[发明专利]一种天然气全氧燃烧熔炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属熔炼领域，具体涉及一种天然气全氧燃烧熔炼方法。

背景技术

目前，金属熔炼生产线大多是高能耗高污染的生产系统，在环境污染严重的情况下，节能减排是该领域面临的严峻形势。目前的金属熔炼企业多以空气作为燃料的助燃剂，空气中只有氧气是燃烧过程所必须的，而空气中的含氧量仅21%，氮气含量约79%，也就是说空气中的氮气相当于一个气流团，燃烧时氮气却作为“稀释剂”大量吸收燃烧反应产生的热并从烟道中排出。当高温氮气被排出炉外时，它也带走了大量的能量，这是通常空气燃烧的效率不是很高的原因之一。

发明内容

本发明的目的是针对以上技术现状，提供一种天然气全氧燃烧熔炼方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种天然气全氧燃烧熔炼方法，其是将待熔炼金属置于反射炉中，通入天然气和氧气，点燃后对所述金属进行熔炼，熔炼所产生的尾气经布袋除尘设备除尘后排放；其中，氧气经调压至0.28MPa后，以体积比1:2混合后一并送入反射炉中进行燃烧。

优选地，所述氧气的纯度不低于99.5%。

本发明取得的有益效果是：

全氧燃烧与空气燃烧相比最大的区别是氮气没有参与燃烧，这就促成了燃烧废物的大量降低。每立方天然气在空气燃烧时要产生11立方尾气，但在全氧燃烧的情况下，仅产生3立方尾气，其中相差的8立方尾气将带走大量的热量。燃烧实验证明，天然气全氧燃烧火焰温度会大幅提高。例如：在空气（含氧约21%）中燃烧火焰温度为1938℃，当稍微增加氧气浓度到23%时火焰温度便提高到2004℃，而在纯氧中燃烧时火焰温度则大幅提高至4900℃。较高的火焰温度对于炉内传热的强化十分重要。也就是说使用纯氧燃烧时，能源效率会提高（更多的热量传递给炉料，更少的热量被尾气带走）。那么，使用同一个熔炉纯氧燃烧时，在同一时间内生产的批次可以增加；或者说如果保持同样的生产率，使用纯氧燃烧时可以用较小的熔炉，生产效率和经济效益均能得到较大程度的提高。

本发明调整天然气和氧气的体积配比为1:2，低于这一配比时天然气燃烧不充分，配比过高时多余的氧气又会带走部分热量，并且提高生产成本，造成不必要的资源浪费。本发明在保证天然气燃烧充分的前提下，最大限度的减少了热量损失，节约资源，降低了生产成本。

本发明在大量减少天然气消耗，节约资源的同时，大幅减少了尾气排放。同时在炉型不改变的情况下，尾气大量减少也降低了尾气的流速，系统排放的固体颗粒（黑烟、霾的罪魁祸首）也大幅减少，也就减少了空气污染；另一方面，有机物在炉内停留的时间延长，有害物质得到充分燃烧，进一步减少环境污染，并能缩短熔炼时间，以熔炼铜为例，熔炼时间能缩短2小时，更是对行业和社会的贡献。

具体实施方式

下面以具体的实施例来对本发明的技术方案进行详细的说明。

以废铜熔炼为例，将待熔炼的废铜置于反射炉中，液氧设备将纯氧压力调至0.28MPa，再通过气体配比设备调天然气和纯氧的体积比为1:2后送入反射炉中，点燃后对废铜进行熔炼，熔炼结束后，尾气经布袋除尘设备除尘后排放，其中污染物≤20mg/m³。

对比空气燃烧和全氧燃烧熔炼的经济效益：

空气燃烧：每生产一吨铜坯，需耗天然气120立方，按照每立方天然气4.00元计算：4*120=480元。

全氧燃烧：每生产一吨铜坯，需耗天然气38立方，纯氧用量11.4立方，每立方纯氧7元，每吨废铜熔炼时间缩短2小时，则“4*38=152元，7*11.4=80元，降低成本[480-(152+80)]/480=51.7%

按每天生产100吨铜坯计算：

每天节约天然气：（120-38*100=8200立方）

每天节约成本：（480-232）*100=24800元。

综上所述，本发明方法在工业熔炼过程中的成功应用，不仅大幅节约了天然气资源，而且产生了巨大的经济效益和社会效益。仅申请人单位的铜杆车间，每天就可节省天然气8200立方米，每年可节省天然气246万立方米，每年可减少烟气排放738万立方米，减少二氧化碳排放246万立方米，减少了工艺过程中黑烟的产生和氮氧化物的产生，烟气排放量减少了85%以上。特别是在有色金属废铜再生产业的应用，将对该产业资源循环利用、可持续发展、绿色低碳生产产生革命性技术进步。