一种具有喷吹装置的燃气熔分炉及用其进行冶金的方法
【专利摘要】本发明涉及具有喷吹装置的燃气熔分炉及用其进行冶金的方法。本发明的燃气熔分炉包括长度方向上相对布置的第一长炉墙和第二长炉墙、宽度方向上相对布置的第三侧炉墙和第四侧炉墙，具有烧嘴、出渣口、出铁口、炉底喷吹装置和炉墙侧壁喷吹装置，烧嘴在第一长炉墙和第二长炉墙上，具有多个且成对的均匀分布，出渣口和出铁口在第四侧炉墙，且出铁口的水平位置在出渣口的水平位置之下，炉底喷吹装置在炉底外部，靠近第四侧炉墙，炉墙侧壁喷吹装置在第三侧炉墙上，靠近炉底。本发明利用高温烟气作为载体喷入还原剂进行冶金，操作简便，节省能耗，提升冶炼效果，提高生产效率。
【专利说明】
一种具有喷吹装置的燃气熔分炉及用其进行冶金的方法
技术领域
[0001]本发明总地涉及到冶金领域，尤其涉及到一种具有喷吹装置的燃气熔分炉以及使用该燃气熔分炉进行冶金的方法。【背景技术】
[0002]目前，在钢铁、有色冶金、玻璃以及矿棉等行业中，在生产相应产品的时候，均需用到高温熔融窑炉。在高温熔融窑炉中，一般采用电加热的方式，来提供满足物料熔化所需的热量，但是电炉设备一般投资较大并且电价高，导致生产成本较高。因此，行业内为进一步缩减成本，逐渐采用价格相对较低的燃气加热提供热量的熔炉，或是采用喷煤燃烧方式与电加热、燃气加热方式相结合的熔炉。虽然降低了成本，但是由于大量的使用煤粉，会导致环境污染问题。
[0003]并且，电炉、燃气炉以及带有喷吹煤粉装置的熔炉整体上存在一个共性问题，炉内的高温熔融物料液面相对稳定，不存在内部的流场，导致高温熔体均匀化时间较长，从而降低了生产效率。
[0004]现有技术涉及到一种燃气熔分炉和具有所述燃气熔分炉的炼铁装置。所述燃气熔分炉包括:炉体，所述炉体内具有炉腔，所述炉体设有用于向所述炉腔内加入钒钛金属化球团和还原剂的加料口、用于排出含钒铁水的出铁口、用于排出含钛炉渣的放渣口、用于排出烟气的出烟口、用于向熔体喷吹还原剂的还原剂喷吹口和用于向熔体喷吹惰性气体的惰性气体喷吹口；还原剂喷吹管，所述还原剂喷吹管插入到所述还原剂喷吹口内，用于向熔体喷吹还原剂;和用于向所述炉腔内喷吹可燃性气体的烧嘴，所述烧嘴设在所述炉腔的侧壁上。
[0005]该燃气熔分炉通过增设还原剂喷吹口和惰性气体喷吹口，可减少还原剂的烧损， 同时通过惰性气体的搅拌，缩短冶炼周期。但是如果不将惰性气体预热到很高的温度，则其就会吸收熔体热量，降低炉温造成熔体流动性变差，出铁和出渣困难，且惰性气体喷吹口方向和气流方向单一，不能在熔池内形成流场，属于局部搅拌，熔体整体均匀性较差。并且还原剂喷吹装置和惰性气体喷吹装置为独立的系统，结构较为复杂，高温烟气余热没有得到利用，造成热量的浪费。
【发明内容】
[0006]鉴于现有技术存在的问题，本发明旨在在燃气熔分炉的基础上进一步改造和优化。此外，本发明还要提供一种用改进后的燃气熔分炉进行冶金的方法。本发明的装置及方法结构更简单，操作更方便，生产效率更高，更加节省能耗。
[0007]为实现上述目的，本发明提出了一种具有喷吹装置的燃气熔分炉，其包括长度方向上相对布置的第一长炉墙和第二长炉墙，还包括宽度方向上相对布置的第三侧炉墙和第四侧炉墙，在所述燃气熔分炉上装有烧嘴、出渣口、出铁口、炉底喷吹装置和炉墙侧壁喷吹装置，其中，
[0008]多个所述烧嘴设置在所述燃气熔分炉的第一长炉墙和第二长炉墙上，在所述第一长炉墙和第二长炉墙上设置的烧嘴数量相同，且成对的均匀分布；
[0009]所述出渣口设置在所述第四侧炉墙；
[0010]所述出铁口设置在所述第四侧炉墙，但所述出铁口的水平位置在所述出渣口的水平位置之下；
[0011]所述炉底喷吹装置设置在所述燃气熔分炉炉底的外部，且靠近所述第四侧炉墙；
[0012]所述炉墙侧壁喷吹装置设置在所述第三侧炉墙上，且靠近所述燃气熔分炉炉底。
[0013]进一步的，所述燃气熔分炉炉体中设有用于储存熔分物料的熔分空间。
[0014]进一步的，所述燃气熔分炉还包括加料口，所述加料口设置在所述燃气熔分炉的炉顶，位于所述炉顶的中心，用于添加所述熔分物料。
[0015]本发明还提出一种运用所述具有喷吹装置的燃气熔分炉进行冶金的方法，包括如下步骤:[〇〇16]步骤A，将所述熔分物料从所述加料口不断地加入到所述燃气熔分炉内，同时所述烧嘴中通入燃气和助燃气进行燃烧，使得所述熔分物料熔化形成具有熔池深度的熔体；
[0017]步骤B，同步启动所述炉底喷吹装置和所述炉墙侧壁喷吹装置，向所述炉池中喷吹载有还原剂的高速气体；
[0018]步骤C，当所述熔池深度达到所述燃气熔分炉的设定熔池深度之后，开启所述出渣口放渣，待熔池液面达到出渣口水平线以下时，关闭所述出渣口并开启所述出铁口出铁，待出铁完毕后，关闭出铁口。
[0019]上述利用燃气熔分炉进行冶金的方法中，所述步骤B中，所述炉底喷吹装置喷入所述载有还原剂的高速气体之后，在所述熔池中形成向上的气流。
[0020]上述利用燃气熔分炉进行冶金的方法中，所述步骤B中，所述炉墙侧壁喷吹装置喷入所述载有还原剂的高速气体之后，在所述熔池中形成流向第四侧炉墙的气流。
[0021]上述利用燃气熔分炉进行冶金的方法中，所述向上的气流和所述流向第四侧炉墙的气流形成循环气流场。
[0022]上述利用燃气熔分炉进行冶金的方法中，所述还原剂为兰炭粉;所述气体为所述燃气熔分炉排放的高温烟气;所述熔分物料为金属化球团物料。
[0023]上述利用燃气熔分炉进行冶金的方法中，所述步骤A中，将设置在同一侧长炉墙的所述烧嘴的工作方式设定为用于所述燃气和助燃气的燃烧，而将设置在另一侧长炉墙的烧嘴的工作方式设定为用于排烟。
[0024]上述利用燃气熔分炉进行冶金的方法中，所述步骤A中，将设置在同一侧长炉墙的所述烧嘴的工作方式设定为交错用于所述燃气和助燃气的燃烧或排烟，而将设置在另一侧长炉墙的对应烧嘴的工作方式设定为用于排烟或燃气和助燃气的燃烧。
[0025]本发明所提供的燃气熔分炉，与原有电加热熔炉相比，在提供相同的热量时，采用燃气加热的方式，成本较低。并在原有燃气熔分炉的基础上，在炉底和炉墙侧壁上设置了喷吹装置，可有效利用高温烟气的余热，使炉内熔体流动形成一定的气流场，有助于熔体的快速均匀化，缩短出料时间，降低能耗，从而提高生产效率、提升冶炼效果。并且在装置的构造方面，还原剂和喷吹气体采用同一个喷吹装置，使得装置结构简单，操作方便。【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例的一种具有喷吹装置的燃气熔分炉的俯视剖面图。
[0027]图2为本发明实施例的一种具有喷吹装置的燃气熔分炉的前视剖面图。
[0028]图3为本发明实施例的一种利用具有喷吹装置的燃气熔分炉进行冶金的流程示意图。[〇〇29]附图中的附图标记如下:[〇〇3〇] 100、烧嘴；200、加料口；301、出渣口； 30 2、出铁口； 401、炉底喷吹装置;402、炉墙侧壁喷吹装置;500、炉体本体。【具体实施方式】
[0031]以下结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的【具体实施方式】和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
[0032]本发明首先提供了一种具有喷吹装置的燃气熔分炉，该燃气熔分炉为方形燃气熔分炉，包括长度方向上相对布置的第一侧炉墙(第一长炉墙)和第二侧炉墙(第二长炉墙)、 宽度方向上相对布置的第三侧炉墙和第四侧炉墙、炉顶以及炉底。该燃气熔分炉上装有加料口、烧嘴、出渣口、出铁口、炉底喷吹装置和炉墙侧壁喷吹装置，并由四侧炉墙、炉顶和炉底形成熔分空间。
[0033]其中，加料口设置在炉顶的中心。烧嘴设置在第一侧炉墙和第二侧炉墙上，烧嘴的数量有多个，在该两侧炉墙上设置的烧嘴数量相同，并且相对于两侧炉墙成对的均匀分布。
[0034]出渣口和出铁口设置在第四侧炉墙，出铁口的水平位置比出渣口的水平位置低， 两者之间的垂直距离为250?500mm。炉底喷吹装置设置在炉底外部，且靠近第四侧炉墙。炉墙侧壁喷吹装置设置在第三侧炉墙，且靠近炉底。[〇〇35] 或是将出渣口和出铁口设置在第三侧炉墙，且出铁口的水平位置比出渣口的水平位置低，两者之间的垂直距离为250?500mm。炉底喷吹装置设置在炉底外部，且靠近第三侧炉墙。炉墙侧壁喷吹装置设置在第四侧炉墙，且靠近炉底。
[0036]本发明还提供了一种运用上述具有喷吹装置的燃气熔分炉进行冶金的方法，包括如下步骤:
[0037]步骤A，熔化物料:将熔分物料从加料口加入到燃气熔分炉内，同时启动烧嘴通入燃气和助燃气进行燃烧，燃烧后释放的热量可使熔分物料熔化，随着熔分物料的不断加入和熔化，逐渐形成具有一定熔池深度的熔体。
[0038]上述烧嘴在工作时，可采用的工作方式为:第一侧炉墙的烧嘴同时燃烧，第二侧炉墙的烧嘴同时排烟;第二侧炉墙的烧嘴同时燃烧，第一侧炉墙的烧嘴同时排烟;第一侧炉墙的烧嘴交错燃烧，第二侧炉墙的对应烧嘴交错排烟，同时第二侧炉墙的其余烧嘴燃烧，对应的第一侧炉墙的烧嘴排烟;第二侧炉墙的烧嘴交错燃烧，第一侧炉墙的对应烧嘴交错排烟， 同时第一侧炉墙的其余烧嘴燃烧，对应的第二侧炉墙的烧嘴排烟。
[0039]步骤B，喷吹还原剂:同步启动炉底喷吹装置和炉墙侧壁喷吹装置，向熔池中高速喷入高温烟气，同时高温烟气作为还原剂的载体，将还原剂一同带入熔池中。
[0040]上述高温烟气是由燃气熔分炉排放的，向熔池中喷吹该种高温烟气，可充分利用其余热，减少热量的浪费，并且由于该种高温烟气的温度和熔体的温度较接近，因此不会降低熔体的温度，影响熔体的流动性。
[0041]经由炉底喷吹装置高速进入的高温烟气，可带动还原剂，在熔池中形成向上的气流，同时带动熔体向上流动，然后又在没有气流的一侧由于重力的作用而流下。经由炉墙侧壁喷吹装置高速进入的高温烟气，可带动还原剂，在熔池中形成流向出渣口所在侧炉墙的气流，同时带动熔体向同方向流动，并与上述炉底喷吹装置形成的气流相配合，在熔池内形成循环的气流场。从而促进熔体的流动，使其快速均匀，保证还原剂与熔体的充分接触进行深还原，提升冶炼效果。同时还原剂和喷吹气体采用同一个喷吹装置，使得装置结构得到了优化。
[0042]步骤C，出渣和出铁:当熔池深度达到燃气熔分炉的设定熔池高度之后，开启出渣口放渣，待熔池液面达到出渣口水平线以下时，关闭出渣口并开启出铁口出铁，待出铁完毕后，关闭出铁口。[〇〇43] 实施例[〇〇44]如图1所示，为本发明实施例的一种具有喷吹装置的燃气熔分炉的俯视剖面图，该燃气熔分炉上设置有烧嘴100、加料口 200、出渣口301、出铁口 302、炉底喷吹装置401和炉墙侧壁喷吹装置402，还包括炉体本体500。
[0045]上述燃气熔分炉具有四侧炉墙，分别为长度方向上相对布置的第一侧炉墙和第二侧炉墙、宽度方向上相对布置的第三侧炉墙和第四侧炉墙，还包括炉顶和炉底。[〇〇46]在本发明实施例中，烧嘴100设置在第一侧炉墙和第二侧炉墙上，第一侧炉墙上烧嘴1 〇〇的数量为六个且均匀分布，第二侧炉墙上烧嘴100的数量也为六个且均匀分布，两侧炉墙上的烧嘴对应成对存在。
[0047]在本发明实施例中，加料口 200设置在炉顶的中心位置上。出渣口 301设置在第四侧炉墙，出铁口 302也设置在第四侧炉墙，且由图1可见，出渣口 301和出铁口 302位于两条不同的垂直于地面的直线上。炉底喷吹装置401和炉墙侧壁喷吹装置402的数量都为三个。炉体本体500的四周具有一定的熔分空间，用于储存熔分物料。
[0048]如图2所示，为本发明实施例的一种具有喷吹装置的燃气熔分炉的前视剖面图。由图2可见，出铁口 302的水平位置在出渣口 301的水平位置之下，且与出渣口 301之间的垂直距离为350mm。
[0049]由图2可见，炉底喷吹装置401设置在燃气熔分炉的炉底外部，且靠近第四侧炉墙均匀分布。炉墙侧壁喷吹装置402设置在第三侧炉墙上，且靠近炉底均匀分布。
[0050]如图3所示，为本发明实施例的一种利用具有喷吹装置的燃气熔分炉进行冶金的流程示意图，包括以下三个步骤:[0051 ]步骤A，熔化物料:将金属化球团物料从加料口 200加入到燃气熔分炉内，同时启动烧嘴100通入燃气和助燃气进行燃烧，释放的热量使得金属化球团物料熔化，随着金属化球团物料的不断加入和熔化，在炉体本体500中逐渐形成具有一定熔池深度的熔体。[〇〇52]步骤B，喷吹兰炭粉:同步启动炉底喷吹装置401和炉墙侧壁喷吹装置402,均以高温烟气为载体，经由两喷吹装置高速喷入兰炭粉，兰炭粉的质量占金属化球团物料质量的 3%〇[〇〇53] 步骤C，出渣和出铁:待熔池深度达到设定的熔池高度后，开启出渣口 301进行放渣，出渣完毕后关闭出渣口 301，同时开启出铁口 302进行出铁，出铁完毕后关闭出铁口 302。
[0054]变形例
[0055]基于本发明的【具体实施方式】和实施例还可拓展出许多变形例，例如:
[0056]烧嘴100可设置在燃气熔分炉的其他方向的炉墙上，烧嘴100的数量可为除六个之外的其他任意数量，在炉墙上可不呈均匀分布。
[0057]加料口 200的数量可为一个或者多个，或可位于燃气熔分炉的其他位置上；出渣口 301和出铁口 302的数量可为两个或两个以上，或可位于燃气熔分炉的其他方向的炉墙上。 [〇〇58]炉底喷吹装置401和炉墙侧壁喷吹装置402的数量可为除三个之外的其他任意数量，炉底喷吹装置401可不设置在靠近第四侧炉墙的位置上，炉墙侧壁喷吹装置402可设置在其他侧炉墙上，或可不呈均匀分布。[〇〇59]最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1.一种具有喷吹装置的燃气熔分炉，所述燃气熔分炉包括长度方向上相对布置的第一 长炉墙和第二长炉墙，还包括宽度方向上相对布置的第三侧炉墙和第四侧炉墙，在所述燃 气熔分炉上装有烧嘴、出渣口、出铁口、炉底喷吹装置和炉墙侧壁喷吹装置，其中，多个所述烧嘴设置在所述燃气熔分炉的第一长炉墙和第二长炉墙上，在所述第一长炉 墙和第二长炉墙上设置的烧嘴数量相同，且成对的均匀分布；所述出渣口设置在所述第四侧炉墙；所述出铁口设置在所述第四侧炉墙，但所述出铁口的水平位置在所述出渣口的水平位 置之下；所述炉底喷吹装置设置在所述燃气熔分炉炉底的外部，且靠近所述第四侧炉墙；所述炉墙侧壁喷吹装置设置在所述第三侧炉墙上，且靠近所述燃气熔分炉炉底。2.根据权利要求1所述的燃气熔分炉，其特征在于，所述燃气熔分炉炉体中设有用于储 存熔分物料的熔分空间。3.根据权利要求1或2所述的燃气熔分炉，其特征在于，还包括加料口，所述加料口设置 在所述燃气熔分炉的炉顶，位于所述炉顶的中心，用于添加所述熔分物料。4.一种运用权利要求1至3所述的燃气熔分炉进行冶金的方法，包括如下步骤:步骤A，将所述熔分物料从所述加料口不断地加入到所述燃气熔分炉内，同时所述烧嘴 中通入燃气和助燃气进行燃烧，使得所述熔分物料熔化形成具有熔池深度的熔体；步骤B，同步启动所述炉底喷吹装置和所述炉墙侧壁喷吹装置，向所述炉池中喷吹载有 还原剂的高速气体；步骤C，当所述熔池深度达到所述燃气熔分炉的设定熔池深度之后，开启所述出渣口放 渣，待熔池液面达到出渣口水平线以下时，关闭所述出渣口并开启所述出铁口出铁，待出铁 完毕后，关闭出铁口。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述炉底喷吹装置喷入所述 载有还原剂的高速气体之后，在所述熔池中形成向上的气流。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述炉墙侧壁喷吹装置喷入 所述载有还原剂的高速气体之后，在所述熔池中形成流向第四侧炉墙的气流。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述向上的气流和所述流向第四侧炉 墙的气流形成循环气流场。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述还原剂为兰炭粉;所述气体为所述燃 气熔分炉排放的高温烟气;所述熔分物料为金属化球团物料。9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，将设置在同一侧长炉墙的所 述烧嘴的工作方式设定为用于所述燃气和助燃气的燃烧，而将设置在另一侧长炉墙的烧嘴 的工作方式设定为用于排烟。10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，将设置在同一侧长炉墙的 所述烧嘴的工作方式设定为交错用于所述燃气和助燃气的燃烧或排烟，而将设置在另一侧 长炉墙的对应烧嘴的工作方式设定为用于排烟或燃气和助燃气的燃烧。
【文档编号】C21B13/00GK106086275SQ201610642952
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月5日 公开号201610642952.2, CN 106086275 A, CN 106086275A, CN 201610642952, CN-A-106086275, CN106086275 A, CN106086275A, CN201610642952, CN201610642952.2
【发明人】任中山, 徐刚, 闫方兴, 曹志成, 薛逊, 吴道洪
【申请人】江苏省冶金设计院有限公司