用于有色金屬反射爐的燒嘴、燒嘴組件以及燃燒系統技術方案

一種用于有色金屬反射爐的燒嘴，其特征在于，所述燒嘴包括：燒嘴主體；燃料管道，其貫穿所述燒嘴主體，用于輸送燃料；氧氣管道，其鄰近所述燃料管道并貫穿所述燒嘴主體，用于輸送濃度大于21％的氧氣。通過這種燒嘴，能夠減少進入到反射爐內的氮氣含量，從而降低氮氧化物的生成和排放。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于有色金屬反射爐的燒嘴，燒嘴組件以及燃燒系統。
技術介紹
氮氧化物(NOx)是燃燒過程排放的主要空氣污染物之一。由于氮氧化物促使造成煙霧的有害大氣反應產物的生成，各政府機構已頒布各種空氣質量標準來限制可能被排放到大氣中的NOx數量，由于許多國家對環境立法日益增多以及世界對大氣污染的警覺日益增加，現代燃燒技術在不斷改進以限制來自各種類型燃燒設備的NOx排放。相對于從礦石或精礦中生產的原生金屬而言，從廢金屬和廢料中提取出的金屬稱為再生金屬。隨著社會的發展，人類的生活水平不斷提高，再生有色金屬產量增長速度明顯加快。在再生有色金屬，如銅、鋁等的提煉過程中，反射爐是一種廣泛使用的熔煉爐。它主要由熔煉室、燃燒系統和排氣煙道組成，是利用火焰直接加熱物料。目前，在反射爐的燃燒系統中使用的燒嘴是空氣燒嘴，即空氣與燃料燃燒的燒嘴。眾所周知，空氣中只含有約21%的氧是用來與燃料發生燃燒反應，而其余約79%的氮氣不會參與燃燒反應。這樣，氮氣就僅僅充當熱的載體，把一部分燃燒反應釋放出的熱量隨著煙氣的排放從爐膛帶走。再生有色金屬熔煉反射爐的熔爐溫度一般在1300°C左右，從爐膛排出的煙氣溫度基本在1100°C左右。這樣，當采用現有的空氣燒嘴時，燃燒反應所釋放的熱量中大約有超過50%的熱量隨著煙氣被排放到爐外而白白浪費。隨著能源資源供應日趨緊張和燃料價格不斷攀升，在反射爐熔煉過程中提高燃燒效率來降低生產成本變得越來越迫切。采用回收熱煙氣的熱量來加熱助燃空氣是一種提高燃燒效率的手段，但助燃空氣由于再生有色金屬熔煉過程煙塵含量高，易造成換熱器或蓄熱器堵塞而影響煙氣余熱回收效率及經常需要維護換熱器或更換蓄熱器的蓄熱體。
技術實現思路
藉此，本技術的主要目的在于提供一種應用于有色金屬反射爐的燒嘴、燒嘴組件以及燃燒系統，它們均設置有氧氣管道以輸送濃度大于21 %的氧氣。這樣，能夠減少進入到反射爐內的氮氣含量，從而降低氮氧化物的生成和排放。為此，本技術公開了一種用于有色金屬反射爐的燒嘴，其特征在于，所述燒嘴包括燒嘴主體；燃料管道，其貫穿所述燒嘴主體，用于輸送燃料；氧氣管道，其鄰近所述燃料管道并貫穿所述燒嘴主體，用于輸送濃度大于21%的氧氣。優選地，所述氧氣的濃度為90% -100%。可選擇地，所述燃料為氣體燃料或液體燃料或固體燃料。可選擇地，所述燃料為天然氣、煤制氣、合成氣、柴油、重油、煤粉、石油焦粉其中之一者O可選擇地，所述燃料管道相對所述氧氣管道布置在中央，所述氧氣管道環繞所述燃料管道。可選擇地，所述氧氣管道相對所述燃料管道布置在中央，所述燃料管道環繞所述氧氣管道。本技術還公開了一種用于有色金屬反射爐的燒嘴組件，其特征在于，其包括上述的燒嘴，以及控制裝置，其中，所述控制裝置用于調節所述氧氣和/或所述燃料的流量。具體地，所述控制裝置為流量閥，所述流量閥用于調節所述燃料和/或所述氧氣的流量。較優地，所述控制裝置還包括傳感器，其用于感應所述有色金屬反射爐內的氣氛；以及中央處理器，其用于根據所述傳感器感應到的氣氛控制所述流量閥。本技術還公開了一種用于有色金屬反射爐的燃燒系統，其特征在于，所述燃燒系統包括燒嘴組件和燒嘴磚，其中，所述燒嘴組件包括燒嘴和控制裝置；其中，所述燒嘴包括燒嘴主體；燃料管道，其貫穿所述燒嘴主體，用于輸送燃料；氧氣管道，其鄰近所述燃料管道并貫穿所述燒嘴主體，用于輸送濃度大于21 %的氧氣；控制裝置，其用于調節所述氧氣和/或所述燃料的流量；其中，所述燒嘴密封地安裝在所述燒嘴磚的通道內；藉此，所述燒嘴磚用于導引由所述燒嘴產生的火焰在所述有色金屬反射爐中用于加熱。優選地，所述氧氣的濃度為90% -100%。可選擇地，所述燃料管道為圓形或環形，所述氧氣管道為圓形或環形、周向地環繞所述燃料管道并且所述氧氣管道與所述燃料管道的中心的徑向距離相同；或者所述氧氣管道為圓形或環形，所述燃料管道為圓形或環形、周向地環繞所述氧氣管道并且所述燃料管道與所述氧氣管道的中心的徑向距離相同。更優選地，所述燒嘴磚的長度為2-8英寸之間，所述燒嘴磚的長度和內徑的比值在2-6之間。可選擇地，所述燃料管道為扁平形，所述氧氣管道為扁平形、周向地環繞所述燃料管道；或者所述氧氣管道為扁平形，所述燃料管道為扁平形、周向地環繞所述氧氣管道。優選地，所述燒嘴磚的長度為4-18英寸之間，所述燒嘴磚通道截面的寬度與高度之比在5-30之間。優選地，所述燒嘴及燒嘴磚的縱向軸線相對于水平縱向軸線的角度是可調節的。更優選地，所述角度為0° -15°。相對于空氣燒嘴，本技術所公開的燒嘴、燒嘴組件以及燃燒系統中的燒嘴為氧氣燒嘴，該氧氣燒嘴是以用濃度超過21%的氧氣作為助燃氣體替代空氣和燃料進行燃燒；較佳地，以濃度在90%以上的氧氣作為助燃氣體替代空氣與燃料燃燒；更佳地，以濃度在95%以上的氧氣作為助燃氣體替代空氣與燃料燃燒，最佳地，以純氧替代空氣作為助燃氣體與燃料燃燒。相對于空氣助燃方式，應用本技術所公開的氧氣燒嘴，在燃燒中能夠減少引入的氮氣量，尤其當氧氣的濃度在90%以上或者95%以上時，能夠大大減少氮氣的引入，如果采用純氧，那么就沒有氮氣的引入，所以燃燒過程中節省了加熱氮氣所需要的熱量從而使燃燒效率大大提高并且大量降低燃燒過程中氮氧化合物的生成，而且也可以減少煙氣排放總量，最多可減少70%以上，這樣污染物的排放亦大大降低。另外，應用氧氣燒嘴后，燃燒火焰的溫度高，可加快物料熔化，在不改變窯爐大小的情況可增產。然而，在本技術的研發過程中，專利技術人注意到，雖然應用本技術具有上述節能、增產和減排等的優點，但本領域的技術人員普遍存在一些技術偏見。S卩，其一、本領域的技術人員普遍認為若將噴嘴的空氣管道設置成氧氣管道，則需要水冷而使得噴嘴的維護比較繁瑣；其二、本領域的技術人員普遍認為若將噴嘴的空氣管道設置成氧氣管道，則在熔煉過程會造成過多金屬氧化使金屬回收率下降。附圖說明為了解釋本專利技術，將在下文中參考附圖描述其示例性實施方式，附圖中圖I為本技術的一種實施方式的燒嘴的示意性剖面圖；圖2a為本技術的一種實施方式的燒嘴的示意性側視圖；圖2b為本技術的一種實施方式的燒嘴的示意性側視圖；圖3為圖I的燒嘴安裝到燒嘴磚中的示意性剖面圖；圖4為本技術的較佳實施方式的一種燃燒系統的示意圖。不同圖中的相似特征由相似的附圖標記指示。具體實施方式下文所述的氧氣指的是濃度大于21%的氧氣，在較優的方案中，該氧氣指的是濃度至少為90 %的氧氣，在更優的方案中，該氧氣指的是濃度至少為95%的氧氣，在最優的方案中，該氧氣指的是濃度為100%的純氧。下文所述的燃料包含可與氧氣燃燒生成燃燒產物的元素或化合物。其中，所謂“燃燒產物”是指包含以下任何一種的氣體混合物碳的氧化物、水、未反應的燃料、未反應的氧、硫的氧化物、惰性成分，諸如包括氮和氬。通常，燃料是單相氣體或液體，但是可替代的，可以是可流動多相流體，例如，烴類液體與可燃氣體的兩相混合物、水與液態烴的懸浮液、固體碳質燃料在空氣或水中的懸浮體，或者固體碳質燃料在液態烴中的懸浮體。具體地，從形態上分，燃料可以為氣體燃料或液體燃料或固體燃料，從成份上分，燃料可以為天然氣、煤制氣、合成氣、柴油、重油、煤粉或者石油焦粉等本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于有色金屬反射爐的燒嘴，其特征在于，所述燒嘴包括：燒嘴主體；燃料管道，其貫穿所述燒嘴主體，用于輸送燃料；氧氣管道，其鄰近所述燃料管道并貫穿所述燒嘴主體，用于輸送濃度大于21％的氧氣。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王晶紅，
申請(專利權)人：空氣化工產品有限公司，天津大山銅業有限公司，
類型：實用新型
國別省市：