CN212253626U

CN212253626U - 一种蓄热式熔铝炉

Info

Publication number: CN212253626U
Application number: CN202020300079.0U
Authority: CN
Inventors: 李凯华; 杨伟东; 苟远波; 杜文智; 吴迪; 向轶
Original assignee: Xi'an Aerospace Yuan Dongli Engineering Co ltd
Current assignee: Xi'an Aerospace Yuan Dongli Engineering Co ltd
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2030-03-11

Abstract

本实用新型公开了一种蓄热式熔铝炉。所公开的熔铝炉包括炉体，该炉体上设有进料口，其特征在于，所述炉体内设有燃烧器、铝锭熔化平台和熔池，所述熔池底部设有出料口，所述燃烧器燃烧产生的热烟气对铝锭熔化平台上的铝锭加热熔化，液态铝流入熔池；后由出料口排出；所述炉体内还设有换热管道，所述换热管道进口位于熔池上方，由进口延伸进入熔池形成位于熔池内的至少一根换热管，该至少一根换热管继续延伸出炉体用于连接蓄热体。本实用新型的熔铝炉内高温烟气通过换热器加热铝液，提高了烟气余热的利用水平，节省了燃料的使用量。

Description

一种蓄热式熔铝炉

技术领域

本实用新型涉及铝加工设备，具体涉及一种新型的蓄热式熔铝炉。

背景技术

熔铝炉是铝加工熔铸行业最常用的设备，其熔炼过程属于铝加工行业中能源及材料消耗最大的生产环节，因此,熔铝炉的工作性能直接影响整个产业的经济性。

传统熔铝炉在使用中主要存在以下几个问题：

(1)温度自控能力较差，导致铝液局部过热，铝液表面易出现氧化、析氢等物化现象，该现象一方面影响铝产品的品质，另一方面增加铝产品的烧损量。

(2)换热组织差，热损失严重，其中排烟损失高达35-40％，散热损失高达10-15％，使得天然气耗量较大。

(3)多采用火焰直冲铝液的方式,易导致铝液表面局部过热，铝液表面易出现氧化、析氢等物理化学现象，该现象一方面影响铝制品的品质，另一方面增加铝产品的烧损量。

(4)传统熔铝炉是典型的周期式高温熔炼设备，从铝锭入炉到熔炼结束，大致可细分成装料期、熔化初期、熔化中期、熔化后期、升温期、精炼及保温期，这种周期性工作制度大大影响熔铝炉的冶炼效率，不利于企业生产规模的扩大。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本实用新型提供一种新型蓄热式熔铝炉。

本实用新型提供的蓄热式熔铝炉包括炉体，该炉体上设有进料口，所述炉体内设有燃烧器、铝锭熔化平台和熔池，所述熔池底部设有出料口，所述燃烧器燃烧产生的热烟气对铝锭熔化平台上的铝锭加热熔化，液态铝流入熔池；后由出料口排出；

所述炉体内还设有换热管道，所述换热管道上设有进口和至少一根换热管，所述进口位于熔池上方，由进口延伸进入熔池形成位于熔池内的至少一根换热管，该至少一根换热管继续延伸出炉体用于连接蓄热体。

可选的，所述燃烧器位于铝锭熔化平台上方，所述铝锭熔化平台位于熔池旁侧，且铝锭熔化平台与熔池间设有斜坡。

可选的，所述换热管道上设有进口、竖直换热管和至少一根换热管，所述进口沿炉体的侧壁向下延伸形成竖直换热管，所述竖直换热管上并列垂直延伸出至少一根换热管，所述至少一根换热管位于熔池内。

可选的，所述炉体上设有排烟口，用于根据工艺需要适时适量排出炉内烟气。

进一步，所述至少一根换热管延伸出炉体后连接有至少一台蓄热体，该蓄热体用于收集炉体内的余热后对燃烧器工作所需要的氧化气体进行加热。

进一步，所述换热管上开设有多个通孔，各通孔上连接有热管，热管的热侧用于接触热烟气、冷侧用于接触铝液。

进一步，所述炉体内且位于熔池上方设有换热板，所述换热板靠近铝锭熔化平台的一侧不接触铝锭熔化平台，形成铝液进口，所述换热板上插设有多个实心换热管或翅片板，所述实心换热管的热侧接触烟气、冷侧接触铝液。

进一步，其特征在于，所述熔池内设有铝锭熔化平台二，用于放置铝锭，工作时，铝锭熔化平台上放置的铝锭浸在铝液中，通过浸没式加热方式被加热熔融。

进一步，所述熔池上方的侧壁上设有铝液高度监测仪，用于监测铝液高度；所述炉体内部设有炉内温度监测仪，用于监测炉内温度。

进一步，所述进料口处设有进料系统，所述进料系统包括铝锭进料室、铝锭暂存室和铝锭加料机械手；所述铝锭暂存室位于铝锭进料室的下方，且两者之间设有第一烟气隔绝门；所述铝锭加料机械手安装于进料口上方，用于将铝锭暂存室中的铝锭运输至铝锭熔化平台上，且铝锭加料机械手与铝锭暂存室之间设有第二烟气隔绝门。

进一步，其特征在于，所述铝锭熔化平台上方安装有铝锭高度监测仪，用于判断是否需要新加铝锭。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的熔铝炉在火焰直吹熔化铝锭的同时还能同步加热铝溶液，大大节省了铝液的加热时间，缩短了成品铝锭的生产周期；并且炉体直接充当烟气管路的保温介质，减少了高温烟气的散热损失，提高了能量的利用效率；

同时，炉内高温烟气通过换热器加热铝液，提高了烟气余热的利用水平，节省了燃料的使用量；另一方面，铝液的升温过程在熔池中进行，减小了火焰与铝液的接触面积，有利于减少铝材料的烧损；

进一步，新型蓄热式熔铝炉炉体外侧设置有旁路排烟口，能够减弱熔铝炉内部超温或者超压对熔铝炉安全性的影响程度。

附图说明

图1为实施例1的蓄热式熔铝炉俯视图；

图2为实施例1的蓄热式熔铝炉的正视图；

图3为图1的A-A截面图；

图4为图3的B-B截面图；

图5为实施例2的换热管道的结构示例；

图6为实施例3的熔池内结构示例；

图7为实施例4的熔池结构示例。

图中：1-燃烧器控制阀门一、2-燃烧器一、3-蓄热体一、4-蓄热体二、5-燃烧器控制阀门二、6-燃烧器二、7-炉体、8-铝锭进料系统、9-排烟阀门、10-排烟口、11-铝液排放阀门；12-出料口、13-铝锭下料室、14-铝锭加料机械手、15-烟气隔绝门一、16-铝锭进料室、17-烟气隔绝门二、18-铝锭暂存室、1-9炉内温度监测仪；20-孔板、21-铝液高度监测仪；22-铝锭高度监测仪、23-铝锭；24-空气进口阀门二、25-空气进口二、26-铝锭熔化平台、27-斜坡、28-熔池；29-铝液温度监测仪、30-竖直换热管、31-烟气排放口一、32-烟气排放阀门一、33-烟气排放口二、34-烟气排放阀门二、35-水平换热管、36-空气进口阀门一、37-空气进口一、38-热管一、39-热管烟气流道、40-换热板、41-实心换热管、42-铝锭熔化平台二。

具体实施方式

除非特殊情况有其他限制，否则下列定义适用于本说明书中使用的术语。

此外，除非另行进行说明，否则本文所用的所有科技术语的含义与本阀门所属领域的技术人员通常理解是一样的。

如发生矛盾，以本说明书及其包括的定义为准。

对于本实用新型而言，本申请文件中所使用的一些术语的含义如下：

如本文中所用，方向性术语“上”、“下”、“侧面”、“底部”、“相对侧”与说明书附图纸面上的具体方向是相一致的。

实施例1：

该实施例的蓄热式熔铝炉，参考图1，包括炉体7，所述炉体上设有进料口，炉体内设有燃烧器2、铝锭熔化平台26和熔池28，熔池的底部设有出料口12，铝锭23经进料口放置在铝锭熔化平台上，燃烧器燃烧产生热烟气对对铝锭加热熔化，液态铝流入熔池后经由出料口排出；为有效回收利用铝锭熔化过程中的余热，炉内还设有换热管道(30、35)，该换热管道的作用是将余热/热烟气引入熔池内与铝液换热后输出至炉外，进一步回收至蓄热体，相应的换热管道的进口设在熔池上方，由进口延伸进入熔池，具体的由进口沿炉内侧壁垂直向下延伸形成竖直换热管，之后竖直换热管上并列垂直分流出多跟水平换热管35，进入熔池28内，穿过熔池后伸出炉体，可外接蓄热体。

该示例的熔铝炉工作过程为：

(1)燃烧器产生的高温火焰直接冲击铝锭表面，在强烈对流和辐射换热作用下，铝锭快速熔化为铝液，铝液经斜坡流入熔池；

(2)高温烟气通过熔池中的管式换热器继续加热铝溶液，使得铝溶液温度升高到设计温度值；

(3)加热铝液后产生的中温烟气经过蓄热体回收部分余热后排入大气。

炉内各工作单元的位置关系满足铝锭熔化可有效顺利进行，例如，铝锭熔化平台设在炉内一侧，熔池设在其旁侧，燃烧器安装在铝锭熔化平台上方，且指向铝锭熔化平台26的中心。具体示例如图1所示，铝锭熔化平台26与熔池28之间设有斜坡27，进一步，可在铝液流出平台的位置处设孔板20，孔板20也可位于铝锭熔化平台26与斜坡平台27的接触线上，呈竖直布置。

进一步的方案中，伸出炉体的换热管上连接有蓄热体，蓄热体蓄集余热后，用于对燃烧器工作所需空气或氧气等氧化气体进行预加热。其中蓄热体可连接多台，以实现交替工作，与此相应，燃烧器炉内可设多个燃烧器。

具体示例如图4所示，水平换热管35穿过熔池28后连接热体一3和蓄热体二4，烟气经接热体一3和蓄热体二4换热后通过管道连接外部烟道，其中蓄热体一上设有烟气排放口一31和烟气排放阀门一32，蓄热体二上设有烟气排放口二33和烟气排放阀门二34；

相应的，炉体设有两个燃烧器，燃烧器一2和燃烧器二6，燃烧器一进口处设有燃烧器控制阀门一1，燃烧器二进口处设置控制阀门二5，其中，同时，燃烧器一2外接蓄热体一，燃烧器二6外接蓄热体二4，燃烧时利用相应蓄热体加热后的预热空气进行工作。

从合理利用空间角度考虑，蓄热体一3和蓄热体二4可位于铝锭熔化平台26的下方，两个燃烧器位于蓄热体所在侧，且安装于炉体7的侧壁上。同时保证两个燃烧器指向铝锭熔化平台26的中心。

更优选的示例中，为更好控制炉内温度，适时适量排出炉内烟气，在炉体上优选炉顶设置排烟口10，排烟口10上设排烟阀门9。如图2所示，排烟口设在熔池上方的炉顶。

为实现自动化进料，炉体的进料口设有进料系统，主要包括铝锭进料室16、铝锭暂存室18、铝锭加料机械手14，且各级进料工作单元之间设有烟气隔绝门。具体示例如图3所示,铝锭进料系统由铝锭下料室13、铝锭进料室16、铝锭暂存室18以及位于铝锭下料室13中的铝锭加料机械手14、烟气隔绝门一15和烟气隔绝门二17组成。其中，铝锭下料室13位于熔铝炉腔体7的上方并与铝锭熔化平台26位于同一竖直线上；铝锭加料机械手14悬挂于铝锭下料室13的顶部，工作期间可以水平移动到铝锭暂存室18，用于抓取和投放铝锭；铝锭暂存室18和铝锭下料室13之间设置有烟气隔绝门一15，用于隔绝铝锭下料室13和铝锭暂存室18之间的烟气；铝锭暂存室18的上方安装有烟气隔绝门二17，用于隔绝铝锭暂存室18和铝锭进料室16之间的烟气。进一步，可在铝锭熔化平台上方安装有铝锭高度监测仪，用于判断是否需要新加铝锭，如图3所示，铝锭高度监测仪22设置在铝锭熔化平台上方的炉体内侧壁上。

为实现炉内工作自动监控和管理，炉内安装有温度监测仪19，熔池内设有铝液高度监测仪21和铝液温度监测仪29，炉内温度监测仪19位于熔铝炉腔体7的内部壁面，用于监测炉内烟气温度；铝液高度监测仪21位于熔池28的壁面上，用于监测熔池28内的铝液高度；铝液温度监测仪29可位于熔池28底部并位于铝液排放口12的附近，用于监测铝溶液的排放温度。

为更加充分解释上述结构示例，一种具体的工作过程示例为：

(1)熔铝炉初次启动工作时，熔池28内没有铝液，为了防止干烧，需要关闭烟气排放口一31、烟气排放阀门一32、烟气排放口二33、烟气排放阀门二34并打开旁路排烟阀门9，使得旁路排烟口10能够排烟；

(2)烟气隔绝门二17开启，铝锭通过铝锭进料室16进入铝锭暂存室18，随后为了防止熔铝炉内部烟气外漏，关闭烟气隔绝门二17；

(3)打开烟气隔绝门一15，铝锭加料机械手14水平移动到铝锭暂存室18，抓取铝锭投放到铝锭熔化平台26上；

(4)燃烧器控制阀门一1开启，燃烧器一2正常工作，燃烧产生的高温火焰直接冲击铝锭23的表面，熔化产生的铝液经孔板20沿着斜坡平台27流入熔池28内；

(5)熔池28内的铝液液面到达一定高度以后，烟气排放阀门二34打开，蓄热体一上的烟气排放阀门一32继续保持关闭；

(6)空气经过蓄热体一3进入燃烧器一2充当氧化剂；

(7)燃烧产生的高温烟气经过竖直换热通道30进入水平换热管35，目的在于加热铝溶液，完成加热后的烟气进入蓄热体二4中，最后通过烟气排放口二33排出；

(8)铝液高度监测仪21用于监测铝液高度，当铝液高度高于设计值时，铝液排放阀门11打开，排出铝液；

(9)铝液温度监测仪29用于监测铝液排放口12附近的铝液温度，若铝液排放口12附近的铝液温度低于设计值，减小旁路排烟阀门9的开度或者增大燃气供应量，若铝液排放口12附近的铝液温度高于设计值，增大旁路排烟阀门9的开度或者减少燃气供应量；

(10)铝锭高度监测仪22用于监测铝锭23的高度，若铝锭23的高度低于设计值，铝锭进料系统8启动，若铝锭23的高度高于设计值铝锭进料系统8停止运转；

(11)蓄热体二4内温度趋于恒定以后，燃烧器一2停止工作，与此同时燃烧器二6启动，蓄热体一3也随之启用，开始蓄热。

实施例2：

为增加余热利用率，可直接在水平换热管上设热管，用于热烟气与铝液的充分换热；也可适当增加水平换热管的水平面截面面积形成热管烟气流道；也可在热管烟气流道上设热管。

具体参见图5，水平换热管35改为热管烟气流道39，热管烟气流道39呈水平分布，其结构不限于水平薄通道(通道高度由实际工程确定，例如0.1m)、等间距或者不等间接的圆形管道、等间距或者不等间接的方形管道。热管一38竖直插入热管烟气流道39内，热管的热侧接触烟气，冷侧接触铝液，采用热管结构一方面有利于耐高温，另一方面可以加强换热。

实施例3：

为减少烟气对铝液的腐蚀，减少铝液的烧损量。炉体内且靠近熔池上方的位置设置换热板40，更进一步，该换热板上可设高导热性的实心换热管。

具体示例如图6所示，换热板40水平布置，密封连接到熔池壁面上，换热板40靠近铝锭熔化平台26的一侧开有方形孔洞(不限于方形)，沿着孔洞向下布置挡板，挡板插入铝液但不阻止铝液在熔池中的水平流动，此外，工作期间，铝液不高于板平台40。

进一步的方案中，高导热性的实心换热管41插入换热板40，热管的热侧接触烟气，冷侧接触铝液。

进一步的方案中，实心换热管也可换为其他起到相同作用的翅片板。

实施例4：

为提高熔铝炉单位时间的熔化量，可在熔池内设熔化平台二。具体示例如图7所示，在熔池内增设铝锭熔化平台二42。正常工作期间，在熔化平台二42上投放铝锭，铝锭高度不高于熔池液面，通过浸没式加热的方式对铝锭加热熔化。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims

1.一种蓄热式熔铝炉，包括炉体，该炉体上设有进料口，其特征在于，所述炉体内设有燃烧器、铝锭熔化平台和熔池，所述熔池底部设有出料口，所述燃烧器燃烧产生的热烟气对铝锭熔化平台上的铝锭加热熔化，液态铝流入熔池，后由出料口排出；

2.如权利要求1所述的蓄热式熔铝炉，其特征在于，所述燃烧器位于铝锭熔化平台上方，所述铝锭熔化平台位于熔池旁侧，且铝锭熔化平台与熔池间设有斜坡。

3.如权利要求1所述的蓄热式熔铝炉，其特征在于，所述换热管道上设有进口、竖直换热管和至少一根换热管，所述进口沿炉体的侧壁向下延伸形成竖直换热管，所述竖直换热管上并列垂直延伸出至少一根换热管，所述至少一根换热管位于熔池内。

4.如权利要求1、2或3所述的蓄热式熔铝炉，其特征在于，所述炉体上设有排烟口，用于根据工艺需要适时适量排出炉内烟气。

5.如权利要求1、2或3所述的蓄热式熔铝炉，其特征在于，所述至少一根换热管延伸出炉体后连接有至少一台蓄热体，该蓄热体用于收集炉体内的余热后对燃烧器工作所需要的氧化气体进行加热。

6.如权利要求1、2或3所述的蓄热式熔铝炉，其特征在于，所述换热管上开设有多个通孔，各通孔上连接有热管，热管的热侧用于接触热烟气、冷侧用于接触铝液。

7.如权利要求1、2或3所述的蓄热式熔铝炉，其特征在于，所述炉体内且位于熔池上方设有换热板，所述换热板靠近铝锭熔化平台的一侧不接触铝锭熔化平台，形成铝液进口，所述换热板上插设有多个-实心换热管或翅片板，所述实心换热管的热侧接触烟气、冷侧接触铝液。

8.如权利要求1、2或3所述的蓄热式熔铝炉，其特征在于，所述熔池内设有铝锭熔化平台二，用于放置铝锭，工作时，铝锭熔化平台上放置的铝锭浸在铝液中，通过浸没式加热方式被加热熔融。

9.如权利要求1、2或3所述的蓄热式熔铝炉，其特征在于，所述熔池上方的侧壁上设有铝液高度监测仪，用于监测铝液高度；所述炉体内部设有炉内温度监测仪，用于监测炉内温度。

10.如权利要求1、2或3所述的蓄热式熔铝炉，其特征在于，所述进料口处设有进料系统，所述进料系统包括铝锭进料室、铝锭暂存室和铝锭加料机械手；所述铝锭暂存室位于铝锭进料室的下方，且两者之间设有第一烟气隔绝门；所述铝锭加料机械手安装于进料口上方，用于将铝锭暂存室中的铝锭运输至铝锭熔化平台上，且铝锭加料机械手与铝锭暂存室之间设有第二烟气隔绝门。

11.如权利要求9所述的蓄热式熔铝炉，其特征在于，所述铝锭熔化平台上方安装有铝锭高度监测仪，用于判断是否需要新加铝锭。