一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，屬于冶金鑄造設(shè)備。其包括爐體，爐體的下部設(shè)有碳素墊層，碳素墊層作為支撐金屬爐料的爐床替代爐柵，又為熔化后的金屬液過熱和增碳，在碳素墊層的上方設(shè)有燃?xì)鉄欤細(xì)鉄爝B通大風(fēng)箱的出口，在燃?xì)鉄煜路健⑻妓貕|層下部位置設(shè)有富氧風(fēng)口，富氧風(fēng)口連通小風(fēng)箱出口，大風(fēng)箱和小風(fēng)箱的進(jìn)口均與熱風(fēng)管相接；熱風(fēng)管上設(shè)有進(jìn)氧口；碳素墊層的下部設(shè)有熔化金屬液出口，該出口與前爐相接；爐體底部設(shè)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(nèi)各部件。本實用新型通過燃?xì)馀c氧氣的混合燃燒，可使熔化鐵水達(dá)到適宜澆鑄的溫度，且鐵水中碳、硅、錳、硫、磷等元素?zé)龘p低。
【專利說明】一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，屬于冶金鑄造設(shè)備結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)鑄造冶金行業(yè)熔煉鐵水設(shè)備主要采用中頻爐、燃焦沖天爐以及小高爐。小高爐污染重、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(fā)展；燃焦沖天爐出鐵量大、成本低，但污染嚴(yán)重不利于環(huán)保，增加除塵設(shè)備會導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升，且焦炭為不可再生能源，逐漸面臨被國家產(chǎn)業(yè)政策所取締。
[0003]天然氣做為清潔能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)焦炭用于熔煉是未來發(fā)展趨勢，但目前研究應(yīng)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?xì)馊蹮挔t，為解決鐵水溫度低，采用雙熔煉一體爐或者分體爐，但這種爐子實際生產(chǎn)應(yīng)用很少，其生產(chǎn)成本高，易發(fā)生安全事故，難以得到推廣。此類設(shè)備通常采用水冷爐柵支撐金屬爐料，燒嘴在爐柵的下方產(chǎn)生一個燃燒室，冷卻水通過爐柵使其降溫，達(dá)到保護(hù)爐柵的目的。這種設(shè)計存在幾個致命的問題，第一，無法避免生產(chǎn)中發(fā)生爐柵內(nèi)冷卻水泄漏問題，一旦冷卻水泄漏，遇到高溫鐵水會產(chǎn)生炸膛事故，非常危險。第二，爐柵水管結(jié)垢問題得不到真正解決，對循環(huán)水酸堿度要求很高。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(fèi)。第四，水冷爐柵會造成融化的鐵水降溫，導(dǎo)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(fèi)資源,增加生產(chǎn)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的發(fā)明目的在于解決上述已有技術(shù)存在的不安全因素多、維修困難、生產(chǎn)成本高等諸多不足，提供一種實用、安全、節(jié)能的熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐。
[0005]本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0006]一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，包括頂部的火花補(bǔ)集器1、安裝在火花補(bǔ)集器下方的管式換熱器3、設(shè)在火花補(bǔ)集器下方的爐體7，爐體的內(nèi)部設(shè)有爐襯18，其特別之處在于爐體7的下部設(shè)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，又可為熔化后的金屬液進(jìn)行過熱和增碳，在碳素墊層的上方設(shè)有燃?xì)鉄?0，燃?xì)鉄焱ㄟ^管路連通大風(fēng)箱的出口，在燃?xì)鉄煜路?、碳素墊層下部位置設(shè)有富氧風(fēng)口 11，富氧風(fēng)口連通小風(fēng)箱出口，大風(fēng)箱和小風(fēng)箱的進(jìn)口均與熱風(fēng)管6相接；熱風(fēng)管上設(shè)有進(jìn)氧口 19 ;碳素墊層的下部設(shè)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，然后從出鐵口 14排到活動爐包里進(jìn)行澆鑄；爐體底部設(shè)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(nèi)各部件。
[0007]所述進(jìn)氧口 19的下方管路上裝有氧含量分析儀23，監(jiān)控富氧空氣的數(shù)值，方便在鑄造生產(chǎn)過程中時刻監(jiān)控富氧風(fēng)的氧濃度在合理范圍內(nèi)，控制天然氣的燃燒情況。
[0008]本實用新型的一種改進(jìn)方案是燃?xì)鉄煊么箫L(fēng)箱上裝有氧含量分析儀23，用于監(jiān)控富氧空氣的數(shù)值。
[0009]本實用新型的另一種改進(jìn)方案是風(fēng)口用小風(fēng)箱上裝有氧含量分析儀23，用于監(jiān)控富氧空氣的數(shù)值。
[0010]所述碳素墊層17為采用粒度40-180mm的碳塊或陶瓷球均勻堆積而成，碳塊和陶瓷球的熱強(qiáng)度要求要高于GB/T4000-2008《焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度試驗方法》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，焦炭反應(yīng)性CRI及反應(yīng)后強(qiáng)度CSR的重復(fù)性，不得超過下列數(shù)值:CR1:r<2.4% CSR:r ^ 3.2%。
[0011]所述碳素墊層17還可采用粒度為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(qiáng)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(nèi)滯留足夠時間，增加過熱時間，提高金屬液的溫度。而傳統(tǒng)的采用爐柵的熔煉爐，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(jìn)鐵的冶金反應(yīng)，防止鐵液被過度氧化。
[0013]所述燃?xì)鉄?0的數(shù)量依據(jù)爐體噸位不同設(shè)置，燃?xì)鉄煸O(shè)置在風(fēng)口 11的上方，風(fēng)口 11依據(jù)燃?xì)鉄斓臄?shù)量配合設(shè)置，以保證天然氣有良好的燃燒效果。
[0014]所述燃?xì)鉄?0的數(shù)量依據(jù)爐體噸位不同設(shè)置3-8個，燃?xì)鉄煸O(shè)置在風(fēng)口 11的上方，風(fēng)口 11依據(jù)燃?xì)鉄斓臄?shù)量配合設(shè)置6-12個。
[0015]所述燃?xì)鉄?0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?xì)鉄斐隹诒欢氯?，又可使碳素墊層發(fā)熱區(qū)燃燒不留死角，使?fàn)t膛溫度更均衡。
[0016]所述進(jìn)氧口 19伸入熱風(fēng)管內(nèi)，其末端段軸向與熱風(fēng)管軸向平行，末端段開有霧化孔，末端口氧氣流動方向與熱風(fēng)管中氣體流動方向一致。
[0017]所述管式換熱器3的冷風(fēng)管設(shè)在管式換熱器下部，熱風(fēng)管出口設(shè)在管式換熱器上部，這種結(jié)構(gòu)使換熱風(fēng)管受熱均勻，底部風(fēng)管不易短時間燒穿漏風(fēng)，從而延長換熱器的壽命，換熱風(fēng)管如果漏風(fēng)容易造成燃?xì)鉄祜L(fēng)壓降低，殘余可燃?xì)怏w如果在爐膛集聚，會有爆炸的危險。這種進(jìn)風(fēng)方式可以采用普通碳鋼管，替代不銹鋼管作為換熱器管主要材料，節(jié)省材料成本。
[0018]本實用新型的一種改進(jìn)為在爐膛爐襯18頂部位置設(shè)置V形護(hù)板，V形護(hù)板材料為鐵板或者鐵磚，這種結(jié)構(gòu)一是可有效保護(hù)原料投放時對耐火爐襯的沖擊，二是防止?fàn)t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(fēng)箱和小風(fēng)箱入口位置均安裝電動調(diào)節(jié)閥或者手動風(fēng)閥，方便的調(diào)節(jié)風(fēng)量。
[0020]風(fēng)口的封蓋設(shè)計有觀察孔，通過觀察孔可隨時觀測爐膛內(nèi)的燃燒情況。
[0021]本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單緊湊，布局合理，通過燃?xì)馀c氧氣的混合燃燒，可使熔化金屬液溫度達(dá)到適宜澆鑄的溫度范圍，克服了國外燃?xì)鉅t熔煉技術(shù)的弊端，節(jié)能環(huán)保，推動產(chǎn)業(yè)升級。鐵水中碳、硅、錳、硫、磷等元素?zé)龘p低，鐵水成分相比傳統(tǒng)燃焦沖天爐不增磷不增硫，鐵水石墨形態(tài)排列A態(tài)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(huán)保要求，廠區(qū)生產(chǎn)環(huán)境好，工人免受有毒氣體的侵害。節(jié)省傳統(tǒng)燃焦?fàn)t子必須采用的布袋除塵的成本，節(jié)省傳統(tǒng)焦炭堆放所占用的場地面積。
[0022]本實用新型的熔煉爐可用于灰鐵鑄造、球鐵鑄造和瑪鋼鑄造，以及非金屬熔化領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1:為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2:為熱風(fēng)管與加氧口安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖中:1、火花捕集器，2、加料口，3、管式換熱器，4、進(jìn)風(fēng)管，5、鼓風(fēng)機(jī)，6、熱風(fēng)管，7、豎爐爐體，8、斜行護(hù)板，9、小風(fēng)箱，10、天然氣燒嘴，11、風(fēng)口，12、活動爐缸，13、前爐，14、出鐵口，15、航軌，16、大風(fēng)箱，17、碳素墊層，18、爐襯，19、進(jìn)氧口，20、風(fēng)閥，21、氧氣閥組，22、燃?xì)忾y組，23、氧含量分析儀，24、污水口。

【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(gòu)成進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0027]實施例1
[0028]本實施例的熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，如附圖1所示，包括頂部的火花補(bǔ)集器1、安裝在火花補(bǔ)集器下方的管式換熱器3、設(shè)在火花補(bǔ)集器下方的爐體7，爐體的內(nèi)部設(shè)有爐襯18，爐體7的下部設(shè)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，又可為熔化后的金屬液進(jìn)行過熱和增碳，在碳素墊層的上方設(shè)有燃?xì)鉄?0，燃?xì)鉄焱ㄟ^管路連通大風(fēng)箱的出口，在燃?xì)鉄煜路?、碳素墊層下部位置設(shè)有富氧風(fēng)口 11，富氧風(fēng)口連通風(fēng)口用小風(fēng)箱出口，大風(fēng)箱和小風(fēng)箱的進(jìn)口均與熱風(fēng)管6相接；熱風(fēng)管上設(shè)有進(jìn)氧口 19 ;碳素墊層的下部設(shè)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，然后從出鐵口 14排到活動爐包里進(jìn)行澆鑄；爐體底部設(shè)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(nèi)各部件?；鸹ㄑa(bǔ)集器下部設(shè)有污水口 24。
[0029]燃?xì)鉄煊么箫L(fēng)箱上裝有氧含量分析儀23，監(jiān)控富氧空氣的數(shù)值，方便在鑄造生產(chǎn)過程中時刻監(jiān)控富氧風(fēng)的氧濃度在合理范圍內(nèi)，控制天然氣的燃燒情況。
[0030]碳素墊層17為采用粒度100-160mm的碳塊均勻堆積而成，碳塊反應(yīng)性CRI及反應(yīng)后強(qiáng)度CSR的重復(fù)性，不得超過下列數(shù)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(nèi)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(jìn)鐵的冶金反應(yīng)，防止鐵液被過度氧化。
[0031]燃?xì)鉄?0的數(shù)量依據(jù)爐體噸位設(shè)置為4個，燃?xì)鉄煸O(shè)置在風(fēng)口 11的上方，風(fēng)口 11依據(jù)燃?xì)鉄斓臄?shù)量配合設(shè)置為8個，以保證天然氣有良好的燃燒效果。燃?xì)鉄?0與風(fēng)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?xì)鉄斐隹诒欢氯挚墒固妓貕|層發(fā)熱區(qū)燃燒不留死角，使?fàn)t膛溫度更均衡。
[0032]進(jìn)氧口 19伸入熱風(fēng)管內(nèi)，其末端段軸向與熱風(fēng)管軸向平行，末端段開有霧化孔，末端口氧氣流動方向與熱風(fēng)管中氣體流動方向一致。
[0033]管式換熱器3的冷風(fēng)管設(shè)在管式換熱器下部，熱風(fēng)管出口設(shè)在管式換熱器上部，這種結(jié)構(gòu)使換熱風(fēng)管受熱均勻，底部風(fēng)管不易短時間燒穿漏風(fēng)，從而延長換熱器的壽命，換熱風(fēng)管如果漏風(fēng)容易造成燃?xì)鉄祜L(fēng)壓降低，殘余可燃?xì)怏w如果在爐膛集聚，會有爆炸的危險。這種進(jìn)風(fēng)方式可以采用普通碳鋼管，替代不銹鋼管作為換熱器管主要材料，節(jié)省材料成本。
[0034]爐膛爐襯18頂部位置設(shè)置V形護(hù)板，V形護(hù)板材料為鐵板或者鐵磚，這種結(jié)構(gòu)一是可有效保護(hù)原料投放時對耐火爐襯的沖擊，二是防止?fàn)t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(fēng)箱和小風(fēng)箱入口位置均安裝電動調(diào)節(jié)閥或者手動風(fēng)閥，方便的調(diào)節(jié)風(fēng)量。
[0036]風(fēng)口的封蓋設(shè)計有觀察孔，通過觀察孔可隨時觀測爐膛內(nèi)的燃燒情況。
[0037]熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐工作過程:加料口上方設(shè)有管式換熱器，換熱器上方設(shè)有一臺火花捕集器用于捕捉鼓風(fēng)產(chǎn)生的粉塵；大、小風(fēng)箱分別給燒嘴和風(fēng)口供風(fēng)，進(jìn)出風(fēng)量用蝶閥分別控制。鼓風(fēng)機(jī)5通過管式換熱器3將冷風(fēng)加熱，在熱風(fēng)管上加裝純氧混合裝置，使普通風(fēng)變成富氧風(fēng)，富氧風(fēng)經(jīng)過風(fēng)閥20分配給燃?xì)鉄?0和風(fēng)口 11 ;燃?xì)飧谎躏L(fēng)產(chǎn)生的高溫給爐料預(yù)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(fēng)口富氧風(fēng)的作用下產(chǎn)生高溫，給經(jīng)過液滴進(jìn)行過熱并增碳，過熱液滴繼續(xù)下行，通過過橋被引至前爐貯存起來，鐵水最后前爐13放熔化水，排到活動爐包里進(jìn)行澆鑄。燃?xì)忾y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(yè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，做到安全生產(chǎn)。爐膛爐壁設(shè)計有熱電偶和壓力表，通過PLC自動識別和控制，真正達(dá)到無人值守自動生產(chǎn)。
[0038]上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并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(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，包括頂部的火花補(bǔ)集器(I)、安裝在火花補(bǔ)集器下方的管式換熱器(3)、設(shè)在火花補(bǔ)集器下方的爐體(7)，爐體的內(nèi)部設(shè)有爐襯(18)，其特別之處在于爐體(7)的下部設(shè)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，又可為熔化后的金屬液進(jìn)行過熱和增碳，在碳素墊層的上方設(shè)有燃?xì)鉄?10)，燃?xì)鉄焱ㄟ^管路連通大風(fēng)箱的出口，在燃?xì)鉄煜路?、碳素墊層下部位置設(shè)有富氧風(fēng)口(11)，富氧風(fēng)口連通風(fēng)口用小風(fēng)箱出口，大風(fēng)箱和小風(fēng)箱的進(jìn)口均與熱風(fēng)管(6)相接；熱風(fēng)管上設(shè)有進(jìn)氧口( 19);碳素墊層的下部設(shè)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，然后從出鐵口(14)排到活動爐包里進(jìn)行澆鑄；爐體底部設(shè)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(nèi)各部件。
2.按照權(quán)利要求1所述一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，其特征在于所述進(jìn)氧口(19)的下方管路上、或燃?xì)鉄煊么箫L(fēng)箱上、或風(fēng)口用小風(fēng)箱上裝有氧含量分析儀(23)。
3.按照權(quán)利要求1所述一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，其特征在于所述碳素墊層(17)為采用粒度40-180mm的碳塊或陶瓷球均勻堆積而成，碳塊和陶瓷球的熱強(qiáng)度要求CRI:r ( 2.4% CSR:r ( 3.2%。
4.按照權(quán)利要求1所述一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，其特征在于所述碳素墊層(17)還可采用粒度為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(qiáng)度要求CRI:r ( 2.4% CSR:r ^ 3.2%。
5.按照權(quán)利要求1所述一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，其特征在于所述碳素墊層(17)的厚度要求為600-2400_。
6.按照權(quán)利要求1所述一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，其特征在于所述燃?xì)鉄?10 )的數(shù)量依據(jù)爐體噸位不同設(shè)置，燃?xì)鉄煸O(shè)置在風(fēng)口( 11)的上方，風(fēng)口( 11)依據(jù)燃?xì)鉄斓臄?shù)量配合設(shè)置。
7.按照權(quán)利要求1所述一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，其特征在于所述燃?xì)鉄?10)的安裝角度與水平方向呈5-15度下傾角。
8.按照權(quán)利要求1所述一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，其特征在于所述進(jìn)氧口(19)伸入熱風(fēng)管內(nèi)，其末端段軸向與熱風(fēng)管軸向平行，末端段開有霧化孔，末端口氧氣流動方向與熱風(fēng)管中氣體流動方向一致。
9.按照權(quán)利要求1所述一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，其特征在于所述管式換熱器(3 )的冷風(fēng)管設(shè)在管式換熱器下部，熱風(fēng)管出口設(shè)在管式換熱器上部。
10.按照權(quán)利要求1所述一種熱風(fēng)富氧燃?xì)夤?jié)能環(huán)保熔煉豎爐，其特征在于所述爐膛爐襯(18)頂部位置設(shè)有V形護(hù)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(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】王旭光 申請人:王旭光