一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐的製作方法
2023-05-17 05:19:56
一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，屬於冶金鑄造設備。其包括爐體，爐體的下部設有碳素墊層，碳素墊層作為支撐金屬爐料的爐床替代爐柵，又為熔化後的金屬液過熱和增碳，在碳素墊層的上方設有燃氣燒嘴，燃氣燒嘴連通大風箱的出口，在燃氣燒嘴下方、碳素墊層下部位置設有富氧風口，富氧風口連通小風箱出口，大風箱和小風箱的進口均與熱風管相接；熱風管上設有進氧口；碳素墊層的下部設有熔化金屬液出口，該出口與前爐相接；爐體底部設有帶航軌的活動爐缸，活動爐缸可從爐體底部移出，方便維修爐體內各部件。本實用新型通過燃氣與氧氣的混合燃燒，可使熔化鐵水達到適宜澆鑄的溫度，且鐵水中碳、矽、錳、硫、磷等元素燒損低。
【專利說明】一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，屬於冶金鑄造設備結構【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，國內鑄造冶金行業熔煉鐵水設備主要採用中頻爐、燃焦沖天爐以及小高爐。小高爐汙染重、效率低，基本被政府取締；中頻爐對原料鐵形狀大小要求高，出鐵水量少，耗能巨大難以發展；燃焦沖天爐出鐵量大、成本低，但汙染嚴重不利於環保，增加除塵設備會導致生產成本上升，且焦炭為不可再生能源，逐漸面臨被國家產業政策所取締。
[0003]天然氣做為清潔能源代替傳統焦炭用於熔煉是未來發展趨勢，但目前研究應用受阻，究其原因主要是鐵水中五大元素氧化燒損厲害，溫度低(1250-135(TC)不適合澆鑄要求。國外有類似燃氣熔煉爐，為解決鐵水溫度低，採用雙熔煉一體爐或者分體爐，但這種爐子實際生產應用很少，其生產成本高，易發生安全事故，難以得到推廣。此類設備通常採用水冷爐柵支撐金屬爐料，燒嘴在爐柵的下方產生一個燃燒室，冷卻水通過爐柵使其降溫，達到保護爐柵的目的。這種設計存在幾個致命的問題，第一，無法避免生產中發生爐柵內冷卻水洩漏問題，一旦冷卻水洩漏，遇到高溫鐵水會產生炸膛事故，非常危險。第二，爐柵水管結垢問題得不到真正解決，對循環水酸鹼度要求很高。第三，爐柵更換維修很麻煩，每次更換需要拆除爐襯，造成耐火材料及人工的極大浪費。第四，水冷爐柵會造成融化的鐵水降溫，導致鐵水流不出爐缸，造成凍爐事故，從而使整套熔煉爐報廢。第五，冷卻水泵必須是雙備份，浪費資源,增加生產成本。
【發明內容】
[0004]本實用新型的發明目的在於解決上述已有技術存在的不安全因素多、維修困難、生產成本高等諸多不足，提供一種實用、安全、節能的熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐。
[0005]本實用新型是通過以下技術方案來實現的:
[0006]一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，包括頂部的火花補集器1、安裝在火花補集器下方的管式換熱器3、設在火花補集器下方的爐體7，爐體的內部設有爐襯18，其特別之處在於爐體7的下部設有碳素墊層17，碳素墊層作為支撐金屬爐料的爐床，既可替代爐柵，又可為熔化後的金屬液進行過熱和增碳，在碳素墊層的上方設有燃氣燒嘴10，燃氣燒嘴通過管路連通大風箱的出口，在燃氣燒嘴下方、碳素墊層下部位置設有富氧風口 11，富氧風口連通小風箱出口，大風箱和小風箱的進口均與熱風管6相接；熱風管上設有進氧口 19 ;碳素墊層的下部設有熔化金屬液出口，該出口與前爐13相接，熔化金屬液通過過橋被引至前爐貯存起來，然後從出鐵口 14排到活動爐包裡進行澆鑄；爐體底部設有帶航軌15的活動爐缸12，活動爐缸可從爐體底部移出，方便維修爐體內各部件。
[0007]所述進氧口 19的下方管路上裝有氧含量分析儀23，監控富氧空氣的數值，方便在鑄造生產過程中時刻監控富氧風的氧濃度在合理範圍內，控制天然氣的燃燒情況。
[0008]本實用新型的一種改進方案是燃氣燒嘴用大風箱上裝有氧含量分析儀23，用於監控富氧空氣的數值。
[0009]本實用新型的另一種改進方案是風口用小風箱上裝有氧含量分析儀23，用於監控富氧空氣的數值。
[0010]所述碳素墊層17為採用粒度40-180mm的碳塊或陶瓷球均勻堆積而成，碳塊和陶瓷球的熱強度要求要高於GB/T4000-2008《焦炭反應性及反應後強度試驗方法》規定的標準，焦炭反應性CRI及反應後強度CSR的重複性，不得超過下列數值:CR1:r<2.4% CSR:r ^ 3.2%。
[0011]所述碳素墊層17還可採用粒度為40-180mm的碳塊與粒度為40_180mm的陶瓷球均勻混合堆積而成，二者的重量比為40%-80%:20%-60%，碳塊和陶瓷球的熱強度要求CRI:r ^ 2.4% CSR:r ( 3.2%。
[0012]所述碳素墊層17的厚度要求為600-2400mm，以保證融化的金屬液在碳素墊層內滯留足夠時間，增加過熱時間，提高金屬液的溫度。而傳統的採用爐柵的熔煉爐，其金屬液滴落速度快，溫度下降速度快。同時碳素墊層可為金屬鐵液增碳，促進鐵的冶金反應，防止鐵液被過度氧化。
[0013]所述燃氣燒嘴10的數量依據爐體噸位不同設置，燃氣燒嘴設置在風口 11的上方，風口 11依據燃氣燒嘴的數量配合設置，以保證天然氣有良好的燃燒效果。
[0014]所述燃氣燒嘴10的數量依據爐體噸位不同設置3-8個，燃氣燒嘴設置在風口 11的上方，風口 11依據燃氣燒嘴的數量配合設置6-12個。
[0015]所述燃氣燒嘴10的安裝角度與水平方向呈5-15度下傾角，此角度既可避免燃氣燒嘴出口被堵塞，又可使碳素墊層發熱區燃燒不留死角，使爐膛溫度更均衡。
[0016]所述進氧口 19伸入熱風管內，其末端段軸向與熱風管軸向平行，末端段開有霧化孔，末埠氧氣流動方向與熱風管中氣體流動方向一致。
[0017]所述管式換熱器3的冷風管設在管式換熱器下部，熱風管出口設在管式換熱器上部，這種結構使換熱風管受熱均勻，底部風管不易短時間燒穿漏風，從而延長換熱器的壽命，換熱風管如果漏風容易造成燃氣燒嘴風壓降低，殘餘可燃氣體如果在爐膛集聚，會有爆炸的危險。這種進風方式可以採用普通碳鋼管，替代不鏽鋼管作為換熱器管主要材料，節省材料成本。
[0018]本實用新型的一種改進為在爐膛爐襯18頂部位置設置V形護板，V形護板材料為鐵板或者鐵磚，這種結構一是可有效保護原料投放時對耐火爐襯的衝擊，二是防止爐襯頂部堆積殘料塊，如果殘料塊向外墜落容易傷人。
[0019]在大風箱和小風箱入口位置均安裝電動調節閥或者手動風閥，方便的調節風量。
[0020]風口的封蓋設計有觀察孔，通過觀察孔可隨時觀測爐膛內的燃燒情況。
[0021]本實用新型結構設計簡單緊湊，布局合理，通過燃氣與氧氣的混合燃燒，可使熔化金屬液溫度達到適宜澆鑄的溫度範圍，克服了國外燃氣爐熔煉技術的弊端，節能環保，推動產業升級。鐵水中碳、矽、錳、硫、磷等元素燒損低，鐵水成分相比傳統燃焦沖天爐不增磷不增硫，鐵水石墨形態排列A態多，鐵水流動性較好。外排氣體無黑煙無粉塵，硫化物和氮氧化合物排放符合環保要求，廠區生產環境好，工人免受有毒氣體的侵害。節省傳統燃焦爐子必須採用的布袋除塵的成本，節省傳統焦炭堆放所佔用的場地面積。
[0022]本實用新型的熔煉爐可用於灰鐵鑄造、球鐵鑄造和瑪鋼鑄造，以及非金屬熔化領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1:為本實用新型結構示意圖；
[0024]圖2:為熱風管與加氧口安裝結構示意圖；
[0025]圖中:1、火花捕集器，2、加料口，3、管式換熱器，4、進風管，5、鼓風機，6、熱風管，7、豎爐爐體，8、斜行護板，9、小風箱，10、天然氣燒嘴，11、風口，12、活動爐缸，13、前爐，14、出鐵口，15、航軌，16、大風箱，17、碳素墊層，18、爐襯，19、進氧口，20、風閥，21、氧氣閥組，22、燃氣閥組，23、氧含量分析儀，24、汙水口。
【具體實施方式】
[0026]以下參照附圖，給出本實用新型的【具體實施方式】，用來對本實用新型的構成進行進一步說明。
[0027]實施例1
[0028]本實施例的熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，如附圖1所示，包括頂部的火花補集器1、安裝在火花補集器下方的管式換熱器3、設在火花補集器下方的爐體7，爐體的內部設有爐襯18，爐體7的下部設有碳素墊層17，碳素墊層作為支撐金屬爐料的爐床，既可替代爐柵，又可為熔化後的金屬液進行過熱和增碳，在碳素墊層的上方設有燃氣燒嘴10，燃氣燒嘴通過管路連通大風箱的出口，在燃氣燒嘴下方、碳素墊層下部位置設有富氧風口 11，富氧風口連通風口用小風箱出口，大風箱和小風箱的進口均與熱風管6相接；熱風管上設有進氧口 19 ;碳素墊層的下部設有熔化金屬液出口，該出口與前爐13相接，熔化金屬液通過過橋被引至前爐貯存起來，然後從出鐵口 14排到活動爐包裡進行澆鑄；爐體底部設有帶航軌15的活動爐缸12，活動爐缸可從爐體底部移出，方便維修爐體內各部件。火花補集器下部設有汙水口 24。
[0029]燃氣燒嘴用大風箱上裝有氧含量分析儀23，監控富氧空氣的數值，方便在鑄造生產過程中時刻監控富氧風的氧濃度在合理範圍內，控制天然氣的燃燒情況。
[0030]碳素墊層17為採用粒度100-160mm的碳塊均勻堆積而成，碳塊反應性CRI及反應後強度CSR的重複性，不得超過下列數值:CRI:r ( 2.4% CSR:r ( 3.2%碳素墊層17的厚度為為1500mm,以保證融化的金屬液在碳素墊層內滯留足夠時間,增加過熱時間,提高金屬液的溫度。同時碳素墊層可為金屬鐵液增碳，促進鐵的冶金反應，防止鐵液被過度氧化。
[0031]燃氣燒嘴10的數量依據爐體噸位設置為4個，燃氣燒嘴設置在風口 11的上方，風口 11依據燃氣燒嘴的數量配合設置為8個，以保證天然氣有良好的燃燒效果。燃氣燒嘴10與風口 11的安裝角度與水平方向呈10度下傾角，此角度既可避免燃氣燒嘴出口被堵塞，又可使碳素墊層發熱區燃燒不留死角，使爐膛溫度更均衡。
[0032]進氧口 19伸入熱風管內，其末端段軸向與熱風管軸向平行，末端段開有霧化孔，末埠氧氣流動方向與熱風管中氣體流動方向一致。
[0033]管式換熱器3的冷風管設在管式換熱器下部，熱風管出口設在管式換熱器上部，這種結構使換熱風管受熱均勻，底部風管不易短時間燒穿漏風，從而延長換熱器的壽命，換熱風管如果漏風容易造成燃氣燒嘴風壓降低，殘餘可燃氣體如果在爐膛集聚，會有爆炸的危險。這種進風方式可以採用普通碳鋼管，替代不鏽鋼管作為換熱器管主要材料，節省材料成本。
[0034]爐膛爐襯18頂部位置設置V形護板，V形護板材料為鐵板或者鐵磚，這種結構一是可有效保護原料投放時對耐火爐襯的衝擊，二是防止爐襯頂部堆積殘料塊，如果殘料塊向外墜落容易傷人。
[0035]在大風箱和小風箱入口位置均安裝電動調節閥或者手動風閥，方便的調節風量。
[0036]風口的封蓋設計有觀察孔，通過觀察孔可隨時觀測爐膛內的燃燒情況。
[0037]熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐工作過程:加料口上方設有管式換熱器，換熱器上方設有一臺火花捕集器用於捕捉鼓風產生的粉塵；大、小風箱分別給燒嘴和風口供風，進出風量用蝶閥分別控制。鼓風機5通過管式換熱器3將冷風加熱，在熱風管上加裝純氧混合裝置，使普通風變成富氧風，富氧風經過風閥20分配給燃氣燒嘴10和風口 11 ;燃氣跟富氧風產生的高溫給爐料預熱和加熱，固體爐料熔化滴落到碳素墊層17上，碳素墊層在風口富氧風的作用下產生高溫，給經過液滴進行過熱並增碳，過熱液滴繼續下行，通過過橋被引至前爐貯存起來，鐵水最後前爐13放熔化水，排到活動爐包裡進行澆鑄。燃氣閥組22和氧氣閥組21是由快切閥和減壓閥，單向閥，手動蝶閥，過濾器，渦街流量計，高低壓表，電動蝶閥組成，按照國家工業設計標準設計，做到安全生產。爐膛爐壁設計有熱電偶和壓力表，通過PLC自動識別和控制，真正達到無人值守自動生產。
[0038]上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，包括頂部的火花補集器(I)、安裝在火花補集器下方的管式換熱器(3)、設在火花補集器下方的爐體(7)，爐體的內部設有爐襯(18)，其特別之處在於爐體(7)的下部設有碳素墊層(17)，碳素墊層作為支撐金屬爐料的爐床，既可替代爐柵，又可為熔化後的金屬液進行過熱和增碳，在碳素墊層的上方設有燃氣燒嘴(10)，燃氣燒嘴通過管路連通大風箱的出口，在燃氣燒嘴下方、碳素墊層下部位置設有富氧風口(11)，富氧風口連通風口用小風箱出口，大風箱和小風箱的進口均與熱風管(6)相接；熱風管上設有進氧口( 19);碳素墊層的下部設有熔化金屬液出口，該出口與前爐(13)相接，熔化金屬液通過過橋被引至前爐貯存起來，然後從出鐵口(14)排到活動爐包裡進行澆鑄；爐體底部設有帶航軌(15)的活動爐缸(12)，活動爐缸可從爐體底部移出，方便維修爐體內各部件。
2.按照權利要求1所述一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，其特徵在於所述進氧口(19)的下方管路上、或燃氣燒嘴用大風箱上、或風口用小風箱上裝有氧含量分析儀(23)。
3.按照權利要求1所述一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，其特徵在於所述碳素墊層(17)為採用粒度40-180mm的碳塊或陶瓷球均勻堆積而成，碳塊和陶瓷球的熱強度要求CRI:r ( 2.4% CSR:r ( 3.2%。
4.按照權利要求1所述一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，其特徵在於所述碳素墊層(17)還可採用粒度為40-180mm的碳塊與粒度為40_180mm的陶瓷球均勻混合堆積而成，二者的重量比為40%-80%:20%-60%，碳塊和陶瓷球的熱強度要求CRI:r ( 2.4% CSR:r ^ 3.2%。
5.按照權利要求1所述一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，其特徵在於所述碳素墊層(17)的厚度要求為600-2400_。
6.按照權利要求1所述一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，其特徵在於所述燃氣燒嘴(10 )的數量依據爐體噸位不同設置，燃氣燒嘴設置在風口( 11)的上方，風口( 11)依據燃氣燒嘴的數量配合設置。
7.按照權利要求1所述一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，其特徵在於所述燃氣燒嘴(10)的安裝角度與水平方向呈5-15度下傾角。
8.按照權利要求1所述一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，其特徵在於所述進氧口(19)伸入熱風管內，其末端段軸向與熱風管軸向平行，末端段開有霧化孔，末埠氧氣流動方向與熱風管中氣體流動方向一致。
9.按照權利要求1所述一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，其特徵在於所述管式換熱器(3 )的冷風管設在管式換熱器下部，熱風管出口設在管式換熱器上部。
10.按照權利要求1所述一種熱風富氧燃氣節能環保熔煉豎爐，其特徵在於所述爐膛爐襯(18)頂部位置設有V形護板。
【文檔編號】F27B1/16GK203980868SQ201420438695
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2014年8月6日
【發明者】王旭光 申請人:王旭光