CN114508942A - 一种束流型精矿喷嘴及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种束流型精矿喷嘴及其工作方法，包括同轴分布且沿竖向依次套设的天然气管、中央氧管、旋流风筒、下料筒以及轴流风筒，所述旋流风筒的上端设有旋流风发生组件，旋流风筒的底部设有旋流风出口；所述下料筒的上端设置有分散风发生组件，下料筒的底部设有出料口；所述轴流风筒的上端设有若干个呈圆周均布的轴流布风组件，轴流风筒的底部设有轴流风出口。本发明结构设计简单、合理，有效解决铜冶炼过程中物料偏析、火焰过度扩散、偏移等问题。
Description
技术领域：
本发明涉及一种束流型精矿喷嘴及其工作方法。
背景技术：
铜冶炼火法工艺涉及熔池熔炼与闪速熔炼两大类，闪速熔炼以奥托昆普闪速熔炼为代表，相应的冶炼设备以奥托昆普闪速炉应用最为广泛。闪速炉一般以精矿喷嘴、反应塔、沉淀池、上升烟道等4个部分组成，精矿喷嘴是其核心部件。喷嘴的作用是将混合铜精矿及工艺风均匀的喷入炉内，混合铜精矿与工艺风在反应塔内燃烧反应生成冰铜、炉渣、烟气，风、料混合均匀程度是反应充分的重要条件之一。
目前，铜冶炼企业使用的精矿喷嘴大多是中央扩散型精矿喷嘴，该喷嘴由中央氧枪、分散风、分料锥、调风锥组成，通过调节调风锥来控制工艺风出风速度，使工艺风与精矿混合后反应。但随着投料量的增加，生产中物料偏析、反应塔局部过热、下生料的发生率显著增加，故而这类喷嘴对布料均匀、保证充分反应及火焰控制的手段仍然不足。
发明内容：
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种束流型精矿喷嘴及其工作方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种束流型精矿喷嘴，包括同轴分布且沿竖向依次套设的天然气管、中央氧管、旋流风筒、下料筒以及轴流风筒，所述旋流风筒的上端设有旋流风发生组件，旋流风筒的底部设有旋流风出口；所述下料筒的上端设置有分散风发生组件，下料筒的底部设有出料口；所述轴流风筒的上端设有若干个呈圆周均布的轴流布风组件，轴流风筒的底部设有轴流风出口。
进一步的，所述旋流风发生组件包括设置在旋流风筒上端外周壁的第一切向进气口，所述第一切向进气口连接有第一切向进风管。
进一步的，所述第一切向进气口向下倾斜。
进一步的，所述旋流风出口、出料口以及轴流风出口相齐平。
进一步的，所述下料筒的顶部设有倒锥形状的物料分散筒，所述物料分散筒的顶部左右两侧均设有下料口。
进一步的，所述下料口的下方设有用于向上输送分散风的分散风输入口。
进一步的，所述分散风发生组件包括设置在下料筒上端外周壁的第二切向进气口，所述第二切向进气口连接有第二切向进风管。
进一步的，所述轴流风筒的内部设有若干个呈圆周均布的弧形状轴流风格栅，若干个轴流风格栅与若干个轴流布风组件的位置相对应，每个轴流风格栅上设有若干个沿竖向贯通的格栅孔，所述格栅孔与轴流布风组件相连通。
进一步的，所述轴流布风组件包括布风管、设置在布风管内的若干根等径风管，所述布风管的一端呈圆弧状且罩设在下料筒的外周壁，布风管的另一端设有若干个呈圆周均布的布风孔，若干个布风孔与若干根等径风管一一对应连接，若干根等径风管与位置相对应的轴流风格栅的格栅孔一一对应，并插设在格栅孔中。
本发明采用的另一种技术方案是：一种束流型精矿喷嘴的工作方法，包含如下步骤：（1）经过干燥的精矿从下料口进入物料分散筒内，分散风输入口朝着下料口向上输送第一分散风，此时第一分散风将精矿吹起，以对精矿进行初次分散后落入下料筒中；落入下料筒中的精矿经第二分散风旋流吹散，使精矿沿下料筒的环形截面圆周均匀分布；（2）旋流风发生组件产生的旋流风与精矿在喷嘴出口相遇，旋流风对精矿旋流吹散，形成风、料混合旋流气流，轴流布风组件产生的轴流风形成环状风幕对混合气流进行约束；（3）对旋流风与轴流风进行消涨控制，达到调节火焰形状、火焰发散程度、高温区位置的目的；并且当喷嘴火焰形状发生偏移时，通过调整各个方向的轴流风的流量来调整。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：本发明结构设计简单、合理，有效解决铜冶炼过程中物料偏析、火焰过度扩散、偏移等问题。
附图说明：
图1是本发明实施例的主视构造示意图；
图2是本发明实施例的主视剖面构造示意图；
图3是图1中A处的俯视构造示意图；
图4是图1中B处的俯视构造示意图；
图5是图1中C处的俯视构造示意图；
图6是图1中D处的俯视构造示意图；
图7是图5中E处的截面构造示意图。
图中：
1-天然气管；2-中央氧管；3-旋流风筒；4-下料筒；5-轴流风筒；6-旋流风发生组件；7-旋流风出口；8-分散风发生组件；9-出料口；10-轴流布风组件；11-轴流风出口；12-第一切向进风管；13-物料分散筒；14-下料口；15-分散风输入口；16-第二切向进风管；17-轴流风格栅；18-布风管；19-等径风管；20-布风孔；21-格栅孔。
具体实施方式:
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“ 纵向”、“ 横向”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、“ 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 内”、“ 外”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，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。
如图1～7所示，本发明一种束流型精矿喷嘴，包括同轴分布且沿竖向依次套设的天然气管、中央氧管、旋流风筒、下料筒以及轴流风筒，天然气管用于提供天然气，以利于点火；所述中央氧管主要提供天然气燃烧所需的空气；旋流风筒与轴流风筒提供主要的工艺风；所述旋流风筒的上端设有旋流风发生组件，旋流风筒的底部设有旋流风出口；所述下料筒的上端设置有分散风发生组件，分散风发生组件沿径向输送分散风，使得精矿沿着下料筒环形截面圆周均匀分布，下料筒的底部设有出料口；所述轴流风筒的上端设有四个呈圆周均布的轴流布风组件，轴流风筒的底部设有轴流风出口。工作时，天然气管用于点火，中央氧管提供燃烧所需的空气，精矿从出料口落下，旋流风出口处铲是旋流风与精矿相遇，旋流风对精矿旋流吹散，形成风、料混合旋流气流，而轴流出风口处产生的轴流风形成环状风幕对混合气流进行约束，即：精矿、工艺气体在反应塔内形成“风-料-风”的形式，精矿粉弥散、包裹于工艺风中保证充分反应。
本实施例中，如图3所示，所述旋流风发生组件包括设置在旋流风筒上端外周壁的两个第一切向进气口，每个第一切向进气口分别连接有一根第一切向进风管。由于第一切向进风管与旋流风筒相切，从第一切向进风管输入的空气会产生旋流，即可形成旋流风。
本实施例中，所述第一切向进气口向下倾斜一定角度，这样可使得经过第一切向进气口的气流同时具备轴向与径向的动量。优选的，两个第一切向进气口绕着旋流风筒呈中心对称分布。
本实施例中，所述旋流风出口、出料口以及轴流风出口相齐平，旋流风出口、出料口以及轴流风出口构成了精矿喷嘴的喷嘴出口。
本实施例中，所述下料筒的顶部设有倒锥形状的物料分散筒，所述物料分散筒的顶部左右两侧均设有下料口，以利于添加精矿。
本实施例中，所述下料口的下方设有用于向上输送分散风的分散风输入口，分散风输入口通过管道与分散风供给源相连接。工作时，经过干燥的精矿从下料口进行添加，分散风输入口朝着下料口向上输送第一分散风，此时第一分散风将精矿吹起，以对精矿进行初次分散后落入下料筒中。
本实施例中，如图4所示，所述分散风发生组件的结构与旋流风发生组件的结构相似，其包括设置在下料筒上端外周壁的两个第二切向进气口，两个第二切向进气口绕着下料筒的轴线呈中心对称分布，每个第二切向进气口分别连接有第二切向进风管。由于第二切向进风管与下料筒相切，从第二切向进风管输入的空气会产生旋流，即可形成旋流式的第二分散风。工作时，落入下料筒中的精矿经第二分散风旋流吹散，使精矿沿下料筒的环形截面圆周均匀分布。
本实施例中，所述第二切向进风管的方向为朝向下料筒中心轴45°方向。
本实施例中，所述轴流风筒的内部设有四个呈圆周均布的弧形状轴流风格栅，四个轴流风格栅与四个轴流布风组件的位置相对应，每个轴流风格栅上设有若干个沿竖向贯通的格栅孔，所述格栅孔与轴流布风组件相连通。
本实施例中，所述轴流布风组件包括布风管、设置在布风管内的若干根等径风管，所述布风管的一端呈圆弧状且罩设在下料筒的外周壁，布风管的另一端设有若干个呈圆周均布的布风孔，若干个布风孔与若干根等径风管一一对应连接，若干根等径风管与位置相对应的轴流风格栅的格栅孔一一对应，并插设在格栅孔中，使得轴流布风组件提供的轴流风只有向下的轴向动量。
本实施例中，四个轴流布风组件的布风管之间通过螺栓紧固连接。
本实施例中，天然气管、中央氧管的输入口均位于顶部。
具体实施过程：
（1）首先，经过干燥的精矿从下料口进入物料分散筒内，分散风输入口朝着下料口向上输送第一分散风，此时第一分散风将精矿吹起，以对精矿进行初次分散后落入下料筒中；落入下料筒中的精矿经第二分散风旋流吹散，使精矿沿下料筒的环形截面圆周均匀分布；
（2）接着，经过旋流风发生组件产生的旋流风与精矿在喷嘴出口相遇，旋流风对精矿旋流吹散，形成风、料混合旋流气流；
并且，经过轴流布风组件产生的轴流风形成环状风幕对混合气流进行约束；
（3）精矿、工艺气体在反应塔内形成“风-料-风”的形式，精矿粉弥散、包裹于工艺风中保证充分反应，旋流风与轴流风的消涨控制可达到调节火焰形状、火焰发散程度、高温区位置的目的；
特别的，当喷嘴火焰形状发生偏移时，可通过调整四个方向的轴流风的流量来调整。
本发明的优点在于：
（1）利用分散风将精矿旋流吹散，使得精矿沿圆周均布，可解决现有技术中物料在出喷嘴前沿圆周方向分布不均匀的问题；
（2）旋流发生组件的使用及轴流布风组件的设置，精矿、工艺气体在反应塔内形成“风-料-风”的形式，可有效解决风、料进入反应塔后过度扩散问题；
（3）轴流风可四个方向独立控制，可解决火焰偏移问题；
（4）在总风量不变的情况下，旋流风与轴流风的消涨控制可达到调节火焰形状、高温区位置的目的。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种束流型精矿喷嘴，其特征在于：包括同轴分布且沿竖向依次套设的天然气管、中央氧管、旋流风筒、下料筒以及轴流风筒，所述旋流风筒的上端设有旋流风发生组件，旋流风筒的底部设有旋流风出口；所述下料筒的上端设置有分散风发生组件，下料筒的底部设有出料口；所述轴流风筒的上端设有若干个呈圆周均布的轴流布风组件，轴流风筒的底部设有轴流风出口。
2.根据权利要求1所述的一种束流型精矿喷嘴，其特征在于：所述旋流风发生组件包括设置在旋流风筒上端外周壁的第一切向进气口，所述第一切向进气口连接有第一切向进风管。
3.根据权利要求2所述的一种束流型精矿喷嘴，其特征在于：所述第一切向进气口向下倾斜。
4.根据权利要求1所述的一种束流型精矿喷嘴，其特征在于：所述旋流风出口、出料口以及轴流风出口相齐平。
5.根据权利要求1所述的一种束流型精矿喷嘴，其特征在于：所述下料筒的顶部设有倒锥形状的物料分散筒，所述物料分散筒的顶部左右两侧均设有下料口。
6.根据权利要求5所述的一种束流型精矿喷嘴，其特征在于：所述下料口的下方设有用于向上输送分散风的分散风输入口。
7.根据权利要求1所述的一种束流型精矿喷嘴，其特征在于：所述分散风发生组件包括设置在下料筒上端外周壁的第二切向进气口，所述第二切向进气口连接有第二切向进风管。
8.根据权利要求1所述的一种束流型精矿喷嘴，其特征在于：所述轴流风筒的内部设有若干个呈圆周均布的弧形状轴流风格栅，若干个轴流风格栅与若干个轴流布风组件的位置相对应，每个轴流风格栅上设有若干个沿竖向贯通的格栅孔，所述格栅孔与轴流布风组件相连通。
9.根据权利要求8所述的一种束流型精矿喷嘴，其特征在于：所述轴流布风组件包括布风管、设置在布风管内的若干根等径风管，所述布风管的一端呈圆弧状且罩设在下料筒的外周壁，布风管的另一端设有若干个呈圆周均布的布风孔，若干个布风孔与若干根等径风管一一对应连接，若干根等径风管与位置相对应的轴流风格栅的格栅孔一一对应，并插设在格栅孔中。
10.一种束流型精矿喷嘴的工作方法，其特征在于：包括采用如权利要求1～9中任意一项所述的束流型精矿喷嘴，包含如下步骤：（1）经过干燥的精矿从下料口进入物料分散筒内，分散风输入口朝着下料口向上输送第一分散风，此时第一分散风将精矿吹起，以对精矿进行初次分散后落入下料筒中；落入下料筒中的精矿经第二分散风旋流吹散，使精矿沿下料筒的环形截面圆周均匀分布；（2）旋流风发生组件产生的旋流风与精矿在喷嘴出口相遇，旋流风对精矿旋流吹散，形成风、料混合旋流气流，轴流布风组件产生的轴流风形成环状风幕对混合气流进行约束；（3）对旋流风与轴流风进行消涨控制，达到调节火焰形状、火焰发散程度、高温区位置的目的；并且当喷嘴火焰形状发生偏移时，通过调整各个方向的轴流风的流量来调整。
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