喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置

摘要

本发明公开了一种喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置，包括：熔炼炉；用于输送粉煤的粉煤输送管；用于输送富氧空气的空气输送管，所述空气输送管与气源连通；多个喷煤组件，多个所述喷煤组件分别在所述熔炼炉的相对的两侧壁上间隔设置，每个所述喷煤组件包括相邻成对设置的粉煤喷枪和空气喷枪，每个所述粉煤喷枪均与所述粉煤输送管连通，每个所述空气喷枪均与所述空气输送管连通，每个所述喷煤组件至少部分伸入所述熔炼炉。根据本发明实施例的喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置能够以粉煤作为燃料，具有生产效率高、运行成本低、适用性广等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体而言，涉及一种喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧 熔池熔炼装置。

背景技术

侧吹浸没燃烧熔池熔炼工艺(SSC工艺)是通过熔炼炉两侧的风口或者喷枪向熔池内喷 入富氧空气和气体燃料，喷入的气体搅动熔池，加速熔池内的传热传质和化学反应，广泛 应用于铅熔炼、锌浸渣烟化、铜冶炼等有色金属及固体废物处理领域。

相关技术中的侧吹浸没熔炼装置采用天然气、焦炉煤气和发生煤气等作为燃料，而对 于燃气缺乏地区，则无法经济的采用燃气作为侧吹浸没熔炼装置燃料，限制了侧吹浸没燃 烧技术的适用性。

相关技术中的熔炼装置，若采用煤粉作为燃料，煤粉和空气在喷枪或风嘴的内部混合， 为保证安全性，空气中的氧浓度不能过高，导致其床能率、热效率等无法适应当前有色金 属冶炼行业发展的需要，因此无法实现大规模的工业生产。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提 出一种喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置,该喷吹富氧空气和粉煤的侧吹 浸没燃烧熔池熔炼装置能够以粉煤作为燃料，具有生产效率高、运行成本低、适用性广等 优点。

为实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧 熔池熔炼装置，所述喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置包括：熔炼炉；用 于输送粉煤的粉煤输送管；用于输送富氧空气的空气输送管，所述空气输送管与气源连通； 多个喷煤组件，多个所述喷煤组件分别在所述熔炼炉的相对的两侧壁上间隔设置，每个所 述喷煤组件包括相邻成对设置的粉煤喷枪和空气喷枪，每个所述粉煤喷枪均与所述粉煤输 送管连通，每个所述空气喷枪均与所述空气输送管连通，每个所述喷煤组件至少部分伸入 所述熔炼炉。

根据本发明实施例的喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置，能够以粉煤 作为燃料，具有生产效率高、运行成本低、适用性广等优点。

另外，根据本发明上述实施例的喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置还 可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，彼此相对的两个所述喷煤组件中的一个的粉煤喷枪与另一 个的粉煤喷枪相对，且彼此相对的两个所述喷煤组件中的一个的空气喷枪与另一个的空气 喷枪相对。

根据本发明的一个实施例，彼此相对的两个所述喷煤组件中的一个的粉煤喷枪与另一 个的空气喷枪相对，且彼此相对的两个所述喷煤组件中的一个的空气喷枪与另一个的粉煤 喷枪相对。

根据本发明的一个实施例，多个所述粉煤喷枪伸入所述熔炼炉的部分的长度相等且均 为50-200毫米。

根据本发明的一个实施例，多个所述空气喷枪伸入所述熔炼炉的部分的长度相等且均 为50-100毫米。

根据本发明的一个实施例，每个所述粉煤喷枪和每个所述空气喷枪伸入所述熔炼炉的 部分的长度相等。

根据本发明的一个实施例，多个所述喷煤组件中的所述粉煤喷枪和所述空气喷枪之间 的距离相等。

根据本发明的一个实施例，每个所述粉煤喷枪和每个所述空气喷枪在所述熔炼炉上的 高度相等。

根据本发明的一个实施例，所述喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置还 包括粉煤分配器，多个所述粉煤喷枪通过所述粉煤分配器与所述粉煤输送管连通。

根据本发明的一个实施例，所述粉煤喷枪包括：内喷管，所述内喷管上具有粉煤进口、 粉煤喷口和粉煤清理口；外喷管，所述外喷管套设在所述内喷管上且与所述内喷管共同限 定出冷却腔，所述外喷管上具有与所述冷却腔连通的冷却气入口和冷却气喷口；密封件， 所述密封件设在所述内喷管上，并可在封堵所述粉煤清理口的关闭位置和打开所述粉煤清 理口的打开位置之间移动；耐磨内衬，所述耐磨内衬设在所述内喷管的内周面上。

根据本发明的一个实施例，所述空气喷枪包括：内喷管，所述内喷管上具有空气进口、 空气喷口和杂质清理口；外喷管，所述外喷管套设在所述内喷管上且与所述内喷管共同限 定出冷却腔，所述外喷管上具有与所述冷却腔连通的冷却气入口和冷却气喷口；密封件， 所述密封件设在所述内喷管上，并可在封堵所述杂质清理口的关闭位置和打开所述杂质清 理口的打开位置之间移动。

附图说明

图1是根据本发明一个具体实施例的喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装 置的结构示意图。

图2是根据本发明另一个具体实施例的喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼 装置的结构示意图。

图3是根据本发明另一个具体实施例的喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼 装置的粉煤喷枪的剖视图。

图4是根据本发明另一个具体实施例的喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼 装置的空气喷枪的剖视图。

附图标记：喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1、熔炼炉100、粉煤输 送管200、粉煤分配器210、空气输送管300、喷煤组件400、粉煤喷枪410、内喷管411、 粉煤进口4111、粉煤喷口4112、粉煤清理口4113、外喷管412、冷却腔4121、冷却气入 口4122、冷却气喷口4123、密封件413、耐磨内衬414、空气喷枪420、空气进口4211、 空气喷口4212、杂质清理口4213。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同 或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描 述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼 装置1。

如图1-图4所示，根据本发明实施例的喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼 装置1包括熔炼炉100、粉煤输送管200、空气输送管300和喷煤组件400。

粉煤输送管200用于输送粉煤。空气输送管300用于输送富氧空气且与气源连通。多 个喷煤组件400分别在熔炼炉100的相对的两侧壁上间隔设置，每个喷煤组件400的一 部分伸入熔炼炉100，每个喷煤组件400包括相邻成对设置的粉煤喷枪410和空气喷枪 420，每个粉煤喷枪410均与粉煤输送管200连通，每个空气喷枪420均与空气输送管300 连通。每个喷煤组件400至少部分伸入熔炼炉100。这里需要理解的是“相邻成对”指 每个粉煤喷枪410和与其成对的一个空气喷枪420相邻设置，并非指两个粉煤喷枪410和 两个空气喷枪420相邻设置。

根据本发明实施例的喷吹富氧空气和粉煤的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1，通过设置多 个喷煤组件400，可以利用多个喷煤组件400向熔炼炉100内喷吹粉煤和空气，从而实现 向熔炼炉100内均匀输送粉煤和空气，并且由于喷煤组件400包括相邻设置的粉煤喷枪410 和空气喷枪420，每个粉煤喷枪410均与粉煤输送管200连通，每个空气喷枪420均与空 气输送管300连通，可以利用粉煤喷枪410和空气喷枪420分别喷吹粉煤和空气。这样可 以使粉煤和空气在熔炼炉100内才进行混合，避免粉煤和空气在喷煤组件400中发生混合。 由此可以提高空气喷枪420所输送空气中的含氧量，便于提高侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置 1的床能率和热效率，从而提高侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1的生产效率，使侧吹浸没燃 烧熔池熔炼装置1能够以粉煤为燃料进行大规模工业化生产。

并且，由于侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1能够以粉煤作为燃料，不仅可以降低侧吹浸 没燃烧熔池熔炼装置1的运行成本，而且可以使侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1能够适用于 气体燃料匮乏的地区，从而提高侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1的适用性。

此外，通过设置多个喷煤组件400，在其中部分粉煤喷枪410磨损时，可以利用其余粉 煤喷枪410继续输送粉煤，在合适时机对磨损的粉煤喷枪410进行集中维护后恢复使用， 这样可以减少停炉保温时间，避免了频繁中断熔炼装置1正常作业，进一步提高熔炼装置 1的生产效率。

进一步地，由于粉煤和空气分别通过粉煤喷枪410和空气喷枪420进行输送，一旦粉 煤喷枪410发生堵塞或破损，不会影响空气喷枪420中空气的输送，相比相关技术中使用 多层通道喷枪的方式，可以做到清理堵塞的粉煤喷枪410的同时能够保证富氧空气的输送， 提高熔炼装置1的安全性和可靠性。而且在喷吹相同数量的粉煤和喷吹压力相同的情况下， 由于粉煤和空气分别通过粉煤喷枪410和空气喷枪420进行输送，可以减少用于输送粉煤 的粉煤喷枪410和管路的数量，一方面可以进一步防止粉煤堵塞管路和粉煤喷枪410，另 一方面可以降低熔炼装置1的成本。

因此，根据本发明实施例的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1能够以粉煤作为燃料，具有 生产效率高、运行成本低、适用性广等优点。

下面参考附图描述根据本发明具体实施例的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1。

在本发明的一些具体实施例中，如图1-图4所示，根据本发明实施例的侧吹浸没燃烧 熔池熔炼装置1包括熔炼炉100、粉煤输送管200、空气输送管300和喷煤组件400。其中， 所述气源可以向空气输送管300内输送富氧空气。

图1示出了根据本发明一个具体实施例的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1。如图1所示， 彼此相对的两个喷煤组件400中的一个的粉煤喷枪410与另一个的粉煤喷枪410相对，且 彼此相对的两个喷煤组件400中的一个的空气喷枪420与另一个的空气喷枪420相对。这 样可以使喷吹进熔炼炉100内的粉煤和空气均匀分布，以使粉煤能够充分燃烧。

图2示出了根据本发明另一个具体实施例的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1。如图2所示， 彼此相对的两个喷煤组件400中的一个的粉煤喷枪410与另一个的空气喷枪420相对，且 彼此相对的两个喷煤组件400中的一个的空气喷枪420与另一个的粉煤喷枪410相对。这 样同样可以使喷吹进熔炼炉100内的粉煤和空气均匀分布，以使粉煤能够充分燃烧。

可选地，如图1和图2所示，多个粉煤喷枪410伸入熔炼炉100的部分的长度相等且 均为50-200毫米。这样不仅可以使粉煤燃烧更加充分，而且可以使熔炼装置1达到最佳的 燃烧效果，以便于提高侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1的生产效率。

进一步地，如图1和图2所示，多个空气喷枪420伸入熔炼炉100的部分的长度相等 且均为50-100毫米。这样不仅可以使粉煤燃烧更加充分，而且可以使熔炼装置1达到最佳 的燃烧效果，以便于提高侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1的生产效率。

有利地，如图1和图2所示，每个粉煤喷枪410和每个空气喷枪420伸入熔炼炉100 的部分的长度相等。这样可以使通过粉煤喷枪410喷吹入熔炼炉100内的粉煤能够和与其 相邻的空气喷枪420喷入的空气进行充分混合，从而使粉煤能够充分燃烧。

具体地，如图1和图2所示，多个喷煤组件400中的粉煤喷枪410和空气喷枪420之 间的距离相等。这样可以使熔炼炉1内的燃烧更加充分，使熔炼炉1内的温度更加均匀。

更为具体地，每个粉煤喷枪410和每个空气喷枪420在熔炼炉100上的高度相等。这 样可以便于控制侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置内熔池液面的高度，便于喷入的气体充分搅动 熔池。

其中，如图1和图2所示，侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1还包括粉煤分配器210，多个 粉煤喷枪410通过粉煤分配器210与粉煤输送管200连通。由此可以使输送至每个粉煤喷 枪410处的粉煤均匀一致，以保证熔炼炉100内能够均匀燃烧。

图3和图4示出了根据本发明一些具体实施例的侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1。如图3 所示，粉煤喷枪410包括内喷管411、外喷管412、密封件413和耐磨内衬414。内喷管411 上具有粉煤进口4111、粉煤喷口4112和粉煤清理口4113。外喷管412套设在内喷管411 上且与内喷管411共同限定出冷却腔4121，外喷管412上具有与冷却腔4121连通的冷却 气入口4122和冷却气喷口4123。密封件413在封堵粉煤清理口4113的关闭位置和打开所 述粉煤清理口4113的打开位置之间可移动地设在内喷管411上。耐磨内衬414设在内喷管 411的内周面上。这样可以在粉煤喷枪410正常工作时利用密封件413封堵粉煤清理口 4113，使粉煤不能通过粉煤清理口4113，而且可以在需要清理内喷管411时，将密封件413 移动至所述打开位置，以通过粉煤清理口4113对内喷管411进行清理，防止粉煤堵塞内喷 管411，保证粉煤输送的可靠性。

所述背景技术中的熔炼装置，更换粉煤喷枪时需要暂时停止熔炼装置的工作，将熔炼 装置的熔池液面降低到粉煤喷枪的高度之下，严重影响作业率。而喷吹富氧空气和粉煤的 侧吹浸没燃烧熔池熔炼装置1的粉煤喷枪410通过粉煤清理口4113进行清理，不需要降低 熔炼装置1的液面高度，可以使熔炼装置1无需进行停工，以保证熔炼装置1的生产效率， 实现以煤粉为原料的大规模工业生产。

此外，通过设置冷却腔4121，可以利用冷却气对外喷管412和内喷管411进行冷却， 防止粉煤喷枪410伸入熔炼炉100内的部分温度过高，以防止粉煤喷枪410由于温度过高 而损坏，延长粉煤喷枪410的使用寿命。通过设置耐磨内衬414可以防止内喷管411发生 磨损，在利用粉煤喷枪410输送粉煤时降低由于粉煤冲刷内壁对内喷管411造成的磨损， 延长粉煤喷枪410的使用寿命。

具体而言，在部分粉煤喷枪410发生堵塞时，可以利用未堵塞的粉煤喷枪410继续维 持熔炼装置1正常工作，通过粉煤清理口4113对粉煤喷枪410进行及时清理后即可恢复粉 煤喷枪410的工作。在清理时可以利用粉煤分配器210将喷吹粉煤的粉煤喷枪410切换为 喷吹氮气，以便于操作人员进行清理，改善操作人员的操作环境。

可选地，耐磨内衬414可以为陶瓷内衬，所述冷却气可以为氮气。

具体地，如图4所示，空气喷枪420包括内喷管411、外喷管412和密封件413。内喷 管411上具有空气进口4211、空气喷口4212和杂质清理口4213。外喷管412套设在内喷 管411上且与内喷管411共同限定出冷却腔4121，外喷管412上具有与冷却腔4121连通 的冷却气入口4122和冷却气喷口4123。密封件413在封堵杂质清理口4213的关闭位置和 打开杂质清理口4213的打开位置之间可移动地设在内喷管411上。这样可以在空气喷枪 420正常工作时利用密封件413封堵杂质清理口4213，使空气不能通过杂质清理口4213， 而且可以在需要清理内喷管411时，将密封件413移动至所述打开位置，以通过杂质清理 口4213对内喷管411进行清理，防止杂质堵塞内喷管411，保证空气输送的可靠性。此外， 通过设置冷却腔4121，可以利用冷却气对外喷管412和内喷管411进行冷却，防止空气喷 枪420伸入熔炼炉100内的部分温度过高，以防止空气喷枪420由于温度过高而损坏，延 长空气喷枪420的使用寿命。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发 明的限制。

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。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，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发明中的具体含义。

在本发明中，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示 例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者 特点包含于本发明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发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的， 不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例 进行变化、修改、替换和变型。