[发明专利]一种提高了使用寿命的镍富氧顶吹浸没式喷枪

说明书

技术领域

本发明涉及金属冶炼技术领域，具体的说涉及提高了使用寿命的镍富氧顶吹浸没式喷枪。

背景技术

顶吹炉工艺属富氧顶吹浸没式喷枪技术，其技术实质在于使用了浸没于熔池的垂直喷枪。原设计的喷枪，是由Ausmelt公司设计和制造的，在顶吹炉炼镍工艺方面还没有实践经验。金川富氧顶吹是首次使用喷枪炼镍，开创了富氧顶吹工艺炼镍的先例。

喷枪使用寿命的长短对顶吹炉连续高负荷生产起到关键作用，而寿命长短主要取决于喷枪结构、材质以及对喷枪的控制水平。由于Ausmelt公司设计的喷枪存在着如下几方面的问题：（1）喷枪旋流器结构不合理，造成喷枪枪管冷却强度不够，混风室烧损严重，喷枪寿命低，一般8小时喷枪枪头就烧坏。（2）喷枪氧气管过长，使得氧气和喷枪风没能充分混合就吹入熔池中，造成熔池部分物料反应过氧化，引起低镍锍品位大幅度波动，影响顶吹炉正常生产。（3）喷枪混风室长度过短造成油、煤混合不充分、燃料燃烧不完全，造成单质硫析出。另外，燃料利用率低，喷枪头部极易损坏，其损坏机理是由于燃料在混合室内没有完全燃烧，致使使用油喷枪时燃油在混合室内壁燃烧，局部过热将喷枪混合室从里向外烧穿；使用燃煤喷枪时，燃煤粘接在混合室内壁，影响了喷枪流体对喷枪的有效冷却，局部过热将喷枪混合室从外向里烧穿。而且有部分燃料未进入熔池参与反应，直接随烟气进入锅炉，轻者造成锅炉局部温度过高，致使此部位锅炉管寿命降低；严重者造成粉煤在锅炉内爆燃，可能造成锅炉爆炸。（4）喷枪套筒风管过短，造成二次燃烧区域氧气含量不足，部分可燃烧物质（如C、CO）与SO₂ 反应后生成单质硫，对后续流程中设备影响很大。（5）喷枪只能由炉长通过聆听喷枪声音、观察喷枪晃动和监控喷枪风及喷枪氧气的背压来判断喷枪插入熔池的深度，再通过人为提升或下降喷枪来控制喷枪插入熔池深度。（6）喷枪材质为耐热较低的304不锈钢，软化点很低，易受热变形弯曲,使得喷枪不能正常插入和提出炉子。

发明内容

本发明的目的就是要消除上述现有技术的不足和缺点,提供一种提高了使用寿命的镍富氧顶吹浸没式喷枪。

为达到上述技术效果，本发明采用如下的技术方案：一种提高了使用寿命的镍富氧顶吹浸没式喷枪，包括喷枪罩筒、喷枪风管、喷枪氧管、燃料管和混合室，喷枪罩筒、喷枪风管、喷枪氧管管径依次缩小同轴设置，混合室设置于喷枪出口端，喷枪风管和喷枪氧管间设有多级旋流器，喷枪氧管和燃料管间设有单级旋流器。

优选的，所述单级旋流器为叶片式旋流器，叶片为四片，所述多级旋流器为叶片式旋流器共六级，1-5级为四个叶片，6级为八个叶片。

优选的，所述单级旋流器叶片入口角度为10.5°，出口角度43.3°，所述多级旋流器叶片入口角度分别为18.7°、20.5°、26.6°、33.0°、39.7°、46.8°，出口角度分别为24.8°、31.1°、37.8°、44.7°、52.1°、59.8°。

优选的，所述燃料管与喷枪氧管之间增设取压管，取压管为一层同心圆管，取压管的出口处安装稳压取压器，获取喷枪头部所处熔池区域的气体压力变化信号。

优选的，所述距喷枪出口端480mm-530mm处设有挡风环板。

优选的，所述混合室长度为800-1100mm。

优选的，所述喷枪氧管和喷枪风管间设有支撑翅片。

优选的，所述喷枪材质为耐高温合金，至少为310S不锈钢。

优选的，所述喷枪使用燃料为燃煤时，混合室长度为1000-1100mm。

优选的，所述喷枪使用燃料为燃油时，燃料管出口端增设雾化管，混合室长度为800-1100mm。

本发明的有益效果：

本发明提供的镍富氧顶吹浸没式喷枪对旋流器的设置和改进增强了冷却程度，通过加装翅片，有效减轻了喷枪的弯曲程度，避免了喷枪因过度弯曲卡在喷枪口而不能正常提升；使氧气与喷枪风提前混合，经过在喷枪风管内部的混合，氧气和空气得到充分混合，混氧效率达到最佳，具有更高的燃烧效率，杜绝燃料附着混合室内壁，将内壁烧穿；在喷枪风管上距离套筒风出口处加装挡风环板，实现了一氧化碳在炉子上部二次燃烧，有效阻止了单质硫的产生；能够稳定控制喷枪浸没深度，确保了工艺过程稳定，且有效延长了喷枪使用寿命，确保喷枪插入熔池的深度始终在控制目标区域间；大大延长喷枪头部的寿命，降低了喷枪的更换频次，提高了生产作业率，节约了生产成本。

附图说明

图1为本发明各部件结构及装配示意图；

图2为本发明多级旋流器的结构简图；