CN216144174U - 旋涡喷嘴和冶炼炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种旋涡喷嘴和冶炼炉，所述旋涡喷嘴包括第一管、第二管、流化给料器和导向件，第一管适于通入助燃气，第二管套设在第一管的外周侧，第一管和第二管之间形成物料通道，流化给料器与第二管的进料口相连，导向件设在第一管内，导向件和第一管之间形成用于供助燃气通过的气体通道，导向件包括导流段，导流段配合在气体通道的出口位置处，且导流段的横截面积沿气体通道的进口至气体通道的出口方向逐渐增大，导向件沿着第一管的延伸方向位置可调以实现气体通道的出口大小的调整。本实用新型的旋涡喷嘴具有结构简单、操作方便、易于维护等优点。

Description

旋涡喷嘴和冶炼炉

技术领域

本实用新型涉及金属冶炼领域，具体地，涉及一种旋涡喷嘴和冶炼炉。

背景技术

喷嘴是现代闪速炉、悬浮冶炼炉的技术核心，可以应用于铜、镍、铅、锌、铁、固废处置等多种金属冶炼用的悬浮冶炼炉。金属冶炼通过喷嘴强制吹散物料，使物料和富氧空气充分接触。

相关技术中，在投料量不断提高的情况下，喷嘴存在工艺风与精矿混合不均匀、熔炼反应不充分、风速的范围不能控制在合理的范围，适应空间有限等问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的实施例提出一种结构简单、调控性能好、燃烧效率高的旋涡喷嘴。

本实用新型的实施例提出一种燃烧效率高、使用寿命长的冶炼炉。

根据本实用新型实施例的旋涡喷嘴包括：第一管，所述第一管适于通入助燃气；第二管，所述第二管套设在所述第一管的外周侧，所述第一管和所述第二管之间形成物料通道；流化给料器，所述流化给料器与所述第二管的进料口相连；导向件，所述导向件设在所述第一管内，所述导向件和所述第一管之间形成用于供所述助燃气通过的气体通道，所述导向件包括导流段，所述导流段配合在所述气体通道的出口位置处，且所述导流段的横截面积沿所述气体通道的进口至所述气体通道的出口方向逐渐增大，所述导向件沿着所述第一管的延伸方向位置可调以实现所述气体通道的出口大小的调整。

本实用新型实施例的旋涡喷嘴，通过导向件的设置，从而可调整气体通道的出口的大小，使得风速控制在范围合理的范围，从而使得燃料气能够将物料卷起，使得物料能够充分燃烧。

在一些实施例中，所述导向件上设有导流槽和/或导流板，所述导流槽和/或所述导流板设在所述导向件的外周壁上，且沿着所述导向件的延伸方向螺旋延伸。

在一些实施例中，定义与所述导向件的轴向垂直的平面为第一平面，所述导向件的中心轴线与所述第一平面交于点A，所述导流槽在所述第一平面的导流槽投影具有第一端和第二端，所述导流槽投影的第一端和所述点A的连线形成第一连线，所述导流槽投影的第二端和所述点A的连线形成第二连线，所述第一连线和所述第二连线形成夹角α，所述夹角α为10°至45°，所述导流板在所述第一平面的导流板投影具有第一端和第二端，所述导流板投影的第一端和所述点A的连线形成第一连线，所述导流板投影的第二端和所述点A的连线形成第二连线，所述第一连线和所述第二连线形成夹角β，所述夹角β为10°至45°。

在一些实施例中，所述导流段的自由端设有环形导槽，所述环形导槽适于与从所述气体通道流出的助燃气形成的上回流气流适配。

在一些实施例中，所述环形导槽具有内周轮廓和外周轮廓，所述外周轮廓和所述内周轮廓沿着从所述气体通道的进口至所述气体通道的出口的方向间隔布置。

在一些实施例中，所述导向件内设有燃料通道和点火装置，所述燃料通道用于通入燃料，所述点火装置用于点燃从所述燃料通道喷出的所述燃料。

在一些实施例中，所述第二管的横截面积沿着从所述气体通道的进口至所述气体通道的出口的方向逐渐变小。

在一些实施例中，所述第一管具有第一进口和第二进口，所述第一进口和所述第二进口中心对称布置。

在一些实施例中，所述旋涡喷嘴还包括下料管，所述下料管具有进料口和多个出料口，多个所述出料口均与所述物料通道连通并沿着所述第一管的周向间隔布置。

一种冶炼炉，包括炉体和旋涡喷嘴，所述旋涡喷嘴设在所述炉体上，所述旋涡喷嘴用于向所述炉体供入物料和助燃气，所述旋涡喷嘴为上述实施例任一种所述的旋涡喷嘴。

附图说明

图1是本实用新型第一种实施例旋涡喷嘴的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本实用新型第二种实施例旋涡喷嘴的结构示意图。

图4是图3的俯视图。

图5是本实用新型第一种实施例的旋涡喷嘴安装在炉体上的结构及工作原理示意图。

图6是本实用新型第二种实施例的旋涡喷嘴安装在炉体上的结构及工作原理示意图。

图7是本实用新型实施例旋涡喷嘴的导向件母线分布示意图。

图8是本实用新型实施例旋涡喷嘴的导流段的剖面图。

附图标记：

旋涡喷嘴100；

第一管1；第一进口11；第二进口12；第二管2；导向件3；导流段31；定位片32；导流板33；导流槽34；导向件母线35；第一平面4；第一连线41；第二连线42；环形导槽5；内周轮廓51；外周轮廓52；点火装置6；下料管7；炉体101。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图1-8描述根据本实用新型实施例的旋涡喷嘴。

如图1-8所示，根据本实用新型实施例的旋涡喷嘴包括第一管1、第二管2、流化给料器(图中未示意出)和导向件3。

第一管1适于通入助燃气。具体地，第一管1内可通入富氧空气或纯氧，第一管1的上端通过法兰与外部助燃气管道相连。

第二管2套设在第一管1的外周侧，第一管1和第二管2之间形成物料通道。具体地，如图1或图3所示，第二管2穿设在第一管1上，且第一管1的内周面和第二管2的外周面间隔设置，第一管1和第二管2限定出物料通道，从而使得物料通过第一管1进入物料通道内。

流化给料器与第二管2的进料口相连，以便将物料均匀的投入到第二管2内。

导向件3设在第一管1内，导向件3和第一管1之间形成用于供助燃气通过的气体通道，导向件3包括导流段31，导流段31配合在气体通道的出口位置处，且导流段31的横截面积沿气体通道的进口至气体通道的出口方向逐渐增大，导向件3沿着第一管1的延伸方向(如图1所示的上下方向)位置可调以实现气体通道的出口大小的调整。

具体地，如图1或3所示，导向件3包括导流段31和导流杆，导流段31设在导流杆的下端，导流段31的横截面积沿从上到下依次增大，导向件3的上下两端穿出第一管1，且导流段31与第一管1之间限定出气流出口，导向件3可沿上下移动，从而带动导流段31远离第一管1的下端或者靠近第一管1的下端，调整气流出口的大小。

本发明人通过研究发现：当助燃气风速过大，将导致第二管2的出口的物料来不及分散，就被带到炉底，或形成湍流；当风速过小，将导致气体流动不稳定，物料分散也不好。

根据本实用新型实施例旋涡喷嘴100，通过导流段31配合在气体通道的出口位置处，且导流段31的横截面积沿气体通道的进口至气体通道的出口方向逐渐增大。由此，使得助燃气从出口沿第一管1的下端沿第一管1的轴向方向向外扩大并在轴向所在平面内形成内卷和外卷的漩涡，从而将第二管2出口处的物料被助燃气卷入，形成高速旋转并向外扩散的气固混合流体，使得助燃气与物料充分混合，保证物料均匀分布到混合物料通道内。

根据本实用新型实施例旋涡喷嘴100，通过导向件3沿着第一管1的延伸方向位置可调以实现气体通道的出口大小的调整，由此，通过调整气流通道的出口大小，从而调整气流的流速，使得物料和助燃气充分混合，增加固体粒子间的碰撞几率、利于反应产物粒子的聚集长大并沉降，从而减少烟尘量。

在一些实施例中，导向件3上设有导流槽34和/或导流板33，导流槽34和/或导流板33设在导向件3的外周壁上，且沿着导向件3的延伸方向(如图1所示，上下方向)螺旋延伸。具体地，可根据实际情况进行选择，导向件3的设置，例如：如图1-2所示，导向件3的外周侧设有多个导流槽34，多个导流槽34沿导向件3的外周面间隔设置，多个导流槽34从上到下螺旋延伸。或如图3-4所示，导向件3的外周侧设有多个导流板33，多个导流板33沿导向件3的外周面间隔设置，多个导流板33从上到下螺旋延伸。由此，使得第一管1内的助燃气在第一管1内形成螺旋状的漩涡，方便第二管2下端出口处的物料被助燃气卷入，从而在轴向扩散回卷(包括内卷和外卷)及螺旋状的漩涡的共同作用下，助燃气和物料以一种空间多维度的旋涡运动方式进入冶炼炉内。

发明人在研究发现：在冶炼炉内，当混合流体(助燃气和物料)被加热到发生反应所需的温度(即物料着火点时)，物料粒子与助燃气发生剧烈的化学反应。由于固体粒子和助燃气同时进行多维度的旋涡运动，使得固体粒子与助燃气的接触时间延长，反应物粒子之间碰撞几率增大，从而有利于反应的充分进行、助燃气的利用率的提高、产物粒子的充分聚集长大和烟尘率的降低，另外，物料的化学反应在旋涡区域内进行，所需反应空间小，对炉体101耐火材料冲刷小，从而延长了炉体101的使用寿命。

在一些实施例中，导流槽34从导向件3的顶部延伸至导向件3的底部，和/或导流板33从导向件3的顶部延伸至导向件3的底部。由此，进一步保证了助燃气能够在第一管1内形成螺旋漩涡。

在一些实施例中，定义与导向件3的轴向垂直的平面为第一平面4，导向件3的中心轴线与第一平面4交于点A，导流槽34在第一平面4的导流槽34投影具有第一端和第二端，导流槽34投影的第一端和点A的连线形成第一连线41，导流槽34投影的第二端和点A的连线形成第二连线42，第一连线41和第二连线42形成夹角α，夹角α为10°至45°。

具体地，如图7所示，在第一平面4内，点A与导流槽母线35投影的第一端之间的连线为第一连线41，点A与导流槽母线35投影的第二端之间的连线为第二连线42，且第一连线41和第二连线42之间的夹角α为10°至45°，若夹角α小于10°，将导致第一管1内的助燃气形成螺旋漩涡不明显，若夹角α大于45°，对旋涡的形成效果提升不显著。

在一些实施例中，导流板33在第一平面4的导流板33投影具有第一端和第二端，导流板33投影的第一端和点A的连线形成第一连线41，导流板33投影的第二端和点A的连线形成第二连线42，第一连线41和第二连线42形成夹角β，夹角β为10°至45°。

具体地，如图7所示，在第一平面4内，点A与导流板33投影的第一端之间的连线为第一连线41，点A与导流板33投影的第二端之间的连线为第二连线42，且第一连线41和第二连线42之间的夹角α为10°至45°，若夹角α小于10°，将导致第一管1内的助燃气形成螺旋漩涡不明显，若夹角α大于45°，将导致对旋涡的形成效果提升不显著。

在一些实施例中，在导向件3的中心线的平面内，导流段31的末端的切线与导向件3的中心线的连接夹角γ为10°-45°。具体地，如图8所示，定义过导向件3的中心线的平面为第二平面，导流段31在第二平面的投影为圆弧段和竖直段，圆弧段的末端切线与中心线所成的夹角γ为10°-45°，由此使得导流段31设置的更加合理。

在一些实施例中，旋涡喷嘴100还包括多个定位片32，多个定位片32沿导向件3的外周侧间隔设置在导向件3上，定位片32的外周面第一管1的内周面间隔设置，且定位片32的外周面第一管1的内周面间隔距离为20mm，从而使得导向件3固定在第一管1内，防止助燃气的风量过大等原因使得导向件3跑偏。

在一些实施例中，导流段31的自由端设有环形导槽5，环形导槽5适于与从气体通道流出的助燃气形成的上回流气流适配。具体地，如图8所示，导流段31的下端设有环形导槽5，环形导槽5可有利于于气体通道流出的助燃气形成径向向内且向上的回旋区，使得助燃气和物料的混合气体的回旋区域饱满，防止物料和助燃气在旋涡喷嘴100下方形成死区。

在一些实施例中，环形导槽5具有内周轮廓51和外周轮廓52，外周轮廓52和内周轮廓51沿着从气体通道的进口至气体通道的出口的方向间隔布置。具体地，如图8所示，内周轮廓51高于外周轮廓52，由此，使得环形导槽5设置的更加合理。

在一些实施例中，导向件3内设有燃料通道(图中未示意出)和点火装置6，燃料通道用于通入燃料，点火装置6用于点燃从燃料通道喷出的燃料。具体地，如图1或3所示，导向件3内设有沿上下方向贯穿导向件3的通孔，通孔内设有第三管(图中未示意出)，点火装置6设在第三管内，且点火装置6的外周面和第三管的内周面间隔设置以形成燃料通道，且点火装置6的下端为点火端，点火端伸出通孔外以点燃燃料，通过燃料点燃物料。

在一些实施例中，第二管2的横截面积沿着从气体通道的进口至气体通道的出口的方向逐渐变小。具体地，如图1或图3所示，第二管2的上段的横截面积从上到下依次减小，第二管2的下段的横截面积不变，由此，使得第二管2呈漏斗结构，可以使物料平稳下落，而且漏斗形结构，也可以储存一定物料，当物料源头不能平稳供应物料的时候，可以在一定程度上保证喷入炉体101物料量的稳定性。

在一些实施例中，第一管1具有第一进口11和第二进口12，第一进口11和第二进口12中心对称布置。具体地，如图2或图4所示，第一管1的上端设有第一进口11和第二进口12，第一进口11设在左侧，第二进口12设在右侧。由此，使得助燃气能够均匀的进入第一管1内，防止第一管1内的助燃气左侧或右侧不均匀，保证了助燃气形成均匀的漩涡。

在一些实施例中，旋涡喷嘴100还包括下料管7，下料管7具有进料口和多个出料口(图中未示意出)，多个出料口均与物料通道连通并沿着第一管1的周向间隔布置。具体地，下料管7进料口安装有流化给料器(图中未示意出)，多个出料口与第二管2连通，由此，使得物料均匀的投入到第二管2内，防止物料在第二管2内某一侧集中，保证了助燃气与物料均匀混合。

在一些实施例中，第二管2的下端面、第一管1的下端面、导向件3的下端面、第三管的下端面、点火装置6的下端面沿上下方向依次间隔设置，换言之，第二管2的出料口高于第一管1的出气口，第一管1的出气口高于导向件3的导流段31，导向件3的导流段31高于第三管的出气口，第三管的出气口高于点火装置6的点火端。由此，旋涡喷嘴100便于拆装、检修和定位。

如图5-6所示，根据本实用新型实施例的冶炼炉，包括炉体101和旋涡喷嘴100，旋涡喷嘴100设在炉体101上，旋涡喷嘴100用于向炉体101供入物料和助燃气，旋涡喷嘴100为上述实施例的旋涡喷嘴100。具体地，如图3所示，旋涡喷嘴100的第二管2安装在冶炼炉体101的炉顶上。

根据本实用新型实施例冶炼炉具有结构简单、操作方便、易于维护、可靠性强、节能降耗、运行成本低等优点。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种旋涡喷嘴，其特征在于，包括：第一管，所述第一管适于通入助燃气；第二管，所述第二管套设在所述第一管的外周侧，所述第一管和所述第二管之间形成物料通道；流化给料器，所述流化给料器与所述第二管的进料口相连；导向件，所述导向件设在所述第一管内，所述导向件和所述第一管之间形成用于供所述助燃气通过的气体通道，所述导向件包括导流段，所述导流段配合在所述气体通道的出口位置处，且所述导流段的横截面积沿所述气体通道的进口至所述气体通道的出口方向逐渐增大，所述导向件沿着所述第一管的延伸方向位置可调以实现所述气体通道的出口大小的调整。

2.根据权利要求1所述的旋涡喷嘴，其特征在于，所述导向件上设有导流槽和/或导流板，所述导流槽和/或所述导流板设在所述导向件的外周壁上，且沿着所述导向件的延伸方向螺旋延伸。

3.根据权利要求2所述的旋涡喷嘴，其特征在于，定义与所述导向件的轴向垂直的平面为第一平面，所述导向件的中心轴线与所述第一平面交于点A，所述导流槽在所述第一平面的导流槽投影具有第一端和第二端，所述导流槽投影的第一端和所述点A的连线形成第一连线，所述导流槽投影的第二端和所述点A的连线形成第二连线，所述第一连线和所述第二连线形成夹角α，所述夹角α为10°至45°，所述导流板在所述第一平面的导流板投影具有第一端和第二端，所述导流板投影的第一端和所述点A的连线形成第一连线，所述导流板投影的第二端和所述点A的连线形成第二连线，所述第一连线和所述第二连线形成夹角β，所述夹角β为10°至45°。

4.根据权利要求1所述的旋涡喷嘴，其特征在于，所述导流段的自由端设有环形导槽，所述环形导槽适于与从所述气体通道流出的助燃气形成的上回流气流适配。

5.根据权利要求4所述的旋涡喷嘴，其特征在于，所述环形导槽具有内周轮廓和外周轮廓，所述外周轮廓和所述内周轮廓沿着从所述气体通道的进口至所述气体通道的出口的方向间隔布置。

6.根据权利要求1所述的旋涡喷嘴，其特征在于，所述导向件内设有燃料通道和点火装置，所述燃料通道用于通入燃料，所述点火装置用于点燃从所述燃料通道喷出的所述燃料。

7.根据权利要求1所述的旋涡喷嘴，其特征在于，所述第二管的横截面积沿着从所述气体通道的进口至所述气体通道的出口的方向逐渐变小。

8.根据权利要求1所述的旋涡喷嘴，其特征在于，所述第一管具有第一进口和第二进口，所述第一进口和所述第二进口中心对称布置。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的旋涡喷嘴，其特征在于，还包括下料管，所述下料管具有进料口和多个出料口，多个所述出料口均与所述物料通道连通并沿着所述第一管的周向间隔布置。

10.一种冶炼炉，其特征在于，包括炉体和旋涡喷嘴，所述旋涡喷嘴设在所述炉体上，所述旋涡喷嘴用于向所述炉体供入物料和助燃气，所述旋涡喷嘴为根据权利要求1-9中任一项所述的旋涡喷嘴。

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