CN107166972A - 一种适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，包括：壳体，所述壳体内部由外至内依次设置有不直接导通的外环通道和中心通道；蓄热体，所述蓄热体位于中心通道中；沉降室，所述沉降室位于蓄热体下方；所述外环通道和所述中心通道分别连通沉降室。本发明防堵塞蓄热放热一体式装置集蓄热式高温空气燃烧技术和烟气旋风除尘功能于一体，创造性地将烟气除尘和蓄热集成起来，在兼顾蓄热式燃烧的优势的同时提高了旋风除尘设备的使用效率。

Description

一种适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置
技术领域
本发明涉及节能环保领域，尤其涉及一种适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置。
背景技术
目前蓄热式燃烧技术存在的重要缺陷主要体现在蓄热式烧嘴的关键部件蜂窝状蓄热体上。蓄热式烧嘴在使用过程中，蓄热体与气流进行热交换，一些带有腐蚀性的气体、颗粒的粉尘都会对蓄热体产生不利影响，使其经常出现堵塞、腐蚀和破裂等问题，使烧嘴不能正常工作。如氧化铁颗粒会降低铝硅材质的软熔温度，使蓄热体熔化而堵死气孔；微小颗粒会附着在蓄热体表面而堵塞气体通道等。
由于上述蓄热体频繁被高温粉尘堵塞，结块问题严重，很难在熔炼炉蓄热装置中稳定运行，因此需要经常停炉对蓄热体进行更换或清洗。但目前市场上蓄热体在高温急冷时会出现粉化现象，而且在使用过程中蓄热体材料的抗热震性变差，因此在取出被堵塞的蓄热体时，蓄热体几乎全部碎裂，蓄热体的使用寿命受到严重影响。而且蓄热体造价高，如果每次清理都需要更换使用全新的蓄热体，不仅成本高，而且新蓄热体重新蓄热的过程也会消耗大量能力，这些弊端都大大提高蓄热燃烧技术的运行和维护成本。
为了将蓄热式燃烧技术成功运用于熔炼炉，必须考虑工业炉窑生产过程中所产生烟气除尘问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，该装置的蓄热室集旋风除尘功能一体、防堵塞性能好、系统紧凑、热能损失小、蓄热体使用寿命长。
本发明提供了：
一种适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，包括：
壳体，壳体内部由外至内依次设置有不直接导通的外环通道和中心通道；
蓄热体，蓄热体位于中心通道中；
沉降室，沉降室位于蓄热体下方；
外环通道和中心通道分别连通沉降室。
更进一步，壳体的上部靠近端部的位置还设置第一开口，第一开口切向连接外环通道。
更进一步，第一开口沿着壳体的切线方向设置。
更进一步，蓄热体包括自上而下依次设置的低温蓄热体和高温蓄热体。
更进一步，中心通道上端设置有第二开口。
更进一步，沉降室一侧开设有清灰口，用于清理沉降室内沉积的烟灰。
更进一步，第一开口处还设置有开度调节机构，开度调节机构可以根据烟气量和第一开口速度来计算调节第一开口的开口尺寸。
更进一步，蓄热体为蜂窝陶瓷蓄热体，内部具有蓄热体通径。
更进一步，高温蓄热体内设置有四方孔结构，低温蓄热体内设置有六方孔结构。
更进一步，壳体主要由钢结构和耐火材料组成。
具体地，防堵塞蓄热放热一体式装置的工作原理为：熔炼炉内高温含尘烟气经第一开口切向进入外环通道，向下流动；之后经沉降室进入中心通道，依次经过高温蓄热体和低温蓄热体，然后由第二开口排出，粉尘由沉降室收集。
更进一步，蓄热式装置的功率为1200kw-1800kw，蓄热式装置中烟气流量范围为2000Nm3/h～5000Nm3/h。
更进一步，第一开口处烟气流速为3-6m/s，除尘后进入蓄热体通径烟气的流速为2-3m/s。
更进一步，蓄热体用量为4-6m3，高温蓄热体为边长15mm×15mm的四方孔，低温蓄热体为边长3mm的六方孔。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明中的蓄热放热一体式装置内集成旋风除尘功能，高温含尘烟气较传统自然沉降，除尘效率高，蓄热体使用寿命长；且较独立除尘系统，空间紧凑，除尘过程中几乎没有热损失，节能效果显著，适用于黑色、有色或非金属矿进行冶炼用熔炼炉；
(2)本发明蓄热放热一体式装置集蓄热式高温空气燃烧技术、烟气旋风除尘功能、放热反吹于一体，创造性地将蓄热和放热集成起来，提高了旋风除尘设备的使用效率。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得显而易见和容易理解，其中：
图1是本发明中的蓄热放热一体式装置的结构示意图；
图2是本发明中的蓄热放热一体式装置的俯视图。
附图标记说明：
1、壳体，2、第一开口，3、沉降室，4、清灰口，5、高温蓄热体，6、低温蓄热体，7、第二开口。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，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。
根据本发明的一个实施例和附图1，示出了适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，包括：
壳体1，壳体1内部由外至内依次设置有不直接导通的外环通道和中心通道；
蓄热体，蓄热体位于中心通道中；
沉降室3，沉降室位于蓄热体下方；
外环通道和中心通道分别连通沉降室3。
更具体地，壳体1的上部靠近端部的位置还设置第一开口2，第一开口2切向连接外环通道。
更具体地，第一开口2沿着壳体1的切线方向设置。
更具体地，蓄热体包括自上而下依次设置的低温蓄热体6和高温蓄热体5。
更具体地，中心通道上端设置有第二开口7。
更具体地，沉降室3一侧开设有清灰口4，用于清理沉降室3内沉积的烟灰。
更具体地，第一开口2处还设置有开度调节机构，开度调节机构可以根据烟气量和第一开口2速度来计算调节第一开口2的开口尺寸。
更具体地，蓄热体为蜂窝陶瓷蓄热体，内部具有蓄热体通径。
更具体地，高温蓄热体5内设置有四方孔结构，低温蓄热体6内设置有六方孔结构。
更具体地，壳体1主要由钢结构和耐火材料组成。
下面结合上述实施例和附图1进一步解释防堵塞蓄热放热一体式装置的工作原理：熔炼炉内高温含尘烟气经第一开口2切向进入外环通道，向下流动；然后经沉降室3进入中心通道，依次经过高温蓄热体5和低温蓄热体6，然后由第二出口7排出，粉尘经过外环通道进行旋风下沉后由沉降室3收集。
更具体地，蓄热式装置的功率为1200kw-1800kw，蓄热式装置中烟气流量范围为2000Nm3/h～5000Nm3/h。
更具体地，入口处烟气流速为3-6m/s，除尘后烟气进入蓄热体通径流速为2-3m/s。
更具体地，蓄热体用量为4-6m3，高温蓄热体5为边长为15mm×15mm的四方孔，低温蓄热体6为边长为3mm的六方孔。
更具体地，第二出口7外部还可以依次连接换向阀、引风机和烟囱，高温含尘烟气通过蓄热式装置，进行除尘/蓄热后经换向阀、引风机及烟囱排外。
根据本发明的另一实施例，可以对防堵塞蓄热放热一体式装置应用于熔炼炉时的工作过程进行进一步详细说明：
蓄热放热一体式装置一般成对出现且对称布置在熔炼炉炉体两侧，这里以一侧的蓄热式装置处于排烟蓄热功能时为例进行说明：当熔炼炉熔化能力为1.5t/h时，配置的蓄热式装置功率为1500kw，此时蓄热体用量为5m3，烟气量为3400Nm3/h，温度1600℃左右，烟气中粉尘参数如下表1所示。不同粉尘分布粒径和质量含量的高温烟气以4m/s速度进入第一开口2，第一开口2横截面设计尺寸为(338mm×696mm)，之后含尘高温烟气切向进入蓄热式装置内，下行过程中，受切向力和重力作用，粉尘进入沉降室3，这时除尘效率达90％以上，经除尘后的高温烟气以通径流速2.45m/s上行依次经高温蓄热体5和低温蓄热体6后，以低于200℃的温度通过第二开口7进入换向阀(图未示出)并由引风机通过烟囱在达到相关环保标准后排出。反之，当蓄热式装置处于放热功能时，即助燃空气经第二开口7(此时为空气进口)下行依次经低温蓄热体6和高温蓄热体5后，温度被预热到1000℃左右，通过旋风通道上下，最后经第一开口2(此状态下为空气出口)进入炉体的炉膛参与燃烧，提供热源。
表1
根据本发明的另一实施例，这里以一侧的蓄热放热一体式装置处于排烟蓄热功能时为例进行说明：当熔炼炉熔化能力为1t/h时，配置的蓄热式装置功率为1200kw，此时蓄热体用量为4m3，烟气量为2000Nm3/h，温度1600℃左右，烟气中粉尘参数同样如表1所示。不同粉尘分布粒径和质量含量的高温烟气以3m/s速度进入第一开口2，第一开口2横截面设计尺寸为(338mm×696mm)，之后含尘高温烟气切向进入蓄热式装置内，下行过程中，受切向力和重力作用，粉尘进入沉降室3，这时除尘效率达90％以上，经除尘后的高温烟气以通径流速2m/s上行依次经高温蓄热体5和低温蓄热体6后，以低于200℃的温度通过第二开口7进入换向阀(图未示出)并由引风机通过烟囱在达到相关环保标准后排出。反之，当蓄热放热一体式装置处于放热功能时，即助燃空气经第二开口7(此时为空气进口)下行依次经低温蓄热体6和高温蓄热体5后，温度被预热到1000℃左右，通过旋风通道上下，最后经第一开口2(此状态下为空气出口)进入炉体的炉膛参与燃烧，提供热源。
根据本发明的另一实施例，这里以一侧的蓄热放热一体式装置处于排烟蓄热功能时为例进行说明：当熔炼炉熔化能力为2t/h时，配置的蓄热式装置功率为1800kw此时蓄热体用量为6m3，烟气量为5000Nm3/h，温度1600℃左右烟气中粉尘参数同样如表1所示。不同粉尘分布粒径和质量含量的高温烟气以6m/s速度进入第一开口2，第一开口2横截面设计尺寸为(338mm×696mm)，之后含尘高温烟气切向进入蓄热式装置内，下行过程中，受切向力和重力作用，粉尘进入沉降室3，这时除尘效率达90％以上，经除尘后的高温烟气以通径流速3m/s上行依次经高温蓄热体5和低温蓄热体6后，以低于200℃的温度通过第二开口7进入换向阀(图未示出)并由引风机通过烟囱在达到相关环保标准后排出。反之，当蓄热式装置处于放热功能时，即助燃空气经第二开口7(此时为空气进口)下行依次经低温蓄热体6和高温蓄热体5后，温度被预热到1000℃左右，通过旋风通道上下，最后经第一开口2(此状态下为空气出口)进入炉体的炉膛参与燃烧，提供热源。
在上述实施例中的蓄热放热一体式装置应用于熔炼炉时的工作过程中，由于高温含尘烟气在进入蓄热体之前，经过旋风除尘，脱除粉尘，降低了蓄热体堵塞现象的发生，延长了蓄热体使用寿命，本发明蓄热式装置的维护和运行成本；并且助燃空气反向预热过程中，起到了对高温蓄热体5下表面反吹的效果，较常规除尘设备需另设置反吹系统而言，降低了运行成本，且本发明蓄热式装置系统简单，操作方便，运行及维护成本低。
在其他实施例中，需根据熔炼炉熔化能力、所配备蓄热式燃烧器负荷大小选择合适的第一开口速度，在除尘过程中，在不影响除尘效率的前提下，控制所需要蓄热体相关参数(如用量、孔径、通径流速等)，使进入蓄热体烟气热量的回收处于最佳工况。
第一开口2的尺寸是可以根据烟气量和第一开口速度来计算调节的，若高温第一开口速度过大或过小，都将影响后续的除尘效率和蓄热体的换热效率，带来的后果是除尘效率低，蓄热体易堵塞及第二开口温度过高，这种对于第一开口2尺寸大小的调节及其实现的技术效果均落在本发明的保护范围之内。
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。

Claims (10)

1.一种适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，包括：
壳体，所述壳体内部由外至内依次设置有不直接导通的外环通道和中心通道；
蓄热体，所述蓄热体位于中心通道中；
沉降室，所述沉降室位于蓄热体下方；
所述外环通道和所述中心通道分别连通沉降室。
2.如权利要求1所述的适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，其特征在于，所述壳体的上部靠近端部的位置还设置第一开口，所述第一开口切向连接外环通道。
3.如权利要求2所述的适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，其特征在于，所述第一开口沿着所述壳体的切线方向设置。
4.如权利要求1所述的适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，其特征在于，所述蓄热体包括自上而下依次设置的低温蓄热体和高温蓄热体。
5.如权利要求1或2或3所述的适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，其特征在于，所述中心通道上端设置有第二开口。
6.如权利要求1所述的适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，其特征在于，所述沉降室一侧开设有清灰口。
7.如权利要求2或3所述的适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，其特征在于，所述第一开口处还设置有开度调节机构。
8.如权利要求1所述的适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，其特征在于，所述蓄热体为蜂窝陶瓷蓄热体。
9.如权利要求4所述的适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，其特征在于，所述高温蓄热体内设置有四方孔结构，所述低温蓄热体内设置有六方孔结构。
10.如权利要求2所述的适用于熔炼炉的防堵塞蓄热放热一体式装置，其特征在于，所述蓄热式装置的功率为1200kw-1800kw，所述蓄热式装置中烟气流量范围为2000Nm3/h～5000Nm3/h，所述第一开口处烟气流速为3-6m/s，所述蓄热体用量为4-6m3，进入蓄热体通径烟气的流速为2-3m/s。
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