CN105402732B - 还原冶炼蓄热式燃烧***以及利用该***进行冶炼的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种还原冶炼蓄热式燃烧***以及利用该***进行冶炼的方法，该***包括：炉体、第一烧嘴、第二烧嘴、第一蓄热装置，所述第一蓄热装置包括：第一壳体，所述第一壳体内限定出第一储热空间，所述第一储热空间中具有第一空气蓄热体、第一沉降室、第一煤气蓄热体和第二沉降室，第二蓄热装置，所述第二蓄热装置包括：第二壳体，所述第二壳体内限定出第二储热空间，所述第二储热空间中具有第二空气蓄热体、第三沉降室、第二煤气蓄热体和第四沉降室，第一空气三通阀、第一煤气三通阀、第二空气三通阀、第二煤气三通阀。该***可以高效回收烟气中的余热，从而显著提高能源利用率。
Description
技术领域
本发明属于冶炼技术领域，具体而言，本发明涉及一种还原冶炼蓄热式燃烧***以及利用该***进行冶炼的方法。
背景技术
燃气熔分炉完善了煤基转底炉直接还原-熔分工艺，对难选矿、红土镍矿、钒钛磁铁矿、硫酸渣等资源冶炼后的渣铁分离过程起着至关重要的作用，打破了埋弧炉熔炼工艺的单一性，同时可以节约大量电能，也为工业基础薄弱地区提供了一种可行性的方案。
蓄热式燃烧技术，是现阶段工业炉中最广泛使用的节能环保燃烧技术，该技术已经相当成熟。然而现有的蓄热式燃烧器在熔分炉上的应用时由于冶炼过程要求的热负荷比冶金加热炉负荷高很多，所产烟气量较多，蓄热室的体积相对比较大，并且烧嘴在炉体上的位置不合理，增加了现场施工难度，而且对安装、使用、检修造成了不便，同时该类型蓄热式燃烧器在冶炼过程中产生的粉尘易造成蓄热体堵塞，蓄热体更换频率高，提高了该种燃烧器的运行成本，另外，该种类型蓄热式燃烧器没有从燃烧效果的角度考虑，煤气出口通道和空气出口通道左右分布，容易产生与空气掺混不充分、燃烧效率低、局部温度和产生的氮氧化物过高等问题，造成冶炼过程中物料氧化烧损。
因此，现有的蓄热式冶炼技术有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种还原冶炼蓄热式燃烧***以及利用该***进行冶炼的方法，该***可以高效回收烟气中的余热，从而显著提高能源利用率。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种还原冶炼蓄热式燃烧***，包括：
炉体，所述炉体限定出冶炼空间，所述炉体的侧壁上具有点火烧嘴、第一开孔、第二开孔和物料入口；
第一烧嘴，所述第一烧嘴位于所述第一开孔内，并且所述第一烧嘴具有第一空气喷口和第一煤气喷口；
第二烧嘴，所述第二烧嘴位于所述第二开孔内，并且所述第二烧嘴具有第二空气喷口和第二煤气喷口；
第一蓄热装置，所述第一蓄热装置包括：
第一壳体，所述第一壳体内限定出第一储热空间，所述第一储热空间中沿远离所述炉体方向依次具有左沉降室和左蓄热体，所述左沉降室包括第一沉降室和第二沉降室，所述左蓄热体包括第一空气蓄热体和第一煤气蓄热体，所述第一空气蓄热体和所述第一沉降室相连且通过所述第一空气喷口与所述冶炼空间相连通，所述第一煤气蓄热体和所述第二沉降室相连且通过所述第一煤气喷口与所述冶炼空间相连通；
第一空气入口，所述第一空气入口形成于所述第一壳体上，所述第一空气入口与所述第一空气蓄热体相连；
第一煤气入口，所述第一煤气入口形成于所述第一壳体上，所述第一煤气入口与所述第一煤气蓄热体相连；
第二蓄热装置，所述第二蓄热装置包括：
第二壳体，所述第二壳体内限定出第二储热空间，所述第二储热空间中沿远离所述炉体方向依次具有右沉降室和右蓄热体，所述右沉降室包括第三沉降室和第四沉降室，所述右蓄热体包括第二空气蓄热体和第二煤气蓄热体，所述第二空气蓄热体与所述第三沉降室相连且通过所述第二空气喷口与所述冶炼空间相连通，所述第二煤气蓄热体与所述第四沉降室相连且通过所述第二煤气喷口与所述冶炼空间相连通；
第二空气入口，所述第二空气入口形成于所述第二壳体上，所述第二空气入口与所述第二空气蓄热体相连；
第二煤气入口，所述第二煤气入口形成于所述第二壳体上，所述第二煤气入口与所述第二煤气蓄热体相连；
第一空气三通阀，所述第一空气三通阀具有第一空气阀门、第一空气换气阀、第一空气进口、第一空气废气出口和第一空气出口，所述第一空气出口与所述第一空气入口相连；
第一煤气三通阀，所述第一煤气三通阀具有第一煤气阀门、第一煤气换气阀、第一煤气进口、第一煤气废气出口和第一煤气出口，所述第一煤气出口与所述第一煤气入口相连；
第二空气三通阀，所述第二空气三通阀具有第二空气阀门、第二空气换气阀、第二空气进口、第二空气废气出口和第二空气出口，所述第二空气出口与所述第二空气入口相连；以及
第二煤气三通阀，所述第二煤气三通阀具有第二煤气阀门、第二煤气换气阀、第二煤气进口、第二煤气废气出口和第二煤气出口，所述第二煤气出口与所述第二煤气入口相连，
其中，
所述第一空气蓄热体内限定出第一高温段和第一低温段，所述第一高温段靠近所述第一沉降室，所述第一煤气蓄热体中限定出第二高温段和第二低温段，所述第二高温段靠近所述第二沉降室，所述第一高温段和所述第二高温段的上部填充有陶瓷小球，所述第一高温段的中下部、所述第二高温段的中下部、所述第一低温段、所述第二低温段填充有蜂窝陶瓷，
所述第二空气蓄热体内限定出第三高温段和第三低温段，所述第三高温段靠近所述第三沉降室，所述第二煤气蓄热体中限定出第四高温段和第四低温段，所述第四高温段靠近所述第四沉降室，所述三高温段和所述第四高温段的上部填充有陶瓷小球，所述第三高温段的中下部、所述第四高温段的中下部、所述第三低温段、所述第四低温段填充有蜂窝陶瓷。
根据本发明实施例的还原冶炼蓄热式燃烧***通过使用独立的烧嘴，较以往一体浇铸形成的***相比，可以有效避免更换烧嘴时对炉体的破坏，并将煤气和空气从炉体的同一侧供给至炉体中，使得空气和煤气充分混合，从而显著提高燃烧效率，并且较以往两侧分别供给空气和煤气相比，可以有效避免物料的局部氧化，同时在蓄热装置中采用陶瓷小球蓄热体和蜂窝陶瓷蓄热体结合进行蓄热，使得***结构更加紧凑，并且蓄热和放热速度快，从而显著提高余热回收效率，进而提高能源利用率，另外，在蓄热装置中通过设置沉降室，可以有效去除烟气中的颗粒物，从而有效避免蓄热体的堵塞，进而保证***稳定运行。
另外，根据本发明上述实施例的还原冶炼蓄热式燃烧***还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述的还原冶炼蓄热式燃烧***进一步包括：烟气回收装置，所述烟气回收装置分别与所述第一空气废气出口、所述第一煤气废气出口、所述第二空气废气出口和第二煤气废气出口相连。由此，可以有效避免环境污染。
在本发明的一些实施例中，所述第一空气喷口、所述第一煤气喷口、所述第二空气喷口和所述第二煤气喷口呈椭圆形。由此，可以显著提高空气和煤气的燃烧效率。
在本发明的一些实施例中，在竖直方向上，所述第一空气喷口位于所述第一煤气喷口上方，所述第二空气喷口位于所述第二煤气喷口上方。由此，可以进一步提高空气和煤气的燃烧效率。
在本发明的一些实施例中，所述第一空气喷口方向、所述第一煤气喷口方向、所述第二空气喷口方向、所述第二煤气喷口方向分别独立地与水平方向呈5～10度夹角。由此，可以进一步提高空气和煤气的燃烧效率。
在本发明的一些实施例中，所述第一蓄热装置与所述第一开孔通过第一法兰相连，所述二蓄热装置与所述第二开孔通过第二法兰相连。由此，使得***的维护和更换更加方便。
在本发明的一些实施例中，所述第一烧嘴与所述第一开孔的缝隙、所述第二烧嘴与所述第二开孔的缝隙分别独立地填充纤维毡。由此，可以有效避免热量的损失。
在本发明的一些实施例中，所述第一蓄热装置和所述第二蓄热装置对称分布在所述炉体的两侧。
在本发明的一些实施例中，所述的还原冶炼蓄热式燃烧***进一步包括：控制装置，所述控制装置分别与所述第一蓄热装置、第二蓄热装置、第一空气三通阀、第一煤气三通阀、第二空气三通阀和第二煤气三通阀相连，且适于根据所述第一蓄热装置和所述第二蓄热装置中第一空气蓄热体、第一煤气蓄热体、第二空气蓄热体和第二煤气蓄热体的温度控制所述第一空气阀门、第一煤气阀门、第二空气阀门和第二煤气阀门的打开与关闭。
在本发明的另一个方面，本发明公开了一种采用上述所述的还原冶炼蓄热式燃烧***进行冶炼的方法，包括：
(1)利用点火烧嘴点燃炉体冶炼空间中气体；
(2)通过控制装置打开第一空气阀门、第一煤气阀门，关闭第二空气阀门和第一煤气阀门，使得空气依次通过第一蓄热装置中的第一空气蓄热体和第一沉降室并经第一烧嘴上的第一空气喷口进入冶炼空间，煤气依次通过第一蓄热装置中的第一煤气蓄热体和第二沉降室并经第一烧嘴上的第一煤气喷口进入冶炼空间，以便使得煤气与空气燃烧产生还原气，并且利用所述还原气对所述冶炼空间中物料进行还原，以便得到烟气；
(3)将所述烟气经过第二烧嘴上的第二空气喷口和第二煤气喷口分别依次进入第二蓄热装置中的第三沉降室和第二空气蓄热体、第四沉降室和第二空气蓄热体，以便除去所述烟气中的颗粒物并回收所述烟气的余热；
(4)通过控制装置关闭第一空气阀门、第一煤气阀门，打开第二空气阀门和第二煤气阀门，以便利用所述第二蓄热装置中回收的余热对空气和煤气进行预热处理，得到预热后的空气和煤气；
(5)将预热后的空气和煤气在冶炼空间中燃烧产生还原气，并且利用所述还原气对所述冶炼空间中物料进行还原，以便得到烟气；
(6)将所述烟气经过第一烧嘴上的第一空气喷口和第一煤气喷口分别依次进入第一蓄热装置中的第一沉降室和第一空气蓄热体、第二沉降室和第一空气蓄热体，以便除去所述烟气中的颗粒物并回收所述烟气的余热；
(7)重复步骤(2)～(6)。
根据本发明实施例的冶炼方法通过使用上述还原冶炼蓄热式燃烧***进行冶炼，可以有效避免更换烧嘴时对炉体的破坏，并将煤气和空气从炉体的同一侧供给至炉体中，使得空气和煤气充分混合，从而显著提高燃烧效率，并且较以往两侧分别供给空气和煤气相比，可以有效避免物料的局部氧化，同时使得***结构更加紧凑，并且蓄热和放热速度快，从而显著提高余热回收效率，进而提高能源利用率，另外，可以有效去除烟气中的颗粒物，从而有效避免蓄热体的堵塞，进而保证***稳定运行。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的还原冶炼蓄热式燃烧***的结构示意图；
图2是根据本发明又一个实施例的还原冶炼蓄热式燃烧***中的烧嘴的结构示意图；
图3是根据本发明又一个实施例的还原冶炼蓄热式燃烧***的结构示意图。
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。
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；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。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种还原冶炼蓄热式燃烧***。下面结合图1-3对本发明实施例的还原冶炼蓄热式燃烧***进行详细描述。根据本发明的实施例，该***包括：
炉体100：根据本发明的实施例，炉体100限定出冶炼空间10，并且炉体100的侧壁上具有点火烧嘴11、第一开孔12、第二开孔13和物料入口14。
根据本发明的实施例，炉体100可以为熔分炉。
根据本发明的实施例，第一开孔12和第二开孔13可以设置在炉体100的任意两个侧面上，根据本发明的具体实施例，第一开孔12和第二开孔13可以对称设置在炉体100的两个侧面上。
第一烧嘴200：根据本发明的实施例，第一烧嘴200可以位于第一开孔12内，根据本发明的具体实施例，第一烧嘴200具有第一空气喷口21和第一煤气喷口22。
根据本发明的实施例，第一空气喷口21和第一煤气喷口22可以呈椭圆形。
根据本发明的实施例，在竖直方向上，第一空气喷口21位于第一煤气喷口22的上方(如图2)，并且第一空气喷口21方向和第一煤气喷口22方向分别独立地与水平方向呈5～10度夹角。发明人发现，通过将第一空气喷口与第一煤气喷口设置该角度，使得二者可以相互喷射，较直喷和更大的喷射角度产生的混合效果更剧烈，从而显著提高燃烧效率，进而有效在炉体的物料表面形成还原性气氛，同时还原性气氛的烟气贴近熔池表面对熔炼过程中需要还原性气氛的熔池内部物料起到保护作用，从而有效避免冶炼过程中对炉体的氧化烧损。
根据本发明的实施例，第一开孔12与第一烧嘴200的缝隙处可以填充纤维毡。由此，可以有效避免热量的散失。
第二烧嘴300：根据本发明的实施例，第一烧嘴300可以位于第二开孔13内，根据本发明的具体实施例，第二烧嘴300具有第二空气喷口31和第二煤气喷口32。
根据本发明的实施例，第二空气喷口31和第二煤气喷口32可以呈椭圆形。
根据本发明的实施例，在竖直方向上，第二空气喷口31位于第二煤气喷口32的上方，并且第二空气喷口31方向和第二煤气喷口32方向分别独立地与水平方向呈5～10度夹角。发明人发现，通过将第二空气喷口与第二煤气喷口设置该角度，使得二者可以相互喷射，较直喷和更大的喷射角度产生的混合效果更剧烈，从而显著提高燃烧效率，进而有效在炉体的物料表面形成还原性气氛，同时还原性气氛的烟气贴近熔池表面对熔炼过程中需要还原性气氛的熔池内部物料起到保护作用，从而进一步有效避免冶炼过程中对炉体的氧化烧损。
根据本发明的实施例，第二开孔13与第二烧嘴300的缝隙处可以填充纤维毡。由此，可以有效避免热量的散失。
第一蓄热装置400：根据本发明的实施例，第一蓄热装置400具有第一壳体40，根据本发明的具体实施例，第一壳体40内限定出第一蓄热空间41。
根据本发明的实施例，第一蓄热空间41中沿远离炉体100方向依次具有左沉降室(未示出)和左蓄热体(未示出)，其中左沉降室包括第一沉降室43和第二沉降室45，左蓄热体包括第一空气蓄热体42和第一煤气蓄热体44。
根据本发明的实施例，第一空气蓄热体42和第一沉降室43相连且通过第一空气喷口21与冶炼空间10相连通，且适于将空气供给至冶炼空间中或将烟气进行沉降后进行余热回收。
根据本发明的实施例，第一蓄热装置400与第一开孔12可以通过第一法兰(未示出)相连。由此，使得***维护和更换更加方便。
根据本发明的实施例，第一空气蓄热体42内限定出第一高温段46和第一低温段47，根据本发明的具体实施例，第一高温段46靠近第一沉降室43。
根据本发明的实施例，第一高温段46的上部可以填充有陶瓷小球，第一高温段46的中下部和第一低温段47可以填充有蜂窝陶瓷。需要解释的是，“第一高温段的上部”可以理解为第一高温段内部靠近顶部的位置，“第一高温段的中下部”可以理解为第一高温段内部除上部以外的空间。发明人发现，通过在第一高温段上部中采用陶瓷小球，而在第一高温段的中下部和第一低温段中采用蜂窝陶瓷，不仅可以有效避免高温段的堵塞，而且可以显著提高传热效率，并且相同体积情况下相同传热时间对烟气的热量回收的效率更高。
根据本发明的实施例，第一煤气蓄热体44和第二沉降室45相连且通过第一煤气喷口22与冶炼空间10相连通，且适于将煤气供给至冶炼空间中或将烟气进行沉降后进行余热回收。
根据本发明的实施例，第一煤气蓄热体44内限定出第二高温段48和第二低温段49，根据本发明的具体实施例，第二高温段48靠近第二沉降室45。
根据本发明的实施例，第二高温段48的上部可以填充有陶瓷小球，第二高温段48的中下部和第二低温段49可以填充有蜂窝陶瓷。需要解释的是，“第二高温段的上部”可以理解为第二高温段内部靠近顶部的位置，“第二高温段的中下部”可以理解为第二高温段内部除上部以外的空间。发明人发现，通过在第二高温段上部中采用陶瓷小球，而在第二高温段的中下部和第二低温段中采用蜂窝陶瓷，不仅可以有效避免高温段的堵塞，而且可以进一步提高烟气热量的回收效率。
根据本发明的实施例，第一壳体40的上可以设置有第一空气入口401和第一煤气入口402，根据本发明的具体实施例，第一空气入口401与第一空气蓄热体42相连，第一煤气入口402与第一煤气蓄热体44相连。
根据本发明的实施例，第一沉降室和第二沉降室可以采用旋风分离器对含有粉尘壳体的烟气进行除尘。
发明人发现，通过采用具有沉降室的蓄热装置可以有效避免烟尘对蓄热体的堵塞，从而极大保障了蓄热体的工作状况，减少了蓄热体的维护检修成本，进而显著提高蓄热装置的使用寿命，同时将陶瓷小球蓄热体和蜂窝陶瓷蓄热体结合使用，可以显著提高烟气的余热回收效率，并且该组合的蓄热体具有较高的换热效率，从而可以将蓄热体中的余热最大限度的传递给冷空气和冷煤气，使得经过蓄热装置的空气和煤气接近炉温，与进入炉内的燃料气混合后快速充分燃烧，使得炉膛升温快且炉膛温度场均匀，从而提高加热能力，缩短加热周期，进而显著提高产能，并且经过蓄热体后的烟气的温度降到180℃以下。
第二蓄热装置500：根据本发明的实施例，第二蓄热装置500具有第二壳体50，根据本发明的具体实施例，第二壳体50内限定出第二蓄热空间51。
根据本发明的实施例，第二蓄热空间51中沿远离炉体100的方向依次具有右沉降室(未示出)和右蓄热体(未示出)，右沉降室包括第三沉降室53和第四沉降室55，右蓄热体包括第二空气蓄热体52和第二煤气蓄热体54。
根据本发明的实施例，第二空气蓄热体52和第三沉降室53相连且通过第二空气喷口31与冶炼空间10相连通，且适于将空气供给至冶炼空间中或将烟气进行沉降后进行余热回收。
根据本发明的实施例，第二蓄热装置500与第二开孔13可以通过第二法兰(未示出)相连。由此，使得***维护和更换更加方便。
根据本发明的实施例，第二空气蓄热体52内限定出第三高温段56和第三低温段57，根据本发明的具体实施例，第三高温段56靠近第三沉降室53。
根据本发明的实施例，第三高温段56的上部可以填充有陶瓷小球，第三高温段56的中下部和第三低温段57可以填充有蜂窝陶瓷。需要解释的是，“第三高温段的上部”可以理解为第三高温段内部靠近顶部的位置，“第三高温段的中下部”可以理解为第三高温段内部除上部以外的空间。发明人发现，通过在第三高温段上部中采用陶瓷小球，而在第三高温段的中下部和第三低温段中采用蜂窝陶瓷，不仅可以有效避免高温段的堵塞，而且可以进一步提高烟气热量的回收效率。
根据本发明的实施例，第二煤气蓄热体54和第四沉降室55相连且通过第二煤气喷口32与冶炼空间10相连通，且适于将煤气供给至冶炼空间中或将烟气进行沉降后进行余热回收。
根据本发明的实施例，第二煤气蓄热体54内限定出第四高温段58和第四低温段59，根据本发明的具体实施例，第四高温段58靠近第四沉降室55。
根据本发明的实施例，第四高温段58的上部可以填充有陶瓷小球，第四高温段58的中下部和第四低温段59可以填充有蜂窝陶瓷。需要解释的是，“第四高温段的上部”可以理解为第四高温段内部靠近顶部的位置，“第四高温段的中下部”可以理解为第四高温段内部除上部以外的空间。发明人发现，通过在第四高温段上部中采用陶瓷小球，而在第四高温段的中下部和第四低温段中采用蜂窝陶瓷，不仅可以有效避免高温段的堵塞，而且可以进一步提高烟气热量的回收效率
根据本发明的实施例，第二壳体50的上可以设置有第二空气入口501和第二煤气入口502，根据本发明的具体实施例，第二空气入口501与第二空气蓄热体52相连，第二煤气入口502与第二煤气蓄热体54相连。
根据本发明的实施例，第三沉降室和第四沉降室可以采用旋风分离器对含有粉尘壳体的烟气进行除尘。
根据本发明的实施例，第一蓄热装置400和第二蓄热装置500可以对称分布在炉体100的两侧。
第一空气三通阀600：根据本发明的实施例，第一空气三通阀600具有第一空气阀门601、第一空气换气阀602、第一空气进口603、第一空气废气出口604和第一空气出口605，根据本发明的具体实施例，第一空气出口605与第一空气入口401相连。
第一煤气三通阀700：根据本发明的实施例，第一煤气三通阀700具有第一煤气阀门701、第一煤气换气阀702、第一煤气进口703、第一煤气废气出口704和第一煤气出口705，根据本发明的具体实施例，第一煤气出口705与第一煤气入口402相连。
第二空气三通阀800：根据本发明的实施例，第二空气三通阀800具有第二空气阀门801、第二空气换气阀802、第二空气进口803、第二空气废气出口804和第二空气出口805，根据本发明的具体实施例，第二空气出口805与第二空气入口501相连。
第二煤气三通阀900：根据本发明的实施例，第二煤气三通阀900具有第二煤气阀门901、第二煤气换气阀902、第二煤气进口903、第二煤气废气出口904和第二煤气出口905，根据本发明的具体实施例，第二煤气出口905与第二煤气入口502相连。
具体的，当第二蓄热装置进行蓄热时，打开第一空气阀门和第一煤气阀门，关闭第二空气阀门和第二煤气阀门，空气由第一空气进口进入第一空气三通阀，第一空气换气阀关闭第一空气废气出口，使得空气经第一空气出口进入第一蓄热装置中，并经第一空气喷口进入冶炼空间，同时煤气由第一煤气入口进入第一煤气三通阀，第一煤气换气阀关闭第一煤气废气出口，使得煤气经第一煤气出口进入第一蓄热装置中，并经第一煤气喷口进入冶炼空间，然后冶炼空间产生的烟气经第二空气喷口和第二煤气喷口进入第二蓄热装置，使得烟气余热被第二蓄热装置中的蓄热体吸收，然后烟气分别经第二空气入口和第二煤气入口进入第二空气三通阀和第二煤气三通阀，第二空气三通阀中的第二空气控制阀关闭第二空气进口，第二煤气三通阀中的第二煤气控制阀关闭第二煤气进口，使得烟气经第二空气废气出口和第二煤气废气出口排出，而当第二蓄热装置蓄热完毕，关闭第一空气阀门和第一煤气阀门，打开第二空气阀门和第二煤气阀门，使得空气经第二空气进口进入第二空气三通阀，第二空气换气阀关闭第二空气废气出口，使得空气经第二空气入口进入第二蓄热装置，使得空气充分吸收第二蓄热装置中的余热，并将预热的空气经第二空气喷口进入冶炼空间，同时煤气由第二煤气入口进入第二煤气三通阀，第二煤气换气阀关闭第二煤气废气出口，使得煤气经第二煤气出口进入第二蓄热装置中，使得煤气充分吸收第二蓄热装置中的余热，并将预热的煤气经第二煤气喷口进入冶炼空间，然后冶炼空间产生的烟气经第一空气喷口和第一煤气喷口进入第一蓄热装置，使得烟气余热被第一蓄热装置中的蓄热体吸收，然后烟气分别经第一空气入口和第一煤气入口进入第一空气三通阀和第一煤气三通阀，第一空气三通阀中的第一空气控制阀关闭第一空气进口，第一煤气三通阀中的第一煤气控制阀关闭第一煤气进口，使得烟气经第第一空气废气出口和第一煤气废气出口排出，待第一蓄热装置蓄热完毕后重复以上操作。
根据本发明实施例的还原冶炼蓄热式燃烧***通过使用独立的烧嘴，较以往一体浇铸形成的***相比，可以有效避免更换烧嘴时对炉体的破坏，并将煤气和空气从炉体的同一侧供给至炉体中，使得空气和煤气充分混合，从而显著提高燃烧效率，并且较以往两侧分别供给空气和煤气相比，可以有效避免物料的局部氧化，同时在蓄热装置中采用陶瓷小球蓄热体和蜂窝陶瓷蓄热体结合进行蓄热，使得***结构更加紧凑，并且蓄热和放热速度快，从而显著提高余热回收效率，进而提高能源利用率，另外，在蓄热装置中通过设置沉降室，可以有效去除烟气中的颗粒物，从而有效避免蓄热体的堵塞，进而保证***稳定运行。
参考图3，本发明实施例的还原冶炼蓄热式燃烧***进一步包括：
烟气回收装置1000：根据本发明的实施例，烟气回收装置1000分别与第一空气废气出口604、第一煤气废气出口704、第二空气废气出口804和第二煤气废气出口904相连，且适于对经过余热回收后的烟气进行处理。
控制装置1100：根据本发明的实施例，控制装置1100分别与第一蓄热装置400、第二蓄热装置500、第一空气三通阀600、第一煤气三通阀700、第二空气三通阀800和第二煤气三通阀900相连，且适于根据第一蓄热装置和第二蓄热装置中第一空气蓄热体、第一煤气蓄热体、第二空气蓄热体和第二煤气蓄热体的温度控制第一空气阀门、第一煤气阀门、第二空气阀门和第二煤气阀门的打开与关闭，从而使得第一蓄热装置和第二蓄热装置周期性进行蓄热和放热。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种采用上述的还原冶炼蓄热式燃烧***进行冶炼的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)利用点火烧嘴点燃炉体冶炼空间中气体；
(2)通过控制装置打开第一空气阀门、第一煤气阀门，关闭第二空气阀门和第一煤气阀门，使得空气依次通过第一蓄热装置中的第一空气蓄热体和第一沉降室并经第一烧嘴上的第一空气喷口进入冶炼空间，煤气依次通过第一蓄热装置中的第一煤气蓄热体和第二沉降室并经第一烧嘴上的第一煤气喷口进入冶炼空间，以便使得煤气与空气燃烧产生还原气，并且利用还原气对冶炼空间中物料进行还原，以便得到烟气；
(3)将烟气经过第二烧嘴上的第二空气喷口和第二煤气喷口分别依次进入第二蓄热装置中的第三沉降室和第二空气蓄热体、第四沉降室和第二空气蓄热体，以便除去烟气中的颗粒物并回收烟气的余热；
(4)通过控制装置关闭第一空气阀门、第一煤气阀门，打开第二空气阀门和第二煤气阀门，以便利用第二蓄热装置中回收的余热对空气和煤气进行预热处理，得到预热后的空气和煤气；
(5)将预热后的空气和煤气在冶炼空间中燃烧产生还原气，并且利用还原气对冶炼空间中物料进行还原，以便得到烟气；
(6)将烟气经过第一烧嘴上的第一空气喷口和第一煤气喷口分别依次进入第一蓄热装置中的第一沉降室和第一空气蓄热体、第二沉降室和第一空气蓄热体，以便除去烟气中的颗粒物并回收烟气的余热；
(7)重复步骤(2)～(6)。
根据本发明实施例的冶炼方法通过使用上述还原冶炼蓄热式燃烧***进行冶炼，可以有效避免更换烧嘴时对炉体的破坏，并将煤气和空气从炉体的同一侧供给至炉体中，使得空气和煤气充分混合，从而显著提高燃烧效率，并且较以往两侧分别供给空气和煤气相比，可以有效避免物料的局部氧化，同时使得***结构更加紧凑，并且蓄热和放热速度快，从而显著提高余热回收效率，进而提高能源利用率，另外，可以有效去除烟气中的颗粒物，从而有效避免蓄热体的堵塞，进而保证***稳定运行。
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。
Claims (7)
1.一种还原冶炼蓄热式燃烧***，其特征在于，包括：
炉体，所述炉体限定出冶炼空间，所述炉体的侧壁上具有点火烧嘴、第一开孔、第二开孔和物料入口；
第一烧嘴，所述第一烧嘴位于所述第一开孔内，并且所述第一烧嘴具有第一空气喷口和第一煤气喷口；
第二烧嘴，所述第二烧嘴位于所述第二开孔内，并且所述第二烧嘴具有第二空气喷口和第二煤气喷口；
第一蓄热装置，所述第一蓄热装置包括：
第一壳体，所述第一壳体内限定出第一储热空间，所述第一储热空间中沿远离所述炉体方向依次具有左沉降室和左蓄热体，所述左沉降室包括第一沉降室和第二沉降室，所述左蓄热体包括第一空气蓄热体和第一煤气蓄热体，所述第一空气蓄热体和所述第一沉降室相连且通过所述第一空气喷口与所述冶炼空间相连通，所述第一煤气蓄热体和所述第二沉降室相连且通过所述第一煤气喷口与所述冶炼空间相连通；
第一空气入口，所述第一空气入口形成于所述第一壳体上，所述第一空气入口与所述第一空气蓄热体相连；
第一煤气入口，所述第一煤气入口形成于所述第一壳体上，所述第一煤气入口与所述第一煤气蓄热体相连；
第二蓄热装置，所述第二蓄热装置包括：
第二壳体，所述第二壳体内限定出第二储热空间，所述第二储热空间中沿远离所述炉体方向依次具有右沉降室和右蓄热体，所述右沉降室包括第三沉降室和第四沉降室，所述右蓄热体包括第二空气蓄热体和第二煤气蓄热体，所述第二空气蓄热体与所述第三沉降室相连且通过所述第二空气喷口与所述冶炼空间相连通，所述第二煤气蓄热体与所述第四沉降室相连且通过所述第二煤气喷口与所述冶炼空间相连通；
第二空气入口，所述第二空气入口形成于所述第二壳体上，所述第二空气入口与所述第二空气蓄热体相连；
第二煤气入口，所述第二煤气入口形成于所述第二壳体上，所述第二煤气入口与所述第二煤气蓄热体相连；
第一空气三通阀，所述第一空气三通阀具有第一空气阀门、第一空气换气阀、第一空气进口、第一空气废气出口和第一空气出口，所述第一空气出口与所述第一空气入口相连；
第一煤气三通阀，所述第一煤气三通阀具有第一煤气阀门、第一煤气换气阀、第一煤气进口、第一煤气废气出口和第一煤气出口，所述第一煤气出口与所述第一煤气入口相连；
第二空气三通阀，所述第二空气三通阀具有第二空气阀门、第二空气换气阀、第二空气进口、第二空气废气出口和第二空气出口，所述第二空气出口与所述第二空气入口相连；以及
第二煤气三通阀，所述第二煤气三通阀具有第二煤气阀门、第二煤气换气阀、第二煤气进口、第二煤气废气出口和第二煤气出口，所述第二煤气出口与所述第二煤气入口相连，
其中，
所述第一空气蓄热体内限定出第一高温段和第一低温段，所述第一高温段靠近所述第一沉降室，所述第一煤气蓄热体中限定出第二高温段和第二低温段，所述第二高温段靠近所述第二沉降室，所述第一高温段和所述第二高温段的上部填充有陶瓷小球，所述第一高温段的中下部、所述第二高温段的中下部、所述第一低温段、所述第二低温段填充有蜂窝陶瓷，
所述第二空气蓄热体内限定出第三高温段和第三低温段，所述第三高温段靠近所述第三沉降室，所述第二煤气蓄热体中限定出第四高温段和第四低温段，所述第四高温段靠近所述第四沉降室，所述三高温段和所述第四高温段的上部填充有陶瓷小球，所述第三高温段的中下部、所述第四高温段的中下部、所述第三低温段、所述第四低温段填充有蜂窝陶瓷，
所述第一空气喷口方向、所述第一煤气喷口方向、所述第二空气喷口方向、所述第二煤气喷口方向分别独立地与水平方向呈5～10度夹角，
所述第一空气喷口、所述第一煤气喷口、所述第二空气喷口和所述第二煤气喷口呈椭圆形，所述第一空气喷口位于所述第一煤气喷口上方，所述第二空气喷口位于所述第二煤气喷口上方。
2.根据权利要求1所述的还原冶炼蓄热式燃烧***，其特征在于，进一步包括：
烟气回收装置，所述烟气回收装置分别与所述第一空气废气出口、所述第一煤气废气出口、所述第二空气废气出口和第二煤气废气出口相连。
3.根据权利要求1所述的还原冶炼蓄热式燃烧***，其特征在于，所述第一蓄热装置与所述第一开孔通过第一法兰相连，所述第二蓄热装置与所述第二开孔通过第二法兰相连。
4.根据权利要求1所述的还原冶炼蓄热式燃烧***，其特征在于，所述第一烧嘴与所述第一开孔的缝隙、所述第二烧嘴与所述第二开孔的缝隙分别独立地填充纤维毡。
5.根据权利要求1所述的还原冶炼蓄热式燃烧***，其特征在于，所述第一蓄热装置和所述第二蓄热装置对称分布在所述炉体的两侧。
6.根据权利要求1所述的还原冶炼蓄热式燃烧***，其特征在于，进一步包括：
控制装置，所述控制装置分别与所述第一蓄热装置、第二蓄热装置、第一空气三通阀、第一煤气三通阀、第二空气三通阀和第二煤气三通阀相连，且适于根据所述第一蓄热装置和所述第二蓄热装置中第一空气蓄热体、第一煤气蓄热体、第二空气蓄热体和第二煤气蓄热体的温度控制所述第一空气阀门、第一煤气阀门、第二空气阀门和第二煤气阀门的打开与关闭。
7.一种采用权利要求1～6任一项所述的还原冶炼蓄热式燃烧***进行冶炼的方法，其特征在于，包括：
(1)利用点火烧嘴点燃炉体冶炼空间中气体；
(2)通过控制装置打开第一空气阀门、第一煤气阀门，关闭第二空气阀门和第一煤气阀门，使得空气依次通过第一蓄热装置中的第一空气蓄热体和第一沉降室并经第一烧嘴上的第一空气喷口进入冶炼空间，煤气依次通过第一蓄热装置中的第一煤气蓄热体和第二沉降室并经第一烧嘴上的第一煤气喷口进入冶炼空间，以便使得煤气与空气燃烧产生还原气，并且利用所述还原气对所述冶炼空间中物料进行还原，以便得到烟气；
(3)将所述烟气经过第二烧嘴上的第二空气喷口和第二煤气喷口分别依次进入第二蓄热装置中的第三沉降室和第二空气蓄热体、第四沉降室和第二煤气蓄热体，以便除去所述烟气中的颗粒物并回收所述烟气的余热；
(4)通过控制装置关闭第一空气阀门、第一煤气阀门，打开第二空气阀门和第二煤气阀门，以便利用所述第二蓄热装置中回收的余热对空气和煤气进行预热处理，得到预热后的空气和煤气；
(5)将预热后的空气和煤气在冶炼空间中燃烧产生还原气，并且利用所述还原气对所述冶炼空间中物料进行还原，以便得到烟气；
(6)将所述烟气经过第一烧嘴上的第一空气喷口和第一煤气喷口分别依次进入第一蓄热装置中的第一沉降室和第一空气蓄热体、第二沉降室和第一煤气蓄热体，以便除去所述烟气中的颗粒物并回收所述烟气的余热；
(7)重复步骤(2)～(6)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 102200 Beijing city Changping District Machi Town cow Road No. 18 Applicant after: Shenwu Technology Group Co.,Ltd. Address before: 102200 Beijing city Changping District Machi Town cow Road No. 18 Applicant before: BEIJING SHENWU ENVIRONMENT AND ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PP01 | Preservation of patent right | ||
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Effective date of registration: 20200528 Granted publication date: 20190329 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20230528 Granted publication date: 20190329 |
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| PP01 | Preservation of patent right | ||
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Effective date of registration: 20230528 Granted publication date: 20190329 |