[发明专利]一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，属于冶金铸造设备结构技术领域。

背景技术

目前，国内铸造冶金行业熔炼铁水设备主要采用中频炉、燃焦冲天炉以及小高炉。小高炉污染重、效率低，基本被政府取缔；中频炉对原料铁形状大小要求高，出铁水量少，耗能巨大难以发展；燃焦冲天炉出铁量大、成本低，但污染严重不利于环保，增加除尘设备会导致生产成本上升，且焦炭为不可再生能源，逐渐面临被国家产业政策所取缔。

天然气做为清洁能源代替传统焦炭用于熔炼是未来发展趋势，但目前研究应用受阻，究其原因主要是铁水中五大元素氧化烧损厉害，温度低(1250-1350℃)不适合浇铸要求。国外有类似燃气熔炼炉，为解决铁水温度低，采用双熔炼一体炉或者分体炉，但这种炉子实际生产应用很少，其生产成本高，易发生安全事故，难以得到推广。此类设备通常采用水冷炉栅支撑金属炉料，烧嘴在炉栅的下方产生一个燃烧室，冷却水通过炉栅使其降温，达到保护炉栅的目的。这种设计存在几个致命的问题，第一，无法避免生产中发生炉栅内冷却水泄漏问题，一旦冷却水泄漏，遇到高温铁水会产生炸膛事故，非常危险。第二，炉栅水管结垢问题得不到真正解决，对循环水酸碱度要求很高。第三，炉栅更换维修很麻烦，每次更换需要拆除炉衬，造成耐火材料及人工的极大浪费。第四，水冷炉栅会造成融化的铁水降温，导致铁水流不出炉缸，造成冻炉事故，从而使整套熔炼炉报废。第五，冷却水泵必须是双备份，浪费资源，增加生产成本。

发明内容

本发明的发明目的在于解决上述已有技术存在的不安全因素多、维修困难、生产成本高等诸多不足，提供一种实用、安全、节能的热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，包括顶部的火花补集器1、安装在火花补集器下方的管式换热器3、设在火花补集器下方的炉体7，炉体的内部设有炉衬18，其特别之处在于炉体7的下部设有碳素垫层17，碳素垫层作为支撑金属炉料的炉床，既可替代炉栅，又可为熔化后的金属液进行过热和增碳，在碳素垫层的上方设有燃气烧嘴10，燃气烧嘴通过管路连通大风箱的出口，在燃气烧嘴下方、碳素垫层下部位置设有富氧风口11，富氧风口连通小风箱出口，大风箱和小风箱的进口均与热风管6相接；热风管上设有进氧口19；碳素垫层的下部设有熔化金属液出口，该出口与前炉13相接，熔化金属液通过过桥被引至前炉贮存起来，然后从出铁口14排到活动炉包里进行浇铸；炉体底部设有带航轨15的活动炉缸12，活动炉缸可从炉体底部移出，方便维修炉体内各部件。

所述进氧口19的下方管路上装有氧含量分析仪23，监控富氧空气的数值，方便在铸造生产过程中时刻监控富氧风的氧浓度在合理范围内，控制天然气的燃烧情况。

本发明的一种改进方案是燃气烧嘴用大风箱上装有氧含量分析仪23，用于监控富氧空气的数值。

本发明的另一种改进方案是风口用小风箱上装有氧含量分析仪23，用于监控富氧空气的数值。

所述碳素垫层17为采用粒度40-180mm的碳块或陶瓷球均匀堆积而成，碳块和陶瓷球的热强度要求要高于GB/T4000-2008《焦炭反应性及反应后强度试验方法》规定的标准，焦炭反应性CRI及反应后强度CSR的重复性，不得超过下列数值：CRI：r≤2.4%CSR：r≤3.2%。

所述碳素垫层17还可采用粒度为40-180mm的碳块与粒度为40-180mm的陶瓷球均匀混合堆积而成，二者的重量比为40%-80%：20%-60%，碳块和陶瓷球的热强度要求CRI：r≤2.4%CSR：r≤3.2%。

所述碳素垫层17的厚度要求为600-2400mm，以保证融化的金属液在碳素垫层内滞留足够时间，增加过热时间，提高金属液的温度。而传统的采用炉栅的熔炼炉，其金属液滴落速度快，温度下降速度快。同时碳素垫层可为金属铁液增碳，促进铁的冶金反应，防止铁液被过度氧化。

所述燃气烧嘴10的数量依据炉体吨位不同设置，燃气烧嘴设置在风口11的上方，风口11依据燃气烧嘴的数量配合设置，以保证天然气有良好的燃烧效果。

所述燃气烧嘴10的数量依据炉体吨位不同设置3-8个，燃气烧嘴设置在风口11的上方，风口11依据燃气烧嘴的数量配合设置6-12个。

所述燃气烧嘴10的安装角度与水平方向呈5-15度下倾角，此角度既可避免燃气烧嘴出口被堵塞，又可使碳素垫层发热区燃烧不留死角，使炉膛温度更均衡。