧空气枪管（7）外壁之间形成环状天然气腔；
所述基座为中空结构，基座侧面设有与环状天然气腔相连通的天然气进气管（11），基座前端有台阶螺纹孔，所述台阶螺纹孔包括小台阶孔部、大台阶孔部，天然气枪管（9）端部螺纹连接于大台阶孔部，富氧空气枪管（7）端部穿过大台阶孔部螺纹连接于小台阶孔部；基座后端有富氧空气气室；
所述尾座为筒状结构，尾座内腔经富氧空气气室与富氧空气枪管（7）内腔连通，尾座内腔中有钢纤导向管（13），尾座侧面设有富氧空气进口（12），尾座端部为在线清渣孔（15），在线清渣孔（15）处装有尾座阀（14）。
2.根据权利要求1所述的可在线清理炉渣蘑菇头的侧吹熔池熔炼炉喷枪，其特征在于：所述钢纤导向管（13）的中心轴线与中心孔道导流管（10）的中心轴线、富氧空气中心孔道（6）的中心轴线重合。
3.根据权利要求1所述的可在线清理炉渣蘑菇头的侧吹熔池熔炼炉喷枪，其特征在于：所述枪头（8）采用310s、316L、316h耐高温不锈钢中的一种，枪头（8）长度为180-400mm。
4.根据权利要求1所述的可在线清理炉渣蘑菇头的侧吹熔池熔炼炉喷枪，其特征在于：所述喷枪外管（1）管径为40-50mm，天然气环型分布孔道（2）采用扁平结构，天然气环型分布孔道（2）为18-24槽，各天然气环型分布孔道（2）总截面积为28-48mm2，富氧空气环型分布孔道（4）为10-16槽，富氧空气中心孔道（6）直径为8-12mm，各富氧空气环型分布孔道（4）截面积与富氧空气中心孔道（6）截面积之和为160-240mm2。
5.根据权利要求1所述的可在线清理炉渣蘑菇头的侧吹熔池熔炼炉喷枪，其特征在于：所述富氧空气进口（12）与枪管的夹角为a，a=135-160°。
6.根据权利要求1所述的可在线清理炉渣蘑菇头的侧吹熔池熔炼炉喷枪，其特征在于：所述尾座通过法兰连接在基座上。
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