[发明专利]直燃式热风冲天炉

说明书

本发明涉及一种铁或钢的冶炼，特别是涉及一种以焦碳为燃料进行生铁和铸铁件生产的直燃式热风冲天炉。

在铸造生产中，普通冲天炉是将生铁熔化为铁液以生产铸铁件的一种专门设备。目前，90％以上的铸铁件是通过冲天炉重熔生铁进行生产的。绝大多数铸件的生产路线为：铁矿石→高炉→生铁→冲天炉→铸铁件，从铁矿石到铸件要经过两次高温过程。在一般冲天炉中，铸铁熔化使用的工艺热量约占焦炭燃烧放出总热量的55％-60％，炉气带走的物理热约占5％-8％，炉气带走的化学热约占30％-35％。

目前由于缺乏合适的炉气余热回收技术，国内大部分冲天炉没有回收炉气余热，使数以兆瓦计的大量能源白白丢失。国内大多数冲天炉燃烧比一般控制在50％-70％，炉内氧化气氛较强，金属元素大量烧损。在国内一些利用炉气余热的地方一般采用热风炉胆技术回收炉气中的物理热，但热风炉胆技术回收炉气中的热，得到的热风温度约为200℃左右，热风温度低，对改善冲天炉的熔化状况、提高热效益意义不大，同时热风炉胆寿命仅为1500-3000小时。因此热风炉胆气热回收技术存在很大的缺陷。

国外使用炉外热风技术，可以综合回收炉气中的化学热和物理热，但炉外技术需将冲天炉炉气从加料口以下引到设置在地面的燃烧器、热交换器中，构成的炉气热回收系统结构复杂，占地面积大，同时由于管道较长、散热表面积较大的原因，炉气余热回收的效率不高。系统造价高，同样存在很大的局限性。

冲天炉炉内呈氧化性气氛，不能将铁矿石中的铁还原出来，因而不能使用铁矿石作炉料生产铸铁件。同时，钢铁工业每年产生数以百万吨钢铁废料，如钢铁切屑、铁鳞皮、渣铁、杂铁等，这些含铁氧化物废料一般因其氧化程度高，无法作为冲天炉炉料使用，其中大部分对环境造成了污染。因此可以说，普通冲天炉的局限性为：只能使用高炉生铁为炉料，不能直接使用铁矿石为炉料，造成了能源的大量消耗和铸件成本的提高，不能使用钢铁工业含铁氧化物废料作炉料生产铸件。

在冶金行业中，高炉炉内还原性气氛很强，是冶炼铁矿石获得生铁的专门设备，其生产的铁水稍作调整即可浇注铸铁件。但是高炉存在的局限性为：建造地区分布的不均匀性、结构复杂、建造成本高、占地面积大、长时间连续的工作制度等，另外，高炉的铁焦比很低，约为2左右。这些问题限制了以高炉铁水直接浇注铸铁件的现实和经济上的可能性。

有鉴于上述现有的存在的缺陷，本设计人基于丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出本发明。

本发明的主要目的在于，克服现有冲天炉存在的缺陷，而提供一种新型结构的直燃式热风冲天炉，使其可以克服热风炉胆和炉外热风技术的局限性，使其在较高的铁焦比情况下，炉内具有很强的还原性气氛，可以综合回收炉气中的化学热和物理热，可以提高冶金性能，可以以铁矿石和钢铁工业废料为炉料，经济地生产铸铁件。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。依据本发明提出的直燃式热风冲天炉，一种直燃式热风冲天炉，其包括有热风管道、炉膛、预热段(7)、风箱段(8)、前炉(9)、加料机(10)、、加料口(11)，其特征在于还包括烟囱换热器(2)，其设置在燃烧换热器(4)的上方、燃烧换热器(4)，经过烟囱换热器(2)预热的冲天炉鼓风，通过预热风管道(3)进入燃烧换热器(4)；经过燃烧换热器(4)加热的冲天炉鼓风，通过热风管道(5)进入风箱段(8)，供冲天炉焦炭燃烧；由于冲天炉采用较小的有效高度，炉气逸出炉料时仍保持较高的温度，炉气中的一氧化碳与加料口补充进炉气的空气混合后，仍保持600℃以上的温度，设置在加料口上方的燃烧换热器中燃烧放出热量；即在冲天炉内，除了焦炭的燃烧外，同时存在炉气中一氧化碳的燃烧，炉气中一氧化碳燃烧产生的热能通过加热鼓风反馈给焦碳燃烧，促进焦碳燃烧，焦碳燃烧和炉气燃烧的相互促进，使燃烧温度越来越高，炉内还原性气氛越来越强，最终达到冲天炉的最佳工作点。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的直燃式热风冲天炉，其中所述燃烧换热器均设置在加料口的上方，燃烧换热器与加料口紧密结合在一起。

前述的直燃式热风冲天炉，其中所述加料口的尺寸根据炉气中一氧化碳燃烧需要补充的空气量而设计，一般为普通冲天炉加料口面积的1/3-1/5。

前述的直燃式热风冲天炉，其中所述冲天炉有效高度与炉膛平均直径的比为3.5-5。