CN202304392U

CN202304392U - 竖式集中节能铝熔化炉

Info

Publication number: CN202304392U
Application number: CN2011204246106U
Authority: CN
Inventors: 游述怀; 陈佳舟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-11-01

Abstract

本实用新型涉及一种竖式集中节能铝熔化炉。包括竖炉、竖炉加料系统、熔化系统及预混燃烧系统，其中：熔化系统包括竖炉熔化段和熔化炉，竖炉熔化段分为熔化段上段和熔化段下段，熔化段上段与竖炉连接贯通，并设置有上排燃烧器，熔化段下段与熔化炉贯通，并设置有下排燃烧器；熔化炉包括炉膛、炉门，设置在炉膛内的熔化炉燃烧器，设置在炉膛顶部的炉门开启装置，和设置在炉膛侧壁上的铝液放流口、扒渣口；其中熔化段下段底部为斜面状，熔化段下段与熔化炉炉膛为斜坡状相连；所述的预混燃烧系统包括风机供气系统、燃料供应系统、燃气预混系统和燃烧控制系统，其中燃烧控制系统与熔化系统中的燃烧器连接。本实用新型熔化速度快，运行费用低。

Description

竖式集中节能铝熔化炉

技术领域

本实用新型涉及熔化炉，特别指一种铝锭熔化后生产铝杆、铝板、铝棒等的生产设备竖式集中节能铝熔化炉。

背景技术

铝是目前世界上除钢铁外用量最大的金属，铝的使用范围相当广泛，包括铝杆、铝板、铝棒、铝压铸等各行各业。目前世界上用于生产重熔铝锭的熔铝炉包括矩形炉、圆形炉、竖式炉等，但相对熔化速度较慢，能耗较高，不适合于集中式大批量高速生产。

发明内容

本实用新型的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种快速、高效的竖式集中节能铝熔化炉。

本实用新型的技术方案是构造一种包括竖炉，设置在竖炉一侧的竖炉加料系统，设置在竖炉下部并与其连接成一体的熔化系统，及与熔化系统中各燃烧器连接的预混燃烧系统的熔化炉，其中：

熔化系统包括竖炉熔化段和熔化炉，竖炉熔化段分为熔化段上段和熔化段下段，熔化段上段与竖炉连接贯通，并设置有上排燃烧器，熔化段下段与熔化炉贯通，并设置有下排燃烧器；熔化炉包括炉膛、炉门，设置在炉膛内的熔化炉燃烧器，设置在炉膛顶部的炉门开启装置，和设置在炉膛侧壁上的铝液放流口、扒渣口；其中熔化段下段底部为斜面状，熔化段下段与熔化炉炉膛为斜坡状相连；

所述的预混燃烧系统包括风机供气系统、燃料供应系统、燃气预混系统和燃烧控制系统，其中燃烧控制系统与熔化系统中的燃烧器连接。

本实用新型的优点及有益效果：

本实用新型最高速度能达到12-15T／h，采用预混燃烧器生产，能耗远低于传统的铝竖炉，且铝液出口温度高，能保证下道工序的铝液温度要求；而且熔化速度快（12～15T/h），运行费用低，能长时间连续运转，设备起动可靠性，能满足工程需求。

附图说明

图1是本实用新型主视图。

图2是本实用新型右视图。

图3是图1A-A剖视图。

图4是本实用新型预混燃烧系统结构示意图。

具体实施方式

由图1至4可知，本实用新型包括竖炉，设置在竖炉一侧的竖炉加料系统，设置在竖炉下部并与其连接成一体的熔化系统，及与熔化系统中各燃烧器连接的预混燃烧系统，其中：

熔化系统包括竖炉熔化段（25）和熔化炉（26），竖炉熔化段（25）分为熔化段上段（5）和熔化段下段（3），熔化段上段（5）与竖炉连接贯通，并设置有上排燃烧器（19），熔化段下段（3）与熔化炉（26）贯通，并设置有下排燃烧器（4）；熔化炉（26）包括炉膛、炉门，设置在炉膛内的熔化炉燃烧器（15），设置在炉膛顶部的炉门开启装置，和设置在炉膛侧壁上的铝液放流口、扒渣口；其中熔化段下段（3）底部为斜面状，熔化段下段（3）与熔化炉炉膛为斜坡状相连；

本实用新型所述的竖炉包括连接在熔化段上段5的防撞段7，设置在防撞段7上的加料口9，设置在加料口9上方的烟囱11和烟冒12。所述的竖炉加料系统设置在竖炉及竖炉熔化段25的一侧，包括上料导轨2，设置在上料导轨2上并将铝料从地面运送至加料口9处的上料斗1，及设置在上料导轨2顶部的上料机架上导轨8、龙门架10。所述的上排燃烧器19和下排燃烧器4均设置至少二个于熔化段上段5或熔化段下段3的周围。所述的熔化炉25的炉门处设置有大扒渣口21、炉门口集烟罩20，熔化炉25中与炉门相对的一侧设置有辅助排烟口23，熔化炉25另一侧、正对竖炉铝液流出口处设置有小扒渣口24，熔化炉25的底部设置有熔化炉底炉22，其中大扒渣口21为直立电动升降机构，小扒渣口24为合叶式结构，辅助排烟口23上方设置有空气预热器。所述的炉门开启装置包括设置在熔化炉25顶部的支撑架14，设置在支撑架14上的炉门开启滑轮组13，和吊设在炉门开启滑轮组13链条一端的配重16。所述的铝液放流口包括用作正常熔化时放水的上放流口17和用作停炉时放净铝液的下放流口18。所述的竖炉防撞段7的外部设置有操作平台6。所述的预混燃烧系统通过管道设置，包括由高压风机27、电动蝶阀28和电接点风压表29形成的风机供气系统；由气源30、球阀31、关断阀33和气压开关32形成的燃料供应系统，由混合器34形成的燃气预混系统，及由手动蝶阀35和防回火器36形成的燃烧控制系统，其中防回火器36设置在与燃烧器连接处。

本实用新型的设计原理：

本实用新型根据国内铝杆连铸连轧生产的需要，吸收国外先进技术设计研制的熔化设备，它采用天然气等清洁能源为燃料，连续不断地将铝锭熔化成铝水，通过两台保温炉静置、精炼实现连续生产，是铝杆连铸连轧系统首选的熔化设备。

本实用新型由竖炉（冲天炉）、底炉（15T容量）、加料系统、预混式燃烧系统、换热器、排烟系统等组成。整套设备铝锭通过加料系统在竖炉熔化后，进入底炉升温，底炉额定容量在15T，熔化设计为11个45×10⁴kcal全预混式烧嘴，按一定的规律排列，底炉设计2个160×10⁴kcal烧嘴；底炉设计2个扒渣门，1个排烟口，排烟口上方设预热器；底炉设计二个铝液放水口，上放水口用于正常熔化时工作的放水。

本实用新型结构原理：

1、竖炉加料系统：

用途：将铝锭或废铝线加入熔化炉内。

说明：竖炉加料系统将铝锭或废铝线加入熔化炉内，加料机将原料从车间地面提升到熔化炉的进料口。一台工业闭路电视摄像机安装在进料口上方，因而熔化炉操作工可以在远处看到炉内料面高度。整个设备组成包括：上料斗1、上料导轨2、上料卷扬机等。

特点：1）成熟的技术；2）重型钢结构；3）自由直立装置；4）装料时冲击低，较长的使用寿命；5）可运送整捆的铝锭；6）过载保护；7）牵引缆张力有缓冲，缆绳松弛状态保护；8）闭路电视监控。

规范：

额定负载	2.0T
		循环时间	2.5min
交流传动电机	11KW

2、竖炉：

用途：熔化铝料。

说明：竖炉由熔化段下段3、熔化段上段5、防撞段7、加料口9、烟囱11、上排燃烧器19、下排燃烧器4和冷却风机等部分组成。熔化段下段上段炉底、炉身由优质钢板和型钢制作，炉底采用20mm钢板，中间用槽钢加固，使整个炉底可以承受50吨铝锭的重量而不变形；炉身用14mm钢板圈成桶体，法兰采用20mm钢板，炉体内贴一层硅酸铝纤维毯，可大大降低炉壁温度，中间砌筑高铝耐火砖，最内层炉衬是直接触火焰和铝水的，采用SiC 砖砌筑，荷重软化温度可达1700度，保证了炉衬的使用寿命。SiC砖采用纯度大于80%的SiC混合特殊的高温粘接剂，经压机预先压制成弧形砖，通过高温焙烧，使SiC砖形成半烧结状态，一方面增加了SiC砖的强度，便于运输、搬运、砌筑，同时在砌筑完成后，通过第二次烘烧，使竖炉内衬形成一个坚固的整体，使整个炉衬的强度大为提高。防撞段是不锈钢防撞保护块，防止在加料时铝锭撞在炉衬上，引起炉衬脱落破损甚至内衬倒塌。加料口设计在竖炉的上方，这种加料方式可以使铝板从炉底一直堆放到炉体加料口，延长了烧嘴燃烧后产生的烟气与铝锭的接触时间，使铝锭可最大限度地吸收烟气余热，增加热量的利用效率，节约燃料成本。经实际使用证明，连续状态下，每吨铝水的燃气消耗量小于55立方米天然气，仅为平炉的1/2-1/3。烧嘴沿圆周设置在炉子底部，因而铝料在靠近炉底处熔化，较上部的铝料由燃烧气体预热。熔融铝从出铝口流到底炉。随着铝料的熔化，熔化炉内铝料向下移动，因此能连续供给熔化铝液。烟囱为钢制圆管，高于厂房屋顶3M，将燃烧产生的废气排出室外，烟囱上设有防雨帽和避雷针，避雷针用扁钢条接引入地，接地线在基础上建施工时预埋，接地电阻小于4Ω。

特点：1）完全预混燃烧系统；2）多重安全措施以保证安全操作,安全装置在燃气压力过高或过低，或燃烧风机故障时，立即切断燃气；3）更稳定的火焰,从冷态开炉到出铝液约0.5小时；4）相同的空/燃比用于多个烧嘴；5）更低的噪音；6)烧嘴砖和出铝口为预浇铸耐火材料，关键区域的耐火材料的使用寿命更长。

规范：

耐火材料厚度	≥343mm
		熔化能力	12～15t/h
燃气耗量	35×10⁴ Kcal/T.AL
		喷嘴排数	1排7只、1排4只
交流风机电机	110KW

3、竖炉底炉：

用途：用于熔化后的铝液升温。

说明：竖炉熔化后的铝液直接流入底炉，考虑到铝液的结渣性，斜坡口加大到高于500MM；底炉成矩形，容积≥12T,设计2个160×10⁴ Kcal的烧嘴用于升温；设计一大一小二个扒渣门，小扒渣门采用合叶结构，正对竖炉铝液流出口，用于竖炉流口的扒渣；大扒渣门采用直立电动升降结构，用于底炉的扒渣；设计排烟口一个，排烟口上方可设计空气预热器，预热后的空气作助燃风参与底炉燃烧器的燃烧。设计上、下二个放铝水口，上放水口用于正常熔化时的放水，下放水口用于停炉时放净铝液。

特点：1）矩形结构，外方内角圆，外形美观，布置合理；2）一大一小二个扒渣门，扒渣方便，不易堵塞竖炉口，大扒渣门采用电动升降，自动化程度高；3）两个烧嘴成一定角度排列，烟气能穿透铝料预热，进一步降低能耗；4）采用吊挂砖平顶结构，反射效果好。

规范：

耐火材料厚度	≥580mm
		容量	≥12t
燃烧器	2台160×10⁴ Kcal
		升降炉门功率	4KW
交流风机电机	37.5KW

4、预混燃烧系统：

本实用新型成套设备燃烧系统采用完全预混燃烧系统，该系统确保全部空气和燃料在进入燃烧区域之前完全混合，提供更加稳定的火焰和更充分的燃烧。该系统共有以下几部分的组成：风机空气供应系统，燃料供应系统，燃气预混系统，燃烧控制系统。

1）风机供气系统：

该系统是有一台多级高压风机进行供气，进入风机的空气需要进行过滤，且应保证气体成分的稳定。为防止风机的倒吸现象，风机的进风口设置一个空气蝶阀以控制进风的量。风机排出气体的压力有检测，以防止压力过高或过低的情况发生。风机的保养很重要，因为在生产时风机发生故障，会产生比较严重的后果。

2）燃料供应系统：

燃料为天然气，对该系统的要求是压力，流量的平稳。平稳的供应压力对系统的正常工作非常重要，因为它的波动常常会导致燃烧的不稳定。因此，该系统有压力的详细要求，一旦超出标准，会导致系统自动切断。由于燃料是气态的形式，所以逻辑控制上考虑了很多安全的要求。

3）燃气预混系统：

该系统是整个系统的核心所在，首先有SR降压阀对燃料压力进行控制，然后是一个BZR的零位控制阀，当然所有的阀体都要有风机气压的控制或平衡。燃气经过两个薄膜阀以后，就进入和空气混合阶段，此处有一个混合器，用来更好的混合气体。当然在此以前，需要有一个燃气开关，用于控制燃气的量。

4）燃烧控制系统：

混合完的气体在进入烧嘴以前，需要经过一个防回火器，防回火器的作用在于防止出现火焰倒回管路的情况。我们的烧嘴是高速烧嘴，它需要用水进行冷却。有一个火花塞用来点火，有观察孔可以进行观察。操作人员应定期巡视各个烧嘴，以便及时处理各种状况（也可设置火焰监测器自动检测）。该系统还包括气氛取样管路和燃烧速率管路到控制室，以便操作人员的控制之用。

燃烧控制系统的优点：（1）预混燃烧系统，燃烧更充分，能源效率较平炉提高150%以上；（2）人性化的设计，多重安全措施以保证安全操作；（3）稳定的气压控制系统，保证更稳定的燃烧火焰；（4）燃烧速率的改变，并不改变燃烧气氛，不需要频繁调整系统；（5）易于调节燃烧气氛，可以更好控制铝液的温度，排放标准远低于国家规定的要求；（6）由于减少了75%控制点，减少系统维护，工人操作更加容易。

本实用新型的工作过程：

竖炉加料系统：铝锭利用行车或叉车直接加入地面上料机斗，通过卷扬与自动控制，从加料口自动加入竖炉防撞段，自动化程度高；电器控制采用变频控制，设置限重与防坠落系统，提高设备的运行平稳性与安全性。

竖炉：竖炉下段是熔化段，设计两排高速烧嘴冲击加热，下排7个，上排4个，燃烧能力达500×10⁴ Kcal；烟气通过竖炉,预热铝锭；熔化炉底炉设计二个160×10⁴ Kcal高速烧嘴，火焰锋尖正对竖炉流口，除了熔化滚落的铝锭，主要是用以加热升温熔化的铝液，升温到720度左右，从上放水口流入覆盖的流槽。

流槽：输送铝液，采用不粘铝覆盖流槽，同时增加升温装置，保证铝液不降温的同时还能进一步升温。

保温炉：主要功能是保温、升温、精炼、扒渣、静置，设计烟气温度显示和出铝液口温度显示，4台160×10⁴ Kcal燃烧器能根据炉气温度自动调节火焰大小。

电磁搅拌器：用于保温炉升温扒渣精炼时搅拌铝液，能缩短精炼时间，提高铝液质量。

本实用新型设备技术规范：

熔化炉：

熔化炉型竖式冲天炉

熔化速度 12～15t/h

开始熔化时间(从冷态到开始熔化) 0.5h

加料方式翻斗式

送料提升机能力 2t

竖炉内衬采用sic成型砖

使用燃料天然气

设备砌筑内径 φ1800mm

设备净高 18m

原料成捆铝锭

竖炉烧嘴 11个45×10⁴kcal

竖炉底炉烧嘴 2个160×10⁴kcal

排烟口空气预热器 200×10⁴kcal

门

设备功率：

熔化炉主风机： 110KW

熔化炉冷却风机： 5.5KW

熔化炉底炉升温燃烧器风机 37.5KW

上料机架电机 11KW

升降炉门功率 4KW

供货范围如下：

1、熔化炉多级风机（110KW）；

2、熔化炉燃烧速率电动控制阀；

3、竖炉燃烧器11只；

4、防回火器熔化炉11只；

5、手动蝶阀，熔化炉11只；

6、DN100金属波纹管补偿器；

7、熔化炉燃烧控制阀组三套（含：燃气紧急切断阀，比例控制阀等）。

本实用新型所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims

1.一种竖式集中节能铝熔化炉，其特征在于包括竖炉，设置在竖炉一侧的竖炉加料系统，设置在竖炉下部并与其连接成一体的熔化系统，及与熔化系统中各燃烧器连接的预混燃烧系统，其中：

2.根据权利要求1所述的竖式集中节能铝熔化炉，其特征在于所述的竖炉包括连接在熔化段上段（5）的防撞段（7），设置在防撞段（7）上的加料口（9），设置在加料口（9）上方的烟囱（11）和烟冒（12）。

3.根据权利要求1所述的竖式集中节能铝熔化炉，其特征在于所述的竖炉加料系统设置在竖炉及竖炉熔化段（25）的一侧，包括上料导轨（2），设置在上料导轨（2）上并将铝料从地面运送至加料口（9）处的上料斗（1），及设置在上料导轨（2）顶部的上料机架上导轨（8）、龙门架（10）。

4.根据权利要求1所述的竖式集中节能铝熔化炉，其特征在于所述的上排燃烧器（19）和下排燃烧器（4）均设置至少二个于熔化段上段（5）或熔化段下段（3）的周围。

5.根据权利要求1所述的竖式集中节能铝熔化炉，其特征在于所述的熔化炉（25）的炉门处设置有大扒渣口（21）、炉门口集烟罩（20），熔化炉（25）中与炉门相对的一侧设置有辅助排烟口（23），熔化炉（25）另一侧、正对竖炉铝液流出口处设置有小扒渣口（24），熔化炉（25）的底部设置有熔化炉底炉（22），其中大扒渣口（21）为直立电动升降机构，小扒渣口（24）为合叶式结构，辅助排烟口（23）上方设置有空气预热器。

6.根据权利要求1所述的竖式集中节能铝熔化炉，其特征在于所述的炉门开启装置包括设置在熔化炉（25）顶部的支撑架（14），设置在支撑架（14）上的炉门开启滑轮组（13），和吊设在炉门开启滑轮组（13）链条一端的配重（16）。

7.根据权利要求1所述的竖式集中节能铝熔化炉，其特征在于所述的铝液放流口包括用作正常熔化时放水的上放流口（17）和用作停炉时放净铝液的下放流口（18）。

8.根据权利要求1所述的竖式集中节能铝熔化炉，其特征在于所述的竖炉防撞段（7）的外部设置有操作平台（6）。

9.根据权利要求1所述的竖式集中节能铝熔化炉，其特征在于所述的预混燃烧系统通过管道设置，包括由高压风机（27）、电动蝶阀（28）和电接点风压表（29）形成的风机供气系统；由气源（30）、球阀（31）、关断阀（33）和气压开关（32）形成的燃料供应系统，由混合器(34)形成的燃气预混系统，及由手动蝶阀（35）和防回火器（36）形成的燃烧控制系统，其中防回火器（36）设置在与燃烧器连接处。