TSL喷枪具有由三个基本同心的喷枪管构成的外壳，同心地位于外壳内的至少一个其他喷枪管；以及在喷枪的出口端处的环形端壁，环形端壁接合喷枪的出口端处的外壳的最外部喷枪管和最内部喷枪管的端部并且与外壳的中间喷枪管的出口端间隔开。通过流向出口端和离开出口端，冷却剂流体能循环经过外壳。端壁和中间管的出口端之间的间隔提供冷却剂流体的收缩部，以增加其间冷却剂流体的流速。所述其他喷枪管限定中心孔，并与外壳的最内部喷枪管间隔开，以限定环形通道，由此，经过孔和通道的材料在喷枪的出口端附近混合。端壁和外壳的长度的相邻的一小部分包括可更换的喷枪端部组件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】TSL喷枪具有由三个基本同心的喷枪管构成的外壳，同心地位于外壳内的至少一个其他喷枪管；以及在喷枪的出口端处的环形端壁，环形端壁接合喷枪的出口端处的外壳的最外部喷枪管和最内部喷枪管的端部并且与外壳的中间喷枪管的出口端间隔开。通过流向出口端和离开出口端，冷却剂流体能循环经过外壳。端壁和中间管的出口端之间的间隔提供冷却剂流体的收缩部，以增加其间冷却剂流体的流速。所述其他喷枪管限定中心孔，并与外壳的最内部喷枪管间隔开，以限定环形通道，由此，经过孔和通道的材料在喷枪的出口端附近混合。端壁和外壳的长度的相邻的一小部分包括可更换的喷枪端部组件。【专利说明】用于顶部浸没喷射的流体冷却喷枪
本专利技术涉及用于在熔池高温冶金操作中使用的顶部浸没喷射喷枪。
技术介绍
需要熔池和含氧气体源之间相互作用的熔池熔炼或其它高温冶金操作采用若干不同的气体供应装置。通常，这些操作包括直接喷入熔融的冰铜/金属。这可通过Bessemer型熔炉中的底吹风口或Peirce-Smith型转炉中的侧吹风口进行。替代性地，能利用喷枪喷射气体，以提供顶吹或浸没式喷射。顶吹喷枪喷射的例子是KALDO和BOP炼钢设备，其中，从熔池上方吹纯氧以利用熔融的铁生产钢。顶吹喷枪喷射的另一个例子由Mitsubishi铜工艺的熔炼和冰铜转换阶段提供，其中，喷射喷枪引起诸如空气或富氧空气的含氧气体的射流撞击和穿透熔池的顶表面，分别用来产生和转换冰铜。在浸没喷枪喷射的情况中，喷枪的下端部被浸没，使得喷射发生在熔池的炉渣层内而不是从熔池的炉渣层上方，从而提供顶部浸没喷枪(TSL)喷射，一个公知的例子是Outotec Ausmelt TSL技术，其能应用于许多金属加工。在两种形式的从上方喷射(即，顶吹和TSL喷射)的情况中，喷枪经受遍布的高熔池温度。Mitsubishi铜工艺中的顶吹使用许多相对小的钢喷枪，该钢喷枪具有约50mm直径的内管和约IOOmm直径的外管。内管终止于远高于反应区域的大约熔炉顶板的高度。能旋转以防止它粘到熔炉顶板处的水冷套圈的外管向下延伸到熔炉的气体空间中，以将其下端部布置在熔融的熔池的上表面上方约500-800mm处。空气中夹带的微粒供给物被吹过内管，而富氧空气被吹过管之间的环孔。尽管外管的下端部与熔池表面上方存在间隔，并通过经过喷枪的气体任意地冷却喷枪，但该外管每天烧损约400_。因此，外管缓慢下降，并当需要时，新的段连接到外部的可消耗管的顶部。用于TSL喷射的喷枪远远大于用于顶吹的那些喷枪，例如在上述Mitsubishi过程中。TSL喷枪通常具有至少内管和外管，如下面假定的，但可具有与内管和外管同心的至少一个其它管。典型的大型TSL喷枪具有直径为200至500mm或更大的外管。此外，喷枪长得多并且向下延伸穿过TSL反应器(该TSL反应器可为约10至15米高)的顶板，使得外管的下端部沉浸到熔池的熔融炉渣相中约300mm或更深的深度，但借助喷入其中的喷射气体流的冷却作用被外管的外表面上形成且保持的固化炉渣的层保护。内管可终止于约与外管相同的高度，或者处于外管的下部上方约IOOOmm的较高高度。因此，能是这样的情况，即，仅外管的下端部被浸没。在任何情况中，螺旋叶片或其它流动成形装置可安装在内管的外表面上以跨越内管和外管之间的环孔。该叶片沿环孔使空气或富氧气流具有强的旋流作用，并用于增强冷却效果以及保证气体与通过内管供应的燃料和供给材料良好混合，该混合基本上发生在内管的下端部下方由外管限定的混合腔中，其中，内管终止于外管的下端部上方足够的距离处。TSL喷枪的外管在其下端部磨损且烧损，但与没有该层的情况相比，其速率由于保护性的冻结炉渣层而显著降低。然而，这在很大程度上由通过TSL技术的操作模式控制。该操作模式使得该技术可行，尽管喷枪的下端部浸没在熔融炉渣熔池的高反应和腐蚀性的环境中。TSL喷枪的内管可用于供应供给材料，例如，精矿、要被喷射到熔池的炉渣层中的助熔剂和还原剂，或者可用于燃料。通过管之间的环孔供应含氧气体(例如空气或富氧空气)。在熔池的炉渣层内的浸没喷射开始之前，喷枪布置成其下端部(即，外管的下端部)在炉渣表面上方间隔合适的距离。含氧气体和燃料(例如燃料油、细煤或烃类气体)被供应到喷枪并且由此形成的氧气/燃料混合物被点燃以产生冲击到炉渣上的火焰喷射。这引起炉渣飞溅而在外喷枪管上形成炉渣层，该炉渣层被经过喷枪的气体流固化以提供上述固体炉渣层。然后，喷枪能降低以实现炉渣内的喷射，含氧气体持续经过喷枪以将喷枪的下部维持在一定温度，固化炉渣层被保持处于该温度并保护外管。通过新的TSL喷枪，外管和内管的下端部的相对位置，即，内管的下端部从外管的下端部缩进的距离(如果有的话)，是用于设计期间所确定的特别的高温冶金操作窗的最佳长度。对于TSL技术的不同用途，该最佳长度能是不同的。因此，在利用从炉渣到冰铜的氧传递将冰铜转变到粗铜的两阶段分批操作中，在用于将冰铜转变到粗铜的连续的单个阶段操作中，在用于还原含铅炉渣的过程中，或者在用于熔炼氧化铁供给材料以便生产生铁的过程中，都具有不同的相应最佳混合腔长度。然而，在每一种情况中，随着外管的下端部缓慢磨损和烧损，混合腔的长度逐渐降低到小于用于高温冶金操作的最佳值。类似地，如果在外管和内管的端部之间存在零偏移，则内管的下端部能变得暴露于炉渣，从而也被磨损且遭受烧损。因此，不时地，至少外管的下端部需要被切割以提供整洁的边缘，适当直径的一定长度的管被焊接到该整洁的边缘，以重新建立管下端部的最佳相对位置，从而优化熔炼条件。外管的下端部磨损和烧损的速率随着正在进行的熔融熔池高温冶金操作而变化。确定该速率的因素包括供给物处理速率、操作温度、熔池流动性和化学性质、喷枪流速等。在一些情况中，腐蚀磨损和烧损的速率相对高并且能使得在最差的情况中每天能损失数小时操作时间，这是由于需要中断处理以从操作中移除磨损的喷枪并使用另一喷枪取代该磨损的喷枪，而从使用中去除的磨损的喷枪被维修。这种停止可一天发生数次，每一次停止增加非处理时间。虽然TSL技术提供优于其它技术的显著益处(包括节省成本)，但用于更换喷枪的任何损失的操作时间带来显著的成本代价。对于顶吹和TSL喷枪，已经建议利用流体冷却来保护喷枪不受在高温冶金过程中遇到的高温影响。在以下美国专利中公开了用于顶吹的流体冷却喷枪的例子:Bertram 等人的 3223398,Belkin 的 3269829，De Saint Martin 的 3321139,Zimmer 的 3338570,Stephan 等人的 3411716,Shepherd 等人的 3488044,Ramacciotti 等人的 3730505，Pfeifer 等人的 38O268I,McMinn 等人的 382885O,Johnstone 等人的 3876190,Jaquay 等人的 3889933，Desaar 等人的 40970:30，Schaffar 等人的 4396182，Okane 等人的 4541617，以及Dunne 的 6565800。除了 Bertram等人的3223398和Belkin的3269829，所有这些参考资料都采用被布置为使得流体沿供应通道流到喷枪的出口端部并沿返本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在高温冶金方法中在熔池的炉渣层内的顶部浸没喷枪喷射中使用的喷枪，其中喷枪具有由三个基本同心的喷枪管构成的外壳，这三个喷枪管包括最外部管、最内部管和中间管，所述喷枪包括在外壳内基本同心地布置的至少一个其他喷枪管，并且所述外壳还包括在喷枪的出口端处的环形端壁，环形端壁接合喷枪的出口端处的外壳的最外部喷枪管和最内部喷枪管的相应端部并且与外壳的中间喷枪管的出口端间隔开，由此通过在最内部喷枪管和最外部喷枪管之间流到出口端，然后通过在中间喷枪管和最外部喷枪管之间流动而离开出口端沿喷枪返回，或与此流动相反，冷却剂流体能循环经过外壳，在端壁和中间管的出口端之间的间隔提供冷却剂流体的流动的收缩部，所述收缩部可操作成使端壁和中间管的出口端之间的冷却剂流体流速增加，所述至少一个其他喷枪管限定中心孔，并且所述至少一个其他喷枪管与外壳的最内部喷枪管间隔开，以在其间限定环形通道，从而经过孔和通道的材料能在炉渣层内进行喷射的喷枪的出口端附近混合，并且其中端壁和外壳的三个管中的每个管的长度的相邻的一小部分包括可更换的喷枪端部组件，所述喷枪端部组件能从外壳的三个管的长度的主要部分切掉，以进行更换。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·马图西维克次，M·勒特尔，
申请(专利权)人：奥图泰有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI
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