CN203083381U - 一种能回收利用铝合金熔化炉余热的投料塔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及大吨位铝合金熔化炉的余热回收利用。具体为一种能回收利用铝合金熔化炉余热的投料塔,包括投料塔、投料塔盖、投料塔盖上的排烟口、投料塔盖驱动气缸,其特征在于:投料塔的外壳内侧有一层保温层,在保温层和内层之间设置有热交换层,在投料塔上设置有助燃空气进气口和助燃空气出口,助燃空气进气口和助燃空气出口均连通热交换层。其特征在于:在投料塔的上部设置排烟温度热电偶,排烟温度热电偶位于内层的内侧,在投料塔的中部设置料位光电管,料位光电管位于内层的内侧。本实用新型的优点在于:通过热交换的方式预热助燃空气,降低炉子的排烟温度,减少排烟带走的热量。进一步提高热效率,同时减少有害气体的产生,节能减排。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种金属熔化炉,特别是大吨位铝合金熔化炉的余热回收利用。
技术背景
铝合金熔化炉是铝合金工业的重要设备,其作用是将固态的铝锭加热熔化成液态,进而进行下一步的加工。由于环境污染越来越严重,节能减排已是各行各业一个重要的课题。目前,国内铝合金压铸行业,逐渐抛弃老式、热效率较低的坩埚炉、反射炉等,采用热效率较高的塔式熔化炉,能源消耗大幅降低。如何进一步提高塔式铝合金熔化炉的热效率成为新的研究方向。塔式熔化炉是利用熔化炉排放烟气对投料塔内待熔化铝锭进行预热,烟气排放温度较低。燃烧器在正常燃烧时,助燃空气中的氧气与燃气发生反应,释放热量。但助燃空气中含量79%的其他气体(主要成份氮气)不参与燃烧反应,反而要吸收热量,降低了热效率。如果能将助燃空气在进燃烧器前进行预热,既提高了热效率,减少了热损耗,同时,可以有效减少氮氧化物和一氧化碳等有害气体的产生。热交换式投料塔即是利用熔化炉排烟预热助燃空气,进一步提高热效率,降低能耗。
发明内容
本实用新型的目的是进一步利用熔化炉排放的烟气热量,通过热交换的方式将烟气热量带回炉内再利用,有效降低铝合金熔化炉的排烟温度,提高热效率。本实用新型设计一种能回收利用铝合金熔化炉余热的投料塔,包括投料塔、投料塔盖、投料塔盖上的排烟口、投料塔盖驱动气缸,其特征在于:投料塔的外壳内侧有一层保温层,在保温层和内层之间设置有热交换层,在投料塔上设置有助燃空气进气口和助燃空气出口,助燃空气进气口和助燃空气出口均连通热交换层。其特征在于:在投料塔的上部设置排烟温度热电偶,排烟温度热电偶位于内层的内侧,在投料塔的中部设置料位光电管,料位光电管位于内层的内侧。
本实用新型的优点在于:通过热交换的方式预热助燃空气,降低炉子的排烟温度,减少排烟带走的热量。进一步提高热效率,同时减少有害气体的产生,节能减排。
附图说明
附图1为本实用新型的剖视图, 附图2为本实用新型的侧视图,
附图3为本实用新型的俯视图,
1-投料塔盖、 2-外壳、3-保温层、4-热交换层、5-内层(浇注料层)、6-助燃空气出口、7-排烟口、8-助燃空气进气口、9-料位光电管、10-排烟温度热电偶、11-投料塔盖驱动气缸。
具体实施方式
图中包括投料塔、投料塔盖、投料塔盖上的排烟口、投料塔盖驱动气缸,其特征在于:投料塔的外壳内侧有一层保温层,在保温层和内层之间设置有热交换层,在投料塔上设置有助燃空气进气口和助燃空气出口,助燃空气进气口和助燃空气出口均连通热交换层。其特征在于:在投料塔的上部设置排烟温度热电偶,排烟温度热电偶位于内层的内侧,在投料塔的中部设置料位光电管,料位光电管位于内层的内侧。投料塔下部与熔化炉的熔化室连接。
在投料塔外壳制作中,首先制作不锈钢内胆即热交换层,为一中空的腔体,内部焊接有一些不锈钢散热片,在制作碳钢的外壳前,热交换层外贴附50MM厚硅酸钙保温板即保温层,最后外包外壳及加强筋。待炉壳制作完成后,在内胆内侧焊接不锈钢“Y”型钉钩,用于耐火材料的固定及加强,然后依据图纸搭模具型腔,最后灌注耐火浇注料即为内层,24小时后拆模、养护。即完成上述结构的制作。
投料塔外壳内的保温层内填充隔热保温材料,降低投料塔外壁温度,减少热量散失。在投料塔浇注料与外壳保温层之间设置热交换层。炉子排放的烟气使投料塔浇注料层和热交换层温度升高,熔化加热燃烧需要的助燃空气不直接通过管道进入燃烧器,而是先通过投料塔内设置的热交换层。热交换层由于吸收了烟气的热量,温度升高。当冷的助燃空气通过时,便吸收热量,再进入燃烧器燃烧,助燃空气就将一部分热量重新带入炉内。由于热空气与燃气混合燃烧,燃气燃烧更加充分,有效降低了NOX与CO的产生。进一步提高了热效率,降低能耗。而投料塔外壁由于助燃空气的热交换使得表面温度更低。
所述的热交换式投料塔设有塔盖,在盖子上设有烟气排放口,炉内燃烧产生的废气通过烟气排放口排出。投料塔侧面设有炉盖气缸开启机构,熔化材料投入时气缸动作自动打开炉盖。熔化材料投入后气缸驱动炉盖自动关闭。投料塔侧面设有料位检测光电管,当熔化材料在投料塔内到达料位检测位置时,停止投入熔化材料。投料塔上部设有排烟温度检测热电偶,通过排烟温度来控制熔化燃烧器的大小火调节。当投料塔内熔化材料较少,排烟温度较高时,熔化燃烧器自动切换为低燃烧状态,节约能源。所述的热交换式投料塔设有与助燃空气进行热交换的热交换层,热交换层设有增加散热面积的散热片(焊接不锈钢扁铁来增加热交换层的换热面积),能有效提高热交换的效果。在投料塔的侧面,设有助燃空气的进气接口,另外两个侧面设有出气接口。助燃空气经过进气接口进入热交换层,在热交换层吸收热量,再通过出气接口进入燃烧器燃烧。进气口和排气口的位置,保证助燃空气能有效经过热交换层的所有散热面,提高热交换效果。投料塔最里层为浇注料层,采用的是高强度的耐高温浇注料。在耐高温的同时能承受铝锭投入时对炉壁的冲击,提高设备的使用寿命。在热交换层的外面设有保温层,能进一步降低投料塔表面的温度,减少投料塔表面散热,提高热效率。
熔化炉正常工作时,投料塔盖通过气缸驱动自动打开,待投料机构投入待熔化的铝锭后,投料塔盖自动关闭。熔化燃烧器开始工作熔化炉内的铝锭。燃烧产生的烟气通过投料塔顶部的排烟口排除。由于投料塔内堆积了一定量的待熔化材料,当烟气经过投料塔时,这部分待熔化的材料就吸收了烟气的热量而得到了预热,排烟温度也相应的降低,热效率提高。当熔化材料累计到一定程度时,料位光电管检测到物料,说明投料塔内材料处于满料状态。此时排烟温度热电偶检测到的排烟温度也较低。熔化燃烧器满功率工作。当熔化材料快熔化完的时候,由于没有熔化材料的吸热,排烟温度也会相应升高。本实用新型所述的投料塔不仅仅利用排放的烟气来预热待熔化材料,在烟气排放的过程中,投料塔的热交换层也被加热到一定温度。投料塔的进气口与助燃风机连接,出气口与燃烧器连接。当温度较低的助燃空气经过热交换层时,便吸收其中的热量,温度升高。再通过出口管道进入熔化燃烧器和燃气混合燃烧。这样,助燃空气就将热量重新带回炉内利用。又由于热的助燃空气和燃气混合,使燃烧更加充分,有效降低了NOX与CO的产生。温度测量,经过热交换的助燃空气温度达到90℃以上,通过计算,热效率可提高2%-3%。
热效率计算
以天然气为例,全年平均温度20℃,
经热交换加热后的助燃空气温度达到90℃,温升70℃。
燃气热值:NG 8400kcal/Nm3
设100×104 kcal热量需要的天然气:100 × 104 / 8400 =119 Nm3
天然气燃烧反应方程式:CH4 × 2O2 =CO2 + 2H20
燃气/空气燃烧比:1∶11
需要的空气量:119 × 11 = 1309 Nm3
空气比热容:0.24Kcal/kg.℃ 空气密度:1.24kg/ Nm3
由常温加热至90℃的助燃空气吸收的热量:
1309×1.24×0.24×(90-20)= 27269 kcal
提高热效率: 27269 / 100×104 =0.027 热效率提高约 2.7%。
Claims (2)
1.一种能回收利用铝合金熔化炉余热的投料塔,包括投料塔、投料塔盖、投料塔盖上的排烟口、投料塔盖驱动气缸,其特征在于:投料塔的外壳内侧有一层保温层,在保温层和内层之间设置有热交换层,在投料塔上设置有助燃空气进气口和助燃空气出口,助燃空气进气口和助燃空气出口均连通热交换层。
2.按权利要求1所述的一种能回收利用铝合金熔化炉余热的投料塔,其特征在于:在投料塔的上部设置排烟温度热电偶,排烟温度热电偶位于内层的内侧,在投料塔的中部设置料位光电管,料位光电管位于内层的内侧。
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CN111676378A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-09-18 | 滨州戴森车轮科技有限公司 | 轮毂制造用铝预处理工艺及设备 |
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