周向喷射燃烧器制造技术

一种燃烧器，其用来向反应容器进给粉状进料和反应气体，该燃烧器包括外部细长管状构件，外部细长管状构件具有周界壁。外管状构件的上端限定用于接纳反应气体的气体供应通道；下端限定用于反应气体和进料的混合腔室；并且位于上端与下端之间的中间部分可以具有穿过其外周壁的至少一个孔口，以接纳进料。燃烧器可以包括可调整器的分散器，可调整的分散器位于外管状构件之内，并且从外管状构件的上端延伸到下端。内管状构件可以位于外管状构件内侧以限定外环形通路，并且阀可以设置成控制外通路的环形开口的面积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】周向喷射燃烧器相关申请的交叉引用本申请要求保护在2013年11月29日提交的美国临时专利申请第61/910,214号的优先权，该专利申请的内容以引用的方式并入到本文中。
本专利技术的主题涉及用于粉状进料的燃烧器，诸如用于闪速熔炼硫化物精矿的燃烧器。
技术介绍
闪速熔炼是一种火法冶金过程，其中，细磨进料与反应气体一起燃烧。闪速熔炼炉通常包括高位反应炉身，燃烧器定位于高位反应炉身顶部，在燃烧器中，使粉状进料(在本文中也被称作微粒进料)与反应气体聚集在一起。在铜熔炼的情况下，进料通常为精矿，其包含铜和铁硫化物矿物质。精矿通常与硅石焊剂混合并且与预热的空气或富氧空气一起燃烧。熔滴形成于反应炉身中并且降落到炉底，形成富铜冰铜和富铁矿渣层。在精矿中的大部分硫与氧气组合以产生二氧化硫，二氧化硫能作为气体从炉排出并且经过进一步处理以产生硫酸。用于闪速熔炼炉的常规燃烧器包括：喷射器，其具有水冷套筒和内部中心喷枪；风箱；以及冷却块，其与炉的反应炉身的炉顶集成。喷射器套筒的下部与冷却块的内边缘形成环形通道。进料从上方引入并且通过喷射器套筒下降到反应炉身内。富氧燃烧空气进入风箱并且通过环形通道排放到反应炉身。由中心喷枪下端处的钟形末端来促进进料到反应气体内的偏转。此外，末端包括多个穿孔射流，穿孔射流向外引导压缩空气，以在伞形反应区内分散进料。仿形调整环安装于喷射器套筒的下部周围，在环形通道内，并且能沿着垂直轴线滑动。可以利用控制杆升高和降低调整环来控制反应气体的速度以响应于不同的流率，控制杆向上延伸穿过风箱以增加或减小在环形通道中的流动截面积。这种用于闪速熔炼炉的燃烧器公开于美国专利第6,238,457号中。这种类型的已知燃烧器与可能不利地影响其性能的缺点相关联。用于引入进料的常规方法可能会导致羽流中的空间不均匀性，这是由于分配器的设计造成或者是由于炉结积聚在锥形末端和穿孔空气孔上造成。在已知的燃烧器中，用来实现充分混合的唯一方法是使进料流与过程气流以高速度在反应炉身的开放空间内相交。这种不受限制的碰撞导致粒子的一部分从羽流的富氧部分喷射到反应炉身的富含二氧化硫的再循环区内。现有预混合燃烧器(文丘里型)通常具有高熔炼性能(低烟尘产生、低反应炉身热负荷)。现有预混合燃烧器的问题在于它们需要高过程空气速度以通过使用文丘里效果来提供与精矿进料的混合。这常常防止燃烧器在较低速度工作(已知在较低速度工作延长了在反应炉身内的停留时间)，从而导致高氧效率。流体化燃烧器允许进料以受控制的速率进入空气流，而无论过程空气速度如何。在已知燃烧器中，进料从远离燃烧器定位的储存仓经由机械进料器、机械输送器或者空气辅助的输送器而递送。这些向通往燃烧器的进料流率中引入或传输周期性或非周期性波动，导致难以控制进料与氧气的比例。此外，常见现象是储存仓中的进料变得部分流体化并且以不受控制的方式流动，由此显著地干扰燃烧器操作。上述问题，单独地或组合地，导致已知燃烧器的较差的燃烧性能。这种较差的燃烧性能的特征在于次优氧效率，高烟尘率、低烟尘品质、烟道(uptake)和燃烧器积成物、局部热点、高矿渣金属损失和冰铜等级变化性。而这导致变化的生产能力、操作困难和繁重的维护要求，最终结果导致更高操作成本和降低的产量。仍然需要一种改进的燃烧器，其减少或排除已知设计的上文提到的问题。
技术实现思路
下文的
技术实现思路
预期向读者介绍下文更详细的描述，并且不限定或限制要求保护的主题。本文所描述的主题大体而言涉及一种燃烧器设计，其提供优于已知燃烧器一项或多项改进，这些改进包括：进料与过程气体预混合；改进的燃烧器羽流(plume)控制；以及，进料流动绕燃烧器出口环面的周缘在空间和时间上的改善的均匀性，以及最小的粒子隔离效果。根据一方面，提供一种用于粉状进料的燃烧器。燃烧器具有使燃烧器与反应容器集成的结构，并且具有开口，开口与反应容器内部连通。燃烧器还具有混合腔室，以通过开口向反应容器内供应流体化进料和反应气体混合物。燃烧器具有气体供应通道，用来向混合腔室供应反应气体。燃烧器具有用来绕气体供应通道的外周界、经过圆柱形开口均匀地引入进料的装置。在2013年6月17日提交并且名称为“FeedFlowConditionerforParticulateFeedMaterials(用于颗粒馈送材料的馈送流调节器)”的共同转让的美国专利申请第61/835,716号中公开了一种设备，其便于这种进料引入方法，被称作进料流量调节器并且其解决了闪速熔炼炉的典型问题。根据另一方面，提供一种用于闪速熔炼炉的燃烧器。燃烧器包括燃烧器块体、混合腔室、气体供应通道和进料流量调节器。块体与炉顶集成，并且具有穿过块体的开口，以与炉的反应炉身连通。气体供应通道安装于燃烧器块体上方，并且向闪速炉提供反应气体。在气体供应通道之内设有两个同心管；分隔管和位于其内部的中心喷枪管，中心喷枪管延伸穿过整个燃烧器以向反应炉身的中心供应氧气。进料流量调节器安装于气体供应通道周围。进料流量调节器和分隔管形成绕中心喷枪的两个同心的环形流动区；由进料流量调节器和分隔管形成的外环形区以及由分隔管与中心喷枪管形成的内环形区。这两个流动区都从气体供应通道进给反应气体。可调整的孔口位于进料流量调节器的底部，可调整的孔口绕外环形区的外周缘均匀地供应流体化进料。混合腔室形成于孔口下方，在这里，来自进料流量调节器的流体化进料和来自气体供应通道的外环形区的反应气体会合。混合腔室允许来自外环形区与内环形区的进料与反应气体流剧烈混合。混合腔室位于反应炉身中的开口的正上方，并且向反应炉身提供流体化进料和反应气体的连续周向均匀流。虹膜阀在气体供应通道之内，虹膜阀位于同心分隔管的顶部处。这个阀能调整穿过由进料流量调节器、分隔管和中心喷枪形成的同心气体流动环面中的每一个引导的流的部分。阀修改了流经外环形流动区和内环形流动区的反应气体的比例，从而修改了进入反应炉身的反应气体的平均速度。通过打开虹膜阀，反应气体均匀地分配到两个环形流动区。通过闭合虹膜阀，更多的反应气体流动被迫通过内环形区，从而增加了离开燃烧器的反应气体的平均速度。对于本领域技术人员显然的是，受虹膜阀控制的、能实现的通过燃烧器的最大速度由内环形区的大小来决定。当虹膜阀处于完全闭合位置并且所有气体被迫通过内环面时实现了最高出口速度。在某些示例中，具有螺旋涡流产生叶片的嵌套式插入套筒可以插入到中心喷枪周围，以对通过内环面的反应气体添加切向流动分量，并且在反应炉身内引起涡流。这可以用来使羽流扩张，从而排除了对于物理上非流线形体的需要。在某些示例中，插件可以是外部受控制的部件，这些部件能垂直移动以控制反应气体的涡流或湍流。在某些示例中，可以调整涡流器插件的叶片的节距和宽度来实现不同的最大涡流数量(涡流强度)。在某些示例中，中心喷枪管可以在其下端处装有锥状物，以迫使反应气体径向向外离开内环面。在某些示例中，具有锥状物末端的中心喷枪管能竖直移动，以控制内环形间隙开口大小从而控制离开内环面的反应气体的速度。在某些示例中，中心喷枪管可以在其上端处装有倒置的锥状物，从而控制内环形间隙的面积。通过闭合环形间隙，更多的反应气体流动被迫通过外环形区，从而增加了离开燃烧器的反应气体的平均速度。对于本领域技术人员显然的是，受倒置的锥状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向反应容器递送粉状进料和反应气体的混合物的燃烧器，所述燃烧器包括外部细长的管状构件，所述管状构件具有外周壁，外管状构件包括：上端，其限定用于接收所述反应气体的气体供应通道；下端，其限定混合腔室，在所述混合腔室中，所述反应气体和所述粉状进料混合在一起；以及在所述上端与下端之间的中间部分，所述中间部分具有穿过所述外周壁的至少一个孔口，以接纳所述粉状进料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.29 US 61/910,2141.一种用于向反应容器递送粉状进料和反应气体的混合物的燃烧器，所述燃烧器包括外部细长的管状构件，所述管状构件具有外周壁，外管状构件包括：上端，其限定用于接收所述反应气体的气体供应通道；下端，其限定混合腔室，在所述混合腔室中，所述反应气体和所述粉状进料混合在一起；以及在所述上端与下端之间的中间部分，所述中间部分具有穿过所述外周壁的至少一个孔口，以接纳所述粉状进料。2.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，所述外管状构件的所述外周壁具有周缘，并且其中所述至少一个孔口基本上绕所述外周壁的整个周缘延伸。3.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，所述外管状构件的所述中间部分位于包含所述粉状进料的进料流量调节器之内。4.根据权利要求3所述的燃烧器，其中，在所述进料流量调节器中的所述粉状进料由流体化气体进行流体化。5.根据权利要求3所述的燃烧器，其中，所述外管状构件的所述中间部分由圆筒形滑动套筒至少部分地限定，并且其中所述至少一个孔口具有通过调整所述圆筒形滑动套筒的位置可控制的面积。6.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括：可调整的分散器，其位于所述外管状构件之内，所述分散器从所述外管状构件的上端延伸到下端。7.根据权利要求6所述的燃烧器，其中，所述可调整的分散器与所述外管状构件的外周壁基本上同心，以使得所述混合腔室包括在所述分散器与所述外管状构件的所述外周壁之间的环形空间。8.根据权利要求6所述的燃烧器，其中，所述可调整的分散器在其下端处具有扩大末端，并且通入所述反应容器内的环形开口限定于所述扩大末端与所述外管状构件的所述外周壁之间。9.根据权利要求8所述的燃烧器，其中，所述扩大末端具有截头圆锥形状，使得通过升高或降低位于所述燃烧器的所述外管状构件内的所述可调整的分散器来调整所述环形开口的面积。10.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，所述管状构件的所述下端由所述反应容器的喷嘴限定。11.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括：内管状构件，所述内管状构件位于所述外管状构件之内并且与其同心，其中外环形通道限定于所述内管状构件与外管状构件之间。12.根据权利要求11所述的燃烧器，其中，所述内管状构件具有在所述外管状构件的上端下方间隔开的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·U·亚斯塔泽斯基，A·柯克林，J·A·F·肖，M·J·M·马克莱奥特，I·马林西克，
申请(专利权)人：哈奇有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA