[发明专利]炉子和使炉子冷却的方法

说明书

技术领域

本发明涉及炉子和使炉子冷却的方法。更具体地，本发明的炉子为其中在氧化条件下进行高温过程的炉子。

背景技术

顶部浸入式喷枪型炉子是已知的。顶部浸入式喷枪型炉子的实例是可从Xstrata Technology Pty Limited以商标ISASMELT^TM获得的炉子。图1显示这样的炉子的示意图。图1中所示炉子10包括筒部分12和废气部分14。在该炉子内部保持熔融材料的熔池15并且将喷枪16降低到材料的熔池15中使得该喷枪16的顶端浸入所述熔池15中。空气或氧气和燃料(如燃料油或煤或焦炭)通过所述喷枪注入。燃料燃烧以加热炉子。这些炉子用于如炼铜、熔铅等的过程中。由于空气或氧气通过喷枪注射到炉子中，这样的过程在高温下和在氧化条件下运行。

顶部浸入式喷枪型炉子典型地构造成使得它们具有带有耐火材料内衬里的外部钢壳。耐火材料保护外部钢壳避免炉子内经历的极度高温。耐火材料的内衬里有时分为内层和外层。内层有时称作工作衬里且外层有时称作衬垫衬里。所述衬垫衬里由与工作衬里相比绝热性更高的耐火组合物组成。在本说明书中，术语“工作衬里”用于表示与炉子热内容物相邻的衬里部分，术语“衬垫衬里”将用于表示与炉子外壳相邻的衬里部分。

在许多炉子中，已经努力使外部钢壳冷却(从而增加从炉子除去热的速率)。已用于外壳冷却的系统包括喷射冷却或膜冷却系统。在这些系统中，将水喷射在外部钢壳的外表面上或使水沿着外部钢壳的外表面流动。水从外部钢壳中提取热量，从而使所述外部钢壳冷却。然而，由于所述系统暴露在大气中，再加上相对高的外壳和水的温度，可发生外部钢壳的广泛腐蚀。需要定期清洗和维护外部钢壳的表面以防止原本将在外部钢壳上形成的绝热腐蚀层抑制热量从所述外壳传递到冷却水。即使使用清洁的外壳表面，由于使用了低的水速和压力，外壳与冷却水之间的热传递系数也是相对低的。

已经在各种类型的炉子上使用了安装在外壳上的强制冷却水系统。安装在外壳上的强制冷却水系统典型地包括焊接到外部钢壳(或炉子钢壳)的外表面上或在外部钢壳(或炉子钢壳)的外表面上形成的钢槽，能够使水在相对高的压力和速度下靠着炉子钢壳流动，确保水和所述外壳之间高的传热系数。这导致从炉子有效地除去热量并同时避免水、冷却的表面、和大气之间的接触。此外，可控制已通过冷却槽的水的质量以防止炉子钢壳的腐蚀或者使其最小化。作为进一步的安全优势，由于冷却水槽在外部钢壳的外部安装或形成，所述冷却水槽中可能发生的任何渗漏导致水沿着外壳的外表面流动。在这点上，应理解重要的是不导致任何水渗漏使水渗漏到炉子的内部中，因为这可潜在地导致炉子由于这种水渗透快速产生的蒸汽而爆炸。

在本说明书中，术语“包括”及其语法上的等价物应具有包括在内的含义，除非使用的上下文另外指出。

发明内容

本发明的目的是提供炉子和适合用于炉子的使炉子冷却的方法，其中在所述炉子中有氧化条件。

在第一方面，本发明提供炉子，在该炉子中在氧化条件下进行高温过程，所述炉子包括由金属制成的外壳、一个或多个在所述外壳上形成的或与所述外壳连接的冷却槽、和炉衬，所述炉衬包括衬垫衬里和工作衬里，所述衬垫衬里包括与所述外壳内壁相邻设置的相对高的热导率层，所述工作衬里在相对高的热导率层的内部设置。

在本说明书中，如果炉子气氛中氧气的分压大于10^-9atm则认为炉子在氧化条件下运行。

所述工作衬里可靠着所述衬垫衬里设置。

在本发明的实施方式中，所述衬垫衬里的热导率显著高于所述工作衬里的热导率。在一些实施方式中，所述衬垫衬里的热导率类似于或甚至高于所述外壳的热导率。

在一些实施方式中，所述衬垫衬里包括石墨层、或者由包括石墨的材料制成的层、或者基于碳的材料的层。在一些实施方式中，所述衬垫衬里包括石墨层。

在一种实施方式中，所述炉子的外壳包括钢壳。

在本发明的一些实施方式中，一个或多个冷却槽可焊接到所述外壳的外表面。

一个或多个冷却槽可包括用于接收冷却水的冷却水槽。所述冷却水槽可接收行进通过所述冷却水槽的具有高压和高速的冷却水。

一个或多个槽可以蛇状图案布置。一个或多个槽可包括彼此隔开的多个槽。

所述炉子可包括顶部浸入式喷枪型炉子。

相对高热导率的衬垫衬里如石墨层、或由包括石墨的材料制成的层、或石墨材料的层、或基于碳的材料的层可遍及全部所述炉子的衬里设置。或者，所述层可仅设置于炉子的一个或多个部分。