[科普中國]-中央氧槍

發(fā)展歷史

精礦和(富氧)空氣通過精礦噴嘴進入反應塔的反應空間，并由噴嘴分散，使其均衡地完成冶金反應 精礦噴嘴的性能直接影響熔煉指標（煙塵率、溫度、渣含F(xiàn)e3O4、Cu等）和爐壽命，甚至決定熔煉過程是否能順利進行，因而它是奧托昆普閃速熔煉最關(guān)鍵的工藝設備。

按工作原理不同，精礦噴嘴有兩類：文丘里型和中央噴射擴散型（CJD型）。文丘里噴嘴適合于低氧濃富氧預熱空氣熔煉，而CJD噴嘴則適合于高氧濃富氧空氣熔煉。

中央氧槍則是中央噴射擴散型（CJD型）精礦噴嘴中的一個組成部分。

中央噴射擴散型精礦噴嘴是70年代后期開始研究應用的，經(jīng)不斷改進，已成為標準化設計的一部分。

格沃古夫廠應用的是最早的CJD型噴嘴，該噴嘴設有水平方向噴出的分布風，但無中央氧槍，無風速調(diào)節(jié)裝置。巴薩廠的CJD噴嘴是1992年安裝的，壓縮空氣（分布空氣）從分散錐下部水平方向噴出打散精礦，在分布空氣管中央有中央氧管，通工業(yè)氧以改善精礦的反應。該噴嘴無風速調(diào)節(jié)裝置，僅一個工藝風通道，通過調(diào)節(jié)富氧空氣量調(diào)節(jié)出口速度。

金隆公司的精礦噴嘴工藝風有內(nèi)環(huán)和外環(huán)2個通道，根據(jù)工藝風量可以自動或手動選擇使用三種通道．即內(nèi)環(huán)、外環(huán)、內(nèi)環(huán)+外環(huán)，保證工藝風出口速度為80～120m/s。精礦下料管為水套結(jié)構(gòu)。

玉野冶煉廠1994年安裝的CJD噴嘴與金隆公司噴嘴結(jié)構(gòu)相同，但該廠進行了改進。該廠將內(nèi)環(huán)去掉，在外環(huán)內(nèi)壁安裝一塊固定的襯板，并安裝三圈上下移動式的滑塊，以調(diào)節(jié)工藝風速。這樣可以選擇6級工藝風通道操作，可以根據(jù)風量和風溫控制風速。

漢堡冶煉廠1994年將原4個文丘里噴嘴改為單個CJD噴嘴，其結(jié)構(gòu)與金隆公司精礦噴嘴類似。但在1998年對結(jié)構(gòu)進行了改進。在工藝風出口設置一個特殊形狀的滑錐，通過改變出口截面使風速能在約50～150m/s的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。為防止噴嘴出口的粘結(jié)，該噴嘴在反應塔頂中的部分為銅水冷件，分散錐底通水冷卻。

韋爾瓦冶煉廠1985年應用CJD噴嘴，1992年開始開發(fā)工藝風速控制系統(tǒng)，1995年同奧托昆普公司一起申請了該項目專利。該控制系統(tǒng)能夠在線調(diào)節(jié)工藝風速，即根據(jù)風速設定值由噴嘴自動將風速控制在設定值上。應用該系統(tǒng)后，即使作業(yè)條件發(fā)生變化，煙塵、爐渣含F(xiàn)e3O4、Cu、銅锍品位、溫度、爐子粘結(jié)、爐襯腐蝕等均令人滿意，作業(yè)穩(wěn)定。為避免噴嘴下部的粘結(jié)，在噴嘴下部和速度控制裝置上增設了水冷裝置，并取消了分布器振打裝置。

巴西的卡瑪卡里冶煉廠1988年開始使用CJD噴嘴，但該噴嘴工藝風速不可調(diào)，而且無中央氧。1998年4月更換的奧托昆普擋板變速型CJD噴嘴。該噴嘴的特點是：

工藝風速可調(diào)；

設有中央氧槍；

干礦裝入量110t/h；

中央氧槍中有天然氣燒嘴。

為避免粘結(jié)，采取的措施是：

對調(diào)速板片基座增設水冷系統(tǒng)；

噴嘴周圍增設環(huán)形銅水套；

分布器設水冷裝置；

取消分布器振打。

由于高濃度富氧的使用和產(chǎn)量的提高，新建閃速冶煉廠（如我國金隆公司、智利查格里斯廠、印度的比里拉廠等）紛紛采用CJD精礦噴嘴，而一些主要閃速冶煉廠（如玉野廠、佐賀關(guān)廠、貴冶廠、巴薩廠等）為擴大能力，也紛紛采用CJD噴嘴取代文丘里噴嘴。2

工作原理中央精礦噴嘴系統(tǒng)由內(nèi)外空氣室和中央噴射分配器兩部分組成，還有與之配套的控制閥門組。中央噴射器設有冷卻水套、水套保護套、中央氧槍、分散空氣管、調(diào)風錐和振打裝置等。在中央噴射器上部對稱設置的兩個受料孔與裝有自動滑動閘閥的下料管相連，爐料沿下料管進入精礦噴嘴，被設有徑向噴氣孔的調(diào)風錐分散成“傘”狀，傘的大小由調(diào)風錐風量決定。

在中央精礦噴嘴上組裝有振動給料器、下料滑板閥和精礦噴嘴調(diào)風錐分布速度控制系統(tǒng)等，用于下料；成套供給的精礦噴嘴閥門組上有中間氧流量控制系統(tǒng)、噴嘴冷卻風流量控制系統(tǒng)、噴嘴分配風流量控制系統(tǒng)、中央噴嘴冷卻水系統(tǒng)。中央精礦噴嘴安裝在反應塔的上部，精礦噴嘴閥門組安裝在中央精礦噴嘴附近。

閃速爐下料系統(tǒng)由振動給料器、滑板閥和中央精礦噴嘴組成，在精礦噴嘴下面有一個調(diào)風錐，用于對下料物料的分布速度控制，它們都組裝在中央精礦噴嘴上面。

中央精礦噴嘴的中間氧流量控制、分配風流量控制、冷卻風流量控制及冷卻水的供給系統(tǒng)都安裝在附近的精礦噴嘴閥門組上，由中央控制室的DCS系統(tǒng)進行控制。

在投料之前一定要將中央噴嘴冷卻水系統(tǒng)投用，這部分是不需要進行自動控制的，全手動進行，無論是投料還是停產(chǎn)保溫期間，噴嘴冷卻水都是必須供給的，否則中央精礦噴嘴就會受到損壞。某廠在一次停產(chǎn)檢修時關(guān)閉了噴嘴冷卻水閥門，在投料時忘記了打開這個供水閥，致使中央精礦噴嘴徹底報廢，損失巨大，千萬不能大意。

在投料之前，噴嘴冷卻風也是一定要供給的，也是用來保護中央精礦噴嘴的，這個系統(tǒng)是自動控制，風量不能過大，否則會影響反應塔的溫度。

系統(tǒng)投料的順序是先啟動中間氧流量控制系統(tǒng)、分配風流量控制系統(tǒng)（此時將自動關(guān)閉冷卻風），接著放下精礦噴嘴調(diào)風錐，打開滑板閥，再啟動振動給料器。由給料螺旋送來的混合物料經(jīng)振動給料器、滑板閥和精礦噴嘴調(diào)風錐下到反應塔，在反應塔的上部，物料在富氧空氣燃燒的高溫環(huán)境下，瞬間就熔化成了銅锍和爐渣，下落到沉淀池的底部。

系統(tǒng)停料的順序是先停止振動給料器，關(guān)閉滑板閥，再將調(diào)風錐提到最高位置，關(guān)閉中間氧流量控制系統(tǒng)、分配風流量控制系統(tǒng)（此時將自動供給冷卻風）。3

中央氧流量控制系統(tǒng)精礦噴嘴中間氧流量控制系統(tǒng)由下列部分組成：

1.檢測儀表。熱式氣體質(zhì)量流量計，將精礦噴嘴中間氧流量變成4～20mA DC電流信號。安裝在閃速熔煉爐精礦噴嘴閥門組的中間氧管道上。

2.指示調(diào)節(jié)器。指示中間氧流量，并將其控制在一定的范圍內(nèi)。量程是0～2000m3/h（標態(tài)），正常控制值是1500m3/h（標態(tài)），上限報警值H=1800m3/h（標態(tài)），下限報警值L=300m3/h（標態(tài)），下下限報警值LL=200m3/h（標態(tài)）。調(diào)節(jié)器的輸出是反作用。

聯(lián)鎖：當中間氧壓力低下時，控制閥被電磁閥關(guān)閉，控制器將設定到手動模式，并且控制輸出為0。

3.執(zhí)行機構(gòu)。氣動調(diào)節(jié)球閥，氣開式（PO）。接受指示調(diào)節(jié)器輸出的4.20mA DC電流信號，以控制進入中間氧槍的氧氣流量。安裝在閃速熔煉爐精礦噴嘴閥門組的中間氧管道上。

精礦噴嘴中央氧槍流量控制器的設定值通常是由操作者給定的，在一定的工藝條件下，該設定值可以與混氧器總的氧流量相匹配。

由于反應塔處溫度非常高，為了保護精礦噴嘴的中央氧槍，氧槍中總是有一定量的低溫氣體流過，正常生產(chǎn)時中央氧槍中流過的是低溫氧氣，如果中間氧供給管路截止閥因故被關(guān)閉，則冷卻風就自動送往中央氧槍，以保護中央氧槍不至于燒壞。3

在通常給料量為110t/h左右范圍內(nèi)工藝風速為100m/s時，中央氧槍流量VO通常由下式求出：

ωch－投料量（t/h）4