蓄熱式熔鉛爐的製作方法

2023-08-04 05:38:46 4

專利名稱：蓄熱式熔鉛爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及金屬冶煉設備，確切地說是在鉛冶煉過程中使用的蓄熱式熔鉛 爐。
背景技術：
現有鉛冶煉過程的主要工藝流程如下鉛礦石冶煉——粗鉛——粗鉛精煉製備陽 極——電解——陰極鉛片熔鑄——鉛錠。目前，國內主要鉛冶煉廠家在粗鉛精煉、陰極鉛片 熔鑄、陰極製造等過程中均使用熔鉛鍋來熔煉，根據用途的區別，可分為陽極鍋、陰極鍋、電 鉛鍋、合金鍋等，在此統一稱之為熔鉛鍋。其形式均為使用鋼製坩堝，通過固體、氣體、液體 燃料加熱坩堝，間接熔化。上述熔鉛鍋在使用過程中，普遍存在著排煙溫度高、爐溫均勻性 差、燃燒不完全、控制手段落後的缺陷，因而導致能耗高、熱效率低下、坩堝使用壽命短、操 作環境差等問題。以株洲冶煉集團鉛冶煉廠的指標說明如下1)煤氣單耗高，每噸電鉛煤氣單耗約為180 240m3 ；2)熱效率低，僅為10%左右；3)鉛鍋使用壽命短，壽命一般只有3 6個月；4)排煙損失大，煙氣帶走的顯熱損失高達50% 60% ；5)化學不完全燃燒損失高達20 % 30 %。

實用新型內容為解決以上問題和缺陷，本實用新型旨在提供一種蓄熱式熔鉛爐，以降低燃料消 耗、節約能源、合理控制爐內燃燒狀況、提高爐子的操作安全性能。本實用新型採用的技術方案是一種蓄熱式熔鉛爐，包括爐體、蓄熱式燃燒系統及燃燒自動控制系統，所述蓄熱式 燃燒系統主要由蓄熱式燃燒器、燃氣管路、排煙系統、供風系統組成，其中蓄熱式燃燒器成 對地安裝在爐體一側，燃氣管路的主管道經燃氣換向閥和兩個分支管道通往兩蓄熱式燃燒 器的蓄熱式燒嘴，蓄熱式燃燒器的蓄熱體分別經管道和三通閥與各自供風系統的鼓風機出 風管道、排煙系統的引風機吸菸管道相連接，由三通閥控制進氣或排煙。所述排煙系統由主排煙管路、輔助排煙管路、煙氣返回管路三部分組成，排煙管路 中煙氣由引風機抽出，直接排往煙 ，輔助排煙管路中煙氣直接由輔助煙道排出，不經過蓄 熱體，煙氣返回管路中煙氣由引風機抽出，又通過鼓風機進口返入爐內。所述鼓風機的供風管道上設有流量計、壓力表、差壓變送器、電動調節閥及手動 閥，燃氣管路的燃氣管上設有閘閥、眼睛閥、流量計、壓力表、蒸汽吹掃接口、差壓變送器及 電動調節閥。所述蓄熱式燃燒器的每個蓄熱式燒嘴都配備一個電子點火小燒嘴以及由紫外火 焰探測器和火焰繼電器等組成的火焰檢測安全保護裝置，蓄熱體採用氧化鋁陶瓷小球。所述爐體外部為鋼結構，主要由立柱、拉杆、爐殼及爐頂操作鋼平臺構成。[0015] 所述爐體外部呈方形，內部成圓形，圓心位置設計耐火澆注料鍋座用於支撐鍋體。[0016] 所述爐體內部設置導焰牆。[0017] 所述爐體底部設有排鉛口。[0018] 所述燃燒自動控制系統由可編程控制器和上位工控機組成，可編程控制器和上位機通訊連接，熔鉛爐的爐況信息檢測元件、控制元件與可編程控制器連接。[0019] 所述燃燒自動控制系統配置有現場操作箱，上位工控機為遠程操作，兩種方式能夠互相轉換。[0020] 所述兩個互相獨立的燃燒室指的是為了保證燃氣充分燃燒，同時避免火焰直接衝擊到坩堝上而設置的燃燒空間。[002、] 所述壓縮空氣系統指的是輸送及控制壓縮空氣的管道、閥門、儀表等裝置，用來提供壓縮空氣驅動儀表、閥門的動作，實現控制過程。[0022] 本實用新型蓄熱式熔鉛爐採用集爐內燃燒、流動、傳熱過程優化和餘熱回收為一體的蓄熱式燃燒技術，嚴格控制爐內氣體的熱物理化學性質，消除爐內局部高溫區，均勻爐膛溫度，優化爐內氣流運動，提高火焰充滿度，強化對流和輻射傳熱，降低排煙溫度，同時減少坩堝的燒損。


[0023] 圖l是本實用新型蓄熱式熔鉛爐的工作原理圖；[0024] 圖2是本實用新型蓄熱式熔鉛爐的結構簡圖。
具體實施方式
[0025] 下面結合實施例和附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。[0026] 附圖標記說明如下[0027] l一一爐體2一一鍋座[0028] 3一一坩堝4一一燃氣換向閥[0029] 5、5』一一燒嘴6、6』一一蓄熱體[0030] 7一一三通閥8一一鼓風機[0031] 9一一引風機lo一一輔助煙道[0032] 11一一返回煙道[0033] 如圖l所示，該蓄熱式熔鉛爐主要由爐體l、蓄熱式燃燒系統及燃燒自動控制系統構成，爐體l的外部為鋼結構，由立柱、拉杆、爐殼及爐頂操作鋼平臺等構成，爐體l外部呈方形，內部呈圓形，圓心位置設計耐火澆注料鍋座2用於支撐坩堝3，爐體內部設置導焰牆，有效組織爐內氣流，強化煙氣與鍋體的傳熱效果；爐體底部設有排鉛口，漏鉛能及時排出爐外；蓄熱式燃燒系統主要由蓄熱式燃燒器、燃氣管路、排煙系統、供風系統組成，其中蓄熱式燃燒器成對地安裝在爐體一側，能夠使燃燒更充分，最大限度的節約燃料，燃氣管路的主管道經燃氣換向閥4和兩個分支管道通往兩蓄熱式燃燒器的蓄熱式燒嘴5，燃氣換向閥4採用進口單驅動氣動執行器，驅動介質為壓縮空氣，加工精度高，密封性好，適應於含粉塵、焦油的非潔淨燃氣和頻繁動作的場合，使用壽命長，在突然停電或停壓縮空氣的時候，能在極短的時間內(1—2S)快速切斷燃氣的供應，提前制止惡性事故的發生；蓄熱式燃燒器的蓄熱體6分別經管道和三通閥7與各自供風系統鼓風機8的出風管道、排煙系統引風機9的吸 煙管道相連接，由三通閥7控制進氣或排煙，三通換向閥耐溫為200°C，切換間隔時間為1 2min/次，具有定時和強制換向功能，使用壽命長；排煙系統由主排煙管路、輔助排煙管路、 煙氣返回管路三部分組成，排煙管路中煙氣由引風機9抽出，直接排往煙 ，輔助排煙管路 中煙氣直接由輔助煙道10排出，不經過蓄熱體，主要起到緩解換向過程中爐壓劇烈波動的 作用，排煙量佔總煙量的10% -30%。輔助排煙管路的開度通過電動煙道閘板來調節，煙氣 返回管路中煙氣由引風機抽出，又通過返回煙道11由鼓風機進口返入爐內，起到降低助燃 空氣含氧量，抑制過高的火焰燃燒溫度，減少對鍋體燒損的作用。蓄熱式燃燒器的每個蓄熱式燒嘴都配備一個點火小燒嘴(即長明火)，用於低溫 大燒嘴的反覆啟動，保證系統正常運行，採用電子點火方式，能確保點火安全；火焰檢測安 全保護裝置主要由紫外火焰探測器和火焰繼電器等組成，用於對火焰的監視，當出現點火 失敗或者故障熄火時發出控制指令，切斷煤氣的供給；蓄熱體採用氧化鋁陶瓷小球，該蓄熱 體具有自清潔防塵防結渣、阻力小、便於拆下清洗、反覆使用等功能，蓄熱效率高，正常壽命 保證1年以上。鼓風機的供風管道上設有流量計、壓力表、差壓變送器、電動調節閥及手動閥，燃 氣管路的燃氣管上設有閘閥、眼睛閥、流量計、壓力表、差壓變送器及電動調節閥，對於使用 含有粉塵、焦油的非潔淨燃氣的場合，為了提高燃氣管上閥門的使用可靠性，在管道上裝有 蒸汽吹掃接口，定期對管內進行吹掃，清除焦油和粉塵，閘閥和眼睛閥用於燃氣的手動截止 切斷，電動調節閥用於燃氣流量的電動調節，流量孔板和差壓變送器用於燃氣流量的檢測， 壓力變送器用於燃氣壓力的檢測。燃燒自動控制系統採用進口可編程控制器(PLC)實現邏輯控制，同時配置了工控 機作為上位機，PLC和上位機進行通訊。控制核心和現場檢測、執行元件組成了 DCS控制系 統，溫度、壓力、流量、閥位等爐況信息被檢測元件採集，輸送到PLC，並在上位機上顯示。可 以顯示瞬時的數據，同時也可以顯示並記錄累計數據，通過軟體建立爐子的組態畫面，直觀 地反應爐子的運行狀況。同時可以在線調整爐子的運行參數，便捷地控制爐子運行，在控制 室內的上位機上操作為遠程操作，同時系統配置了現場操作箱，用於操作人員在現場的本 地操作。兩種方式可以互相轉換，便於生產實際的需要，系統設定了自動運行狀態和手動運 行兩種狀態。如圖2所示，當燒嘴5工作時，燒嘴5'起排煙及蓄熱作用；一段時間後進行切換， 燒嘴5'工作，燒嘴5起排煙及蓄熱作用。在工作過程中，1000°C的高溫煙氣通過輻射和對 流傳熱的方式在相當短的時間內迅速將熱量傳給蓄熱體6'，煙氣釋熱後溫度降至150°C 左右經四通閥排出；然後，通過切換，室溫下的空氣由相反方向進入燒嘴5'，蓄熱體6' 再以對流換熱為主的方式將熱量迅速傳給空氣，蓄熱體6'被冷卻，空氣被預熱到800°C以 上，預熱後的熱空氣進入爐膛後，由於高速噴射，形成一低壓區，抽引周圍低速或靜止的燃 燒產物形成一股含氧體積濃度大大低於21 %的貧氧高溫氣流，氣體燃料經噴嘴噴入爐內 後，與此高溫低氧氣流擴散混合，發生與傳統燃燒完全不同的高溫低氧燃燒。工作溫度不高 的三通閥以一定的頻率進行切換，通過這種方式可以連續地產生高溫空氣，實現高溫低氧 燃燒。這種燃燒技術的關鍵是高效(或稱極限)蓄熱(利用爐子排出廢氣的顯熱預熱燃
5燒用空氣，可使之達到800°C以上)和低氧(燃燒區氧濃度低至2 8%)燃燒。燃料在這 種高溫低氧氣氛中燃燒所形成的火焰與在傳統條件下燃燒所形成的火焰相比具有如下優佔.·節能和減排顯著節能30 %以上；·減少溫室氣體排放減排C0230%以上，NOx排放濃度降低到30 50ppm ；·爐膛溫度均勻性大大提高。本實用新型蓄熱式熔鉛爐與現有有熔鉛鍋相比，節能環保效果十分顯著1、節能經濟效益顯著，煤氣消耗大幅度降低，每噸鉛節約煤氣120m3(節約55%，見 表1)；2、熱效率大幅度提高，熱效率提高至50%左右；3、排煙熱損失大幅度減少，尾氣排出溫度降低至130 170°C ；4、燃燒完全程度提高，尾氣中CO含量低於50ppm ；5、環保效果顯著，大幅減少溫室氣體排放，C02排放量減少50%以上，尾氣NOX排 放濃度低於80ppm ；6、自動化控制水平提升，勞動強度降低，操作安全性提高；7、坩堝使用壽命延長1倍。表1蓄熱式熔鉛爐節能效益 本實用新型不局限於上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出 其他各種形式的產品。但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是與本實用新型相同或相 近似的技術方案，均在其保護範圍之內。
權利要求一種蓄熱式熔鉛爐，其特徵在於，包括爐體、蓄熱式燃燒系統及燃燒自動控制系統，所述蓄熱式燃燒系統主要由蓄熱式燃燒器、燃氣管路、排煙系統、供風系統組成，其中蓄熱式燃燒器成對地安裝在爐體一側，燃氣管路的主管道經燃氣換向閥和兩個分支管道通往兩蓄熱式燃燒器的蓄熱式燒嘴，蓄熱式燃燒器的蓄熱體分別經管道和三通閥與各自供風系統的鼓風機出風管道、排煙系統的引風機吸菸管道相連接，由三通閥控制進氣或排煙。
2.根據權利要求1所述的蓄熱式熔鉛爐，其特徵在於，所述排煙系統由主排煙管路、輔 助排煙管路、煙氣返回管路三部分組成，排煙管路中煙氣由引風機抽出，直接排往煙囪，輔 助排煙管路中煙氣直接由輔助煙道排出，不經過蓄熱體，煙氣返回管路中煙氣由引風機抽 出，又通過鼓風機進口返入爐內。
3.根據權利要求2所述的蓄熱式熔鉛爐，其特徵在於，所述鼓風機的供風管道上設有 流量計、壓力表、差壓變送器、電動調節閥及手動閥，燃氣管路的燃氣管上設有間閥、眼睛 閥、流量計、壓力表、蒸汽吹掃接口、差壓變送器及電動調節閥。
4.根據權利要求3所述的蓄熱式熔鉛爐，其特徵在於，所述蓄熱式燃燒器的每個蓄熱 式燒嘴都配備一個電子點火小燒嘴以及由紫外火焰探測器和火焰繼電器等組成的火焰檢 測安全保護裝置，蓄熱體採用氧化鋁陶瓷小球。
5.根據權利要求4所述的蓄熱式熔鉛爐，其特徵在於，所述爐體外部為鋼結構，主要由 立柱、拉杆、爐殼及爐頂操作鋼平臺構成。
6.根據權利要求5所述的蓄熱式熔鉛爐，其特徵在於，所述爐體外部呈方形，內部成圓 形，圓心位置設計耐火澆注料鍋座用於支撐鍋體。
7.根據權利要求6所述的蓄熱式熔鉛爐，其特徵在於，所述爐體內部設置導焰牆。
8.根據權利要求7所述的蓄熱式熔鉛爐，其特徵在於，所述爐體底部設有排鉛口。
9.根據權利要求1至7任一所述的蓄熱式熔鉛爐，其特徵在於，所述燃燒自動控制系統 由可編程控制器和上位工控機組成，可編程控制器和上位機通訊連接，熔鉛爐的爐況信息 檢測元件、控制元件與可編程控制器連接。
10.根據權利要求9所述的蓄熱式熔鉛爐，其特徵在於，所述燃燒自動控制系統配置有 現場操作箱，上位工控機為遠程操作，兩種方式能夠互相轉換。
專利摘要本實用新型公開了一種蓄熱式熔鉛爐，包括爐體、蓄熱式燃燒系統及燃燒自動控制系統，蓄熱式燃燒系統主要由蓄熱式燃燒器、燃氣管路、排煙系統、供風系統組成，其中蓄熱式燃燒器成對地安裝在爐體一側，燃氣管路的主管道經燃氣換向閥和兩個分支管道通往兩蓄熱式燃燒器的蓄熱式燒嘴，蓄熱式燃燒器的蓄熱體分別經管道和三通閥與各自供風系統的鼓風機出風管道、排煙系統的引風機吸菸管道相連接，由三通閥控制進氣或排煙。本實用新型能降低燃料消耗、節約能源、合理控制爐內燃燒狀況、提高爐子的操作安全性能。
文檔編號F23D14/48GK201653133SQ20102016951
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月26日 優先權日2010年4月26日
發明者夏中衛, 康明紅, 張新根, 李培華, 汪洋洋 申請人:株洲火炬工業爐有限責任公司