CN106017090A - 熔融冶炼炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高温空气燃烧技术领域，提供了一种熔融冶炼炉。该熔融冶炼炉包括炉膛、蓄热室、燃气管路、第一进排气管路以及第二进排气管路；通过两组蓄热室交替的对炉膛注入空气和排放烟气，使进入到炉膛内的空气得到预热的同时，降低了排放的烟气的温度。并且在两个蓄热室内均设置不同规格的两种蜂窝式蓄热体，靠近炉膛一侧的蜂窝式蓄热体的蜂窝孔的孔径较大、比表面积较大、孔隙率较低，使通入炉膛的空气以及排出炉膛的烟气实现高效的换热，确保了换热效果。

Description

熔融冶炼炉
技术领域
本发明涉及高温空气燃烧技术领域，特别提供了一种熔融冶炼炉。
背景技术
燃气高温熔分炉是当前有色、黑色金属冶炼行业的常用冶炼设备。随着能源利用效率和燃烧排放标准要求越来严格，对燃气高温熔分炉的燃烧装置也就提出了更高的要求。
目前，由于燃烧装置的设计、布置方式不同，业内采用的蓄热式燃气加热方式的冶炼设备普遍存在着排烟不畅，炉内压力较高、气氛不易控制，排烟温度较高；供热不稳定，表现为对称布置的蓄热式燃烧装置燃烧状况不同；蓄热室高温区蓄热载体陶瓷球炸裂，高温烟气旋风除尘效果不理想，陶瓷球碎片和粉尘堵塞蜂窝体等问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种即能够使进入到炉膛腔的空气实现更好预热，又能够对排出炉膛的烟气形成更好降温效果的熔融冶炼炉。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供了一种熔融冶炼炉，包括炉膛、蓄热室、燃气管路、第一进排气管路以及第二进排气管路；
所述燃气管路与所述炉膛连通，用于向所述炉膛内注入燃气；
所述炉膛用于放置待熔炼金属，所述炉膛内设有点火器，所述点火器用于点燃注入到所述炉膛内的燃气；
所述蓄热室和第一进排气管路均为两组，两组所述蓄热室依次通过两组所述第一进排气管路与所述炉膛连通；
所述第二进排气管路为两组，每组所述蓄热室连通一组所述第二进排气管路，所述第二进排气管路用于在向所述蓄热室内注入空气与排出所述蓄热室内的烟气之间进行切换；
所述蓄热室内设有第一蜂窝式蓄热体和第二蜂窝式蓄热体，所述第一蜂窝式蓄热体靠近所第一进排气管路设置，所述第二蜂窝式蓄热体靠近所述第二进排气管路设置，所述第一蜂窝式蓄热体的蜂窝孔的孔径大于所述第二蜂窝式蓄热体的蜂窝孔的孔径，且所述第二蜂窝式蓄热体的孔隙率大于所述第一蜂窝式蓄热体的孔隙率、所述第二蜂窝式蓄热体的蜂窝孔的比表面积大于所述第一蜂窝式蓄热体的蜂窝孔的比表面积。
优选的，所述第一蜂窝式蓄热体的蜂窝孔的比表面积为120～140m2/m3，所述第二蜂窝式蓄热体的蜂窝孔的比表面积为150～170m2/m3；所述第一蜂窝式蓄热体的孔隙率为0.4～0.6，所述第二蜂窝式蓄热体的孔隙率为0.5～0.7。
优选的，所述蓄热室包括第一蓄热腔和第二蓄热腔，所述第一蜂窝式蓄热体和第二蜂窝式蓄热体分别设置在所述第一蓄热腔和第二蓄热腔内，所述第一蓄热腔的底部与第二蓄热腔的底部之间连通有沉渣室。
优选的，所述第一蜂窝式蓄热体和第二蜂窝式蓄热体的蜂窝孔均纵向设置，且所述第一进排气管路与所述第一蓄热腔的顶部连通、所述第二进排气管路与所述第二蓄热腔的顶部连通。
优选的，所述第一蜂窝式蓄热体和第二蜂窝式蓄热体均为陶瓷蓄热体。
优选的，所述燃气管路的喷射口的朝向与所述第一进排气管路的朝向相互交叉，以使所述第一进排气管路所喷射出的空气与所述燃气管路所喷射出的燃气交汇形成的混合气喷向所述待熔炼金属、并使所述待熔炼金属处于所述混合气燃烧所形成的火焰的内焰区域。
优选的，所述燃气管路的喷射口的朝向为水平方向，所述第一进排气管路的喷射口与水平方向成10°～20°夹角。
优选的，两组所述第一进排气管路对称连通在所述炉膛的两侧。
优选的，所述第二进排气管路包括空气管路、烟气管路以及两位三通阀，所述空气管路和烟气管路通过所述两位三通阀与所述蓄热室连通。
(三)有益效果
本发明提供的一种熔融冶炼炉，包括炉膛、蓄热室、燃气管路、第一进排气管路以及第二进排气管路；通过两组蓄热室交替的对炉膛注入空气和排放烟气，使进入到炉膛内的空气得到预热的同时，降低了排放的烟气的温度。并且在两个蓄热室内均设置不同规格的两种蜂窝式蓄热体，靠近炉膛一侧的蜂窝式蓄热体的蜂窝孔的孔径较大、比表面积较大、孔隙率较低，使通入炉膛的空气以及排出炉膛的烟气实现高效的换热，确保了换热效果。
附图说明
图1是本发明实施例的一种熔融冶炼炉的俯视图。
图2是本发明实施例的一种熔融冶炼炉的侧视图。
附图标记：
1、蓄热室；2、第二进排气管路；3、第一进排气管路；4、燃气管路；5、炉膛；6、第二蜂窝式蓄热体；7、第一蜂窝式蓄热体；8、沉渣室；9、两位三通阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
结合图1和图2所示，本发明提供的一种熔融冶炼炉，包括炉膛5、蓄热室1、燃气管路4、第一进排气管路3以及第二进排气管路2；燃气管路4与炉膛5连通，用于向炉膛5内注入燃气；炉膛5用于放置待熔炼金属，其内部还设有点火器，点火器用于点燃注入到炉膛5内的燃气，从而在炉膛5内形成喷射状的火焰以对待熔炼金属形成加热；蓄热室1和第一进排气管路3均为两组，两组蓄热室1依次通过两组第一进排气管路3对称的连通在炉膛5的两侧；第二进排气管路2为两组，每组蓄热室1连通一组第二进排气管路2，第二进排气管路2用于在向蓄热室1内注入空气与排出蓄热室1内的烟气之间进行切换，其中，第二进排气管路2包括空气管路、烟气管路以及两位三通阀9，空气管路和烟气管路通过两位三通阀9与蓄热室1连通，以此实现注入空气与排放烟气之间的切换。
在熔炼的过程中，当其中一个第二进排气管路2向一个蓄热室1内注入空气时，另一个第二进排气管路2负责排出另一个蓄热室1内的烟气，由此，每个蓄热室1均是交替的通过较低温度的空气和较高温度的烟气，蓄热室1通过蓄热的方式即能够对注入到炉膛5前的空气形成预热，同时又能够对排出炉膛5的烟气形成降温，使得烟气中的余热得到了利用，省去了预热空气的能耗，使经预热后的空气更有利于燃烧，保证了待熔炼金属的产品质量，同时又降低了排放的烟气的温度，不必要再单独设置高温排放管道，利用普通的排气管道即可排放烟气。
蓄热室1内设有第一蜂窝式蓄热体7和第二蜂窝式蓄热体6，第一蜂窝式蓄热体7和第二蜂窝式蓄热体6可均选用陶瓷蓄热体，第一蜂窝式蓄热体7靠近所第一进排气管路3设置，第二蜂窝式蓄热体6靠近第二进排气管路2设置，使流经蓄热室1的空气或烟气得到分级加热或降温，具体的，令第一蜂窝式蓄热体7的蜂窝孔的孔径大于第二蜂窝式蓄热体6的蜂窝孔的孔径，当炉膛5内的烟气排放到蓄热室1中时，烟气首先经过第一蜂窝式蓄热体7，此时烟气的温度较高，而烟气在较大孔径的蜂窝孔中流速较慢，这就使烟气与第一蜂窝式蓄热体7之间具有较长的换热时间，由此提升了换热效果，并且，令第二蜂窝式蓄热体6的孔隙率大于第一蜂窝式蓄热体7的孔隙率，具体可令第一蜂窝式蓄热体7的孔隙率为0.4～0.6，第二蜂窝式蓄热体6的孔隙率为0.5～0.7，使第一蜂窝式蓄热体7具有相对较少的蜂窝孔，则相对的，第一蜂窝式蓄热体7就具有了相对较多的实体部分，从整体上便具备了更大的比热容，具备较强的抗温变能力，即使在与高温烟气长时间接触后，仍可保持较好的降温能力，不会在短时间内被烟气加热到较高温度。
当烟气穿过第一蜂窝式蓄热体7而进入到第二蜂窝式蓄热体6时，由于第二蜂窝式蓄热体6的孔隙率较高，实体部分较少，因此温度变化较快，又因为在前一次通入空气时是首先与空气接触，因此使第二蜂窝式蓄热体6具有更低的初始温度，同时，还令第二蜂窝式蓄热体6的蜂窝孔的比表面积大于第一蜂窝式蓄热体7的蜂窝孔的比表面积，具体可令第一蜂窝式蓄热体7的蜂窝孔的比表面积为120～140m2/m3，第二蜂窝式蓄热体6的蜂窝孔的比表面积为150～170m2/m3，可使更多的烟气与第二蜂窝式蓄热体6接触，提升换热效率，并且，由于第二蜂窝式蓄热体6的蜂窝孔的孔隙率较高，因此第二蜂窝式蓄热体6的总体通气能力并不会明显降低，即烟气在进入到第二蜂窝式蓄热体6后流速并不会大幅增加，因此保证了烟气与第二换热体之间具有足够的换热时间，确保了换热效果。
综上，通过两段式蓄热体的分级降温，可使大幅提升对烟气的降温效果，另一方面，对于两段式蓄热体对空气的预热，过程与烟气的降温过程相反，而由于第一蜂窝式换热体与第二蜂窝式换热体的换热效力是不变的，因此对空气的预热温度也会大幅提升，具体过程在此不再叙述。
优选的，蓄热室1包括第一蓄热腔和第二蓄热腔，第一蜂窝式蓄热体7和第二蜂窝式蓄热体6分别设置在第一蓄热腔和第二蓄热腔内，第一蓄热腔的底部与第二蓄热腔的底部之间连通有沉渣室8。并且，令第一蜂窝式蓄热体7和第二蜂窝式蓄热体6的蜂窝孔均纵向设置，且第一进排气管路3与第一蓄热腔的顶部连通、第二进排气管路2与第二蓄热腔的顶部连通。当烟气通过第一进排气管而由第一蓄热腔的顶部进入时，由于第一蜂窝式蓄热体7的蜂窝孔径较大且竖直设置，烟气中的残渣不会堵塞孔洞，烟气中的焦油也更容易沿蜂窝孔的侧壁滴落到下方的沉渣室8中。当烟气经过沉渣室8而进入到第二蜂窝式蓄热体6中时，烟气内部的残渣和焦油已大幅降低，即使在后续的过程中烟气中残余的细渣和焦油出现少量的堆积，也很容易在气流的作用下沿竖直的蜂窝孔掉落到沉渣室8中。由此保证了第一蜂窝式蓄热体7和第二蜂窝式蓄热体6具有良好的通透性，确保具有较高的换热能力。
燃气管路4的喷射口的朝向为水平方向，第一进排气管路3位于烟气管路的上方，第一进排气管路3与炉膛5连通的排气口的朝向向下倾斜、与水平方向成10°～20°夹角，以此使燃气管路4与第一进排气管路3的朝向相互交叉，当空气从第一进排气口喷出后，空气所形成的气流将燃气气流下压，使第一进排气管路3所喷射出的空气与燃气管路4所喷射出的燃气交汇形成的混合气喷向待熔炼金属，该混合气被点火器点燃后，所形成的火焰恰能够使待熔炼金属处于火焰的内焰区域，而火焰的内焰区域是燃气未发生完全燃烧的区域，多为一氧化物，呈现若还原性，且温度分布均匀，待熔炼金属被处在这样的环境中，可有效降低熔炼过程中合金元素烧损(氧化)严重等问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种熔融冶炼炉，其特征在于，包括炉膛(5)、蓄热室(1)、燃气管路(4)、第一进排气管路(3)以及第二进排气管路(2)；
所述燃气管路(4)与所述炉膛(5)连通，用于向所述炉膛(5)内注入燃气；
所述炉膛(5)用于放置待熔炼金属，所述炉膛(5)内设有点火器，所述点火器用于点燃注入到所述炉膛(5)内的燃气；
所述蓄热室(1)和第一进排气管路(3)均为两组，两组所述蓄热室(1)依次通过两组所述第一进排气管路(3)与所述炉膛(5)连通；
所述第二进排气管路(2)为两组，每组所述蓄热室(1)连通一组所述第二进排气管路(2)，所述第二进排气管路(2)用于在向所述蓄热室(1)内注入空气与排出所述蓄热室(1)内的烟气之间进行切换；
所述蓄热室(1)内设有第一蜂窝式蓄热体(7)和第二蜂窝式蓄热体(6)，所述第一蜂窝式蓄热体(7)靠近所第一进排气管路(3)设置，所述第二蜂窝式蓄热体(6)靠近所述第二进排气管路(2)设置，所述第一蜂窝式蓄热体(7)的蜂窝孔的孔径大于所述第二蜂窝式蓄热体(6)的蜂窝孔的孔径，且所述第二蜂窝式蓄热体(6)的孔隙率大于所述第一蜂窝式蓄热体(7)的孔隙率、所述第二蜂窝式蓄热体(6)的蜂窝孔的比表面积大于所述第一蜂窝式蓄热体(7)的蜂窝孔的比表面积。
2.根据权利要求1所述的熔融冶炼炉，其特征在于，所述第一蜂窝式蓄热体(7)的蜂窝孔的比表面积为120～140m2/m3，所述第二蜂窝式蓄热体(6)的蜂窝孔的比表面积为150～170m2/m3；所述第一蜂窝式蓄热体(7)的孔隙率为0.4～0.6，所述第二蜂窝式蓄热体(6)的孔隙率为0.5～0.7。
3.根据权利要求1所述的熔融冶炼炉，其特征在于，所述蓄热室(1)包括第一蓄热腔和第二蓄热腔，所述第一蜂窝式蓄热体(7)和第二蜂窝式蓄热体(6)分别设置在所述第一蓄热腔和第二蓄热腔内，所述第一蓄热腔的底部与第二蓄热腔的底部之间连通有沉渣室(8)。
4.根据权利要求3所述的熔融冶炼炉，其特征在于，所述第一蜂窝式蓄热体(7)和第二蜂窝式蓄热体(6)的蜂窝孔均纵向设置，且所述第一进排气管路(3)与所述第一蓄热腔的顶部连通、所述第二进排气管路(2)与所述第二蓄热腔的顶部连通。
5.根据权利要求1所述的熔融冶炼炉，其特征在于，所述第一蜂窝式蓄热体(7)和第二蜂窝式蓄热体(6)均为陶瓷蓄热体。
6.根据权利要求1所述的熔融冶炼炉，其特征在于，所述燃气管路(4)的喷射口的朝向与所述第一进排气管路(3)的朝向相互交叉，以使所述第一进排气管路(3)所喷射出的空气与所述燃气管路(4)所喷射出的燃气交汇形成的混合气喷向所述待熔炼金属、并使所述待熔炼金属处于所述混合气燃烧所形成的火焰的内焰区域。
7.根据权利要求1所述的熔融冶炼炉，其特征在于，所述燃气管路(4)的喷射口的朝向为水平方向，所述第一进排气管路(3)的喷射口与水平方向成10°～20°夹角。
8.根据权利要求1所述的熔融冶炼炉，其特征在于，两组所述第一进排气管路(3)对称连通在所述炉膛(5)的两侧。
9.根据权利要求1所述的熔融冶炼炉，其特征在于，所述第二进排气管路(2)包括空气管路、烟气管路以及两位三通阀(9)，所述空气管路和烟气管路通过所述两位三通阀(9)与所述蓄热室(1)连通。
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