CN110530152A - 一种具有环形热气保温层的金属熔化系统及金属熔化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有环形热气保温层的金属熔化系统及金属熔化工艺，该系统包括炉衬、由炉衬内腔形成的熔化炉腔、设置在炉衬外部的保温层、设置在保温层外部的炉壳层、设置在炉体侧面的燃烧装置、出液口和加料口、以及设置在保温层和炉衬之间的保温热气层；该系统通过将炉膛内部燃烧所产生的高温热烟气引出后在炉衬外部形成新的高温烟气保温层，能够极大的提高保温效果，降低了熔化炉腔内部热量的散失，提高了金属熔化效率，降低了燃料的消耗，同时还能很好的缓解熔化炉腔内部的压力和降低了最外侧炉体的温度，提高了生产的安全性。

Description

一种具有环形热气保温层的金属熔化系统及金属熔化工艺

技术领域

本发明涉及一种金属熔炼设备及工艺，具体涉及一种具有环形热气保温层的金属熔化系统及金属熔化工艺，属于金属加工技术领域。

背景技术

目前，在金属熔炼工艺中，特别是微细球形铝粉生产工艺中，需要采用熔化炉将原材料铝锭进行熔化，现熔化炉由炉膛106、耐火保温层101、喷火异型砖102、金属炉体103、炉顶104、烟囱105、倒液口异形砖107、金属加料口108、炉门109等构成，其中炉膛由标准规格普通耐火砖111和保温层110构成。由于采用标准规格普通耐火砖砌成炉膛时，每块砖与炉膛接触的四边存在缝隙，因此整个炉膛分布着多道横向和竖向夹杂耐火泥的缝隙。其缝隙面积约占整个表面的3-5％，尽管在新炉使用时，缝隙填满耐火泥，但在炉子使用后，缝隙的耐火泥会热胀冷缩，或脱落，形成部分无填充的缝隙，热量从缝隙处漏出，造成热量损失。普通耐火砖构成的炉膛内壁容易粘结铝及杂质，在5-8个月内因炉膛变小不得换新的炉子，炉子使用寿命短。普通耐火砖保温效果不理想，一方面造成热量损失，另一方面传热至炉体，使炉体表面温度过高，炉体表面温度高，致使操作环境温度高，也容易造成炉体变形，缩短炉子使用寿命。现有炉体结构炉门侧面与左右两侧面成垂直设计，在清理炉膛金属液渣时，其炉门测和左右两侧面夹角杂质清理不完全。现有炉体炉膛保温层采用石棉板、珍珠岩和轻型保温材料料填充，一方面不利于炉体结构牢固，另一方面现有保温材料保温性能不佳，造成热量损失，能耗升高和炉子使用寿命不长。现有炉的烟囱位置设置在燃烧机的火焰处的前侧，因此烟气热量未回转炉内，直接排出炉外，造成热量损失。现有烟囱内孔设计偏大，造成热量损失。现有烟囱未设置自动关闭和打开装置，因此烟气长排，造成燃量损失。现有炉体出液口未设置密封堵头，在未倒液时热量从出液口排放出。

因此，综上所述，现有技术中，在金属熔炼工艺中还存在保温效果差、难清理、使用寿命短等等诸多不足，极大的增加了生产成本和降低了生产效率，同时也使得产品的质量优秀率大大降低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有环形热气保温层的金属熔化系统，该系统通过将炉膛内壁燃烧后所产生的高温热烟气引出后在炉衬外部形成新的高温烟气保温层，极大的降低了炉膛内部热量的散失，提高了金属熔化效率，降低了燃料的消耗，同时还能很好的缓解炉膛内部的压力和降低了最外侧炉体的温度，提高了生产的安全性。

为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案具体如下：

根据本发明的第一种实施方案，提供一种具有环形热气保温层的金属熔化系统。

一种具有环形热气保温层的金属熔化系统，该系统包括熔化炉腔、炉衬、保温层、炉壳层、燃烧装置、出液口以及加料口。所述炉衬的内壁构成的腔室为熔化炉腔。所述炉衬的外部设置有保温层，所述保温层的外部设置有炉壳层。所述燃烧装置依次穿过炉壳层、保温层、炉衬后与熔化炉腔连通。与所述燃烧装置相对的熔化炉腔的另一侧设置有出液口，所述出液口依次穿过炉衬、保温层、炉壳层后连通至外界。加料口设置在所述炉壳层的侧部，所述加料口连通至熔化炉腔。所述炉衬和保温层之间设置有热气保温层。所述炉衬靠近燃烧装置的一侧的上部设有热烟气排气口，热烟气排气口连通熔化炉腔与热气保温层。所述靠近出液口一侧的炉壳层的上部设有保温热气排气口，所述保温热气排气口依次贯穿保温层和炉壳层，保温热气排气口连通热气保温层和外界。所述熔化炉腔内燃烧产生的烟气从热烟气排气口排出后进入热气保温层，并包覆着整个炉衬。

作为优选，所述炉衬采用耐火浇注料一体式浇注成型。

作为优选，所述炉衬的内壁上涂刷有防金属渣粘结涂层，优选为ZS-522耐高温自洁不粘覆涂料。

作为优选，所述系统还包括有补气层。所述补气层设置在炉壳层和保温层之间。所述靠近燃烧装置的一端的炉壳层上贯穿设置有空气进气口，所述燃烧装置的下部设置有与补气层相连通的补气口。所述空气从空气进气口进入补气层，空气在补气层内经过预热，然后再从补气口进入燃烧装置内辅助燃料燃烧。

作为优选，该系统还包括有换热板，所述换热板设置在补气层内。所述换热板与保温层的外壁之间形成换热热气层。在靠近出液口的一侧，保温热气排气口连通所述热气保温层与换热热气层。换热板上设有废烟气排气口。所述废烟气排气口贯穿补气层和炉壳层连通换热热气层与外界。熔化炉腔内产生的高温烟气依次经过热气保温层、换热热气层后通过废烟气排气口排出。空气进入补气层，通过换热板与换热热气层换热后进入燃烧装置内辅助燃料燃烧。

作为优选，该系统还包括有预热室。所述预热室设置在加料口的外部。所述加料口和预热室之间通过炉腔门控制通合。

作为优选，所述预热室包括预热室进料口、预热热气进气口、烟囱。所述预热室进料口设置在预热室的侧壁上，所述烟囱设置在预热室的顶部。所述预热热气进气口设置在预热室的底部，所述预热热气进气口通过管道与保温热气排气口或废烟气排气口相连通。

作为优选，所述预热室的底部设置有多个所述预热热气进气口。

作为优选，所述与加料口相连的炉衬的侧壁与炉衬的另外两侧的侧壁倾斜相交，相交所成的夹角A为110-170°，优选为120-160°，更优选为130-150°。和/或

作为优选，所述出液口上还设置有出液口密封头。所述烟囱的出烟口处还设置有自动调压阀。

作为优选，所述炉壳层的底部还设置有炉架，优选所述炉架采用槽钢和工字钢焊接成形。和/或

作为优选，所述炉壳层的外部还设置有一层钢板外壁。优选所述钢板为Q235A钢板，钢板厚度为2-10mm，优选为3-8mm。和/或

作为优选，所述炉架和钢板外壁均需进行喷砂处理并涂刷防锈层，优选所述防锈层为有机硅耐高温漆。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种金属熔化工艺或使用第一种实施方案所述具有环形热气保温层的金属熔化系统进行金属熔化的工艺，该工艺包括以下步骤：

1)将经过预热室预热后的金属物料从加料口投入到熔化炉腔内进行熔化；

2)在进行步骤1)的过程中，熔化炉腔内燃料燃烧产生的高温烟气进入到炉衬和保温层3之间形成热气保温层；

3)在熔化炉腔内，当金属物料全部熔化完成后，将金属熔液从出液口排出。

作为优选，步骤2)具体为：熔化炉腔熔化炉腔内燃料燃烧产生的高温烟气从热烟气排气口进入到炉衬和保温层之间形成热气保温层。冷空气从空气进气口进入到炉壳层和保温层之间形成补气层。空气在补气层内得到预热，然后再从补气口进入燃烧装置内辅助燃料燃烧。热气保温层内的热烟气则通过保温热气排气口排出。

或

步骤2)具体为：熔化炉腔内燃料燃烧产生的高温烟气从热烟气排气口进入到炉衬和保温层之间形成热气保温层。热气保温层内的热烟气则从保温热气排气口进入到保温层和换热板之间形成换热热气层。冷空气从空气进气口进入到炉壳层和换热板之间形成补气层。空气在补气层内得到预热，然后再从补气口进入燃烧装置内辅助燃料燃烧。换热热气层内的废烟气则通过废烟气排气口排出。

作为优选，该工艺还包括步骤4)：保温热气排气口或废烟气排气口排出的烟气进入预热室，高温烟气对预热室内的物料进行预热，然后将经过预热后的物料进行步骤1)。

在本发明中，炉衬选用进口耐火浇注料(例如选用的是美联矿MP80ACX，其强度较现有普通耐火砖提高20％以上，耐温提高200℃以上)打结成侧墙及炉床，浇注料结合处采用子母扣设计，以减少炉衬材料的开裂，炉衬由于整体浇注成型，因此炉衬内壁没有缝隙，进而隔绝了燃料燃烧热量的散发，减少了燃油损耗，同时进一步提高了金属熔化效率。

进一步地，所述浇注成型的炉衬的内壁上还涂刷有一层防金属熔液和熔渣粘结的涂层，能够有效防止炉膛粘结缩小，延长炉体使用寿命，而且进一步便于在停炉时对炉膛内部的清理。同时为了进一步稳固炉衬和保温层，可设置多个绝热材质制备的连接炉衬外部并贯穿保温层后连接在炉壳层的固定筋结构，固定筋为条形、板形或者柱形。所述炉衬的厚度为20-40cm(优选为22-38cm，更优选为25-35cm)。

在本发明中，所述防金属熔液和熔渣粘结的涂层为ZS-522耐高温自洁不粘覆涂料为北京志盛威华化工有限公司生产，该涂料选用志盛威华特制高温硅酸盐熔液、磷酸铝溶液、木质磺酸钠熔液、共晶熔融体、纳米石墨鳞片、碳化硅、碳化硼等材料经过纳米超声分散、高温下合成等工序加工而成。ZS-522涂料耐高温可以高达2000℃，抗熔融液、抗高温渣性好，耐熔渣侵蚀和金属水浸泡，具有不沾高温金属水、渣的性能，且其在高温熔融下光滑自洁、气密性好、粘结力强、涂层坚实牢固、表面张力大、无毒无臭、不污染环境，对冶炼金属成份含量无任何影响。所述涂层厚度为0.1-1mm(优选为0.2-0.8mm，更优选为0.3-0.6mm)。

在本发明中，炉膛(熔化炉腔)内燃料燃烧后产生的高温烟气并不直接进行排出至外界，而是在所述炉衬和保温层之间设置有空腔形成热气保温层，燃料燃烧产生的高温烟气从炉衬的一侧排入保温层，然后再从另一侧排除，这样就能在整个炉衬的外部包覆形成一个具有一定厚度的高温热烟气层(热气保温层)，由于该高温热烟气直接来源于熔化金属时的燃料燃烧产生的高温热烟气，因此，当具有一定厚度的高温热烟气层(热气保温层)完全包覆了炉衬的外部时，炉衬内外温差较小，通过在保温层的内部增设高温烟气保温层，在双层保温层的保温效果下，因而能够非常有效地防止炉衬内部(炉膛)的热量散失，减少能耗，提高金属熔化效率，与此同时，该热气保温层还能够在一定程度上缓解炉膛内的炉压，保证燃料的正常燃烧。所述高温热烟气层(热气保温层)的厚度为2-20cm(优选为4-15cm，更优选为6-10cm)；所述保温层的厚度为：10-30cm(优选为12-25cm，更优选为15-22cm)；所述炉膛(熔化炉腔)规格为(80-300cm)×(60-150cm)×(80-180cm)。

在现有技术中，为了保证炉膛(熔熔化炉腔)内部燃料的燃烧充分进行，往往需要补充助燃空气，而应为燃烧需要消耗大量的氧气，因而需要源源不断的补充空气，那么由于补充的空气通常为冷空气，在源源不断的补充过程中势必会降低炉膛内部的温度，进而大大影响金属的熔化效率，而如果将引入的冷空气加热成热空气，则需要额外消耗热源，提高生产成本。因此，在本发明中，在炉壳层和保温层之间设置有补气空腔(补气层)，冷空气从外界进入补气层，补气层整体包覆在保温层的外部，保温层内的冷空气在从空气进气口进入到流向补气口的过程中不断吸收从保温层散失出来的热量后变成热空气，因此，从补气口进入燃烧装置的空气变成了热空气，因而能够极大程度的防止炉膛内的温度大幅度降低，保证金属的熔化效率。同时，补气层还起到了隔热的作用，有效的避免了热量直接从保温层传递到炉壳层后引起炉体外部温度过高的问题。所述补气层的厚度为3-25cm(优选为5-20cm，更优选为8-15cm)。

进一步的，在本发明中，为了进一步提高补气层的冷空气的加热效果，通过在补气层中增设换热板将补气层一分为二，其中换热板和保温层之间形成换热热气层，换热板和炉壳层之间为新的补气层；热气保温层的热气完成保温目的后，多余的热气排入换热热气层，此时补气层的冷空气和换热热气层的热烟气之间通过换热板直接进行热量的交换，这相对于通过保温层进行热量交换无疑热量交换的更多，因而最终进入到燃烧装置的助燃空气的温度更高，那么进入炉膛后，对炉膛内部的温度的影响无疑更小，进一步有利于保证金属熔化的正常进行，与此同时，热烟气通过换热板与冷空气交换热量之后，可极大的降低外排废烟气的温度，进一步降低了对环境的污染。所述换热板为不锈钢(SUS304，316)，钛及钛钯(Ti，Ti-Pd)，20Cr，18Ni，6Mo(254SMO)，合金(C276)，铜(H68)等材质，其厚度为0.2-1.5mm(优选为0.3-1mm，更优选为0.4-0.8mm)；所述换热热气层的厚度为2-15cm(优选为3-12cm，更优选为5-10cm)。

一般地，炉膛内燃料燃烧往往需要补充冷空气提供燃烧所需氧气，冷空气进入炉膛后必然会吸收炉膛内的热量，冷空气温度升高(从冷空气变成高温热空气的温度差为△T1)，那么其消耗的热量为Q_热＝C_空P_空*△T1(Q_热为消耗的热量，C_空为空气比热容，P_空为空气的流量)，该热量为燃料燃烧产生，补从的空气越多，那么消耗的热量就越多，进一步，其消耗的燃料就越多，在本发明中，通过将补充进入炉膛的冷空气先进行预热，提高冷空气进入炉膛前的初始温度，此时当预热后的空气进入炉膛后，预热空气温度升高(从预热空气变成高温热空气的温度差为△T2；进一步地，当冷空气通过换热板直接进行换热后的预热空气变成高温热空气的温度差为△T3)，显然△T1＞△T2＞△T3，那么相应的，在补充的空气的量不变的情况下，直接补充冷空气、将冷空气进行预热和增设换热板对冷空气进行预热三种模式所消耗的热量逐步降低，那么最终消耗的燃料就越少，进一步地，冷空气预热后温度越高，消耗的燃料就越少，极大的节约说了生产成本。

在本发明中，为了进一步提高金属熔化效率，本法案通过在加料口的外部设置有预热室对金属冷料进行预热，将预热好的金属在投入到炉膛进行高温熔化能够极大的加快熔化进程，提高熔化效率；进一步的，预热室的热源来自熔炉外排的废烟气，废烟气从预热室底部设置的预热热气进气口进入到预热室对物料进行预热，为了更好的达到预热效果，预热室底部设置有多个预热热气进气口，每个预热热气进气口均独立通过输气管与熔炉的废烟气排气口相连通，在不额外增设预热热源的情况下，进一步提高了废烟气的余热利用效果，降低了生产成本和废热排放。

在本发明中，所述与加料口相连的炉衬的侧壁与炉衬的另外两侧的侧壁倾斜相交(相交所成的夹角A为110-170°，优选为120-160°，更优选为130-150°)，其目的是，在停炉清理炉膛时，避免出现清理死角，降低清理难度，节省时间和人力，同时也降低清理炉膛的过程中对炉衬内壁造成损伤。

在本发明中，所述出液口上还设置有出液口密封头，其目的是避免炉膛内部的热量散失，影响金属熔化效果，提高生产效率。

在本发明中，所有的进、出排气口均设置有阀门，同时通过在烟囱的出烟口处设置有自动调压阀，来调节整个烟气的流速和压力，避免烟气流速过快或者过慢进而影响热气保温层的保温效果以及换热热气层的换热效果，进一步的还能够调节整个烟气所处环境的气压，特别是炉膛内的炉压，以保证炉压在最佳范围(燃料正常燃烧所需炉压环境)。

在本发明中，炉衬浇注浇注料时已嵌SUS钢筋及铆固件，以防脱落。起到延长炉子使用寿命的作用。炉体框架由槽钢和工字钢焊接成形，在充分考虑到炉子整体强度、架体结构下挠、变形等问题的基础上，尽量轻型化，使炉子的炉架轻巧并可靠。炉外壁为δ2-10mmQ235A钢板，结实、牢固、可靠耐用。焊缝均匀平整，没有气孔、夹渣、裂纹、未熔合等缺陷，外观平直、光滑、没有皱折凹凸不平现象。所有钢结构部分在焊接前进行喷砂处理、涂1-5遍防锈漆，面漆采用有机硅耐高温漆。炉口面板热面部分采用耐热铸铁制作，减少炉口部分的热变形。

附图说明

图1为本系统具有保温热气层时的结构示意图；

图2为现有技术的金属熔化系统结构示意图；

图3为本系统具有补气层时的结构示意图；

图4为本系统具换热板时的结构示意图；

图5为本系统具有预热室时的结构示意图；

图6为本系统的俯视结构示意图。

附图标记：101：耐火保温层；102：喷火异型砖；103：金属炉体；104：炉顶；105：烟囱；106：炉膛；107：倒液口异形砖；108：金属加料口；109：炉门；110：保温层；111：标准规格普通耐火砖；1：熔化炉腔；2：炉衬；3：保温层；4：炉壳层；5：燃烧装置；6：出液口；7：热气保温层；8：换热热气层；9：补气层；10：换热板；11：空气进气口；12：废烟气排气口；13：出液口密封头；14：热烟气排气口；15：保温热气排气口；16：补气口；17：风机；18：炉架；19：加料口；20：预热室；21：预热室进料口；22：预热热气进气口；23：烟囱；24：自动调压装置；25：炉腔门。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。

一种具有环形热气保温层的金属熔化系统，该系统包括熔化炉腔1、炉衬2、保温层3、炉壳层4、燃烧装置5、出液口6以及加料口19。所述炉衬2的内壁构成的腔室为熔化炉腔1。所述炉衬2的外部设置有保温层3，所述保温层3的外部设置有炉壳层4。所述燃烧装置5依次穿过炉壳层4、保温层3、炉衬2后与熔化炉腔1连通。与所述燃烧装置5相对的熔化炉腔1的另一侧设置有出液口6，所述出液口6依次穿过炉衬2、保温层3、炉壳层4后连通至外界。加料口19设置在所述炉壳层4的侧部，所述加料口19连通至熔化炉腔1。所述炉衬2和保温层3之间设置有热气保温层7。所述炉衬2靠近燃烧装置5的一侧的上部设有热烟气排气口14，热烟气排气口14连通熔化炉腔1与热气保温层7。所述靠近出液口6一侧的炉壳层4的上部设有保温热气排气口15，所述保温热气排气口15依次贯穿保温层3和炉壳层4，保温热气排气口15连通热气保温层7和外界。所述熔化炉腔1内燃烧产生的烟气从热烟气排气口14排出后进入热气保温层7，并包覆着整个炉衬2。

作为优选，所述炉衬2采用耐火浇注料一体式浇注成型。

作为优选，所述炉衬2的内壁上涂刷有防金属渣粘结涂层，优选为ZS-522耐高温自洁不粘覆涂料。

作为优选，所述系统还包括有补气层9。所述补气层9设置在炉壳层4和保温层3之间。所述靠近燃烧装置5的一端的炉壳层4上贯穿设置有空气进气口11，所述燃烧装置5的下部设置有与补气层9相连通的补气口16。所述空气从空气进气口11进入补气层9，空气在补气层9内经过预热，然后再从补气口16进入燃烧装置5内辅助燃料燃烧。

作为优选，该系统还包括有换热板10，所述换热板10设置在补气层9内。所述换热板10与保温层3的外壁之间形成换热热气层8。在靠近出液口6的一侧，保温热气排气口15连通所述热气保温层7与换热热气层8。换热板10上设有废烟气排气口12。所述废烟气排气口12贯穿补气层9和炉壳层4连通换热热气层8与外界。熔化炉腔1内产生的高温烟气依次经过热气保温层7、换热热气层8后通过废烟气排气口12排出。空气进入补气层9，通过换热板10与换热热气层8换热后进入燃烧装置5内辅助燃料燃烧。

作为优选，该系统还包括有预热室20。所述预热室20设置在加料口19的外部。所述加料口19和预热室20之间通过炉腔门25控制通合。

作为优选，所述预热室20包括预热室进料口21、预热热气进气口22、烟囱23。所述预热室进料口21设置在预热室20的侧壁上，所述烟囱23设置在预热室20的顶部。所述预热热气进气口22设置在预热室20的底部，所述预热热气进气口22通过管道与保温热气排气口15或废烟气排气口12相连通。

作为优选，所述预热室20的底部设置有多个所述预热热气进气口22。

作为优选，所述与加料口19相连的炉衬2的侧壁与炉衬2的另外两侧的侧壁倾斜相交，相交所成的夹角A为110-170°，优选为120-160°，更优选为130-150°。和/或

作为优选，所述出液口6上还设置有出液口密封头13。所述烟囱23的出烟口处还设置有自动调压阀24。

作为优选，所述炉壳层4的底部还设置有炉架18，优选所述炉架18采用槽钢和工字钢焊接成形。和/或

作为优选，所述炉壳层4的外部还设置有一层钢板外壁。优选所述钢板为Q235A钢板，钢板厚度为2-10mm，优选为3-8mm。和/或

作为优选，所述炉架18和钢板外壁均需进行喷砂处理并涂刷防锈层，优选所述防锈层为有机硅耐高温漆。

实施例1

如图1所示，一种具有环形热气保温层的金属熔化系统，该系统包括熔化炉腔1、炉衬2、保温层3、炉壳层4、燃烧装置5、出液口6以及加料口19。所述炉衬2的内壁构成的腔室为熔化炉腔1。所述炉衬2的外部设置有保温层3，所述保温层3的外部设置有炉壳层4。所述燃烧装置5依次穿过炉壳层4、保温层3、炉衬2后与熔化炉腔1连通。与所述燃烧装置5相对的熔化炉腔1的另一侧设置有出液口6，所述出液口6依次穿过炉衬2、保温层3、炉壳层4后连通至外界。加料口19设置在所述炉壳层4的侧部，所述加料口19连通至熔化炉腔1。所述炉衬2和保温层3之间设置有热气保温层7。所述炉衬2靠近燃烧装置5的一侧的上部设有热烟气排气口14，热烟气排气口14连通熔化炉腔1与热气保温层7。所述靠近出液口6一侧的炉壳层4的上部设有保温热气排气口15，所述保温热气排气口15依次贯穿保温层3和炉壳层4，保温热气排气口15连通热气保温层7和外界。所述熔化炉腔1内燃烧产生的烟气从热烟气排气口14排出后进入热气保温层7，并包覆着整个炉衬2。

实施例2

重复实施例1，只是所述炉衬2采用耐火浇注料一体式浇注成型。

实施例3

重复实施例2，所述炉衬2的内壁上涂刷有ZS-522耐高温自洁不粘覆涂料(防金属渣粘结涂层)。

实施例4

重复实施例3，如图2所示。只是该系统还包括有补气层9。所述补气层9设置在炉壳层4和保温层3之间。所述靠近燃烧装置5的一端的炉壳层4上贯穿设置有空气进气口11，所述燃烧装置5的下部设置有与补气层9相连通的补气口16。所述空气从空气进气口11进入补气层9，空气在补气层9内经过预热，然后再从补气口16进入燃烧装置5内辅助燃料燃烧。

实施例5

重复实施例4，如图3所示，只是该系统该系统还包括有换热板10，所述换热板10设置在补气层9内。所述换热板10与保温层3的外壁之间形成换热热气层8。在靠近出液口6的一侧，保温热气排气口15连通所述热气保温层7与换热热气层8。换热板10上设有废烟气排气口12。所述废烟气排气口12贯穿补气层9和炉壳层4连通换热热气层8与外界。熔化炉腔1内产生的高温烟气依次经过热气保温层7、换热热气层8后通过废烟气排气口12排出。空气进入补气层9，通过换热板10与换热热气层8换热后进入燃烧装置5内辅助燃料燃烧。

实施例6

重复实施例5，如图4所示，只是该系统还包括有预热室20。所述预热室20设置在加料口19的外部。所述加料口19和预热室20之间通过炉腔门25控制通合。

实施例7

重复实施例6，如图3所示，只是所述预热室20包括预热室进料口21、预热热气进气口22、烟囱23。所述预热室进料口21设置在预热室20的侧壁上，所述烟囱23设置在预热室20的顶部。所述预热热气进气口22设置在预热室20的底部，所述预热热气进气口22通过管道与保温热气排气口15或废烟气排气口12相连通。

实施例8

重复实施例7，只是所述预热室20的底部设置有多个所述预热热气进气口22。

实施例9

重复实施例8，只是所述与加料口19相连的炉衬2的侧壁与炉衬2的另外两侧的侧壁倾斜相交，相交所成的夹角A为130°。

实施例10

重复实施例9，只是所述出液口6上还设置有出液口密封头13。

实施例11

重复实施例10，只是所述烟囱23的出烟口处还设置有自动调压阀24。

实施例12

重复实施例11，只是所述炉壳层4的底部还设置有炉架18，所述炉架18采用槽钢和工字钢焊接成形。

实施例13

重复实施例12，只是所述炉壳层4的外部还设置有一层8mm钢板外壁。

实施例14

重复实施例13，只是所述炉架18和钢板外壁均需进行喷砂处理并涂刷有机硅耐高温漆层。

对比例1

采用现有技术中的熔铝炉熔化1t铝锭原料至全部变成铝液后从出液口排出，其所消耗的燃料总量为182.16kg，熔铝炉体表温度为103.8℃(不同时间段多次测定获得的平均温度)，废烟气排放温度为843.7℃(不同时间段多次测定获得的平均温度)。

应用实施例1

采用本发明实施例3所述方案的熔铝炉熔化1t铝锭原料至全部变成铝液后从出液口排出，其所消耗的燃料总量为121.33kg，熔铝炉体表温度为77.5℃，废烟气排放温度为641.9℃。

应用实施例2

采用本发明实施例4所述方案的熔铝炉熔化1t铝锭原料至全部变成铝液后从出液口排出，其所消耗的燃料总量为110.64kg，熔铝炉体表温度为63.8℃，废烟气排放温度为414.3℃。

应用实施例3

采用本发明实施例5所述方案的熔铝炉熔化1t铝锭原料至全部变成铝液后从出液口排出，其所消耗的燃料总量为98.72kg，熔铝炉体表温度为50.2℃，废烟气排放温度为197.4℃。

Claims (10)

1.一种具有环形热气保温层的金属熔化系统，该系统包括熔化炉腔(1)、炉衬(2)、保温层(3)、炉壳层(4)、燃烧装置(5)、出液口(6)以及加料口(19)；所述炉衬(2)的内壁构成的腔室为熔化炉腔(1)；所述炉衬(2)的外部设置有保温层(3)，所述保温层(3)的外部设置有炉壳层(4)；所述燃烧装置(5)依次穿过炉壳层(4)、保温层(3)、炉衬(2)后与熔化炉腔(1)连通；与所述燃烧装置(5)相对的熔化炉腔(1)的另一侧设置有出液口(6)，所述出液口(6)依次穿过炉衬(2)、保温层(3)、炉壳层(4)后连通至外界；加料口(19)设置在所述炉壳层(4)的侧部，所述加料口(19)连通至熔化炉腔(1)；其特征在于：所述炉衬(2)和保温层(3)之间设置有热气保温层(7)；所述炉衬(2)靠近燃烧装置(5)的一侧的上部设有热烟气排气口(14)，热烟气排气口(14)连通熔化炉腔(1)与热气保温层(7)；所述靠近出液口(6)一侧的炉壳层(4)的上部设有保温热气排气口(15)，所述保温热气排气口(15)依次贯穿保温层(3)和炉壳层(4)，保温热气排气口(15)连通热气保温层(7)和外界；所述熔化炉腔(1)内燃烧产生的烟气从热烟气排气口(14)排出后进入热气保温层(7)，并包覆着整个炉衬(2)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述炉衬(2)采用耐火浇注料一体式浇注成型；作为优选，所述炉衬(2)的内壁上涂刷有防金属渣粘结涂层，优选为ZS-522耐高温自洁不粘覆涂料。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述系统还包括有补气层(9)；所述补气层(9)设置在炉壳层(4)和保温层(3)之间；所述靠近燃烧装置(5)的一端的炉壳层(4)上贯穿设置有空气进气口(11)，所述燃烧装置(5)的下部设置有与补气层(9)相连通的补气口(16)；所述空气从空气进气口(11)进入补气层(9)，空气在补气层(9)内经过预热，然后再从补气口(16)进入燃烧装置(5)内辅助燃料燃烧。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：该系统还包括有换热板(10)，所述换热板(10)设置在补气层(9)内；所述换热板(10)与保温层(3)的外壁之间形成换热热气层(8)；在靠近出液口(6)的一侧，保温热气排气口(15)连通所述热气保温层(7)与换热热气层(8)；换热板(10)上设有废烟气排气口(12)；所述废烟气排气口(12)贯穿补气层(9)和炉壳层(4)连通换热热气层(8)与外界；熔化炉腔(1)内产生的高温烟气依次经过热气保温层(7)、换热热气层(8)后通过废烟气排气口(12)排出；空气进入补气层(9)，通过换热板(10)与换热热气层(8)换热后进入燃烧装置(5)内辅助燃料燃烧。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于：该系统还包括有预热室(20)；所述预热室(20)设置在加料口(19)的外部；所述加料口(19)和预热室(20)之间通过炉腔门(25)控制通合。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述预热室(20)包括预热室进料口(21)、预热热气进气口(22)、烟囱(23)；所述预热室进料口(21)设置在预热室(20)的侧壁上，所述烟囱(23)设置在预热室(20)的顶部；所述预热热气进气口(22)设置在预热室(20)的底部，所述预热热气进气口(22)通过管道与保温热气排气口(15)或废烟气排气口(12)相连通；作为优选，所述预热室(20)的底部设置有多个所述预热热气进气口(22)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于：所述与加料口(19)相连的炉衬(2)的侧壁与炉衬(2)的另外两侧的侧壁倾斜相交，相交所成的夹角A为110-170°，优选为120-160°，更优选为130-150°；和/或

所述出液口(6)上还设置有出液口密封头(13)；所述烟囱(23)的出烟口处还设置有自动调压阀(24)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于：所述炉壳层(4)的底部还设置有炉架(18)，优选所述炉架(18)采用槽钢和工字钢焊接成形；和/或

所述炉壳层(4)的外部还设置有一层钢板外壁；优选所述钢板为Q235A钢板，钢板厚度为2-10mm，优选为3-8mm；和/或

作为优选，所述炉架(18)和钢板外壁均需进行喷砂处理并涂刷防锈层，优选所述防锈层为有机硅耐高温漆。

9.一种金属熔化工艺或使用权利要求1-8中任一项所述具有环形热气保温层的金属熔化系统进行金属熔化的工艺，该工艺包括以下步骤：

1)将经过预热室(20)预热后的金属物料从加料口(19)投入到熔化炉腔(1)内进行熔化；

2)在进行步骤1)的过程中，熔化炉腔(1)内燃料燃烧产生的高温烟气进入到炉衬(2)和保温层(3)之间形成热气保温层(7)；

3)在熔化炉腔(1)内，当金属物料全部熔化完成后，将金属熔液从出液口(6)排出。

10.根据权利要求9所述的工艺，其特征在于：

步骤2)具体为：熔化炉腔熔化炉腔(1)内燃料燃烧产生的高温烟气从热烟气排气口(14)进入到炉衬(2)和保温层(3)之间形成热气保温层(7)；冷空气从空气进气口(11)进入到炉壳层(4)和保温层(3)之间形成补气层(9)；空气在补气层(9)内得到预热，然后再从补气口(16)进入燃烧装置(5)内辅助燃料燃烧；热气保温层(7)内的热烟气则通过保温热气排气口(15)排出；或

步骤2)具体为：熔化炉腔(1)内燃料燃烧产生的高温烟气从热烟气排气口(14)进入到炉衬(2)和保温层(3)之间形成热气保温层(7)；热气保温层(7)内的热烟气则从保温热气排气口(15)进入到保温层(3)和换热板(10)之间形成换热热气层(8)；冷空气从空气进气口(11)进入到炉壳层(4)和换热板(10)之间形成补气层(9)；空气在补气层(9)内得到预热，然后再从补气口(16)进入燃烧装置(5)内辅助燃料燃烧；换热热气层(8)内的废烟气则通过废烟气排气口(12)排出；

作为优选，该工艺还包括步骤4)：保温热气排气口(15)或废烟气排气口(12)排出的烟气进入预热室(20)，高温烟气对预热室(20)内的物料进行预热，然后将经过预热后的物料进行步骤1)。