一种溜槽的加热方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金工业领域，特别涉及一种应用于冶炼工序中的溜槽的加热方法。
【背景技术】
[0002]溜槽是一种利用高度差和液体自重来传输液体的输送设备，外形一般为等腰梯形，内部一般为U型(高温熔体用溜槽内衬有耐火材料)，长度从几米到几十米不等，一般溜槽上部都有可活动的溜槽盖板，以减少热量的散失。
[0003]在铜火法冶金和其它冶金熔炼过程中产生的高温熔体(包括铜琉、粗铜、阳极炉铜水、或者其它高温金属熔体和熔渣)，在各冶炼单元工序中通常要通过溜槽来进行输送和过渡，而溜槽都处于环境温度中，当高温熔体经过溜槽时，必然会降温和冷却，容易凝固粘结在溜槽上，进而影响到产品质量和生产效率，所以需要对溜槽进行加热和保温，以保证高温熔体的顺利通过和生产的正常进行。
[0004]目前国内外常规溜槽的加热方法为通过在溜槽盖板上安装空气烧嘴，通过助燃空气和燃料燃烧反应放热来加热溜槽。空气烧嘴通常有两种方式来实现燃料和助燃空气的混合燃烧:一种是预混式，即空气和燃料(气体燃料)先通过混配器实现混合，再通过烧嘴喷入溜槽，实现燃烧；一种是助燃空气和燃料通过不同的管道进入燃烧器，在喷入溜槽实现混合燃料。不管是哪一种混合燃烧，由于采用的助燃剂都是常温空气，而空气中含有约21 %的氧气和79 %的氮气和惰性气体，其中真正参与燃烧反应的是21 %的氧气，79 %的氮气和惰性气体没有参加燃烧反应，但其作为高温烟气的一部分，却带走了大量的显热，造成了燃烧热效率的降低和燃料消耗的增加。此外，这种燃烧方式对溜槽的加热速率慢、加热时间长、影响了生产进度；溜槽受热不均匀，靠近烧嘴的部分温度高，远离烧嘴的部分温度低，非常容易造成熔体在溜槽的粘结和残留，影响产品质量(特别是浇注质量)，而且溜槽上的残渣的也需要清理后才能进行下一轮生产，提高了工人劳动强度和降低了生产效率。这种燃烧方式还产生大量的烟气，溜槽上随处可见冒烟冒火现象，工人现场操作环境恶化。如何降低溜槽加热成本、提高生产效率、提高产品质量、改善现场操作环境，是整个铜冶炼行业面临的技术难题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提出一种溜槽的加热方法，该方法可节约燃料消耗、提高对溜槽的加热速度和加热均匀性、显著减少烟气量和污染物排放。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所提供的溜槽的加热方法，将燃料和助燃剂通过燃烧喷入部件送入溜槽，进行混合燃烧，利用混合燃烧放出的热量对溜槽进行加热，所述助燃剂为含高浓度氧气的混合气或富氧空气。
[0007]本发明的溜槽的加热方法，是将燃料和作为助燃剂的含高浓度氧气的混合气体或者富氧空气，通过燃烧喷入部件送入溜槽，进行混合燃烧，放出热量从而对溜槽进行加热和保温。由于本发明的方法中采用含高浓度氧气的混合气体或者富氧空气代替现有技术中的空气作为助燃剂，减少了氮气带入量，总烟气量和对应的烟气带走的显热将随之大幅度减少，热效率提高，从而从根本上节约了燃料。并且，由于烟气量的大幅度减少，导致高温烟气在溜槽中的停留时间延长，意味着烟气和溜槽有了更多的换热时间，这也在一定程度上减少了烟气带走的热量损失，有利于燃料的节约。此外，由于氧气作为助燃剂的燃烧产物(主要为CO2和H2O)的较空气作为助燃剂的燃烧产物(主要为N2、CO2和H2O)热辐射系数大幅度提高，导致热量传输更快，因而提高了溜槽加热速度。
[0008]可选地，本发明所提供的溜槽的加热方法中，燃料为气体燃料、液体燃料或固体燃料。其中，气体燃料可以为:天然气、煤气、液化石油气等气体状态的冶金领域用燃料；液体燃料可以为:重油、柴油、煤焦油、水煤浆等液体状态的冶金领域用燃料；固体燃料可以为:煤、石油焦等固体状态的冶金领域用燃料。此外，本发明所提供的溜槽的加热方法中，作为助燃剂的含高浓度氧气的混合气含有体积度高于90%的氧气，余量为氮气和惰性气体；作为助燃剂的富氧空气含有体积浓度为21%?90%的氧气，余量为氮气和惰性气体。利用上述含高浓度氧气的混合气或富氧空气作为助燃剂，助燃气体燃料、液体燃料或固体燃料，可确保本发明可达到上述大幅度节约燃料消耗、提高溜槽加热速度和溜槽受热均匀性、显著减少烟气量和污染物排放的目的。
[0009]进一步地，本发明所提供的溜槽的加热方法，还涉及将燃料和助燃剂喷入溜槽进行混合燃烧的燃烧喷入部件的结构，具体来说该燃烧喷入部件包含一组相互间隔设置于溜槽盖板上的同轴金属套管喷枪；或者该燃烧喷入部件包含一组相互间隔设置于溜槽盖板上的金属单管喷枪；或者该燃烧喷入部件包含一组相互间隔设置于溜槽盖板上的同轴金属套管喷枪和金属单管喷枪。
[0010]其中，当燃烧喷入部件包含同轴金属套管喷枪时，该同轴金属套管喷枪包含同轴套置的金属内管和金属外管，燃料和助燃剂可分别由所述金属内管或金属外管喷入溜槽。优选地，燃料由内管喷入溜槽，助燃剂由外管喷入溜槽。当上述的燃烧喷入部件包含金属单管喷枪时，燃料和助燃剂可分别由不同的金属单管喷枪喷入溜槽。
[0011]具体来说，本发明的方法中的燃料和助燃剂既可以由一支或多支具有一定间距的同轴金属套管喷枪喷入溜槽进行混合燃烧，也可以通过具有一定间距的单独的燃料喷枪和助燃剂喷枪(燃料喷枪和助燃剂喷枪均可以为多只)喷入溜槽进行混合燃烧，或者将同轴金属套管喷枪和金属单管喷枪结合使用。同轴金属套管喷枪的特点或优点是:可以有效控制火焰形状和温度并提高溜槽加热速度；金属单管喷枪的特点或优点是:可以实现火焰的弥散燃烧并促进加热的均匀性。当燃烧喷入部件包含同轴金属套管喷枪时，优选燃料由内管喷入溜槽，助燃剂由外管喷入溜槽，可以控制火焰形状和保证燃料的完全燃烧。
[0012]喷枪的数量取决于加热溜槽的长度。实验数据证明，喷枪的数量、喷枪间距、喷枪枪头大小将影响燃烧的火焰形状、溜槽温度的均匀性和氮氧化物的排放。
[0013]相比于现有技术中的空气喷嘴，上述燃烧喷入部件的结构尤其适合用于本发明中将燃料和助燃剂喷入溜槽内进行混合燃烧，由于采用一定间距的多喷枪布置，从而使燃烧反应可以在溜槽长度上分步弥散进行，从而可以控制溜槽加热温度的均匀性。
[0014]更进一步地，同轴金属套管喷枪和所述金属单管喷枪的前端设有螺纹连接的喷枪头，控制喷出气流的速度和方向。以喷枪头控制喷出气流的速度和方向，可使喷出的气流在完全混合燃烧前可控地卷吸燃烧产物，从而降低燃烧的火焰峰值温度，提高加热的均匀性。
[0015]更进一步地，燃烧喷入部件设于溜槽盖板中央，并且和溜槽的长度方向形成倾斜角度。倾斜角度的选择将根据溜槽的尺寸、流过的熔体深度，以及溜槽盖板的高度进行优化调节。控制倾斜角度可使燃烧反应有足够的燃烧空间，并且有助于燃料的完全燃烧和温度的均匀性。
[0016]本发明实施方式相对于现有技术而言，其显著优点在于，由于采用含高浓度氧气的混合气或者富氧空气代替了空气作为助燃剂，减少了氮气带走的热量损失，提高了热效率，大幅度节约燃料消耗，实验证明可减少燃料消耗40?50% ;同时由于采用了独特的燃烧喷入部件设计以及对燃烧喷入部件的安装位置和角度的优化，提高了溜槽的加热速度和受热均匀性，减少了因清理熔体粘结和残留造成的停工损失，减少了工人劳动强度，提高了产品质量和生产效率；并且由于烟气量的大幅度减少(可减少60?70% )和可控的NOx排放，大大改善了现场操作环境。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的燃烧喷入部件安装于溜槽盖板上的示意图；
[0018]图2是根据第一实施方式中的方法加热溜槽的示意图；
[0019]图3是根据第二实施方式中的方法加热溜槽的示意图；
[0020]图4是根据第三实施方式中的方法加热溜槽的示意图。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清