专利名称：一种新型外燃煤氧化球团矿竖炉的制作方法
技术领域：
本实用新型属于冶金行业用碎煤作燃料外部供热焙烧氧化球团矿的竖炉。它以磁铁精矿和膨润土为原料，能够焙烧成高抗压强度的氧化球团矿。
现有技术、以煤作燃料、焙烧球团矿竖炉、如3.6m2的烧煤竖炉，它设置4个矩形燃烧室，采用直吹管吹煤，底部装有二次风管和固定炉排，即固定床半煤气燃烧法，这种炉体结构和风量配置不够合理，煤气、煤粒与空气混合条件很差，因此在高温烟气中夹带大量未完全燃烧的煤气(还原气氛)和煤粒进入炉膛，使得球团氧化亚铁未得到充分氧化而形成低熔点混合物，造成炉膛结瘤和大块；另外设置的喷火口为直形，喷火口易被飞灰堵塞或结渣；焙烧成的球团矿质量不均匀，平均抗压强度不高，质量指标不符合YB/T005-91标准。
本实用新型发明目的，为了克服现有技术不足之处，设计一种炉膛不易结瘤和大块，焙烧成的球团矿质量符合标准的新型外燃煤氧化球团矿竖炉。
本发明目的是采用如下技术方案实现的，下面结合实施例给出的
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图1为本实用新型外燃煤氧化球团矿竖炉总装图；图2为本实用新型外燃煤氧化球团矿竖炉A—A剖视图；图3为本实用新型外燃煤氧化球团矿竖炉B—B剖视图；图4为本实用新型外燃煤氧化球团矿竖炉吹煤烧嘴主视图；图5为本实用新型外燃煤氧化球团矿竖炉吹煤烧嘴侧剖视图6为本实用新型外燃煤氧化球团矿竖炉吹煤烧嘴俯视图；图7为本实用新型外燃煤氧化球团矿竖炉工作原理示意图。
附图编号说明炉膛(1)、燃烧室(2)、(3)、喷火口(4)、吹煤烧嘴(5)、(6)、(7)、(8)，蜗壳(9)、吹煤风管(10)、二次进风管(11)、三次进风管(12)、冷却进风管(13)、总进风道(14)、导风墙(15)、烟道(16)、烟罩门(17)、排灰孔(18)、人孔(19)、干燥床(20)、煤漏斗(21)、下煤管(22)、给煤器(23)、电振排矿机(24)、手轮(25)、吹煤管(26)、窥视孔(27)、球团矿(28)、高温烟气流(29)、冷却风(30)、法兰(31)。
本实用新型外燃煤氧化球团矿竖炉，如图1、2、3、7所示。炉体主要包括炉膛(1)、燃烧室(2)、(3)、喷火口(4)，炉膛(1)中心设导风墙(15)、顶部设干燥床(20)、下部设冷却进风管(13)、底部与电振排矿机(24)连接，其结构特征是1、炉膛(1)两侧对称各设一个大空间燃烧室(2)、(3)、燃烧室(2)、(3)径向对称设有吹煤风管方向相反的旋风式吹煤烧嘴(5)、(6)，(7)、(8)，底部设一排与吹煤烧嘴(5)、(6)，(7)、(8)方向相同的旋风式二次进风口，顶部设一排与吹煤烧嘴(5)、(6)，(7)、(8)方向相反的旋风式三次进风口，如图1、2、3、7所示。
2、设置倾斜式大面积喷火口(4)，喷火口(4)面积不小于280cm2，如图1、2所示。
下面对上述结构特征作具体详细描述如下1)吹煤烧嘴(5)、(6)、(7)、(8)，由吹煤管(26)、蜗壳(9)、吹煤风管(10)组成，蜗壳(9)固定在吹煤管(26)上，吹煤风管(10)用法兰(31)固定在蜗壳(9)的切线方向，如图4、5、6所示。
炉膛(1)两侧燃烧室(2)、(3)上的吹煤烧嘴(5)、(6)，(7)、(8)上的吹煤风管(10)对称布置，方向相反，如图1、2所示。
2)燃烧室(2)、(3)的二次进风管(11)与燃烧室(2)、(3)的二次进风管(11)对称布置，方向相反，如图1、3、7所示。
3)燃烧室(2)、(3)的三次进风管(12)与燃烧室(2)、(3)顶部切线方向连接；炉膛(1)两侧燃烧室(2)、(3)的三次进风管(12)对称布置，方向相反，如图1、3、7所示。
4)导风墙(15)下口与冷却进风管(13)的距离L大于炉膛(1)总高度H的1/5，如图1所示。
5)炉体外壁分三层，内层用耐火砖砌成，中间层用纤维毡作保温层，最外层为钢板和工字钢。
下面说明工作原理1、燃烧室(2)、(3)是本实用新型的独道之处，本实施例采用椭园形、大空间的旋转风式燃烧室，如图1、7所示。它能够形成旋转风的工作原理是其一依靠吹煤烧嘴(5)、(6)，(7)、(8)形成一次旋转风，外燃煤(碎煤)从煤漏斗(21)经下煤管(22)通过给煤器(23)送入燃烧室(2)的吹煤烧嘴(5)、(6)及燃烧室(3)的吹煤烧嘴(7)、(8)的吹煤管(26)内。因吹煤风管(10)固定在蜗壳(9)的切线方向约70度，所以一次风进入吹煤烧嘴的吹煤管(26)内能够形成旋转风，使碎煤在吹煤管(26)内受到离心力和前进推力作用而呈螺旋线运动，促使煤在燃烧室(2)和(3)内形成强烈的旋风式燃烧。这样可燃气体与空气能在较大空间的燃烧室(2)和(3)内进行强烈充分的混合，从而实现充分燃烧的目的，见图1、4、5、6、7所示。
其二、依靠燃烧室(2)、(3)底部的二次进风管(11)形成二次旋转风。因二次进风管(11)与吹煤风管(10)方向相同，所以形成的二次旋转风与吹煤烧嘴(5)、(6)，(7)、(8)的一次旋转风进入燃烧室(2)、(3)内的二股风的旋转方向一致。当未被完全燃烧的残碳落入燃烧室(2)或(3)的底部，受到来自底部二次进风管(11)形成的二次旋转风被再次吹动混合而继续燃烧，见图1、3、7所示。
其三、依靠燃烧室(2)、(3)顶部的三次进风管(12)形成三次旋转风。因三次进风管(12)与吹煤风管(10)方向相反，所形成的三次旋转风从燃烧室(2)、(3)顶部进入燃烧室(2)、(3)内的二股风的旋转方向一致。所以从顶部进入的三次旋转风，不断向燃烧室(2)、(3)补充增加高温气体的含氧量，见图1、7所示。
其四、燃烧室(2)、(3)本体设计成椭园形而且大空间，使进入燃烧室(2)、(3)的一、二、三次旋转风能够在燃烧室(2)、(3)内形成多方位旋转方向一致的旋转风，使可燃气体与空气能够充分混合和燃烧，从而保证了烟气的氧化氧氛，如图1、7所示。
综上所述，本竖炉采用在炉膛(1)二侧各设一个椭园形大空间的燃烧室(2)、(3)，其上设的吹煤烧嘴(5)、(6)，(7)、(8)的吹煤风管(10)，二次进风管(11)，三次进风管(13)均为切线方向呈倾斜式，而不是90度直管式，从而使一次、二次、三次风均能在燃烧室(2)、(3)内形成旋转方向一致的旋转风，使之成为旋转风式燃烧室。经测定，这种旋转风式燃烧室(2)、(3)，其室内高温气体含氧量达到6.0-8.5％，而CO只有0.5％，从而消除了造成竖炉结瘤和大块的还原气氛。它要比现有技术3.6m2的烧煤竖炉设置4个矩形燃烧室、直式吹风管吹风等结构先进，能够产生强烈的旋转风，使充分混合和燃烧，保证高温烟气的氧化气氛。
2、本竖炉的炉膛(1)焙烧球团矿的工作原理如图7所示。将磁铁矿粉(Fe3O4)配少量粘结剂(膨润土)，经混合造球制得具有一定机械强度的湿球团均布在干燥床(20)上，湿球团在干燥床上(20)上受到来自导风墙(15)和炉膛(1)内高温(550～650℃)大风量高温烟气流(29)的冲刷、烘烤而脱水干燥。同时由于炉膛(1)底部不断排出成品团矿(28)使炉膛(1)内形成一定的空间，干燥后的生球团在重力作用下自动下降进入炉膛(1)内的高温区(1150～1250℃)。球团矿在炉膛(1)内喷火口(4)附近，受到喷火口(4)高温(1100～1150℃)含氧气流的焙烧，磁铁矿氧化放热(154大卡/公斤Fe3O4)，使球团矿温度升高至1200℃之后，γFe2O3、γFe3O4氧化成为γFe2O3、γFe3O4晶型转变为αFe2O3、Fe2O3发生重结晶和再结晶等一系列物理化学反应和扩散、传热、传质等过程，形成晶育充沛、结构致密、抗压强度高的球团矿(28)。最后进入炉膛(1)下部的冷却带，冷却风(30)从冷却进风管(13)由下向上，热球团由上向下运动进行逆流热交换，经热球团预热后的冷却风(30)(300～400℃)约70％通过导风墙(15)直接吹向干燥床(20)下，干燥湿球团矿，约30％的冷却风(30)进入焙烧区补充磁铁矿(Fe3O4)或球团矿脱硫所需要的氧气量。
燃烧室内的灰渣，由人工从排灰孔(18)定期扒出，一般间隔7—8小时排灰一次，以保证燃烧室的有效燃烧空间，利于通风。
增大导风墙(15)下口与冷却进风管(13)的距离L，使L大于炉膛总高度H的1/5。使部分冷却风(30)进入焙烧区补充焙烧区气氛的含氧量。
经过干燥、焙烧、冷却后的球团矿(28)(300～400℃)，由从炉膛(1)底部的电振排矿机(24)，将合格的成品球团矿(28)排出炉外。
本技术方案竖炉已在安徽建造了一个1.8m2竖炉，并进行开炉试生产，试生产半年来炉子未发生过结瘤和大块，焙烧成的成品球团矿质量超过现有技术3.6m2烧煤竖炉，并达到YB/T005—91标准，详见成品球团质量对比表。
本实用新型主要优点1、炉体布局合理、结构科学，使炉膛不易结瘤和大块。如炉膛两侧对称设置一个椭园形大空间旋风式燃烧室，又如设置倾斜式大面积喷火口等，保证了烟气的氧化气氛，使燃烧室的热气流通过喷火口(火道)进入炉膛内干燥焙烧球团矿，所以炉膛不易结瘤和大块。
2、燃烧充分，热效率高，热耗低。如燃烧室上设的一次、二次、三次进风口均是旋风式，而且旋风方向一致，从而使燃烧室内形成螺旋式旋风，保证充分混合和燃烧，降低了球团矿热耗，每吨球团矿耗煤量由70Kg下降到60Kg标煤。
3、焙烧生产出的成品球团矿质量达到YB/T005—91标准(见对比表)。
4、竖炉利用系数、产量和作业率均提高。利用系数由1吨球/米2·小时提高到2.27吨球/米2·小时；产量比3.6m2的烧煤竖炉增加8000吨/年；作业率由70％提高到84.3％。
权利要求1.一种新型外燃煤氧化球团矿竖炉，炉体主要包括炉膛、燃烧室、炉膛中心设导风墙，顶部设干燥床、下部设冷却风管、底部与排矿机连接，其特征在于1)炉膛两侧对称各设一个大空间燃烧室，燃烧室径向对称设有吹煤风管方向相反的旋风式吹煤烧嘴，底部设一排与吹煤烧嘴方向相同的旋风式二次进风口，顶部设一排与吹煤烧嘴方向相反的旋风式三次进风口；2)喷火口面积不小于280cm2。
2.根据权利要求1所述竖炉，其特征在于吹煤烧嘴由吹煤管、蜗壳、吹煤风管组成，蜗壳固定在吹煤管上，吹煤风管固定在蜗壳的切线方向。
3.根据权利要求1或2所述竖炉，其特征在于炉膛两侧燃烧室上的吹煤烧嘴的吹煤风管对称布置，方向相反。
4.根据权利要求1所述竖炉，其特征在于燃烧室的二次进风口的进风管与燃烧室底部切线方向连接。
5.根据权利要求1或4所述竖炉，其特征在于炉膛两侧燃烧室的二次进风管对称布置，方向相反。
6.根据权利要求1所述竖炉，其特征在于燃烧室的三次进风口的进风管与燃烧室顶部切线连接。
7.根据权利要求1或6所述竖炉，其特征在于炉膛两侧燃烧室的三次进风管对称布置，方向相反。
专利摘要本实用新型属于冶金行业用碎煤作燃料外部供热焙烧氧化球团矿的竖炉。炉膛两侧对称各设一个大空间燃烧室；燃烧室径向对称设有吹煤风管方向相反的旋风式吹煤烧嘴，并设一排旋风式的二次及三次进风口；设置倾斜式大面积喷火口。本竖炉炉体布局合理及通风结构巧妙，从而解决了炉膛不结瘤和大块，喷火口不易积灰堵塞，热耗低，球团矿主要指标达到YB/T005-91标准，竖炉利用系数达到2.27吨球/米
文档编号B22F3/00GK2259246SQ9522969
公开日1997年8月13日 申请日期1995年12月22日 优先权日1995年12月22日
发明者乔志海 申请人:乔志海