[发明专利]产生可燃的固体颗粒—气体悬浮流的装置

说明书

本发明涉及用来产生可燃的固体颗粒-气体悬浮流的装置，该装置包括一个引入固体颗粒-一次气体悬浮流的垂直送料器、围绕着上述送料器并与之同轴的二次气体通道和使这两股物流混合的混合器。

在高炉的操作过程和冶炼过程中，常常需要以悬浮流的形式将固体颗粒加入到实际的燃烧室或反应器中进行燃烧或进行化学反应。

已知的用起产生这种悬浮流的装置常常称之为燃烧炉，这样的装置包括有统一布置的送料器。这些进料器一部分是固定的，一部分是可以移动的，并先生成燃料和一次空气的混合物，然后，该混合物再与二次空气混合（西德专利说明书891，597）。特别是为了使粉煤和空气充分混合，这种已知的装置的一个具体实施方案包括一块隔板，它安装在一次空气的管内，因而在加入粉煤之前驱使一次空气旋转，这样，由于旋转空气的作用，加入的粉煤形成旋转的粉煤-空气悬浮流体。但是，由于随后加入的粉煤的量远远大于加入的空气的量，因此，大大地减弱了空气的旋转程度，甚至几乎使其全部消失。这样，就不可能使得所有的组分达到预期的充分混合的程度。

西德专利公报1292631公布了在气力输送流体内使固体颗粒混合的装置。这种装置由一涡旋室构成，该涡旋室具有对数螺线外形的横断面，而且，入口通道大于出口通道，还装有固体颗粒输入管线，并同极顶同轴且延伸通过入口通道，一直到接近出口通道的横截面处为止。这种装置在操作方面的缺点是，固体颗粒是以很大的垂直 分量方向进入燃烧室或反应室，并且在反应进行完全之前，固体颗粒就与上述的燃烧室或反应室壁相接触。

西德专利公报2253074公布了在固体颗粒的融熔温度下进行细粉状固体颗粒的热冶炼的工艺方法。在该方法中，使用一个旋流式容器，以上所述的固体颗粒与富氧空气和可任意选择的能量载体一起进行处理。在低于反应温度条件下，有色金属的硫化物矿砂或硫化物富集矿砂与富氧空气和可任意选择的能量载体混合而形成悬浮流。该悬浮流在足以避免回火的速度下进入垂直的燃烧通道并在那里进行反应。所得到的悬浮流主要包含有融熔的颗粒，然后送入旋流式容器。

西德专利申请公开3212100公布了用来处理有色金属精矿砂，特别是硫化物精矿砂的冶炼装置。该装置由通常是垂直延伸的喷枪构成，它配备有气体和固体颗粒混合的装置，并装有加速喷嘴，而且有环型燃烧炉喷嘴围绕着加速喷嘴。燃烧炉喷嘴配备有加入燃料和可燃物料混合物的装置。在此已知的装置中，是利用一个小的喷嘴把固体颗粒、融熔物料和气体的非均匀混合物导入放在膛式炉中的熔融物料中。在此射流内固体颗粒的停留时间是极为短暂的，因此，没有完全反应的固体颗粒射流就在融槽中产生激烈的反应，并在融槽中引起激烈的扰动。此一已知装置的缺点是，气体-固体颗粒悬浮体不能被充分地混合，而且在气体射流里固体颗粒只停留很短的时间，因此，该装置只能在带有融熔槽的反应器内运转。

本发明的目标正是提供这样的装置，即用来产生可燃的固体颗粒-气体悬浮流，特别是用来产生含有硫化物精矿粒那样的悬浮流，这种装置没有已知装置的那些缺点，尤其没有上文提到的那些缺点;还 有，它的结构简单，运转可靠。

这个目标是这样实现的，该装置属于上文首先叙述的那种类型，它是根据本发明进行设计的，它的固体颗粒-一次气体悬浮流送料器为一个减压容器，并在其切线方向上安装有延伸的供料管线（1），此管线用来加入固体颗粒-一次气体悬浮流，该供料管线在基本为水平的方向上通向上述容器。该减压容器（2）与二个串接的混合级（Ⅰ、Ⅱ）相连。这两个混合级为文丘里扩散器。在第一混合级（Ⅰ）内二次气体通道（8）同心地围绕着扩散器（5、6、7）。在第二混合级（Ⅱ）内，在设有冷却室（18）的扩散器出口范围内，围绕扩散器出口装有一个环状气体火焰稳定燃烧器（G）。该燃烧器带有交替排列的燃料气和氧气喷嘴（14、14a）。

显然，为了产生可燃的固体颗粒-气体悬浮流，所需要的一次和二次气体应包含有氧气。为了这个目的，可采用空气、富氧空气或工业用纯氧气。

利用本发明设计的装置，送入装置中的可燃气体-固体颗粒悬浮流在两个混合级中完全混合均匀了，因此，在第二混合级的出口就能得到一定的燃烧过程，並使燃烧炉射流内固体颗粒完全熔融。为了使燃料射流自动点火，为了稳定火焰，以及在回流区传递热能，稳定火焰的气体燃烧器是十分重要的。这样设计的燃烧器能使燃烧火焰锥基本上保持平稳。