CN203980868U - 一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，属于冶金铸造设备。其包括炉体，炉体的下部设有碳素垫层，碳素垫层作为支撑金属炉料的炉床替代炉栅，又为熔化后的金属液过热和增碳，在碳素垫层的上方设有燃气烧嘴，燃气烧嘴连通大风箱的出口，在燃气烧嘴下方、碳素垫层下部位置设有富氧风口，富氧风口连通小风箱出口，大风箱和小风箱的进口均与热风管相接；热风管上设有进氧口；碳素垫层的下部设有熔化金属液出口，该出口与前炉相接；炉体底部设有带航轨的活动炉缸，活动炉缸可从炉体底部移出，方便维修炉体内各部件。本实用新型通过燃气与氧气的混合燃烧，可使熔化铁水达到适宜浇铸的温度，且铁水中碳、硅、锰、硫、磷等元素烧损低。

Description

一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉

技术领域

本实用新型涉及一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，属于冶金铸造设备结构技术领域。 

背景技术

目前，国内铸造冶金行业熔炼铁水设备主要采用中频炉、燃焦冲天炉以及小高炉。小高炉污染重、效率低，基本被政府取缔；中频炉对原料铁形状大小要求高，出铁水量少，耗能巨大难以发展；燃焦冲天炉出铁量大、成本低，但污染严重不利于环保，增加除尘设备会导致生产成本上升，且焦炭为不可再生能源，逐渐面临被国家产业政策所取缔。

天然气做为清洁能源代替传统焦炭用于熔炼是未来发展趋势，但目前研究应用受阻，究其原因主要是铁水中五大元素氧化烧损厉害，温度低(1250-1350℃)不适合浇铸要求。国外有类似燃气熔炼炉，为解决铁水温度低，采用双熔炼一体炉或者分体炉，但这种炉子实际生产应用很少，其生产成本高，易发生安全事故，难以得到推广。此类设备通常采用水冷炉栅支撑金属炉料，烧嘴在炉栅的下方产生一个燃烧室，冷却水通过炉栅使其降温，达到保护炉栅的目的。这种设计存在几个致命的问题，第一，无法避免生产中发生炉栅内冷却水泄漏问题，一旦冷却水泄漏，遇到高温铁水会产生炸膛事故，非常危险。第二，炉栅水管结垢问题得不到真正解决，对循环水酸碱度要求很高。第三，炉栅更换维修很麻烦，每次更换需要拆除炉衬，造成耐火材料及人工的极大浪费。第四，水冷炉栅会造成融化的铁水降温，导致铁水流不出炉缸，造成冻炉事故，从而使整套熔炼炉报废。第五，冷却水泵必须是双备份，浪费资源，增加生产成本。 

发明内容

本实用新型的发明目的在于解决上述已有技术存在的不安全因素多、维修困难、生产成本高等诸多不足，提供一种实用、安全、节能的热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，包括顶部的火花补集器1、安装在火花补集器下方的管式换热器3、设在火花补集器下方的炉体7，炉体的内部设有炉衬18，其特别之处在于炉体7的下部设有碳素垫层17，碳素垫层作为支撑金属炉料的炉床，既可替代炉栅，又可为熔化后的金属液进行过热和增碳，在碳素垫层的上方设有燃气烧嘴10，燃气烧嘴通过管路连通大风箱的出口，在燃气烧嘴下方、碳素垫层下部位置设有富氧风口11，富氧风口连通小风箱出口，大风箱和小风箱的进口均与热风管6相接；热风管上设有进氧口19；碳素垫层的下部设有熔化金属液出口，该出口与前炉13相接，熔化金属液通过过桥被引至前炉贮存起来，然后从出铁口14排到活动炉包里进行浇铸；炉体底部设有带航轨15的活动炉缸12，活动炉缸可从炉体底部移出，方便维修炉体内各部件。

所述进氧口19的下方管路上装有氧含量分析仪23，监控富氧空气的数值，方便在铸造生产过程中时刻监控富氧风的氧浓度在合理范围内，控制天然气的燃烧情况。

本实用新型的一种改进方案是燃气烧嘴用大风箱上装有氧含量分析仪23，用于监控富氧空气的数值。

本实用新型的另一种改进方案是风口用小风箱上装有氧含量分析仪23，用于监控富氧空气的数值。

所述碳素垫层17为采用粒度40-180mm的碳块或陶瓷球均匀堆积而成，碳块和陶瓷球的热强度要求要高于GB/T4000-2008《焦炭反应性及反应后强度试验方法》规定的标准，焦炭反应性CRI及反应后强度CSR的重复性，不得超过下列数值： CRI：r≤2.4% CSR：r≤3.2%。

所述碳素垫层17还可采用粒度为40-180mm的碳块与粒度为40-180mm的陶瓷球均匀混合堆积而成，二者的重量比为40%-80%：20%-60%，碳块和陶瓷球的热强度要求 CRI：r≤2.4% CSR：r≤3.2%。

所述碳素垫层17的厚度要求为600-2400mm，以保证融化的金属液在碳素垫层内滞留足够时间，增加过热时间，提高金属液的温度。而传统的采用炉栅的熔炼炉，其金属液滴落速度快，温度下降速度快。同时碳素垫层可为金属铁液增碳，促进铁的冶金反应，防止铁液被过度氧化。

所述燃气烧嘴10的数量依据炉体吨位不同设置，燃气烧嘴设置在风口11的上方，风口11依据燃气烧嘴的数量配合设置，以保证天然气有良好的燃烧效果。

所述燃气烧嘴10的数量依据炉体吨位不同设置3-8个，燃气烧嘴设置在风口11的上方，风口11依据燃气烧嘴的数量配合设置6-12个。

所述燃气烧嘴10的安装角度与水平方向呈5-15度下倾角，此角度既可避免燃气烧嘴出口被堵塞，又可使碳素垫层发热区燃烧不留死角，使炉膛温度更均衡。

所述进氧口19伸入热风管内，其末端段轴向与热风管轴向平行，末端段开有雾化孔，末端口氧气流动方向与热风管中气体流动方向一致。

所述管式换热器3的冷风管设在管式换热器下部，热风管出口设在管式换热器上部，这种结构使换热风管受热均匀，底部风管不易短时间烧穿漏风，从而延长换热器的寿命，换热风管如果漏风容易造成燃气烧嘴风压降低，残余可燃气体如果在炉膛集聚，会有爆炸的危险。这种进风方式可以采用普通碳钢管，替代不锈钢管作为换热器管主要材料，节省材料成本。

本实用新型的一种改进为在炉膛炉衬18顶部位置设置V形护板，V形护板材料为铁板或者铁砖，这种结构一是可有效保护原料投放时对耐火炉衬的冲击，二是防止炉衬顶部堆积残料块，如果残料块向外坠落容易伤人。

在大风箱和小风箱入口位置均安装电动调节阀或者手动风阀，方便的调节风量。

风口的封盖设计有观察孔，通过观察孔可随时观测炉膛内的燃烧情况。

本实用新型结构设计简单紧凑，布局合理，通过燃气与氧气的混合燃烧，可使熔化金属液温度达到适宜浇铸的温度范围，克服了国外燃气炉熔炼技术的弊端，节能环保，推动产业升级。铁水中碳、硅、锰、硫、磷等元素烧损低，铁水成分相比传统燃焦冲天炉不增磷不增硫，铁水石墨形态排列A态多，铁水流动性较好。外排气体无黑烟无粉尘，硫化物和氮氧化合物排放符合环保要求，厂区生产环境好，工人免受有毒气体的侵害。节省传统燃焦炉子必须采用的布袋除尘的成本，节省传统焦炭堆放所占用的场地面积。

本实用新型的熔炼炉可用于灰铁铸造、球铁铸造和玛钢铸造，以及非金属熔化领域。

附图说明

图1：为本实用新型结构示意图；

图2：为热风管与加氧口安装结构示意图；

图中：1、火花捕集器，2、加料口，3、管式换热器，4、进风管，5、鼓风机，6、热风管，7、竖炉炉体，8、斜行护板，9、小风箱， 10、天然气烧嘴，11、风口，12、活动炉缸，13、前炉，14、出铁口，15、航轨，16、大风箱，17、碳素垫层，18、炉衬，19、进氧口，20、风阀，21、氧气阀组，22、燃气阀组，23、氧含量分析仪，24、污水口。

具体实施方式

以下参照附图，给出本实用新型的具体实施方式，用来对本实用新型的构成进行进一步说明。

实施例1

本实施例的热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，如附图1所示，包括顶部的火花补集器1、安装在火花补集器下方的管式换热器3、设在火花补集器下方的炉体7，炉体的内部设有炉衬18，炉体7的下部设有碳素垫层17，碳素垫层作为支撑金属炉料的炉床，既可替代炉栅，又可为熔化后的金属液进行过热和增碳，在碳素垫层的上方设有燃气烧嘴10，燃气烧嘴通过管路连通大风箱的出口，在燃气烧嘴下方、碳素垫层下部位置设有富氧风口11，富氧风口连通风口用小风箱出口，大风箱和小风箱的进口均与热风管6相接；热风管上设有进氧口19；碳素垫层的下部设有熔化金属液出口，该出口与前炉13相接，熔化金属液通过过桥被引至前炉贮存起来，然后从出铁口14排到活动炉包里进行浇铸；炉体底部设有带航轨15的活动炉缸12，活动炉缸可从炉体底部移出，方便维修炉体内各部件。火花补集器下部设有污水口24。

燃气烧嘴用大风箱上装有氧含量分析仪23，监控富氧空气的数值，方便在铸造生产过程中时刻监控富氧风的氧浓度在合理范围内，控制天然气的燃烧情况。

碳素垫层17为采用粒度100-160mm的碳块均匀堆积而成，碳块反应性CRI及反应后强度CSR的重复性，不得超过下列数值： CRI：r≤2.4% CSR：r≤3.2%碳素垫层17的厚度为为1500mm，以保证融化的金属液在碳素垫层内滞留足够时间，增加过热时间，提高金属液的温度。同时碳素垫层可为金属铁液增碳，促进铁的冶金反应，防止铁液被过度氧化。

燃气烧嘴10的数量依据炉体吨位设置为4个，燃气烧嘴设置在风口11的上方，风口11依据燃气烧嘴的数量配合设置为8个，以保证天然气有良好的燃烧效果。燃气烧嘴10与风口11的安装角度与水平方向呈10度下倾角，此角度既可避免燃气烧嘴出口被堵塞，又可使碳素垫层发热区燃烧不留死角，使炉膛温度更均衡。

进氧口19伸入热风管内，其末端段轴向与热风管轴向平行，末端段开有雾化孔，末端口氧气流动方向与热风管中气体流动方向一致。

管式换热器3的冷风管设在管式换热器下部，热风管出口设在管式换热器上部，这种结构使换热风管受热均匀，底部风管不易短时间烧穿漏风，从而延长换热器的寿命，换热风管如果漏风容易造成燃气烧嘴风压降低，残余可燃气体如果在炉膛集聚，会有爆炸的危险。这种进风方式可以采用普通碳钢管，替代不锈钢管作为换热器管主要材料，节省材料成本。

炉膛炉衬18顶部位置设置V形护板，V形护板材料为铁板或者铁砖，这种结构一是可有效保护原料投放时对耐火炉衬的冲击，二是防止炉衬顶部堆积残料块，如果残料块向外坠落容易伤人。

在大风箱和小风箱入口位置均安装电动调节阀或者手动风阀，方便的调节风量。

风口的封盖设计有观察孔，通过观察孔可随时观测炉膛内的燃烧情况。

热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉工作过程：加料口上方设有管式换热器，换热器上方设有一台火花捕集器用于捕捉鼓风产生的粉尘；大、小风箱分别给烧嘴和风口供风，进出风量用蝶阀分别控制。鼓风机5通过管式换热器3将冷风加热，在热风管上加装纯氧混合装置，使普通风变成富氧风，富氧风经过风阀20分配给燃气烧嘴10和风口11；燃气跟富氧风产生的高温给炉料预热和加热，固体炉料熔化滴落到碳素垫层17上，碳素垫层在风口富氧风的作用下产生高温，给经过液滴进行过热并增碳，过热液滴继续下行，通过过桥被引至前炉贮存起来，铁水最后前炉13放熔化水，排到活动炉包里进行浇铸。燃气阀组22和氧气阀组21是由快切阀和减压阀，单向阀，手动蝶阀，过滤器，涡街流量计，高低压表，电动蝶阀组成，按照国家工业设计标准设计，做到安全生产。炉膛炉壁设计有热电偶和压力表，通过PLC自动识别和控制，真正达到无人值守自动生产。

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，包括顶部的火花补集器（1）、安装在火花补集器下方的管式换热器（3）、设在火花补集器下方的炉体（7），炉体的内部设有炉衬（18），其特别之处在于炉体（7）的下部设有碳素垫层（17），碳素垫层作为支撑金属炉料的炉床，既可替代炉栅，又可为熔化后的金属液进行过热和增碳，在碳素垫层的上方设有燃气烧嘴（10），燃气烧嘴通过管路连通大风箱的出口，在燃气烧嘴下方、碳素垫层下部位置设有富氧风口（11），富氧风口连通风口用小风箱出口，大风箱和小风箱的进口均与热风管（6）相接；热风管上设有进氧口（19）；碳素垫层的下部设有熔化金属液出口，该出口与前炉（13）相接，熔化金属液通过过桥被引至前炉贮存起来，然后从出铁口（14）排到活动炉包里进行浇铸；炉体底部设有带航轨（15）的活动炉缸（12），活动炉缸可从炉体底部移出，方便维修炉体内各部件。

2.按照权利要求1所述一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，其特征在于所述进氧口（19）的下方管路上、或燃气烧嘴用大风箱上、或风口用小风箱上装有氧含量分析仪（23）。

3.按照权利要求1所述一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，其特征在于所述碳素垫层（17）为采用粒度40-180mm的碳块或陶瓷球均匀堆积而成，碳块和陶瓷球的热强度要求CRI：r≤2.4% CSR：r≤3.2%。

4.按照权利要求1所述一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，其特征在于所述碳素垫层（17）还可采用粒度为40-180mm的碳块与粒度为40-180mm的陶瓷球均匀混合堆积而成，二者的重量比为40%-80%：20%-60%，碳块和陶瓷球的热强度要求 CRI：r≤2.4% CSR：r≤3.2%。

5.按照权利要求1所述一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，其特征在于所述碳素垫层（17）的厚度要求为600-2400mm。

6.按照权利要求1所述一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，其特征在于所述燃气烧嘴（10）的数量依据炉体吨位不同设置，燃气烧嘴设置在风口（11）的上方，风口（11）依据燃气烧嘴的数量配合设置。

7.按照权利要求1所述一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，其特征在于所述燃气烧嘴（10）的安装角度与水平方向呈5-15度下倾角。

8.按照权利要求1所述一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，其特征在于所述进氧口（19）伸入热风管内，其末端段轴向与热风管轴向平行，末端段开有雾化孔，末端口氧气流动方向与热风管中气体流动方向一致。

9.按照权利要求1所述一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，其特征在于所述管式换热器（3）的冷风管设在管式换热器下部，热风管出口设在管式换热器上部。

10.按照权利要求1所述一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，其特征在于所述炉膛炉衬（18）顶部位置设有V形护板。