CN202938622U

CN202938622U - 节能减排外热式温差供风冲天炉

Info

Publication number: CN202938622U
Application number: CN2012203239097U
Authority: CN
Inventors: 况保宗; 杜运亮; 肖蕾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2022-06-26

Abstract

节能减排外热式温差供风冲天炉是属于熔炼设备节能减排技术领域，其特征在于它是由冲天炉1、接管2、鼓风机3、热交换器4、脱硫脱硝剂供给器5、接管6、除尘器体7、水泵8、振动筛9、引风机10、净化器11、水池12、供水管13组成。使用该成套设备可以使排出冲天炉炉气的CO充分燃烧放出的热量能由鼓风机冷空气充分回收送入炉内助燃，节约了能源，提高了供风温度和出铁温度，提高了铸件的质量和正品率，烟尘的净化是采用了节能涡流颗粒综合脱硫脱销除尘器(申请号：201110162301.0)，使排尘、排SO₂、排硝达标，不产生二次污染，使用成本低，寿命长，引风机耗电少、不振动。

Description

节能减排外热式温差供风冲天炉

一、技术领域

本发明是属于熔炼设备节能减排，提高铁水温度和铸件质量的技术领域。

二、背景技术

对于原“温差式供风冲天炉”(专利号：86207381.2)使用了两个热风胆，虽然提高了炉温、提高了铸件质量和正品率，但是有四个问题没有解决：1、热风胆热交换面积小，热交效率低；2、热风胆用于大中型炉型寿命不理想；3、炉气的CO不能二次燃烧回收；4、减排不达标。

本发明把原温差供风冲天炉两个热风胆移到炉外用一个热交换器，实现了CO燃烧热量回收，增大了热交换面积，提高了热效率，也提高了热交换器的寿命，排出炉气部分采用了“节能涡流颗粒综合脱硫脱销除尘器”(申请号：201110162301.0)，净化烟尘达标。

三、实用新型内容

(一)发明结构

节能减排外热式供风冲天炉，它的组成包括炉体(1)是由导料筒(1-1)、上风箱(1-2)和上风口(1-8)、下风箱(1-3)和下风口(1-7)、上腔体(1-4)、中心管(1-5)和外套管(1-6)组成。管(2) 它是连接冲天炉上腔体(1-4)和热交换器燃烧室(4-4)的管道，内壁镶有耐火材料。鼓风机(3)是由管(3-1)组成，由它把压力风送入热交换器风箱(4-1)。热交换器(4)是由风箱(4-1)、风箱(4-2)、风箱(4-3)、燃烧室(4-4)、下腔体(4-5)、自动放渣阀(4-6)、管束(4-7)、直管(4-8)组成。脱硫剂供给器(5)是由风机(5-1)、脱硫脱硝剂(5-2)、阀门(5-3)、输送管(5-4)组成。输送管(5-4)与燃烧室(4-4)接通。接管(6)是输送热交换与除尘器烟气管道。除尘器(7)是由汶氏管(7-1)、喷咀(7-2)、喷水管束(7-3)、颗粒层(7-4)、上腔体(7-5)、下腔体(7-6)、放渣管(7-7)、喷咀(7-8)、叶轮(7-9)、弯管(7-10)、中心管(7-11)、放水管(7-12)组成。水泵(8)是由主水管(8-1)、分水管(8-2)和(8-3)组成。振动筛(9)上面装有振动电机(9-1)。引风机(10)前面管道内装有阀门(10-1)和喷咀(10-2)，后边装有喷咀(10-3)。净化器(11)是由下放水管(11-1)、叶轮(11-2)、螺旋帽罩(11-3)、下腔体(11-4)、上腔体(11-5)组成。水池(12)上装有刮板捞渣机(12-1)自来水供水管(13)分别由供水管(13-1)、供给喷咀(7-8)、供水管(13-2)、供给喷咀(10-2)、供水管(13-3)、供给喷咀(10-3)。

(二)工艺技术流程

鼓风机(3)是为冲天炉提供有压力的气体，在它的压力下，大气的空气由管(3-1)进入热交换器(4)的风箱(4-1)，从风箱内下部窄缝进入管束(4-7)外围从风箱(4-2)中间进入风箱(4-2)，通过套管(1-6)进入冲天炉上风箱(1-2)，由上风口(1-8)送入炉内。另一部分含有热量的气体继续上升，继续吸收了管束(4-7)放出的高温热量，进一步提高风温，从风箱(4-3)内上部窄缝进入风箱(4-3)，由风箱(4-3)通过中心管(1-5)进入冲天炉下风箱(1-3)，由下风口(1-7)进入冲天炉下部炉膛。上下风口供给冲天炉风温不同形成温差供风。在低排风口送高温气体提高铁水温度也减少了能量损失。进入炉内的热空气与炉内的焦炭强烈的放热反应，使铁渣熔化，炉气上升，在上升的过程中产生了CO₂与层焦反应生成CO吸收热量，N气与反应生成N_x，一部分炉气热量被铁料所吸收，炉气在引风机负压作用下，进入冲天炉上腔体(1-4)，由上腔体(1-4)通过管(2)进入热交换器(4)的燃烧室(4-4)，在燃烧室内由于流速低，CO浓度高，温度高，很容易与导料筒(1-1)吸进的空气中的O₂产生燃烧反应放出大量的热量。与此同时，脱硫剂供给器(5)由鼓风机(5-1)把脱硫脱硝剂CaO和NaClO₂粉末通过阀门(5-3)吹入燃烧室进行脱硫脱硝，CaO为脱硫剂，NaClO₂为脱硝剂。阀门(5-3)可以用来调节CaO和NaClO₂的供给量。燃烧后产生热量的炉气在负压作用下，由燃烧室(4-4)进入管束(4-7)内腔，由上往下流动管束放出热量，被鼓风机(3)鼓出的风由下而上吸收，分别由风管(1-5)和(1-6)回收送入冲天炉助燃。冲天炉排出的热量及CO气体在燃烧室(4-4)内燃烧放出热量通过管束(4-7)下流放出热量又被鼓风机(3)冷风上流回收了热量送入炉内供风，进行了高效率的逆流热交换，实现冲天炉节能的目的。炉气内较粗粉尘在热交换器内从上到下冲入下腔体(4-5)通过直管 (4-8)，由自动放渣阀(4-6)排出。这一除尘过程称重力除尘，炉气在负压作用下由热交换器下腔体通过管(6)进入除尘器(7)的汶氏喷管(7-1)，烟气在喷咀(7-2)喷出高速水雾的带动下旋转前进，进行汶氏除尘，水和粉尘落入下腔体(7-6)底部由放渣管(7-7)排入水池(12)的水中。其余炉气由下腔体穿过颗粒层(7-4)进入上腔体(7-5)，由于颗粒层内表面带水，粉尘广泛与水接触，一部分叮付在颗粒表面，一部分进入水汽中。在颗粒表面的粉尘由喷水管束(7-3)喷下的水冲入下腔体(7-6)，进入放渣管(7-7)流入水池(12)。炉气和水汽从上腔体(7-5)通过叶轮(7-9)旋转进入弯管(7-10)。与此同时，喷咀(7-8)喷出的自来水水雾充分与炉气和水汽混合，旋转前进，自来水稀释了带粉尘的水汽，使水汽内粉尘含量成倍降低。由于离心力作用大部分含粉尘的水被分离由管(7-12)流入水池(12)，炉气和水汽通过中心管(7-11)时又把大部分带粉尘的水汽和炉气分离出去，低粉尘浓度的炉气水汽通过阀门(10-1)进入引风机(10)。与此同时，由喷咀(10-2)把自来水喷入引风机(10)，自来水喷入，其一稀释了炉气和水汽里面的粉尘浓度，使粉尘难以叮付风机叶轮，其二可以直接冲刷风机叶片上叮付的粉尘。引风机出口炉气切线进入净化器(11)的下腔体(11-4)旋转上升，与此同时，装有喷咀(10-3)，继续喷自来水，稀释炉气水汽，上升的水汽和炉气通过叶轮(11-2)产生高速旋转速度，在上腔体(11-5)内，水汽继续分离净化，分离出的水流入水管(11-1)排入水池(12)，净化出合格的炉气由帽罩(11-3)排入大气。放渣管(7-7)、放水管(7-12)、放水管(11-1)下部全部放入水中封闭。自来水管(13)分别通过管(13-1)供给喷咀(7-8)，通过管(13-2)供给喷咀(10-2)，通过(13-3)供给喷咀(10-3)自来水。水泵(8)吸取振动筛(9)内的过滤水通过水管(8-1)由(8-2)管送入喷咀(7-2)喷水，由(8-3)管送入喷水管束(7-3)。振动筛(9)上的振动电机(9-1)开启后可以除掉过滤筛外的叮付粉尘，水池(12)上的刮板捞渣机(12-1)用来除掉水池中的尘渣。

从脱硫脱硝剂供给器(5)喷出的CaO和NaClO₂，一部分与炉气中的SO₂，N_x进行反应，另一部分进入除尘器水中继续反应，本发明为了脱硫，水池(12)中加入一定比例的M_gO₂，使Mg(OH) ₂的PH值达到7～8，颗粒层(7-4)上面放一层含M_nO₂软锰矿，可以有效的脱除SO₂。

(三)节能、铁水温度高、铸件正品率高、减排没有二次污染，使用成本低，寿命长，引风机不易振动原理

1、节能、铁水温度高、铸件正品率高原理

本发明把原温差供风冲天炉的两个热风胆移到炉外，用一个热交换器进行温差供风，用多束管进行热交换，大幅度的提高了热交换面积，并实现了温差供风，大大的提高了热效率，并在热交换器上部增加了燃烧室，促进了CO的燃烧，燃烧的热量和炉内排出的热量用鼓风机(3)的风回收送入炉内。这是节能的主要原因。实践证明，炉内热交换大幅度的减少了耗焦量，很受客户青睐。

本发明从导料筒(1-1)下部吸尘为封闭式吸尘，由于炉气是从炉内直接进入吸尘管道，炉气带有正压，因此炉气的体积流量降低，根据风机输入功率公式：N＝δPV-(1)。P为风机输出压力，V为风机的输入流量，δ为常数。由于炉气的体积流量V降低，由公式(1)可以看出风机的使用功率P随着降低本发明使用鼓风机(3)的冷风，用逆流热交换冷却炉气，使炉气冷却，体积流量降低，由公式(1)可以看出降低了引风机(10)的使用功率。

本发明在净化器(11)最上部装有螺旋帽罩(11-3)，由图2可知，在高空无论哪一方向的吹风，都会使螺旋中心产生涡流，涡流中心与正常大气压就有负压压差，设压差为ΔP，根据公式(1)可知，这时风机的输入功率为N＝δ(P-ΔP)V。可见，高空设制的螺旋帽罩可以降低引风机的输入功率。

由于节约了焦炭，减少了O₂的需要量，鼓风机(3)的送风量V也随之降低，由公式(1)可以看出也降低了鼓风机的耗电量。

本发明以原炉内双风胆温差供风实践为基础，用移出炉外热交换器温差供风，进一步提高了风温和热效率，同时进一步稳定了高温炉温。常言道：高温治百病。炉温提高了也就提高了铸件的正品率，增加了经济效益。

2、减排原理

(1)除尘原理

本发明从冲天炉排出的烟尘先进入热交换器(4)进行重力除尘，由管(6)进入汶氏喷管(7-1)进行汶氏除尘，再通过颗粒层(7-4)进行颗粒除尘，经过叶轮(7-9)和喷咀(7-8)稀释分离除尘，经过中心管(7-11)分离除尘，经过喷咀(10-2)和引风机(10)的稀释分离除尘，经过喷咀(10-3)和叶轮(11-2)和上腔体(11-5)的稀释分离除尘，净化烟气通过螺旋帽罩排入大气很容易实现国家的排尘指标。

(2)脱硫脱硝原理

水池内先放一定量的M_gO使水池内的Mg(OH)₂的PH值达到7～8，在开炉时脱硫脱硝剂供给器(5)供给定量的CaO和NaClO₂，连续喷入热交换器燃烧室(4-4)内。

A、管道内的干法脱硫原理：CaO+SO₂+1/2O₂→CaSO₄经实践证明，干法脱硫可以降低总SO₂的50％以上

B、水中的湿法脱硫原理

水池中含有Mg(OH)₂、Ca(OH)₂与SO₂产生反应如下：

MgSO₃+SO₂+H₂O→Mg(HSO₃)₂

Mg(HSO₃)₂+Ca(HSO₃)₂→MgSO₃+CaSO₃+2H₂O

CaSO₃+SO₂+H₂O→Ca(HSO₃)₂

Ca(HSO₃)₂+Mg(OH)₂→MgSO₃+CaSO₃+2H₂O

Mg(HSO₃)₂+Mg(OH)₂→2Mg(OH)₂+2MgSO₃+2H₂O

MgSO₃、CaSO₃都是强吸SO₂剂，SO₂很容易被吸收。

C、Mg(OH)₂的再生过程

MgSO₄+Ca(OH)₂+2H₂O→Mg(OH)₂+CaSO₄+2H₂O

由以上可以看出在Ca(OH)₂存在下MgSO₄可以再生成Mg(OH)₂，生产CaSO₄为石膏，对水没有污染。

D、颗粒层用软锰矿M_nO₂脱硫原理

实践证明M_nO₂是强脱硫剂反应如下：

2M_nO₂+3SO₂→MgSO₄+M_nS₂O₆

M_nO₂+MgSO₆→MgSO₄

E、软锰矿M_nO₂脱硝原理

M_nO₂是强氧化剂与NO反应如下：

M_nO₂+NO→M_nO+NO₂

NO₂易溶于水与水池中的碱中和。

F、NaClO₂脱硝原理^-

NaClO₂是强氧化剂，是有效的脱硝剂。反应如下：

NaClO₂→Na+ClO₂ ^-2NO+ClO₂ ^-→2NO₂+Cl^-

4NO₂+ClO₂ ^-→4NO₃+Cl^-+2H₂O

2NO₂+CO₂ ^-+2OH→2NO₃ ^-+ClO^-+2H₂O

3、没有二次污染

本除尘器中清洗粉尘的大量用水采用水池循环，不进行排放不会产生二次污染，自来水少量的稀释，喷水量很少，低于水池蒸发水。生成的废渣都是粉尘CaSO₄、CaSO₃等中性固体。由于使用了Mg(OH)₂做催化吸硫剂，在Ca(OH)₂存在下可以再生，水中不存在污染物质。

4、使用成本低

本发明使用了外热式温差供风热交换器，大幅度节焦，加料采用封闭吸尘，采用鼓风机冷却烟尘，使烟尘的体积流量大幅度降低，减少了风机的输入功率，排烟采用了螺旋帽利用高空的气流使引风机的输出功率降低，输入功率减少。由于采用外热式温差供风，节约了焦炭，也减少了鼓风机(3)的供风量，减少了供电量。大幅度降低了整套系统的使用成本。

本发明脱硫采用CaO与MgO联合脱硫。MgSO₄在Ca(OH)₂的存在下可以再生为Mg(OH)₂。脱硫只消耗CaO。比双碱法不能回收NaOH，降低了脱硫剂的使用成本。

本发明颗粒层使用软锰矿M_nO₂，即有脱硫功能又有脱销功能，比成品M_nO₂材料使用成本低。

5、寿命长原理

本发明温差供风采用炉外热交换，炉外热交换器热交换温度均匀，没有应力集中，焊缝难以开裂。接触高温的燃烧器(4-4)和管(2)内镶有耐火材料，比双热风胆的温差供风热风胆寿命长，便于更换，也降低了使用成本。为了使除尘器寿命长，本发明在汶氏管(7-1)内腔镶有耐火水泥，在除尘器底部镶有水泥，防止高温粉尘气流的磨损，如图3所示，在除尘器与水接触的内表面采用了钢板(33)上涂了一层环氧树脂(43)，环氧树脂上贴上一层纤维层(13)，纤维层上涂上沥青漆(23)，喷水管和引风机叶轮采用了不锈钢。以上措施有效的提高了整套设备的使用寿命。

6、防止风机振动

由于大量的粉尘叮付在引风机(10)的叶轮上，引起叶轮不平衡，使风机强烈振动。为了解决风机振动，本发明在除尘器叶轮(7-9)上方增加了喷咀(7-8)，喷自来水使水汽的粉尘稀释分离，增设中 (9)和振动电机(9-1)组成。引风机(10)是由引风机(10)和阀门(10-1)、喷咀(10-2)、喷咀(10-3)组成。净化器(11)是由净化器体(11)、下放水管(11-1)、叶轮(11-2)、螺旋帽罩(11-3)、下腔体(11-4)、上腔体(11-5)组成。水池(12)上装有刮板捞渣机(12-1)，供水管(13)分别与供水管(13-1)、(13-2)、(13-3)相通。

四、附图说明

图1是节能减排外热式温差冲天炉的总体结构图。它是由冲天炉(1)、导料筒(1-1)、上风箱(1-2)和上风口(1-8)、下风箱(1-3)和下风口(1-7)、上腔体(1-4)、中心管(1-5)和外套管(1-6)组成。管(2)是连接冲天炉上腔体(1-4)和热交换器燃烧室(4-4)的管道。鼓风机(3)是由鼓风机(3)和管(3-1)组成。热交换器(4)是由热交换器(4)和风箱(4-1)、风箱(4-2)、风箱(4-3)、燃烧室(4-4)、下腔体(4-5)、自动放渣阀(4-6)、管束(4-7)、直管(4-8)组成。脱硫剂供给器(5)是由供给器(5)和风机(5-1)、脱硫脱硝剂(5-2)、阀门(5-3)、输送管(5-4)组成。接管(6)是连接热交换与除尘器的管道。除尘器(7)是由除尘器体(7)、汶氏管(7-1)、喷咀(7-2)、喷水管束(7-3)、颗粒层(7-4)、上腔体(7-5)、下腔体(7-6)、放渣管(7-7)、喷咀(7-8)、叶轮(7-9)、弯管(7-10)、中心管(7-11)、放水管(7-12)组成。水泵(8)是由水泵(8)、主水管(8-1)、分水管(8-2)、(8-3)组成。振动筛(9)是由振动筛 (9)和振动电机(9-1)组成。引风机(10)是由引风机(10)和阀门(10-1)、喷咀(10-2)、喷咀(10-3)组成。净化器(11)是由净化器体(11)、下放水管(11-1)、叶轮(11-2)、螺旋帽罩(11-3)、下腔体(11-4)、上腔体(11-5)组成。水池(12)上装有刮板捞渣机(12-1)，供水管(13)分别与供水管(13-1)、(13-2)、(13-3)相通。

图(2)是螺旋帽罩的剖面图。

图(3)是金属板表面防腐的剖面图。纤维层(13)、沥青漆(23)、钢板(33)、环氧树脂(43)。

五、具体实施方式

(一)安装

根据图1原理图和设计做好的地基，先后把冲天炉(1)、鼓风机(3)、热交换器(4)、脱硫脱硝供给器(5)、除尘器(7)、水泵(8)、过滤筛(9)、引风机(10)、净化器(11)、刮板捞渣机(12-1)安装到位，用管(2)连接冲天炉上腔体(1-4)和热交换器燃烧室(4-4)，用管(2)连接冲天炉上腔体(1-4)和热交换器燃烧室(4-4)，用管(5)连好风箱(4-3)和风箱(1-3)，用管(6)连好风箱(4-2)和(1-2)，用管(3-1)连好风机(3)出口和风箱(4-1)，用管(5-4)连好热交换器燃烧室(4-4)和脱硫脱硝供给器(5)出口，用管(6)连接热交换器(4)下箱体(4-5)和除尘器(7)、汶氏管(7-1)，装好水泵(8)，水泵进水管和出水管(8-1)，用管(8-2)接通(8-1) 有水在除尘器(7)中正常循环再打开引风机(10)引风，这时帽罩(11-3)应该有白烟出现，正常后可以开启鼓风机(3)开炉化铁。如发现振动筛水流不通可开启振动泵(9-1)除渣，水池PH值下降应加大脱硫脱硝剂(5-2)的供给量，水池的灰渣过多应开启刮渣机刮渣，如发现引风机吸力太足应加大颗粒层的厚度反而应减少厚度，或调节阀门(10-1)。

[0073]

Claims

1.一种节能减排外热式温差供风冲天炉，其特征在于它是由冲天炉(1)、接管(2)、鼓风机(3)、热交换器(4)、脱硫脱硝剂供给器(5)、接管(6)、除尘器体(7)、水泵(8)、振动筛(9)、引风机(10)、净化器(11)、水池(12)、供水管(13)组成，鼓风机的压力空气由管(3-1)进入热交换器(4)的风箱(4-1)，从风箱内下部窄缝进入管束(4-7)外围空间，由下往上流动，一部分含有热量的气体，由管束外围，从风箱(4-2)中间窄缝进入风箱(4-2)，由风箱(4-2)通过外套管(1-6)进入冲天炉上风箱(1-2)，由上风口(1-8)送入炉内，另一部分含有热量的气体，继续上升，从风箱(4-3)通过中心管(1-5)进入冲天炉的下风箱(1-3)，由下风口(1-7)进入冲天炉下部炉膛，冲天炉(1)产生的炉气进入冲天炉上腔体(1-4)，由上腔体(1-4)通过管(2)进入热交换器(4)的燃烧室(4-4)，与此同时，脱硫脱硝剂供给器由鼓风机(5-1)把脱硫脱硝剂(5-2)吸入燃烧室(4-4)，炉气在引风机(10)负压的作用下，由燃烧室进入管束(4-7)内腔从上往下流动，鼓风机(3)鼓出的冷风由下往上流动，由管(1-5)和(1-6)分别送入炉内，炉气内较粗粉尘高速冲入下腔体(4-5)进入直管(4-8)，由自动放渣阀(4-6)排出，炉气通过管(6)进入除尘器(7)的汶氏喷管(7-1)，烟气在喷咀(7-2)喷出的高速旋转水汽的带动下旋转进行除尘，水和粉尘落入下腔体(7-6)由放渣管(7-7)排入水池(12)中，其余炉气穿过颗粒层(7-4) 进入上腔体(7-5)，叮付在颗粒层中的粉尘被喷水管束(7-3)喷下的水冲入下腔体(7-6)由放渣管(7-7)排出，剩余炉气从腔体(7-5)通过叶轮(7-9)旋转进入弯管(7-10)，通过中心管(7-11)进行水分离，分离出的水通过水管(7-12)流入水池(12)，分离过的水汽通过阀门(10-1)进入引风机(10)，与此同时，由喷咀(10-2)把自来水喷入引风机，引风机出口处装入喷咀(10-3)，继续喷自来水，炉气和水汽进入净化器旋转上升，分离的水由管(11-1)排入水池(12)上升的水汽通过叶轮(11-2)产生高速旋转分离水后，净化的气体由帽罩(11-3)排入大气，放渣管(7-7)、放水管(7-12)、放水管(11-1)全部放入水中封闭，自来水管(13)分别通过管(13-1)供给喷咀(7-8)，通过管(13-2)供给喷咀(10-2)，通过(13-3)供给喷咀(10-3)自来水，水泵(8)吸取振动筛内的过滤水通过水管(8-1)由(8-2)管送入喷咀(7-2)喷水，由(8-3)管送入喷水管束(7-3)喷淋，振动筛(9)上设有振动电机(9-1)，刮板捞渣机(12-1)放在水池底部。