CN215261130U - 一种用于处理含铁锌固废的转底炉及转底炉烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于处理含铁锌固废的转底炉及转底炉烧嘴，其中转底炉沿物料行进方向分为加热区、还原区以及出料区，加热区的内环炉墙上设有圆形套筒式烧嘴；还原区的内环炉墙上设有多层式扁口烧嘴；本实用新型的用于处理含铁锌固废的转底炉及转底炉烧嘴，不仅可以满足物料在转底炉内还原过程中对炉温、气氛以及烟气气流流场等需求，保证燃气在转底炉内实现充分燃烧，提高热利用效率，而且能减少因烟气在出口堆积形成烧嘴堵塞的现象，降低工人劳动强度，有利于延长烧嘴附件炉衬寿命。

Description

一种用于处理含铁锌固废的转底炉及转底炉烧嘴

技术领域

本实用新型属于冶金及固废处理技术领域，具体涉及一种用于处理含铁锌固废的转底炉及转底炉烧嘴，主要用于处理含铁锌固废。

背景技术

钢铁厂的含铁锌尘泥经过预处理后进入转底炉进行直接还原，以实现锌铁分离，其中经过转底炉还原后的含锌粉尘进入烟气系统进行收集，含铁金属化球团作为含铁原料返回钢铁生产线；

在转底炉工作时，入炉物料需要快速升温至还原反应所需温度；在还原过程中需保持较高的温度及稳定的气氛，以实现快速还原的目的，在还原末期及出炉段需要保持稳定的还原性气氛，使球团外部燃烧圈与球团之间保证一定的距离，防止还原的金属化球团发生再氧化。目前，用于直接还原的转底炉基本使用同一结构形式的烧嘴—环形多套筒式预混合烧嘴，烧嘴在内外侧炉墙上对错式安装；为了强化燃烧，一般在烧嘴空气环中采用旋流器产生旋转气流，以加强煤气与空气的预混合程度，空气一般分为一次风和二次风，通过调节一、二次风比例来调节火焰长度，二次风一般分成内外两层旋流风分级送入，并通过在烧嘴出口设置扩口结构，以加强回流，以上这些特点均与加热炉烧嘴的特点相同；但是由于在处理含铁锌固废的过程中，除燃料燃烧的化学反应外，物料在转底炉内也发生着复杂的化学物理变化，大量的易挥发物质随着烟气充满了炉膛，并在气流的带动下，进入烟气系统；物料在转底炉内的运转过程中，随着反应的进行对炉内气流及气氛的要求均有差别，同一种结构烧嘴不能完全满足不同区段物料对气氛和气流的不同要求；除此之外，转底炉炉内的烟气的含尘量远远高于加热炉，烧嘴出口附近强烈的回流将热烟气带回的同时，也将这些烟尘带回到烧嘴口附近，热烟尘在与温度较低的炉壁接触过程中，部分烟尘颗粒冷却沉降在烧嘴附近，形成堆积物，长此以往，烧嘴出口被不断累积的堆积熔融物包裹，影响了烧嘴火焰的正常喷出，容易导致烧嘴附近局部耐材烧损，破坏了炉内温度的均匀性及气流流场。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于处理含铁锌固废的转底炉及转底炉烧嘴，不仅可以满足物料在转底炉内还原过程中对炉温、气氛以及烟气气流流场等需求，保证燃气在转底炉内实现充分燃烧，提高热利用效率，而且能减少因烟气在出口堆积形成烧嘴堵塞的现象，降低工人劳动强度，有利于延长烧嘴附件炉衬寿命。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的一种用于处理含铁锌固废的转底炉，该转底炉沿物料行进方向分为加热区、还原区以及出料区，所述加热区设有多个圆形套筒式烧嘴；所述还原区设有多个多层式扁口烧嘴；

所述圆形套筒式烧嘴包括圆形套筒式本体以及设于所述圆形套筒式本体内的第一煤气通道、第一中心风通道和第一空气通道；所述第一中心风通道套设于所述第一煤气通道内的中心位置，所述第一空气通道套设于所述第一煤气通道外，靠近所述第一煤气出口设置；

所述多层式扁口烧嘴包括多层式扁口本体以及设于所述多层式扁口本体内的第二煤气通道、第二空气通道和多个第二中心风通道；所述第二煤气通道设于所述多层式扁口本体的下层，所述多个第二中心风通道依次设于所述第二煤气通道的中部位置；所述第二空气通道设于所述第二煤气通道的上方，所述第二空气通道包括设于所述多层式扁口本体中层的一次风通道以及设于所述多层式扁口本体上层的二次风通道，所述一次风通道与所述二次风通道之间设有隔层。

优选地，所述第一空气通道和/或所述第二空气通道内设有旋转导向叶片。

优选地，所述多层式扁口烧嘴上，所述一次风通道上的一次风出口采用缩口结构，该一次风出口向下倾斜。

优选地，所述多层式扁口烧嘴上，所述二次风通道的二次风出口与所述第二煤气通道平行。

优选地，所述多层式扁口烧嘴上，所述第二空气通道的第二空气入口设有调节开关，该调节开关设于所述隔层上。

优选地，所述第一中心风通道和/或所述第二中心风通道入口的连接支管上设有调节阀。

优选地，所述加热区设有多个空气喷嘴；和/或

所述还原区还分为多个还原分区。

优选地，所述圆形套筒式烧嘴和/或所述多层式扁口烧嘴在内环炉墙上的燃烧通道采用微扩口或直接通道。

本实用新型的第二方面提供了一种转底炉烧嘴，所述烧嘴为本实用新型第一方面所述的用于处理含铁锌固废的转底炉上设置的圆形套筒式烧嘴。

本实用新型的第三方面提供了一种转底炉烧嘴，所述烧嘴为本实用新型第一方面所述的用于处理含铁锌固废的转底炉上设置的多层式扁口烧嘴。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的用于处理含铁锌固废转底炉，在加热区采用圆形套筒式转底炉烧嘴并搭配空气喷嘴组合，不仅可以满足物料在转底炉内还原过程中对炉温、气氛以及烟气气流流场等需求，而且在满足物料在转底炉内快速升温的同时，对炉气进行合理扰动，加强气氛的均匀性，保证燃气在转底炉内实现充分燃烧，提高热利用效率；

2、本实用新型的用于处理含铁锌固废转底炉，在还原区采用多层式扁口转底炉烧嘴，更有效的维持该区域内球团的还原性气氛，极大的降低了烟气中烟尘颗粒对炉料上方CO层的扰动破坏；

3、本实用新型的转底炉及转底炉烧嘴，根据转底炉处理含铁锌固废的工艺需求，在转底炉的不同区域采用不同的烧嘴，更加贴合不同区域内对炉气和炉温的不同要求，尤其是还原区采用多层式扁口转底炉烧嘴，可以减少NO_x排放，同时实现物料及还原产物CO的充分燃烧，且减少因烟尘在出口堆积形成烧嘴堵塞的现象，降低工人劳动强度，有利于延长烧嘴附件炉衬寿命。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的用于处理含铁锌固废的转底炉中烧嘴的分布示意图；

图2为本实用新型的圆形套筒式烧嘴的结构示意图；

图3为本实用新型的多层式扁口烧嘴的结构示意图。

具体实施方式

为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

结合图1所示，本实用新型所提供的用于处理含铁锌固废的转底炉，该转底炉沿物料行进方向分为加热区、还原区以及出料区，其中还原区根据转底炉的大小及热工制度要求可再细分为多个分区；加热区的内、外环炉墙上设置的多个转底炉烧嘴为圆形套筒式烧嘴100；还原区的内、外环炉墙上设置的多个转底炉烧嘴为多层式扁口烧嘴200；转底炉各区烧嘴的供热能力及数量按照转底炉热工制定要求来确定。

加热区的作用是将入炉球团迅速升温至还原反应发生所需要的温度(一般要求900℃以上)，并将其他段反应产生的还原产物CO充分燃烧；此区域内采用的圆形套筒式烧嘴100结构简单，所需的空气、煤气压力较低，且空气与煤气在离开圆形套筒式烧嘴100后开始混合；

结合图2中(a)和(b)所示，圆形套筒式烧嘴100包括圆形套筒式本体110以及设于圆形套筒式本体110内的第一煤气通道120、第一中心风通道130和第一空气通道140；第一中心风通道130套设于第一煤气通道120内的中心位置，第一空气通道140套设在第一煤气通道120外，靠近第一煤气通道120的第一煤气出口122设置；其中第一空气通道140内设置带有一定角度的旋转导向叶片，可以适当强化与煤气的混合效果，旋转导向叶片的角度与所选择的煤气种类以及火焰长度有关；第一空气通道140上设有多个第一空气出口142，多个第一空气出口142围绕第一煤气出口122设置，参见图2中(b)；第一中心风通道130中通入中心风，其第一中心风入口131的连接支管上设有调节阀，通过调节中心风的压力和流量来改变第一中心风出口132的射流速度，有利于提高加热区温度场的均匀性，还可以调整火焰温度，降低NO_x的生成量。

为了补充助燃空气，以及便于其他区域未燃尽的反应物CO的燃烧，在加热区的内外环炉墙上还设有多个空气喷嘴。

转底炉处理含铁锌固废的基本原理就是利用含碳球团中的碳与球团中的氧化物发生直接还原反应，将铁、锌等还原，以实现含铁锌资源的回收；还原区就是还原反应主要发生的地方，一方面氧化物与碳的还原反应是吸热反应，需要吸收热量；另一方面，还原反应产物之一的部分CO与氧气发生燃烧，放出热量。在还原区采用多层式扁口烧嘴200，目的在于维持稳定燃烧及合理的火焰长度，及时补充炉床上物料还原反应所需热量，同时要尽量降低对料层附近炉气的搅动，维持球团附近的还原气氛，防止还原后金属的再次氧化；

结合图3中(a)和(b)所示，多层式扁口烧嘴200包括多层式扁口本体210以及设于多层式扁口本体210内的第二煤气通道220、第二空气通道240和多个第二中心风通道230。第二煤气通道220设于多层式扁口本体210的下层，与料层距离最近；多个第二中心风通道230依次设于第二煤气通道220的中部位置，每个第二中心风通道230的第二中心风入口231的连接支管上也设有调节阀，其可以根据燃气种类调节中心风的流速及压力，用以调节火焰温度以及射流速度，保证燃烧的稳定性及对火焰温度调节的灵活性，并提高烧嘴自身对燃气的适用性；多个第二中心风通道230与多个第二中心风出口232一一对应，其中第二中心风通道230的数量可设置为1-10；第二空气通道240设于第二煤气通道220的上方，第二空气通道240包括设于多层式扁口本体210中层的一次风通道250以及设于多层式扁口本体210上层的二次风通道260，一次风通道250与二次风通道260之间设有隔层243。其中一次风通道250内设置带有一定角度的旋转导向叶片，该一次风通道250的一次风出口251采用缩口结构，且该一次风出口251向下倾斜，使得一次风与煤气以一定角度相遇，有利于混合，加快燃烧速度，另外一次风出口151出来的风为旋流风，在一定程度上强化了各气流出喷口后混合程度，可以获得合理的火焰长度；二次风通道260在多层式扁口本体210的最上层，其平行于第二煤气通道220设置，其内出来的二次风为直流风，一次风与煤气在出口后边混合边燃烧，而于二次风采用平行扁流，有利增长火焰，且避免了过量空气对料层气氛的扰动，同时有利于减少出风口粘堵现象。除此之外，在第二空气通道240的第二空气入口241处设有调节开关242，该调节开关242安装在一次风通道250和二次风通道260的隔层243上，便于控制一次风和二次风的风量，在一个优选的实施例中，一次风的风量可按α＜1设置，以保证一次风不过量，使得使主燃烧区形成较强的还原性气氛，抑制了NO_x的生成，二次风起到“燃尽风”的作用。

上述的用于处理含铁锌固废的转底炉中，圆形套筒式烧嘴100与多层式扁口烧嘴200均采用扩散式燃烧形式，即煤气与空气不预先混合，此种方式，燃烧稳定，杜绝了回火现象；另外两种烧嘴均采用了旋流设计，在一定程度上强化了各气流出喷口后混合程度，可以获得合理的火焰长度。除此之外，上述的两种烧嘴在用于处理含铁锌固废的转底炉中的内环炉墙内的燃烧通道均采用微扩口或直口通道形式，便于弱化烟气卷吸能力，减少因含尘烟气回流引起烧嘴附近出现大量附积物的现象，降低人工清理烧嘴的劳动强度。

下面结合具体的例子对本实用新型的用于处理含铁锌固废的转底炉及转底炉烧嘴进一步介绍；

实施例1

本实施例中，转底炉规格为φ30m×5m；

根据转底炉直接还原工艺，按物料行进路径将转底炉分为加热区、还原区及出料区，其中加热区的角度为110°，约占有效炉底面积32％，布置有烧嘴区域的角度为60°；还原区的角度为220°，约占有效炉底面积64％，根据热工制度将还原区再细分为4个区：分别为还原1区、还原2区，还原3区、还原4区；出料区的角度为25°，约占有效炉底面积7％。

加热区以燃烧反应为主，烟气在该区末端进入炉顶烟道，在该区采用圆形套筒式烧嘴，内环炉墙上布置2个圆形套筒式烧嘴(以下简称圆形烧嘴)，单个圆形烧嘴供热能力为50万kcal/h；外环炉墙上布置4个圆形烧嘴，单个圆形烧嘴供热能力为40万kcal/h；另外在内外环炉墙上分别布置2个、3个空气喷嘴，单个空气喷嘴供气能力1500Nm³/h，用以补充空气，控制加热区域炉温1100～1150℃；还原区采用多层式扁口烧嘴(以下简称扁口烧嘴)：还原1区内环炉墙上布置4个扁口烧嘴，单个扁口烧嘴供热能力60万kcal/h，外环炉墙上布置6个扁口烧嘴，单个扁口烧嘴供热能力50万kcal/h，控制该区温度1240℃；还原2区内环炉墙上布置5个扁口烧嘴，单个扁口烧嘴供热能力50万kcal/h，外环炉墙上布置7个扁口烧嘴，单个扁口烧嘴供热能力50万kcal/h，控制该区温度1280℃；还原3区内环炉墙上布置5个扁口烧嘴，单个扁口烧嘴供热能力50万kcal/h，外环炉墙上布置7个扁口烧嘴，单个扁口烧嘴供热能力50万kcal/h，控制该区温度1280℃；还原4区内环炉墙上布置3个扁口烧嘴，单个扁口烧嘴供热能力50万kcal/h，外环炉墙上布置5个扁口烧嘴，单个扁口烧嘴供热能力40万kcal/h，控制该区温度1250℃。

入炉原料中铁含量48％，碳含量约10.5％，经过30min的还原，得到的金属化球团，金属铁含量约56％，金属化率78％。

实施例2

本实施例中，转底炉规格为φ23m×5m；

根据转底炉直接还原工艺，按物料行进路径将转底炉分为加热区、还原区及出料区；加热区的角度为110°，约占有效炉底面积32％，其中布置有烧嘴区域的角度为60°；还原区的角度为210°，约占有效炉底面积62％，根据热工制度将还原区再细分为3个区：分别为还原1区、还原2区和还原3区；出料区的角度为30°，约占有效炉底面积9％。

加热区采用圆形套筒式烧嘴，内环炉墙上布置2个圆形套筒式烧嘴(以下简称圆形烧嘴)，单个圆形烧嘴供热能力为30万kcal/h；外环炉墙上布置3个圆形烧嘴，单个圆形烧嘴供热能力为30万kcal/h；另外在内外环炉墙上分别布置2个、3个空气喷嘴，单个空气喷嘴供气能力1200Nm3/h，用以补充空气，控制加热区域炉温～1100；还原区采用多层式扁口烧嘴(以下简称扁口烧嘴)：还原1区内环炉墙上布置5个扁口烧嘴，单个供热能力50万kcal/h，外环炉墙上布置7个扁口烧嘴，单个扁口烧嘴供热能力50万kcal/h，控制该区温度1250℃；还原2区内环炉墙上布置6个扁口烧嘴，单个扁口烧嘴供热能力50万kcal/h，外环炉墙上布置8个扁口烧嘴，单个扁口烧嘴供热能力50万kcal/h，控制该区温度1270℃；还原3区内环炉墙上布置4个扁口烧嘴，单个扁口烧嘴供热能力50万kcal/h，外环炉墙上布置6个扁口烧嘴，单个扁口烧嘴供热能力45万kcal/h，控制该区温度1260℃；

入炉原料中铁含量44％，碳含量约8.8％，经过30min的还原，得到的金属化球团，金属铁含量约53％，金属化率75％。

综上所述，本实用新型的用于处理含铁锌固废的转底炉及转底炉烧嘴，在加热区采用圆形套筒式转底炉烧嘴并搭配空气喷嘴组合，不仅可以满足物料在转底炉内还原过程中对炉温、气氛以及烟气气流流场等需求，而且在满足物料在转底炉内快速升温的同时，对炉气进行合理扰动，加强气氛的均匀性，保证燃气在转底炉内实现充分燃烧，提高热利用效率；该用于处理含铁锌固废的转底炉，在还原区采用多层式扁口转底炉烧嘴，更有效的维持该区域内球团的还原性气氛，极大的降低了烟气中烟尘颗粒对炉料上方CO层的扰动破坏；该用于处理含铁锌固废的转底炉及转底炉烧嘴，根据转底炉处理含铁锌固废的工艺需求，在转底炉的不同区域采用不同的烧嘴，更加贴合不同区域内对炉气和炉温的不同要求，尤其是还原区采用多层式扁口转底炉烧嘴，可以减少NO_x排放，同时实现物料及还原产物CO的充分燃烧，且减少因烟尘在出口堆积形成烧嘴堵塞的现象，降低工人劳动强度，有利于延长烧嘴附件炉衬寿命。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种用于处理含铁锌固废的转底炉，其特征在于，该转底炉沿物料行进方向分为加热区、还原区以及出料区，所述加热区设有多个圆形套筒式烧嘴；所述还原区的设有多个多层式扁口烧嘴；

所述圆形套筒式烧嘴包括圆形套筒式本体以及设于所述圆形套筒式本体内的第一煤气通道、第一中心风通道和第一空气通道；所述第一中心风通道套设于所述第一煤气通道内的中心位置，所述第一空气通道套设于所述第一煤气通道外，靠近所述第一煤气通道的第一煤气出口设置；

所述多层式扁口烧嘴包括多层式扁口本体以及设于所述多层式扁口本体内的第二煤气通道、第二空气通道和多个第二中心风通道；所述第二煤气通道设于所述多层式扁口本体的下层，所述多个第二中心风通道依次设于所述第二煤气通道的中部位置；所述第二空气通道设于所述第二煤气通道的上方，所述第二空气通道包括设于所述多层式扁口本体中层的一次风通道以及设于所述多层式扁口本体上层的二次风通道，所述一次风通道与所述二次风通道之间设有隔层。

2.根据权利要求1所述的用于处理含铁锌固废的转底炉，其特征在于，所述第一空气通道和/或所述第二空气通道内设有旋转导向叶片。

3.根据权利要求1所述的用于处理含铁锌固废的转底炉，其特征在于，所述多层式扁口烧嘴上，所述一次风通道上的一次风出口采用缩口结构，该一次风出口向下倾斜。

4.根据权利要求1所述的用于处理含铁锌固废的转底炉，其特征在于，所述多层式扁口烧嘴上，所述二次风通道的二次风出口与所述第二煤气通道平行。

5.根据权利要求1所述的用于处理含铁锌固废的转底炉，其特征在于，所述多层式扁口烧嘴上，所述第二空气通道的第二空气入口设有调节开关，该调节开关设于所述隔层上。

6.根据权利要求1所述的用于处理含铁锌固废的转底炉，其特征在于，所述第一中心风通道和/或所述第二中心风通道入口的连接支管上设有调节阀。

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于处理含铁锌固废的转底炉，其特征在于，所述加热区设有多个空气喷嘴；和/或

所述还原区还分为多个还原分区。

8.根据权利要求1-6任一项所述的用于处理含铁锌固废的转底炉，其特征在于，所述圆形套筒式烧嘴和/或所述多层式扁口烧嘴在内环炉墙上的燃烧通道采用微扩口或直接通道。

9.一种转底炉烧嘴，其特征在于，所述烧嘴为如权利要求1-6任一项所述的用于处理含铁锌固废的转底炉上设置的圆形套筒式烧嘴。

10.一种转底炉烧嘴，其特征在于，所述烧嘴为如权利要求1-6任一项所述的用于处理含铁锌固废的转底炉上设置的多层式扁口烧嘴。

Images