专利名称：一种用来增加冶炼炉中废热锅炉的容量的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在独立权利要求中的前序中所限定的用来增加废热锅炉的容量及减小粉尘的炉结的方法和装置，所述废热锅炉用来处理从冶炼炉例如闪速熔炼炉中获得的气体。
所使用的连接着冶炼炉的废热锅炉通常是所谓的由直接的气流所运转的隧道式锅炉，所述锅炉被分成两部分辐射室和对流室。辐射室的目的是冷却气体，从而使气体中所包含的熔融微粒凝固，并且在将气体引导进入废热锅炉的对流室之前，温度降低到微粒的烧结温度之下。在对流室，由冷却管道系统回收含有粉尘(dust-bearing)的气体所保留的最终的热量。
当设计一个冶炼工艺时，例如闪速熔炼工艺，当然需要使投资成本最小。由于废气中的粉尘含量，连接在冶炼炉上的废热锅炉具有粉尘的炉结，这将影响废热锅炉的运转和熔炼工艺本身。这些困难会导致在该工艺中产生可能的中断，这将降低生产量并使成本变得相当高。产生粉尘的炉结的问题主要发生在以下方面在废热锅炉的对流室中阻塞了对流冷却装置，废热锅炉和连接在其上的滤波器之间的管道被阻塞，或者在滤波器的发射电极上形成炉结。在炉结中，发现了硫酸铜CuSO4，这就意味着粉尘的硫酸化和炉结的产生有关。当粉尘中所包含的氧化铜与氧气和二氧化硫发生反应时，就产生硫酸铜。
通常熔炼炉的容量的极限是与充分地降低气体温度的工艺有关的废热锅炉的容量，亦即，废热锅炉的腔室的容量。通过延长辐射室而增加现有技术中的废热锅炉的容量，其成本相当大，并且在熔炼过程中，为了实现该目的，需要长时间的中断生产。在对流室之前的温度必须设置得足够低，其目的是在废热锅炉的辐射室中使对该工艺很重要的硫酸化反应完全发生。如果存在反应也在对流室中发生的机会，其结果是粉尘更容易粘附在传热的表面上，在最差的情况下，由于炉结而使整个气体管线阻塞并且最终挡住。
根据现有技术，所述问题通过在锅炉和/或在上风道中吹入所谓的硫酸化气体和/或循环气体而得到控制，从而会发生所需要的反应。根据专利FI74,738，通过向辐射室中吹入含氧气体而使炉结的产生得到调节。通过向辐射室添加某些含氧气体例如空气，而使硫酸化反应更容易在辐射室中发生。接着，向内部吹的气体降低了辐射室所包含的气体的温度，反应区域转移到辐射室，在辐射室中，反应主要发生在气相中占主要地位的粉尘微粒中，从而不会产生粉尘炉结。然而，通过使用所述方法不可能增加锅炉容量，这是因为受循环气体和空气所限制的热量必须在对流室中被回收。另外，如果吹入太多的空气，就会存在缺陷，即当氧气的局部压力增加时，在反应中就会有二氧化硫转变成三氧化硫的危险，因此在气体管线的清洗部分上产生腐蚀问题并增加了多余弱酸的产生。
本发明的目的是介绍一种新的方法和装置，用来增加冶炼炉中如闪速熔炼炉中废热锅炉的容量。特别是，本发明的目的是增加废热锅炉的容量，从而进入废热锅炉的辐射室，并方便地进入其第一端，其中具有注入的液体，例如水，由此辐射室的温度-同时发生在辐射室中的反应-得到控制。此外，必要时，还将液体添加到熔炼炉中，例如添加到闪速熔炼炉的上风道中。
本发明的特征由独立权利要求的特征部分所阐明。本发明的其他优选实施例在其它的权利要求中阐明。
通过使用本发明的方法而取得显著的优越性。根据本发明，为了增加用来处理从冶金熔炼炉(例如闪速熔炼炉、伊莎铜锰镍合金熔炼(Isasmelt)、金熔炼(Ausmelt)或Norsmelt反应器)中所获得的气体的废热锅炉的容量，并且为了减小粉尘的炉结，就向废热锅炉中添加液体例如水。注入水的任务是将炉中排出的气体的温度有效地降低到一个需要的范围，从而通过水的喷射所限制的热量不必从对流室中的气体中完全消除。部分液体可以由空气代替，在这种情况下，空气中所包含的氧气的任务是保证在对流室中发生硫酸化反应。除了对流室可能需要很小的延伸外，通过在气体/液体/喷射剂的设置中的很少的投资能够增加冶炼炉的废热锅炉的容量。锅炉的整个容量的增加与在蒸发水和将锅炉加热到排气温度时所消耗的热量成比例。可以方便地使硫酸化反应在辐射室中发生，并且能防止气体管线阻塞。另外，可以将液体/气体混合物注入炉的上风道中，气体从上风道进入废热锅炉。通过在废热锅炉的辐射室的顶部或壁上设置需要数量的喷嘴而添加液体，喷嘴也可能设置在上风道的壁上，或设置在熔炼反应器的部件上，而气体通过该部件进入废热锅炉中。喷嘴的尺寸、方向角度和位置可以调整。通过喷嘴，液体可以或可能以持续的水流注入，这样其中一个喷嘴就不使用。液体量根据引入的气体量而控制。
参考附图，将对本发明作更详细的描述。
图1为根据本发明的一种优选实施例的装置。
图2为与气体量成比例的所添加的水量的图。
根据图1，在废热锅炉1的顶部和闪速熔炼炉的上风道4中设置喷嘴2。废热锅炉1的顶部包括一个孔，液体/空气混合物通过该孔，经由一个连接在喷嘴上的吹风管道3而注入辐射室5或废热锅炉1中。喷嘴2以相对于从熔炼炉中进入辐射室5的气流基本为倾斜的方位设置。图中还示出了废热锅炉的对流室6，气体从辐射室5进入对流室6中。当向上风道4添加液体时，还可以使用一个相似的喷嘴。当必要时，可以设置几个喷嘴，而其中仅仅一部分能够同时使用。
根据本发明的方法和装置的优选实施例的一个示例如下。
示例1根据该示例，从闪速熔炼炉中所获得的气体量为30000Nm3/h，其含量如下
含量总量(Nm3/h)温度(℃)SO2(g) 48 14,342 1,350H2O(g) 3 8501,350CO2(g) 3 1,012 1,350O2(g) 2 6731,350N2(g) 44 13,123 1,350向废热锅炉中添加了7000Nm3/h的硫酸化气体，其温度为25℃，成分为1470Nm3/h的O2(g)和5530Nm3/h的N2(g)。假设气体中不包含粉尘。另外，假设为了保证理想的操作状态，将锅炉的辐射室的温度降低到750℃，而在另一方面，由于邻近的滤波器的材料，在对流室之后的锅炉的最终温度绝对不能超过420℃。根据该示例，当应该增加锅炉的容量时，在图2中示出了注入锅炉和上风道中的水的需要数量。在该情况下，当增加气体量时，锅炉的辐射室的最终的温度仍为750℃。现在通过蒸发水并加热产生的水蒸气而限制增加的热量。
对于本领域中的普通技术人员，很明显本发明的不同的优选实施例不仅仅局限于以上解释性的示例，而可以在所附的权利要求的范围内变化。
权利要求
1.一种用于增加废热锅炉(1)的容量并减小粉尘炉结的方法，所述废热锅炉(1)用来处理由冶炼炉例如闪速熔炼炉中所获得的气体，其特征在于，将液体添加到熔炼炉的废热锅炉(1)中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还将液体添加到冶炼炉例如闪速熔炼炉的上风道(4)中。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，部分液体可以由空气取代。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述液体为水。
5.如权利要求1-4的任一项所述的方法，其特征在于，通过至少一个喷嘴(2)添加液体。
6.一种用于增加废热锅炉(1)的容量并减小粉尘炉结的装置，所述废热锅炉(1)用来处理由冶炼炉例如闪速熔炼炉中所获得的气体，其特征在于，在废热锅炉中设置至少一个喷嘴(2)用于添加液体。
7.如权利要求6所述的装置，该装置用于增加废热锅炉(1)的容量并减小粉尘炉结，所述废热锅炉(1)用来处理由冶炼炉例如闪速熔炼炉中所获得的气体，其特征在于，在熔炼炉的上风道(4)的壁上设置至少一个喷嘴(2)用于添加液体。
8.如权利要求6或7所述的装置，该装置用于增加废热锅炉(1)的容量并减小粉尘炉结，所述废热锅炉(1)用来处理由冶炼炉例如闪速熔炼炉中所获得的气体，其特征在于，设置喷嘴(2)用于增加液体，部分所述液体可以由空气替代。
9.如权利要求6、7或8所述的装置，该装置用于增加废热锅炉(1)的容量并减小粉尘炉结，所述废热锅炉(1)用来处理由冶炼炉例如闪速熔炼炉中所获得的气体，其特征在于，设置喷嘴(2)用于添加液体，所述液体为水。
全文摘要
本发明涉及一种用于增加废热锅炉(1)的容量并减小粉尘炉结的方法，所述废热锅炉(1)用来处理由冶炼炉例如闪速熔炼炉中所获得的气体，其中，将液体添加到熔炼炉的废热锅炉(1)中。本发明还涉及一种用于增加废热锅炉(1)的容量并减小粉尘炉结的装置，所述废热锅炉(1)用来处理由冶炼炉例如闪速熔炼炉中所获得的气体，其中，在废热锅炉中设置至少一个喷嘴(2)用于添加液体。
文档编号F27D25/00GK1602405SQ02824820
公开日2005年3月30日 申请日期2002年12月3日 优先权日2001年12月13日
发明者里斯托·萨里嫩, 伊尔卡·科约 申请人:奥托库姆普联合股份公司