CN213020947U - 一种自热式熔铝炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自热式熔铝炉。所公开的熔铝炉包括炉体，该炉体上设有进料口，炉体内设有燃烧器、铝锭熔化平台和熔池，熔池底部设有出料口，铝锭经进料口放置在铝锭熔化平台上，燃烧器燃烧产生的高温烟气熔化铝锭，熔化产生的液态铝流入熔池，后经出料口排出；热交换通道连通炉体内燃烧器与铝锭熔化平台的工作空间和熔池，实际运行中，操作者通过控制熔铝炉内部的压力使得高温烟气从熔铝炉铝锭熔化平台上方的工作空间经热交换通道进入熔池，最后从熔池下方排出。与传统烟气直接进入蓄热体的方式相比，本实用新型增加了烟气与铝液的换热过程，提高了烟气余热的热利用水平，减少了蓄热体内的换热温差，提高了熔铝炉熔炼铝锭的经济性。

Description

一种自热式熔铝炉

技术领域

本实用新型涉熔铝炉领域，具体涉及一种自热式熔铝炉。

背景技术

熔铝炉主要应用于金属熔铸行业，自其诞生以来，一直都是该行业最为耗能的设备之一，因此，熔铝炉的工作性能优劣直接影响企业的生产效率和市场竞争力。

传统熔铝炉在使用中主要存在以下几个问题：(1)传统熔铝炉存在换热组织差，排烟损失严重，天然气耗量大等问题；(2)升温过程是熔铝炉热利用过程的一个重要方向，传统熔铝炉中的铝锭升温和铝液升温属于铝熔炼的两个阶段，导致铝锭的生产周期较长。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本实用新型的目的在于提供一种自热式熔铝炉。

为此，本实用新型所提供的自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，熔池底部设有出料口，铝锭经进料口放置在铝锭熔化平台上，燃烧器燃烧产生高温烟气熔化铝锭，液态铝流入熔池，后经出料口排出；所述炉体设有热交换通道，所述热交换通道进口位于炉体内燃烧器和铝锭熔化平台之间的工作空间，并且部分段热交换通道或/和热交换通道的出口位于熔池内，所述位于熔池内的热交换通道上设有通口，用于将热量和热烟气排出至熔池内；所述热交换通道连通炉体内燃烧器与铝锭熔化平台之间的工作空间和熔池内部，通过压力控制(如安装压缩机)使得铝锭熔化产生的热烟气从工作空间经热交换通道进入熔池与液态铝进行热交换后从熔池上方排出。

进一步，所述炉体内设有至少两个铝锭熔化平台，所述至少两个铝锭熔化平台上方设有燃烧器和进料口；所述至少两个铝锭熔化平台中两个以上铝锭熔化平台共享一个熔池。

更进一步，任一铝锭熔化平台相对侧的工作空间设有热交换通道进口，所述热交换通道进口向下延伸进入相应的熔池底部与熔池底部的热交换通道连通。

可选的，所述热交换通道沿炉体的侧壁和底部设置。

可选的，所述热交换通道穿过铝锭熔化平台主体后向下延伸进入熔池内。

可选的，所述铝锭熔化平台主体内设有连通平台台面和熔池的铝液下降管，熔化后的液态铝经该铝液下降管流入熔池。

进一步，所述熔池上部设有烟气收集排放装置，用于收集熔池中的热烟气并排出。

可选的，所述烟气收集排放装置包括收集排放筒，该收集排放筒位于熔池的端部为扩口结构，相对端设有热烟气排放口并伸出炉体，熔池中的热烟气向上经扩口进入收集排放筒后排出炉体。

可选的，所述烟气收集排放装置包括烟气汇流挡板，该烟气汇流挡板上开设有若干通口，该若干通口通过一烟气汇流管连通，熔池中的热烟气向上汇流至烟气汇流挡板处，进入通口经烟气汇流管排出。

进一步，所述烟气汇流管一端或两端延伸出炉体，热烟气经热烟气汇流管的端口排出。

进一步，所述烟气管两端连接有蓄热装置，该蓄热装置蓄集热量后用于对燃烧器工作所需空气进行预热。

进一步，所述热交换通道上安装有阀门，所述阀门包括管通，该管通的通路上设有阀门工作腔，该工作腔内设有阀门锤，所述阀门锤上设有吸盘，与吸盘相应设有电磁启动器，电磁启动器通电对吸盘产生吸力使得阀门锤打开管通通路，电磁启动器断电阀门锤阻断管通通路。

本实用新型的优点：

(1)本实用新型的熔铝炉熔化铝锭产生的高温烟气通入铝液熔池中加热铝液，回收烟气余热。

(2)进一步，通过设置多组铝锭熔化平台(如两个铝锭熔化平台)进行交替工作，从而一侧铝锭熔化平台上的铝锭熔化产生的高温烟气可同步加热另一侧铝锭熔化平台上的铝锭，节省了铝锭的熔炼时间，提高了烟气的热利用水平；并且，预热完铝锭的烟气通入铝液熔池中加热铝液，较大程度上回收余热。

(3)与传统烟气直接进入蓄热体的方式相比，本实用新型增加了烟气与铝液的换热过程，提高了烟气余热的热利用水平，同时减少了蓄热体内的换热温差，提高了熔铝炉熔炼铝锭的经济性。

附图说明

图1为本实用新型熔铝炉的结构参考示意图之一；

图2为图1熔铝炉中烟气收集排放装置的侧面结构参考示意图；

图3为本实用新型熔铝炉的结构参考示意图之二；

图4为本实用新型熔铝炉的结构参考示意图之三；

图5为本实用新型的阀门结构参考示意图；

图中各代号表示：

1-高温阀门一；2-竖直热交换通道一；3-燃烧器一；4-进料口一；5-进料口二；6-燃烧器二；7-称重仪一；8-铝锭；9-铝锭熔化平台一；10-铝锭熔化平台二；11-称重仪二；12-烟气排放口一；13-高温阀门二；14-熔池；15-高温阀门三；16-烟气排放口二；17-竖直热交换通道二；18-烟气汇流竖直管；19-高温阀门四；20-水平热交换通道；21-出料口；22-铝液排放阀门；23-烟气汇流挡板；24-烟气汇流管；25-烟气排出竖直管；26-电磁启动器；27-吸盘；28-阀门锤；29-阀门工作腔；30-管通；31-烟气排放口三；32-收集排放筒；33-扩口结构；34-铝液下降管；35-热交换通道。

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。

另外，需要说明的是，本实用新型所述的压力控制可以采用本领域常用的的手段。例如在热交换管道上的适宜位置处设置压缩机等增压装置来实现压力控制，确保热烟气具有足够压力流入熔池。

实施例1：

一种具体的自热式熔铝炉，参考图1左部分结构，包括炉体，在炉体内设有铝锭熔化平台9，该铝锭熔化平台的上方设有进料口4和燃烧器3，铝锭熔化平台旁侧为熔池14，从进料口处将铝锭放入炉体内的铝锭熔化平台上，燃烧器内燃料燃烧产生的热量熔化铝锭，液态铝流入旁侧的熔池中，之后从熔池底部所设的出料口22排出；为提高预热回收效率，沿炉体的侧壁和底部设有热交换通道(2，20)，该热交换通道的进口设在铝锭熔化的工作空间，即燃烧器与铝锭熔化平台之间的工作空间，或者为铝锭熔化平台上方的工作空间，热交换通道沿炉体侧壁延伸部分段位于熔池内，具体可以在熔池底部，位于熔池底部的热交换通道上设有一个或多个热烟气出口，燃烧器内燃料燃烧产生的热烟气充斥在上述工作空间，经热交换通道进入熔池内部，与熔池内的液态铝进行热交换后从熔池顶部排出。为确保熔池顶部烟气排出效果，在熔池上方设置有烟气收集排放装置。

实施例2：

一般的可以用于烟气收集与排放功能的结构均适用于本实用新型。该实施例优选的烟气收集与排放装置如图1和2所示，熔池14上方所设置的烟气收集排放装置包括烟气汇流挡板23，烟气汇流挡板23由两扇平板组成，呈“倒V”形，位于水平换热通道20的正上方；烟气汇流挡板23的连接轴为烟气汇流管24，其上开有若干收集孔，烟气汇流管24安装于熔池14内部且均位于铝液液体中；烟气汇流管24端部设有烟气排放口一12。烟气汇流管24也可设置为两端排放烟气。

进一步的方案中，熔池内的热交换通道的通孔上设有烟气排出竖直管25，更进一步，各收集孔上竖直布置有烟气汇流竖直管18，烟气汇流竖直管18向上与水平分布的烟气汇流管24连通，烟气汇流竖直管18和烟气汇流管24安装于熔池14内部且均位于铝液液体中。

进一步的方案中，烟气汇流水平管24上还安装有高温阀门二13，其中高温阀门二13位于熔池14和烟气排放口一12之间，用于控制烟气排放。

实施例3：

与上述实施例不同的是，该实施例优选的烟气收集与排放装置如图3所示，熔池上方的烟气收集排放装置包括底部设有扩口结构33的收集排放筒32，其作用为收集铝液熔池里来自热交换通道排出的烟气；之后由设在炉体外的烟气排放口三31排出。

实施例4：

另一些方案中，熔铝炉炉体内设有多个铝锭熔化平台，如两个铝锭熔化平台，两个铝锭熔化平台之间的空间为熔池，两个铝锭熔化平台上方设有相应的进料口，并且安装有相应的燃烧器，各铝锭熔化平台旁侧设有热交换通道，通道进口高于平台台面，避免铝液流入，两个进口各自沿着炉体内侧壁向下延伸至炉体底部后沿底部延伸进入熔池形成熔池底部的热交换通道，熔池底部的热交换通道上开设有多个通孔。

该熔铝炉工作时，两侧的铝锭熔化平台交替进行铝锭熔化工作，在一侧平台上的铝锭进行熔化时，另一侧上放置好铝锭，这样，一侧平台上的铝锭熔化过程伴随产生的热烟气通过增压控制等手段经过对侧平台上的铝锭并进入该侧的热交换通道进口，之后进入熔池与熔池内的液态铝进行热交换后由熔池上方收集排出。

更具体的方案中，如图1所示，熔铝炉由铝锭进料系统、燃烧系统、熔化系统、烟气循环系统、控制系统等几部分组成。

炉体上方设铝锭进料口一4、铝锭进料口二5、称重仪一7、称重仪二11及其他常规结构，以用于进料，正常工作期间，铝锭8分别停放在铝锭熔化平台一9和铝锭熔化平台二10上；

燃烧器一3和燃烧器二6及其辅助工作装置分别位于熔铝炉两侧的壁面上，安装角度斜向下分别指向铝锭熔化平台一9和铝锭熔化平台二10；

铝锭熔化平台一9和铝锭熔化平台二10位于熔铝炉两侧，熔池14位于熔铝炉中部，外形为长方体，两边分别连接铝锭熔化平台一9和铝锭熔化平台二10，铝液排放口21位于熔池14的底部，具体安装位置没有特定要求，铝液排放阀门22安装于铝液排口21上，用于控制铝液的排放；

工作期间，铝锭8分别位于铝锭熔化平台一9和铝锭熔化平台二10上，在高温火焰作用下，铝锭8开始熔化，由此产生的铝液流入熔池14，当熔池14中的铝液高于设定高度以后，铝液排放阀门22打开，铝液经铝液排放口21流出；

竖直换热通道一2、竖直换热通道二17和水平换热通道20构成本方案的热交换通道，其中水平热交换通道20穿过熔池底部，并且其上设有多个通孔。热交换通道上设有高温阀门(1,19)。

更具体的，竖直热交换通道一2和竖直热交换通道二17位于铝锭熔化平台靠近炉膛壁面的一侧，其中竖直热交换通道一2向下延伸穿过铝锭熔化平台9，竖直热交换通道二17向下延伸穿过铝锭熔化平台10；竖直热交换通道一2和竖直热交换通道二17的下部分别连通水平热交换通道20的两端，水平热交换通道20水平穿过熔池14；为了提高烟气压力，在竖直热交换通道一2和竖直热交换通道二17上可设置压缩机；

高温阀门一1和高温阀门四19位于熔池14的两侧，安装于水平热交换通道20上；水平热交换通道20位于熔池14的部分向上开有均匀分布的小孔，合理设置小孔的直径，使得熔铝炉燃烧室内的压力达到设计值，防止液体回流进入热交换通道20内。

实施例5：

本实用新型的铝锭熔化平台为实心结构或者满足热力学要求的空心结构)，还有进一步的结构参考图4所示，铝锭熔化平台主体内设有连接平台台面与熔池的铝液下降管34，液态铝可由该铝液下降管34进入熔池，相应的平台四周设有挡板，确保滤液由管路流入熔池，而不是从四周随意流入。

实施例6：

上述实施例中的热交换通道可采取如图4所示方式，即热交换通道35局部穿过铝锭熔化平台主体，在接近熔池的部位向下延伸部分段后，向水平方向延伸进入熔池，这样熔池外的热交换通道段高于熔池内的热交换通道段，可以防止液态铝回流。

上述实施例中烟气热交换通道的通路上及烟气收集排放装置的出口处安装有阀门，满足高温工作环境要求的阀门均适用于本实用新型。

实施例6：

一种具体的阀门结构如图5所示，温阀门均由电磁启动器26、吸盘27、阀门锤28、管通30组成，管通30上局部位置向上突起形成阀门工作腔29，其中电磁启动器26位于阀门工作腔29的顶端，电磁启动器26的下部为阀门工作腔29，吸盘27位于阀门锤28上方并与阀门锤28紧固连接，吸盘27和阀门锤28作为一个整体安装于阀门工作腔29内。

工作时，管通30两端联通在热交换通道上，电磁启动器26通电，然后产生吸引力吸引吸盘27，阀门锤28随之上升，管通30打开；非正常工作期间，电磁启动器26断电，电磁启动器失去吸引能力，吸盘27和阀门锤28在重力作用下下落，堵住管道。

为满足高温工作需求，其中吸盘27由耐高温材料制成；阀门锤28内部为实心，由高密度材料制成，如石灰石，不锈钢等；管通上的阀门工作腔29由耐高温材料制成。

更进一步的方案中，上述实施例中由熔池上方排出的热烟气可进入蓄热室，有蓄热室收集热量后对燃烧器燃烧所需空气进行预热，更充分的回收余热。

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 (12)

1.一种自热式熔铝炉，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，熔池底部设有出料口，铝锭经进料口放置在铝锭熔化平台上，燃烧器燃烧产生高温烟气熔化铝锭，液态铝流入熔池，后经出料口排出；

所述炉体设有热交换通道，所述热交换通道进口位于炉体内燃烧器和铝锭熔化平台之间的工作空间，并且部分段热交换通道或/和热交换通道的出口位于熔池内，所述位于熔池内的热交换通道上设有通口，用于将热量和热烟气排出至熔池内；所述热交换通道连通炉体内燃烧器与铝锭熔化平台之间的工作空间和熔池内部，通过压力控制使得铝锭熔化期间产生的热烟气从工作空间经热交换通道进入熔池与液态铝进行热交换后从熔池上方排出。

2.如权利要求1所述的自热式熔铝炉，其特征在于，所述炉体内设有至少两个铝锭熔化平台，所述至少两个铝锭熔化平台上方设有燃烧器和进料口；所述至少两个铝锭熔化平台共享一个熔池。

3.如权利要求2所述的自热式熔铝炉，其特征在于，任一铝锭熔化平台相对侧的工作空间设有热交换通道进口，所述热交换通道进口向下延伸进入相应的熔池底部与熔池底部的热交换通道连通。

4.如权利要求1、2或3所述的自热式熔铝炉，其特征在于，所述热交换通道沿炉体的侧壁和底部设置。

5.如权利要求1、2或3所述的自热式熔铝炉，其特征在于，所述热交换通道穿过铝锭熔化平台主体后向下延伸进入熔池内。

6.如权利要求1、2或3所述的自热式熔铝炉，其特征在于，所述铝锭熔化平台主体内设有连通平台台面和熔池的铝液下降管，熔化后的液态铝经该铝液下降管流入熔池。

7.如权利要求1、2或3所述的自热式熔铝炉，其特征在于，所述熔池上部设有烟气收集排放装置，用于收集熔池中的热烟气并排出。

8.如权利要求7所述的自热式熔铝炉，其特征在于，所述烟气收集排放装置包括收集排放筒，该收集排放筒的位于熔池的端部外形为扩口结构，相对端设有热烟气排放口并伸出炉体，熔池中的热烟气向上经扩口进入收集排放筒后排出炉体。

9.如权利要求7所述的自热式熔铝炉，其特征在于，所述烟气收集排放装置包括烟气汇流挡板，该烟气汇流挡板上开设有若干通口，该若干通口通过一烟气汇流管连通，熔池中的热烟气向上汇流至烟气汇流挡板处，进入通口经烟气汇流管排出。

10.如权利要求9所述的自热式熔铝炉，其特征在于，所述烟气汇流管一端或两端延伸出炉体，热烟气经热烟气汇流管的端口排出。

11.如权利要求9或10所述的自热式熔铝炉，其特征在于，所述烟气汇流管两端连接有蓄热装置，该蓄热装置蓄集热量后用于对燃烧器工作所需空气进行预热。

12.如权利要求1、2或3所述的自热式熔铝炉，其特征在于，所述热交换通道上安装有阀门，所述阀门包括管通，该管通的通路上设有阀门工作腔，该工作腔内设有阀门锤，所述阀门锤上设有吸盘，与吸盘相应设有电磁启动器，电磁启动器通电对吸盘产生吸力使得阀门锤打开管通通路，电磁启动器断电阀门锤阻断管通通路。

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