CN212864822U - 一种熔融还原炉燃烧室 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种熔融还原炉燃烧室，属于熔融还原炉设备技术领域。该熔融还原炉燃烧室包括圆柱状结构的燃烧室主体，燃烧室主体的顶部设有缩径结构，燃烧室主体的炉壁设有燃料喷射管，燃料喷射管用于将外部燃料喷射至燃烧室主体内；燃烧室的炉壁包括炉壳，炉壳内侧覆盖有双层冷却管道，双层冷却管道中相邻的冷却管道错位分布，双层冷却管道之间及双层冷却管道与炉壳之间通过耐火材料浇注料相连；双层冷却管道远离炉壳的侧壁设有锚固件。该熔融还原炉燃烧室具有耐热性能强、保温性能好、成本低、耐冲击性能强、安全性高、使用寿命长、稳定性高的技术效果。

Description

一种熔融还原炉燃烧室

技术领域

本申请涉及一种熔融还原炉燃烧室，属于熔融还原炉设备技术领域。

背景技术

熔融还原炉(SRV)主要包括燃烧室、反应室和煤气室，燃烧室主要将反应室产生的SRV炉煤气(CO、H₂)燃料燃烧，SRV炉煤气燃烧产生的2000℃以上高温气流携带的热量为熔融还原反应提供能量。熔融还原炉的燃烧室内部温度一般达到1800℃以上，燃烧核心区域达2000℃以上。

原SRV反应炉燃烧室的炉壁，由铝铬锆砖层120mm、氧气铝空心球浇注料层150mm、耐火纤维层10mm构成，在通过三层耐火材料阻隔后，表面散热温度达到200-400℃，既浪费热量，又影响产品质量和操作人员的安全。

燃气室装置承受着很高的热量辐射，同时产生的高温烟气量达到140000-180000Nm3/h，气流速度较快，对燃气室、煤气室等装置有较强的冲刷。燃烧室作为熔融还原炉重要的组成部分，炉内承受60-80kPa的压力，现有的燃烧室内燃烧的高温区间大，且受炉型限制，燃烧室空间小，对燃烧室炉壁热冲击大，易发生炉壳烧穿事件，影响设备的使用寿命，造成严重的安全隐患。因此，燃烧室装置的稳定性能将直接关系到熔融还原的冶炼效率，也是安全生产的重要保障。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种耐热性能强、保温性能强、成本低、耐冲击性能强、安全性高、使用寿命长、稳定性高的熔融还原炉燃烧室。

本申请提供了一种熔融还原炉燃烧室，包括圆柱状结构的燃烧室主体，所述燃烧室主体的顶部设有缩径结构，所述燃烧室主体的炉壁设有燃料喷射管，所述燃料喷射管用于将外部燃料喷射至燃烧室主体内；

所述燃烧室的炉壁包括炉壳，所述炉壳内侧覆盖有双层冷却管道，双层冷却管道中相邻的冷却管道错位分布，所述双层冷却管道之间及双层冷却管道与炉壳之间通过耐火材料浇注料相连；

所述双层冷却管道远离炉壳的侧壁设有锚固件。

可选地，所述锚固件为锚固钉。

可选地，所述锚固钉垂直固定在所述双层冷却管道上；

所述锚固钉的直径为5-10mm,长30-50mm。

进一步地，所述锚固钉均匀的焊接在双层冷却管道的侧壁上。

在生产过程中，熔融还原炉内的炉渣冷却后，通过锚固钉挂在炉壳的内侧，形成炉渣层，炉渣层的厚度一般在80-120mm，炉渣层的形成进一步强化了燃烧室的耐热能力，并减少了熔融炉渣直接对双层冷却水管的侵蚀，安全性高，同时降低了设备的投入成本；双层冷却水管的设置，加强了燃烧室的冷却能力，降低了热量的损失。

可选地，所述双层冷却管道任意相邻的三个冷却管道呈正三角形排布，任意相邻的两个冷却管道之间的距离不大于15mm。

进一步地，任意相邻的两个冷却管道之间的距离不大于10mm。

任意相邻的三个冷却管道呈正三角形排布，三角形排布具有稳定性，进一步提高了炉壁的耐冲击能力。

可选地，所述燃料喷射管至少包括一对原燃料喷射管，所述原燃料喷射管贯穿所述燃烧室主体的炉壁，且每对原燃料喷射管关于燃烧室中轴线对称分布，所述原燃料喷射管自燃烧室主体外部至内部向下倾斜，所述原燃料喷射管与炉壁之间的夹角α为30°-70°,所述原燃料喷射管的长度为4-7m。

在本实施方式中，燃烧室主体的直径8-12m，高10-15m，炉壳厚度为30mm-40mm，冷却水管直径60-100mm，壁厚10-15mm，炉壁整体厚度150-240mm。

可选地，所述原燃料喷射管与炉壁之间的夹角α为40°-70°,所述原燃料喷射管的长度为5-7m。

更进一步地，所述原燃料喷射管与炉壁之间的夹角α为50°-70°,所述原燃料喷射管的长度为5-6.5m。

使得熔融还原炉中煤气均匀稳定的汇集在燃烧室燃烧核心区，从而提高核心区温度，并减少对炉壁的热冲击。

可选地，包括两对原燃料喷射管，所述原燃料喷射管均匀的分布在燃烧室主体的炉壁，且两对原燃料喷射管在燃烧室主体的同一高度设置。

可选地，所述燃料喷射管还包括至少一对天然气喷射管，所述天然气喷射管设在原燃料喷射管的上方。

作为一种实施方式，燃料喷射管还包括一对天然气喷射管，天然气喷射管设在任意一对原燃料喷射管的正上方，天然气喷射管与原燃料喷射管之间的距离在1.2-2.2m之间。

天然气喷射管相对原燃料喷射管相对较短较细，设置在原燃料喷射管上方能有效的防止正常生产时炉内剧烈反应的炉渣铁水对天然气喷射管造成伤害；天然气喷射管主要在非正常生产模式下使用，原燃料喷射管用于喷吹原燃料至熔池中，天然气喷射管用于喷吹天然气加热熔池，该高度有助于天然气火焰高温区接近于熔池表面。

进一步地，天然气喷射管与原燃料喷射管之间的距离为1.4m。

可选地，所述燃烧室的炉壁从底部至顶部分为若干段，每段按照相同的弧度分为若干个区，每个区内设有一个双层冷却管道，每个双层冷却管道设有一个进液口和出液口。

双层冷却管道的进液口和出液口处与外界的接头处均安装有流量计、温度计及流量调节阀。

通过分段分区可准确的掌控设备的冷却水流量和温度，发生意外事故及时反应，防止冷却水不足、炉体烧穿事故发生。同时便于在事故发生后，及时判断漏点，并进行紧急处理，防止发生更严重的安全事故。

可选地，所述缩径结构呈圆台状结构，所述圆台状缩颈结构的坡度为30°-60°。

进一步地，所述圆台状缩颈结构的坡度为30°-50°。

坡度的设置，可降低燃烧烟气对燃烧室顶部的煤气室的直接冲击。

本申请能产生的有益效果包括但不限于：

1.本申请所提供的熔融还原炉燃烧室，通过双层冷却管道、耐火材料浇筑料、炉壳及通过锚固件挂在双层冷却管道内侧表面的炉渣层，降低了燃烧室炉壁的散热量，提高了保温性能和耐热性能，炉渣层的形成保护了双层冷却水管，延长了燃烧室的使用寿命，同时降低了设备的投入成本。

2.本申请所提供的熔融还原炉燃烧室，其原燃料喷射管自燃烧室主体外部至内部向下倾斜，使得熔融还原炉中煤气均匀稳定的汇集在燃烧室燃烧核心区，从而提高核心区温度，并减少对炉壁的热冲击。

3.本申请所提供的熔融还原炉燃烧室，通过对双层冷却管道分段分区可准确的掌控设备的冷却水流量和温度，发生意外事故及时反应，防止冷却水不足、炉体烧穿事故发生。同时便于在事故发生后，及时判断漏点，并进行紧急处理，防止发生更严重的安全事故。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例涉及的熔融还原炉燃烧室结构主视截面图；

图2为图1中A结构的放大示意图；

图3为图1的俯视图；

图4为双层冷却水管局部图。

部件和附图标记列表：

1、燃烧室，11、燃烧室主体，12、缩颈结构，

21、原燃料喷射管，22、天然气喷射管，

31、双层冷却管道，311、第一层冷却管道，312、第二层冷却管道，32、耐火材料浇注料，33、炉壳，

4、锚固钉，α、原燃料喷射管与炉壁之间的夹角，

5、煤气室，51、煤气室出口。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

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一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请的实施例公开了一种熔融还原炉燃烧室,参考图1-4包括圆柱状的燃烧室主体11，燃烧室主体11的顶部设有缩径结构12，燃烧室主体11的炉壁设有燃料喷射管，燃料喷射管用于将外部燃料喷射至燃烧室主体11内进行燃烧，燃烧室的炉壁包括炉壳33，炉壳33内侧覆盖有双层冷却管道31，双层冷却管道31中相邻的冷却管道错位分布，双层冷却管道31中的冷却管道之间及双层冷却管道31与炉壳33之间通过耐火材料浇注料相连；双层冷却管道31远离炉壳的侧壁设有锚固件。

在本实施方式中，燃烧室1的直径8m-12m，高10m-15m，炉壳厚度为30mm-40mm，双层冷却管道直径60mm-100mm，双层冷却管道壁厚10mm-15mm，炉壁整体厚度150mm-240mm。

具体地，参考图2锚固件为锚固钉4，锚固钉4垂直固定在双层冷却管道31上，且均匀的焊接在双层冷却管道31靠近燃烧室1内部的内侧壁上，锚固钉4的直径为5-10mm,长30-50mm。在生产过程中，熔融还原炉内的炉渣冷却后，通过锚固钉4挂在炉壳33的内侧，形成炉渣层，炉渣层的厚度一般在80-120mm，炉渣层的形成进一步强化了燃烧室1的耐热能力，并保护了双层冷却管道，同时降低了设备的投入成本。

耐火材料浇注料使用高铝质耐火浇注料，其中Al₂O₃>90％,SiO₂＝5-8％,体积密度>3.2g/cm³。

具体地，参考图2，双层冷却管道31包括第一冷却管道311和第二冷却管道312，相邻的第一冷却管道311与其之间的第二冷却管道312，或者相邻的第二冷却管道312与其之间的第一冷却管道311呈正三角形排布，任意相邻的两个冷却管道之间的距离不大于10mm，以使双层冷却管道覆盖整个炉壁，第一冷却管道311和第二冷却管道312分别沿炉壁的周向分布。任意相邻的三个冷却管道呈正三角形排布，三角形排布具有稳定性，进一步提高了燃烧室炉壁的耐冲击能力。

具体地，参考图1和图3，燃料喷射管包括至少一对原燃料喷射管21，在本实施方式中设置两对原燃料喷射管21，原燃料喷射管21均匀的分布在燃烧室主11的炉壁，且两对原燃料喷射管21在燃烧室主体11的同一高度设置，原燃料喷射管21贯穿燃烧室主体11的炉壁，且每对原燃料喷射管21关于燃烧室1的中轴线对称分布，原燃料喷射管21自燃烧室主体11外部至内部向下倾斜，原燃料喷射管21与炉壁之间的夹角α为30°-70°,原燃料喷射管21的长度为4-7m。优选地，原燃料喷射管21与炉壁之间的夹角α为40°-70°,原燃料喷射管21的长度为5-7m。更优选地，原燃料喷射管21与炉壁之间的夹角α为50°-70°,原燃料喷射管21的长度为5-6.5m。如此设置，使得熔融还原炉中煤气均匀稳定的汇集在燃烧室1的燃烧核心区，从而提高核心区温度，并减少对炉壁的热冲击。

在本实施方式中，原燃料喷射管21与炉壁的交界处位于燃烧室1底部基准线上1.0-1.4m处，原燃料喷射管21在炉壳33外的长度为1.0-1.2m，在燃烧室1内的长度为4.0-5.8m，此外，原燃料喷射管21与炉壁交界处的上方1.2-2.2m处至少设有一对天然气喷射管22，若天然气喷射管22靠上，那么天然气燃烧的中心燃烧区(火焰高温区)会偏上，而天然气喷射管22主要作用适用于加热下部参与反应原燃料(原燃料喷射管喷出的)、炉渣、铁水等物质，若天然气喷射管22偏下，则容易被高温的熔渣铁水等物质磨损或者烧熔，因此取1.2-2.2m的安全区间。作为一种实施方式，天然气喷射管22位于原燃料喷射管21与炉壁交界处的上方1.4m处，燃烧室1外的长度0.6-0.8m，燃烧室1内的长度3.2-4m。

参考图4，燃烧室1的炉壁从底部至顶部分为若干段，每段按照相同的弧度分为若干个区，每个区内设有一个双层冷却管道31，每个双层冷却管道31设有一个进液口和出液口，炉壁从下至上每隔1-2m可分为1段、2段、3段、4段、5段、6段(缩颈结构处)，每段均为可按照30°、45°、60°、90°的角度灵活分为12个区、8个区、6个区、4个区。作为一种实施方式，参考图4，每段按照45°分为8个区，每个区内设置一个独立的双层冷却水道31。双层冷却管道31的进液口和出液口与外界的接头处均安装有流量计、温度计及流量调节阀。通过分段分区可准确的掌控设备的冷却水流量和温度，发生意外事故及时反应，防止冷却水不足、炉体烧穿事故发生。同时便于在事故发生后，及时判断漏点，并进行紧急处理，防止发生更严重的安全事故。

具体地，缩径结构12呈圆台状结构，圆台状缩颈结构的坡度为30°-60°。优选地，圆台状缩颈结构的坡度为30°-50°。坡度的设置，改变了燃烧室1没烟气上冲速度的方向和大小，进而降低燃烧烟气对燃烧室顶部的煤气室的直接冲击，延长了其使用寿命。

本申请的熔融还原炉燃烧室的炉壁散热量减少70％，燃烧室炉壁表面温度由200℃-400℃降至80℃-110℃，局部最低降至50℃。

通过双层冷却管道、炉壁挂炉渣层的设置，设备投入降低30％以下，检修时间由7-10天缩短为10-24小时，检修费用降低80％-90％。

燃料喷射管的优化，使得燃烧区域更加集中，核心燃烧温度由1800℃-2000℃提高到2000℃-2200℃，从而强化对反应提供热量，减少对炉壁热量冲击，提高能量利用率，能量利用效率提高5％-7％，大大降低生产成本。

冷却管道通过分段分区可准确的掌控设备的冷却水流量和温度，发生意外事故及时反应，以防止冷却水不足、炉体烧穿事故发生。同时便于在事故发生后，及时判断漏点，并进行紧急处理，防止发生更严重的安全事故。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种熔融还原炉燃烧室，包括圆柱状结构的燃烧室主体，所述燃烧室主体的顶部设有缩径结构，所述燃烧室主体的炉壁设有燃料喷射管，所述燃料喷射管用于将外部燃料喷射至燃烧室主体内，其特征在于：

所述燃烧室的炉壁包括炉壳，所述炉壳内侧覆盖有双层冷却管道，双层冷却管道中相邻的冷却管道错位分布，所述双层冷却管道之间及双层冷却管道与炉壳之间通过耐火材料浇注料相连；

所述双层冷却管道远离炉壳的侧壁设有锚固件。

2.根据权利要求1所述的熔融还原炉燃烧室，其特征在于，所述锚固件为锚固钉。

3.根据权利要求2所述的熔融还原炉燃烧室，其特征在于，所述锚固钉垂直固定在所述双层冷却管道上；

所述锚固钉的直径为5-10mm,长30-50mm。

4.根据权利要求1所述的熔融还原炉燃烧室，其特征在于，所述双层冷却管道任意相邻的三个冷却管道呈正三角形排布，任意相邻的两个冷却管道之间的距离不大于15mm。

5.根据权利要求1所述的熔融还原炉燃烧室，其特征在于，所述燃料喷射管至少包括一对原燃料喷射管，所述原燃料喷射管贯穿所述燃烧室主体的炉壁，且每对原燃料喷射管关于燃烧室中轴线对称分布，所述原燃料喷射管自燃烧室主体外部至内部向下倾斜，所述原燃料喷射管与炉壁之间的夹角α为30°-70°,所述原燃料喷射管的长度为4-7m。

6.根据权利要求5所述的熔融还原炉燃烧室，其特征在于，所述原燃料喷射管与炉壁之间的夹角α为40°-70°,所述原燃料喷射管的长度为5-7m。

7.根据权利要求5所述的熔融还原炉燃烧室，其特征在于，包括两对原燃料喷射管，所述原燃料喷射管均匀的分布在燃烧室主体的炉壁，且两对原燃料喷射管在燃烧室主体同一高度设置。

8.根据权利要求5所述的熔融还原炉燃烧室，其特征在于，所述燃料喷射管还包括至少一对天然气喷射管，所述天然气喷射管设在原燃料喷射管的上方。

9.根据权利要求1所述的熔融还原炉燃烧室，其特征在于，所述燃烧室的炉壁从底部至顶部分为若干段，每段按照相同的弧度分为若干个区，每个区内设有一个双层冷却管道，每个双层冷却管道设有一个进液口和出液口。

10.根据权利要求1所述的熔融还原炉燃烧室，其特征在于，所述缩径结构呈圆台状结构，所述圆台状缩颈结构的坡度为30°-60°。

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