用于有色金属反射炉的烧嘴、烧嘴组件以及燃烧系统技术方案

一种用于有色金属反射炉的烧嘴，其特征在于，所述烧嘴包括：烧嘴主体；燃料管道，其贯穿所述烧嘴主体，用于输送燃料；氧气管道，其邻近所述燃料管道并贯穿所述烧嘴主体，用于输送浓度大于21％的氧气。通过这种烧嘴，能够减少进入到反射炉内的氮气含量，从而降低氮氧化物的生成和排放。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于有色金属反射炉的烧嘴，烧嘴组件以及燃烧系统。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是燃烧过程排放的主要空气污染物之一。由于氮氧化物促使造成烟雾的有害大气反应产物的生成，各政府机构已颁布各种空气质量标准来限制可能被排放到大气中的NOx数量，由于许多国家对环境立法日益增多以及世界对大气污染的警觉日益增加，现代燃烧技术在不断改进以限制来自各种类型燃烧设备的NOx排放。相对于从矿石或精矿中生产的原生金属而言，从废金属和废料中提取出的金属称为再生金属。随着社会的发展，人类的生活水平不断提高，再生有色金属产量增长速度明显加快。在再生有色金属，如铜、铝等的提炼过程中，反射炉是一种广泛使用的熔炼炉。它主要由熔炼室、燃烧系统和排气烟道组成，是利用火焰直接加热物料。目前，在反射炉的燃烧系统中使用的烧嘴是空气烧嘴，即空气与燃料燃烧的烧嘴。众所周知，空气中只含有约21%的氧是用来与燃料发生燃烧反应，而其余约79%的氮气不会参与燃烧反应。这样，氮气就仅仅充当热的载体，把一部分燃烧反应释放出的热量随着烟气的排放从炉膛带走。再生有色金属熔炼反射炉的熔炉温度一般在1300°C左右，从炉膛排出的烟气温度基本在1100°C左右。这样，当采用现有的空气烧嘴时，燃烧反应所释放的热量中大约有超过50%的热量随着烟气被排放到炉外而白白浪费。随着能源资源供应日趋紧张和燃料价格不断攀升，在反射炉熔炼过程中提高燃烧效率来降低生产成本变得越来越迫切。采用回收热烟气的热量来加热助燃空气是一种提高燃烧效率的手段，但助燃空气由于再生有色金属熔炼过程烟尘含量高，易造成换热器或蓄热器堵塞而影响烟气余热回收效率及经常需要维护换热器或更换蓄热器的蓄热体。
技术实现思路
藉此，本技术的主要目的在于提供一种应用于有色金属反射炉的烧嘴、烧嘴组件以及燃烧系统，它们均设置有氧气管道以输送浓度大于21 %的氧气。这样，能够减少进入到反射炉内的氮气含量，从而降低氮氧化物的生成和排放。为此，本技术公开了一种用于有色金属反射炉的烧嘴，其特征在于，所述烧嘴包括烧嘴主体；燃料管道，其贯穿所述烧嘴主体，用于输送燃料；氧气管道，其邻近所述燃料管道并贯穿所述烧嘴主体，用于输送浓度大于21%的氧气。优选地，所述氧气的浓度为90% -100%。可选择地，所述燃料为气体燃料或液体燃料或固体燃料。可选择地，所述燃料为天然气、煤制气、合成气、柴油、重油、煤粉、石油焦粉其中之一者O可选择地，所述燃料管道相对所述氧气管道布置在中央，所述氧气管道环绕所述燃料管道。可选择地，所述氧气管道相对所述燃料管道布置在中央，所述燃料管道环绕所述氧气管道。本技术还公开了一种用于有色金属反射炉的烧嘴组件，其特征在于，其包括上述的烧嘴，以及控制装置，其中，所述控制装置用于调节所述氧气和/或所述燃料的流量。具体地，所述控制装置为流量阀，所述流量阀用于调节所述燃料和/或所述氧气的流量。较优地，所述控制装置还包括传感器，其用于感应所述有色金属反射炉内的气氛；以及中央处理器，其用于根据所述传感器感应到的气氛控制所述流量阀。本技术还公开了一种用于有色金属反射炉的燃烧系统，其特征在于，所述燃烧系统包括烧嘴组件和烧嘴砖，其中，所述烧嘴组件包括烧嘴和控制装置；其中，所述烧嘴包括烧嘴主体；燃料管道，其贯穿所述烧嘴主体，用于输送燃料；氧气管道，其邻近所述燃料管道并贯穿所述烧嘴主体，用于输送浓度大于21 %的氧气；控制装置，其用于调节所述氧气和/或所述燃料的流量；其中，所述烧嘴密封地安装在所述烧嘴砖的通道内；藉此，所述烧嘴砖用于导引由所述烧嘴产生的火焰在所述有色金属反射炉中用于加热。优选地，所述氧气的浓度为90% -100%。可选择地，所述燃料管道为圆形或环形，所述氧气管道为圆形或环形、周向地环绕所述燃料管道并且所述氧气管道与所述燃料管道的中心的径向距离相同；或者所述氧气管道为圆形或环形，所述燃料管道为圆形或环形、周向地环绕所述氧气管道并且所述燃料管道与所述氧气管道的中心的径向距离相同。更优选地，所述烧嘴砖的长度为2-8英寸之间，所述烧嘴砖的长度和内径的比值在2-6之间。可选择地，所述燃料管道为扁平形，所述氧气管道为扁平形、周向地环绕所述燃料管道；或者所述氧气管道为扁平形，所述燃料管道为扁平形、周向地环绕所述氧气管道。优选地，所述烧嘴砖的长度为4-18英寸之间，所述烧嘴砖通道截面的宽度与高度之比在5-30之间。优选地，所述烧嘴及烧嘴砖的纵向轴线相对于水平纵向轴线的角度是可调节的。更优选地，所述角度为0° -15°。相对于空气烧嘴，本技术所公开的烧嘴、烧嘴组件以及燃烧系统中的烧嘴为氧气烧嘴，该氧气烧嘴是以用浓度超过21%的氧气作为助燃气体替代空气和燃料进行燃烧；较佳地，以浓度在90%以上的氧气作为助燃气体替代空气与燃料燃烧；更佳地，以浓度在95%以上的氧气作为助燃气体替代空气与燃料燃烧，最佳地，以纯氧替代空气作为助燃气体与燃料燃烧。相对于空气助燃方式，应用本技术所公开的氧气烧嘴，在燃烧中能够减少引入的氮气量，尤其当氧气的浓度在90%以上或者95%以上时，能够大大减少氮气的引入，如果采用纯氧，那么就没有氮气的引入，所以燃烧过程中节省了加热氮气所需要的热量从而使燃烧效率大大提高并且大量降低燃烧过程中氮氧化合物的生成，而且也可以减少烟气排放总量，最多可减少70%以上，这样污染物的排放亦大大降低。另外，应用氧气烧嘴后，燃烧火焰的温度高，可加快物料熔化，在不改变窑炉大小的情况可增产。然而，在本技术的研发过程中，专利技术人注意到，虽然应用本技术具有上述节能、增产和减排等的优点，但本领域的技术人员普遍存在一些技术偏见。S卩，其一、本领域的技术人员普遍认为若将喷嘴的空气管道设置成氧气管道，则需要水冷而使得喷嘴的维护比较繁琐；其二、本领域的技术人员普遍认为若将喷嘴的空气管道设置成氧气管道，则在熔炼过程会造成过多金属氧化使金属回收率下降。附图说明为了解释本专利技术，将在下文中参考附图描述其示例性实施方式，附图中图I为本技术的一种实施方式的烧嘴的示意性剖面图；图2a为本技术的一种实施方式的烧嘴的示意性侧视图；图2b为本技术的一种实施方式的烧嘴的示意性侧视图；图3为图I的烧嘴安装到烧嘴砖中的示意性剖面图；图4为本技术的较佳实施方式的一种燃烧系统的示意图。不同图中的相似特征由相似的附图标记指示。具体实施方式下文所述的氧气指的是浓度大于21%的氧气，在较优的方案中，该氧气指的是浓度至少为90 %的氧气，在更优的方案中，该氧气指的是浓度至少为95%的氧气，在最优的方案中，该氧气指的是浓度为100%的纯氧。下文所述的燃料包含可与氧气燃烧生成燃烧产物的元素或化合物。其中，所谓“燃烧产物”是指包含以下任何一种的气体混合物碳的氧化物、水、未反应的燃料、未反应的氧、硫的氧化物、惰性成分，诸如包括氮和氩。通常，燃料是单相气体或液体，但是可替代的，可以是可流动多相流体，例如，烃类液体与可燃气体的两相混合物、水与液态烃的悬浮液、固体碳质燃料在空气或水中的悬浮体，或者固体碳质燃料在液态烃中的悬浮体。具体地，从形态上分，燃料可以为气体燃料或液体燃料或固体燃料，从成份上分，燃料可以为天然气、煤制气、合成气、柴油、重油、煤粉或者石油焦粉等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于有色金属反射炉的烧嘴，其特征在于，所述烧嘴包括：烧嘴主体；燃料管道，其贯穿所述烧嘴主体，用于输送燃料；氧气管道，其邻近所述燃料管道并贯穿所述烧嘴主体，用于输送浓度大于21％的氧气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晶红，
申请(专利权)人：空气化工产品有限公司，天津大山铜业有限公司，
类型：实用新型
国别省市：