一种用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置及其使用方法，设有燃料枪体、燃料及助燃剂供给源连接口和自动控制系统，其特征是：该燃烧装置为一体式燃烧装置，设有：燃料枪，前端设有喷头，后部设有快装密封插头和燃料源接口；外周设有风套，风套管体上设有助燃剂接口，后端设有弹子阀，弹子阀后端设有连接燃料枪的快装密封插头接口；在风套的前端设有风套前口与喷头并行通入冶炼炉膛内，该风套前口和喷头固定设置在冶炼炉金属液面以下的侧壁上，外周设有冷水套或耐火砖。本发明专利技术适用于冶炼炉的氧化、还原、燃烧。具有结构设计合理，运行稳定可靠、安全、自动化程度高、提高金属熔化温度，加快氧化还原速度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置及其使用方法
本专利技术涉及冶炼炉燃烧
，尤其涉及一种用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置及其使用方法。
技术介绍
传统的对于有色金属的熔化和精炼，火法冶炼是较为常见的冶炼方式，其是利用燃料燃烧产生的高温辐射热在液面上进行加热熔炼，火法冶炼工艺包括氧化和还原两个主要作业过程，其主要目的是将金属矿料融化成液态，再进行氧化或还原作业。金属矿料在熔化过程中产生大量渣层，渣层漂浮在金属液面上产生隔热作用，使得液面上加热的辐射热不容易传递到渣层下，导致氧化还原效果差。因此，非常需要提出一种改进型的燃烧装置，提高火法冶炼的效率。本专利技术正是基于上述研究背景而提出，旨在提供一种用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置及其使用方法，以满足有色金属冶炼使用需要。
技术实现思路
针对现有技术中冶炼炉燃烧装置存在的不足，本专利技术提供了一种用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置及其使用方法，其具有结构设计合理，运行稳定可靠、高效安全、自动化程度较高、提高了渣层下金属熔化温度、加快氧化还原速度的优点。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案实现：一种用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置，设有燃料枪体、燃料及助燃剂供给源连接口和自动控制系统，其特征是：该燃烧装置为一体式燃料装置，设有：通入燃料的燃料枪，该燃料枪设有管体，在燃料枪管体的前端设有喷头，燃料枪的后部设有固定包覆在燃料枪管体外周的快装密封插头，燃料枪的管体后端设有连通燃料源的接口；在燃料枪管体的外周设有通入助燃剂的风套，该风套设有管体，燃料枪管体穿设在风套的管体内，两管体之间的环形间隙为助燃剂通道；在风套管体上设有与助燃剂通道连通的助燃剂接口；在风套的后端设有与风套连通的用以密封风套内腔的弹子阀，该弹子阀的阀体为近似弧形折弯圆管，该阀体向风套前端倾斜地与风套固定连通，弹子阀内钢球设在所述燃料枪管体上方的弹子阀管体内，当燃料枪管体抽出风套管体时，钢球落入风套管体后端的管体内，并将风套密封；在弹子阀的后端设有接口，该接口密封连接燃料枪管体后部固定设置的快装密封插头，所述风套、弹子阀、接口和快装密封插头在风套后部构成密封的风套内空间；在风套的前端设有包覆在燃料枪管体前端和喷头外周的风套前口，该风套前口与喷头并行通入冶炼炉膛内，该风套前口和喷头固定水平设置在冶炼炉金属液面以下的侧壁上，外周设有冷水套或耐火砖。本专利技术进一步实施和完善的优化方案是：所述燃料枪的喷头的结构为加速喷头结构：该喷头为圆管状，其内壁形状从后往前依序为：后粗前细的刺叭口、细径短管、后细前粗的刺叭口、直径稍收小的前端出口(22)；该喷头的截面积首先由大变小然后再变大，中间通过一段细径管，使通过的气体或液体被加速；在配合的压力下，喷出的气流或液流能在燃料枪出口前形成燃烧的空间，形成液面下燃烧；并且火焰离开喷头出口，还使助燃剂和燃料混合的喷头出口处形成相对低温区，避免了火焰高温灼烧，延长喷头寿命。所述燃料枪管体后部固定设置的快装密封插头的结构：该快装密封插头设有管状插接体，该插接体前端设有插嘴，该插嘴外径与所述弹子阀后端设置的接口的内径内相吻合，插接体中部设有把杆和密封条，插接体后端设有固定螺套，该螺套内壁上设有与所述燃料枪相应部位外周面设置的螺丝相匹配的螺纹，该快装密封插头将燃料枪和风套从后部快速插接并密封固定连接在一起。所述自动控制系统的结构：该自动控制系统设有PLC控制器和人机交互界面，所述助燃剂接口与设置的混气罐连通，该混气罐与氧气源管道和压缩空气源管道连通；所述燃料枪的燃料入口与燃料源的管道连通；在所述氧气源管道、压缩空气源管道、燃料源的管道上分别设有与PLC控制器进行压力信号、流量信号连接的压力变送器和流量变送器，并设有与PLC控制器进行调节指令传送连接的压力调节阀和流量调节阀；所述PLC和人机交互界面设有进行压力、流量运行参数设置、对自动控制系统运行进行控制的操作面板。所述自动控制系统还设有安全联锁控制结构：设有氮气源和连通管路，在该氮气源管路上设有氮气压力变送器和氮气快速切断阀，并在燃料管路上设有燃料快速切断阀，该氮气压力变送器、氮气快速切断阀和燃料快速切断阀与PLC控制器进行信号和控制指令传送连接，当燃料和助燃剂管路的压力低于正常工作压力时，PLC控制器自动指令设置在燃料管路上的燃料快速切断阀，快速关闭燃料供应并发出报警信号，指示人员检查修理；当燃料枪喷头堵塞，结焦现象发生后，天然气流量计数值减少，流量数值减少到常用值的80％时，PLC控制器发出报警信号，提醒操作人员注意；流量数值减少到常用值的60％时，PLC控制器自动指令设置在燃料管路上的联锁快速切断阀，关闭燃料气供应，并发出声光报警通知操作人员检修处理；在切断燃料供应的同时，PLC控制器自动打开氮气快速切断阀，让燃料关闭燃料供给时，燃料枪通入氮气，保护燃料枪；且当各项安全联锁动作发生时，助燃剂管路始终通入运行，保证炉渣和金属液不会倒灌；氮气管路上氮气压力低于设置的正常数值时，PLC控制器发出报警信号，提醒操作人员处理。一种用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置的使用方法，其特征在于：该使用方法包括如下步骤：1)燃料及助燃剂的压力流量控制：助燃剂含氧量可根据具体工艺要求选择21-99.6％配比，经过配比的助燃剂管路引到阀站入口，通过压力调节阀稳定压力：0.05-0.5MPa，实际工作压力由液面高度决定；助燃剂在经调稳压后进入助燃剂接口；燃料引到燃料管路阀站入口，通过压力调节阀稳定压力，燃料在经稳压后进入燃料枪接口；以上可以由人工操作或通过人机交互界面操作；2)待燃料和助燃剂压力流量比达到预设条件时，进行点火操作，燃烧装置开始运行；3)运行过程中，通过自动控制系统控制进行正常运行，并在处理非正常情况下发出报警和启动安全联锁控制操作，保证运行安全、设备安全、人员安全。采用本专利技术所述的一种用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置及其及使用方法，其具有如下有益效果：(1)克服了现有技术中两支枪作为燃烧装置：一支进风，一支进燃料，存在的结构设计不够合理的不足，本专利技术实现一支燃料枪完成金属液下燃烧，助燃风从燃料枪与进风套的间隙进入，采用金属液下式燃烧，燃料枪燃料采用超高速喷射形式，可在枪前形成空腔，产生燃烧空间，翻腾搅动渣层，提高金属矿料液下温度，增加氧化还原效率。(2)侧壁金属液下燃烧装置以99.6％纯氧助燃为主，助燃剂氧气浓度也可在21-99.6％范围内调节。(3)设置安全联锁控制结构，保证装置运行正常、安全，及时处置非常运行情况，特别是不会出现金属液或炉渣外泄事故。(4)侧壁金属液下多氧燃烧--氧化还原燃烧装置燃料/助燃风采用程序化自动配比。提高助燃风供应氧气浓度比例可实现氧化作业，降低助燃风供应氧气浓度可实现还原作业，装置做到了燃烧、氧化、还原多功能一体化。(5)侧壁金属液下燃烧装置喷头采用特殊耐热合金钢制作，高速喷射结构，保证高温液下燃烧。采用弹子阀结，具有定位和密封的作用,并能保证燃料枪快速拔出；燃料枪尾端采用快速密封接头与风套尾端配合，方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置，设有燃料枪体、燃料及助燃剂供给源连接口和自动控制系统，其特征是：该燃烧装置为一体式燃烧装置，设有：通入燃料的燃料枪(2)，该燃料枪设有管体，在燃料枪管体的前端设有喷头(21)，燃料枪的后部设有固定在燃料枪管体外周的快装密封插头(6)，燃料枪的管体后端设有连通燃料源的接口(7)；在燃料枪管体的外周设有通入助燃剂的风套(4)，该风套设有管体，燃料枪管体穿设在风套管体内，两管体之间的环形间隙为助燃剂通道；在风套管体上设有与助燃剂通道连通的助燃剂接口(3)；风套的后端设有与风套连通的用以密封风套后部的弹子阀(5)，该弹子阀的阀体为近似弧形折弯圆管，该阀体向风套前端倾斜地与风套固定连通，上端(53)密封，弹子阀内钢球(51)设在所述燃料枪管体上方的弹子阀管体内，当燃料枪管体抽出风套管体时，钢球落入风套管体后端的管体内，并将风套密封；在弹子阀的后端设有接口(52)，该接口密封连接燃料枪管体后部固定设置的快装密封插头(6)，所述风套、弹子阀、接口和快装密封插头在风套后部构成密封的风套内空间；在风套的前端设有包覆在燃料枪管体前端喷头外周的风套前口(41)，该风套前口与喷头并行通入冶炼炉膛内，该风套前口和喷头固定水平设置在冶炼炉金属液面以下的侧壁上，外周设有冷水套或耐火砖。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置，设有燃料枪体、燃料及助燃剂供给源连接口和自动控制系统，其特征是：该燃烧装置为一体式燃烧装置，设有：通入燃料的燃料枪(2)，该燃料枪设有管体，在燃料枪管体的前端设有喷头(21)，燃料枪的后部设有固定在燃料枪管体外周的快装密封插头(6)，燃料枪的管体后端设有连通燃料源的接口(7)；在燃料枪管体的外周设有通入助燃剂的风套(4)，该风套设有管体，燃料枪管体穿设在风套管体内，两管体之间的环形间隙为助燃剂通道；在风套管体上设有与助燃剂通道连通的助燃剂接口(3)；风套的后端设有与风套连通的用以密封风套后部的弹子阀(5)，该弹子阀的阀体为近似弧形折弯圆管，该阀体向风套前端倾斜地与风套固定连通，上端(53)密封，弹子阀内钢球(51)设在所述燃料枪管体上方的弹子阀管体内，当燃料枪管体抽出风套管体时，钢球落入风套管体后端的管体内，并将风套密封；在弹子阀的后端设有接口(52)，该接口密封连接燃料枪管体后部固定设置的快装密封插头(6)，所述风套、弹子阀、接口和快装密封插头在风套后部构成密封的风套内空间；在风套的前端设有包覆在燃料枪管体前端喷头外周的风套前口(41)，该风套前口与喷头并行通入冶炼炉膛内，该风套前口和喷头固定水平设置在冶炼炉金属液面以下的侧壁上，外周设有冷水套或耐火砖。


2.根据权利要求1所述的用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置，其特征是：所述燃料枪的喷头的结构为高速喷头结构，该喷头为圆管状，其内壁形状从后往前依序为：后粗前细的刺叭口(25)、细径短管(24)、后细前粗的刺叭口(23)、直径稍收小的前端出口(22)；该喷头的截面积首先由大变小然后再变大，中间通过一段细径管，使通过的气体或液体被加速；在配合的压力下，喷出的气流或液体能在燃料枪出口前形成燃烧的空间，形成液面下燃烧；并且火焰离开喷头出口，还使助燃剂和燃料混合的喷头出口处形成相对低温区，避免了火焰高温灼烧，延长喷头寿命。


3.根据权利要求1所述的用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置，其特征是：所述燃料枪管体后部固定设置的快装密封插头(6)，设有管状插接体，该插接体前端设有插嘴(61)，该插嘴外径与所述弹子阀后端设置的接口(52)的内径内相吻合，插接体中部设有把杆(62)和密封条(64)，插接体后端设有固定螺套(63)，该螺套内壁上设有与所述燃料枪相应部位外周面设置的螺丝相匹配的螺纹，该快装密封插头将燃料枪和风套从后部快速插接并密封固定连接在一起。


4.根据权利要求1所述的用于冶炼炉的侧壁金属液下燃烧装置，其特征是：所述自该自动控...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立臣，丁鹏，杨彬，
申请(专利权)人：王立臣，
类型：发明
国别省市：北京;11