用于反应器的喷嘴组件和反应器的制作方法

本发明涉及有色金属冶炼以及处理电子废料、危险废物、含铜污泥、含镍污泥、含铬污泥、石油催化剂、废有机溶剂、有机溶剂废物、冶炼尾渣等冶炼技术领域，具体而言，涉及一种用于反应器的喷嘴组件和具有所述用于反应器的喷嘴组件的反应器。

背景技术：

相关技术中的反应器，例如侧吹炉，通过设置在炉体两侧的风嘴向熔池中鼓入空气或富氧空气，高速工艺气体通过风嘴进入熔池并对熔池进行搅动，加快了熔池内的传热传质过程以及化学反应。对于含发热元素的原料，通过风嘴向熔池中鼓入空气或富氧空气即可满足侧吹炉中冶炼反应的需要；对于不含发热元素的原料，仅通过风嘴向熔池中鼓入空气或富氧空气，可能无法维持炉体热平衡，需要采取必要的补热手段以维持炉体热平衡，特别是在炉况不好时，需要在短时间内向炉内补充大量的热量。利用喷枪将燃气直接鼓入炉内，对炉内熔体补热而言是一个快速且有效的措施。

然而，在侧吹炉上使用的一些喷枪存在风口砖使用寿命偏短的缺陷；喷枪需要常开并通氮气保护，增加了反应器的烟气量和动能消耗；工艺参数需要调整时，喷枪使用不灵活，且更换维修较困难。

此外，相关技术中的反应器，对电子废料、危险废物、含铜污泥、含镍污泥、含铬污泥、石油催化剂、废有机溶剂、有机溶剂废物等进行资源化处理时，通常是通过炉顶的加料口加入到反应器中，部分原料可能还没有反应完全就随烟气进入后续的烟气处理系统，例如，在侧吹炉中，需要使用大量煤作为燃料和还原剂使用；并且，原料中的发热元素大多在反应器的烟气区中燃烧并放热，导致反应器中烟气温度过高，同时又需要向反应器中补入大量的燃料以维持反应器中熔体的热平衡，从而不利于节约能源和保护环境。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于反应器的喷嘴组件，所述用于反应器的喷嘴组件具有补热快速、使用寿命长、使用灵活、节约能源、保护环境等优点。

本发明还提出一种具有所述用于反应器的喷嘴组件的反应器。

根据本发明第一方面实施例的用于反应器的喷嘴组件，包括：喷嘴本体，所述喷嘴本体具有贯穿两端的通道；三通，所述三通安装在所述喷嘴本体的外端且具有彼此连通的工艺风入口、外端口和通断口，所述工艺风入口与所述通道连通，所述三通内设有控制件；喷枪，所述喷枪具有插入状态和拔出状态，所述喷枪设有相对于所述喷枪的内端沿径向向外突出的配合部，其中，所述喷枪在所述插入状态下由所述外端口插设在所述通道中且与所述通道间隔设置，所述配合部配合在所述通断口中且封堵所述通断口以断开所述外端口和所述通道；所述喷枪在所述拔出状态下所述通断口导通且所述控制件封堵所述外端口。根据本发明实施例的用于反应器的喷嘴组件，可以向反应器中同时鼓入工艺风和燃料或者工艺风和原料，以对反应器中的熔体进行补热和快速提温，可以减少反应器中煤的使用量；也可使原料在反应器中进行充分反应，同时可将原料在反应器中的反应热用于提高反应器中的熔体温度，从而可以减少反应器的原料中燃料的投入量；并且，使用寿命长、使用灵活，在生产中根据工艺需要，可以灵活调整向反应器中鼓入的介质数量和使用状态。

另外，根据本发明实施例的用于反应器的喷嘴组件还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述喷枪包括内段、外段和连接在所述内段和所述外段之间的连接段，所述内段的径向宽度小于所述连接段的径向宽度，所述配合部由所述连接段形成。

在本发明的一些实施例中，所述连接段的位于所述配合部内侧的部分的径向宽度由外向内逐渐减小。

在本发明的一些具体实施例中，所述内段的径向宽度小于所述外段的径向宽度。

根据本发明的一些实施例，所述喷嘴本体内设有风管，所述风管内形成所述通道。

进一步地，所述风管的内端的内周壁沿所述风管的径向向内凸出以形成缩口。

在本发明的一些实施例中，所述喷枪在所述插入状态下所述喷枪的内端面位于所述缩口的外侧。

根据本发明的一些实施例，所述喷枪的内端为耐热不锈钢管件。

根据本发明的一些实施例，所述喷枪的内端的外周壁设有导流突起。

进一步地，所述导流突起为多个且沿所述喷枪的周向间隔设置。

根据本发明的一些实施例，所述喷枪上套设有卡件，所述外端口内设有卡套，所述卡件与所述卡套相连。

根据本发明的一些实施例，所述三通内设有与所述外端口连通的控制通道，所述喷枪插入所述三通时将所述控制件推至所述控制通道内，所述喷枪拔出所述三通时所述控制件滑至所述外端口。

根据本发明的一些实施例，所述喷嘴本体内形成有邻近所述通道设置的冷却回路，所述冷却回路沿所述通道的轴向迂回延伸或所述冷却回路由围绕所述通道设置的冷却管限定出。

根据本发明第二方面实施例的反应器，包括：根据本发明第一方面实施例所述的用于反应器的喷嘴组件；反应腔室，所述喷嘴本体的内端插入所述反应腔室内且向内超出或平齐所述反应腔室的内壁。

根据本发明实施例的反应器，利用如上所述的用于反应器的喷嘴组件，补热快速、使用寿命长、使用灵活、节约能源、保护环境。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的用于反应器的喷嘴组件的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的用于反应器的喷嘴组件的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的用于反应器的喷嘴组件的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的反应器的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的反应器的结构示意图。

附图标记：

反应器1、

用于反应器的喷嘴组件10、连接件11、

喷嘴本体100、通道101、风管102、缩口103、冷却回路104、环形凹槽105、三通200、工艺风入口201、外端口202、内端口203、通断口204、控制件205、卡套206、控制通道207、喷枪300、配合部301、导流突起302、卡件303、入口部304、握持部305、封盖306、内段310、外段320、连接段330、堵塞杆400、

反应腔室20、风口铜水套21。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明第一方面实施例的用于反应器的喷嘴组件10。该用于反应器的喷嘴组件10适于安装在冶炼反应器(例如侧吹熔炼炉、侧吹还原炉)的工艺风和可燃气体的鼓入口处，用于向冶炼反应器内鼓入工艺风和可燃气体。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的用于反应器的喷嘴组件10，包括：喷嘴本体100、三通200和喷枪300。

具体而言，喷嘴本体100具有贯穿两端的通道101。三通200安装在喷嘴本体100的外端，三通200具有彼此连通的工艺风入口201、外端口202、内端口203和通断口204，工艺风入口201和内端口203分别与通道101连通，通断口204位于外端口202和内端口203之间，三通200内设有控制件205，控制件205可以邻近外端口202设置。这里，喷嘴本体100的外端指的是喷嘴本体100的位于反应器外的一端。

喷枪300具有插入状态和拔出状态，喷枪300设有相对于喷枪300的内端沿径向向外突出的配合部301，其中，喷枪300在插入状态下依次由外端口202、通断口204和内端口203插设在通道101中，喷枪300与通道101间隔设置，配合部301配合在通断口204中，且配合部301封堵通断口204以断开外端口202和通道101，从而不仅有利于对喷枪300进行限位，同时有利于阻止三通200中的工艺风向外端流动，从而提高密封效果。喷枪300在拔出状态下通断口204导通且控制件205封堵外端口202。

下面详细描述根据本发明实施例的用于反应器的喷嘴组件10的使用过程。

如图1和图4所示，喷枪300在插入状态下，此时，工艺风入口201与入口部304连通，可以通过用于反应器的喷嘴组件10向反应器中同时鼓入工艺风(例如空气或富氧空气)和燃气(例如天然气或煤气等)或者工艺风(例如空气或富氧空气)和原料(例如破碎后的电子废料、干燥的含铜、含镍、含铬污泥、石油催化剂、废有机溶剂与有机溶剂废物等)。如图1所示，在通道101中插入喷枪300时，外部燃气或原料通过入口部304进入喷枪300，工艺风通过第一风口201、内端口203进入通道101与喷枪300之间的间隙，然后，工艺风和燃气(或原料)通过通道101的出口一起被鼓入反应器中。

如图2所示，喷枪300在拔出状态下，此时，可以通过用于反应器的喷嘴组件10向反应器中单独鼓入工艺风(例如空气或富氧空气)。向反应器中鼓入工艺风时，不需要使用喷枪300，三通200中的控制件203(例如控制件203可以为密封钢球)处于密封位置，控制件203断开外端口202，工艺风通过工艺风入口201后，经过通道101被鼓入反应器中。

如图3所示，需要停止向反应器中鼓入介质(即工艺风、燃气(或原料))时，可以将堵塞杆400插入通道101中。在反应器的生产过程中，当在通道101中插入堵塞杆400时，应立即关闭三通200中工艺风入口201处的外部工艺风。

由此，根据本发明实施例的用于反应器的喷嘴组件10，可以向反应器中同时直接鼓入工艺风和燃料或者工艺风和原料。通过向反应器中直接鼓入工艺风和燃料，可以对反应器中的熔体进行补热和快速提温，提高燃料在反应器中的热效率，可以减少反应器中煤的使用量，甚至不使用煤，使用清洁能源，有利于保护环境；通过向反应器中直接鼓入工艺风和原料，可将原料(破碎后的电子废料、干燥的含铜、含镍、含铬污泥、石油催化剂、废有机溶剂、有机溶剂废物等)直接鼓入反应器内的熔池中进行反应，使原料在反应器中进行充分反应，同时可将原料在反应器中的反应热用于提高反应器中的熔体温度，从而可以减少反应器的原料中燃料的投入量，有利于节约能源和保护环境；并且，使用寿命长、使用灵活，在生产中根据工艺需要，可以灵活调整向反应器中鼓入的介质数量和使用状态(例如，打开或关闭)。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，喷枪300包括内段310、外段320和连接在内段310和外段320之间的连接段330，内段310的径向宽度小于连接段330的径向宽度，配合部301由连接段330形成。由此，内段310可以插入到通道101中并与通道101间隔开，配合部301与通断口204的配合使得连接段330止挡在通断口204处。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，连接段330的位于配合部301内侧的部分的径向宽度由外向内逐渐减小，从而可以方便连接段330插入和拔出。

在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，内段310的径向宽度小于外段320的径向宽度。如此，喷枪300可以由外径不同的两个管枪通过连接段330安装在一起，从而利于成型和使用。

根据本发明的一些实施例，如图1-图5所示，喷嘴本体100内设有风管102，风管102内形成通道101。例如，风管102可以为耐磨钢管，耐磨钢管有利于抵御高速气体对喷嘴本体100的冲刷，延长喷嘴本体100的使用寿命。

进一步地，如图1-图5所示，风管102的内端的内周壁沿风管102的径向向内凸出以形成缩口103，从而有利于插入喷枪300、开风口及堵风口操作，尤其在堵风口时，可以避免将堵塞杆400插入到熔体中或堵塞不到位。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，喷枪300在插入状态下喷枪300的内端面位于缩口103的外侧，从而可以避免熔体烧损喷枪300。

根据本发明的一些实施例，喷枪300的内端可以为耐热不锈钢管件，从而使用寿命更长。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，喷枪300的内端的外周壁设有导流突起302，从而利于流体流动，补热效果更好。

进一步地，如图1所示，导流突起302可以为多个，多个导流突起302沿喷枪300的周向间隔设置，从而导流效果更好。

根据本发明的一些实施例，可以根据喷枪300向反应器中喷入的介质不同，在喷枪300的内端内部(即介质喷出口区域)设有导流件或喷头，从而利于流体流动，补热效果更好。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，喷枪300上套设有卡件303，外端口202内设有卡套206，卡件303与卡套206相连，从而可以将喷枪300与三通200固定在一起，并对三通200的外端面进行密封。配合部301与通断口204的配合可以提高卡件303的密封效果。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，三通200内设有与外端口202连通的控制通道207，喷枪300插入三通200时将控制件205推至控制通道207内，喷枪300拔出三通200时控制件205滑至外端口202。如此，可以利用控制件205方便地控制外端口202的通断。例如，控制通道207由外向内向着远离外端口202的方向倾斜延伸，从而控制件205可以在重力作用下回落至外端口202处。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，喷嘴本体100内形成有邻近通道101设置的冷却回路104，冷却回路104由围绕通道101设置的冷却管限定出。喷嘴本体100的内端面直接接触反应器中的高温熔体，通过向冷却管中通入冷却水可以对喷嘴本体100进行降温，例如，喷嘴本体100为铜件，冷却管可以为铜管。当然，冷却回路104还可以沿通道101的轴向迂回延伸，例如，冷却回路104可以由喷嘴本体100内的冷却槽限定出。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，喷嘴本体100的内侧端面还可以设有环形凹槽105，有利于飞溅的熔体附着在喷嘴本体100的内侧端面上并形成稳定的渣皮，从而可以延长喷嘴本体100的使用寿命，保证使用安全。

在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，喷枪300的外端包括入口部304和握持部305，入口部304的外端与外部的柔性燃气管路或柔性原料管路连接，握持部305的内端与入口部304的内端连通，握持部305的外端通过封盖306密封，从而方便操作喷枪300。

根据本发明第二方面实施例的反应器1，包括：包括：根据本发明第一方面实施例所述的用于反应器的喷嘴组件10和反应腔室20。喷嘴本体100的内端插入反应腔室20内且向内超出或平齐反应腔室20的内壁。

根据本发明实施例的反应器1，利用如上所述的用于反应器的喷嘴组件10，可以向反应器1中同时鼓入工艺风(空气或富氧空气)和燃气(天然气或煤气等)或者工艺风(空气或富氧空气)和原料(破碎后的电子废料、干燥的含铜、含镍、含铬污泥、石油催化剂、废有机溶剂、有机溶剂废物等)；也可以单独鼓入工艺风，以对反应器1中的熔体进行补热和快速提温，减少反应器1中煤的使用量；也可以使原料在反应器1中进行充分反应，同时可将原料在反应器1中的反应热用于提高反应器1中的熔体温度，可以减少反应器1的原料中燃料的投入量；同时，在生产中根据工艺需要，可以灵活调整反应器1中各个用于反应器的喷嘴组件10中鼓入的介质数量和使用状态，并且使用安全，使用寿命长。

下面参照附图详细描述根据本发明的一个具体实施例的反应器1。

本实施例中反应器1为侧吹炉。若干个用于反应器的喷嘴组件10设置在侧吹炉一层风口铜水套21处，喷嘴本体100与侧吹炉一层风口铜水套21安装在一起，并通过连接件11与三通200安装在一起。喷嘴本体100的内端面接触侧吹炉中的高温熔体，并通过三通200和喷枪300向侧吹炉内同时鼓入富氧空气和天然气。用于反应器的喷嘴组件10在侧吹炉上安装完成后，在侧吹炉升温前，冷却管中需通入冷却循环水并且冷却循环水的流量和压力符合工艺要求。

侧吹炉正常生产时，根据工艺需要，富氧空气和天然气通过侧吹炉中不同位置上用于反应器的喷嘴组件10中的三通200和喷枪300进入并鼓入侧吹炉内。

单独向侧吹炉内鼓入富氧空气时用于反应器的喷嘴组件10不需插入喷枪300和堵塞杆400；当不需要向侧吹炉内鼓入气体时，用于反应器的喷嘴组件10用堵塞杆400堵住；当用于反应器的喷嘴组件10向侧吹炉内鼓入富氧空气和天然气时，需要插入喷枪300。

当由于工艺要求需要更换或停止正在使用的用于反应器的喷嘴组件10时，在关闭用于反应器的喷嘴组件10中的富氧空气前，如果用于反应器的喷嘴组件10已经插入了喷枪300，需先关闭外部燃气阀门，快速将喷枪300拔出，再快速将堵塞杆400插入通道101中，待堵塞杆400操作完成后，再关闭用于反应器的喷嘴组件10中的富氧空气。

可以理解，本发明中仅以工艺风和燃气为例对用于反应器的喷嘴组件10的使用情况进行相关说明，不能将此理解为对本发明的限制，用于反应器的喷嘴组件10还可以向反应器1中通入例如为粉煤的固体燃料或液体燃料。

根据本发明实施例的反应器1的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”、“示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。