炉气余热回收热风水冷净化冲天炉的制作方法

文档序号:4722871
专利名称:炉气余热回收热风水冷净化冲天炉的制作方法
技术领域
一种炉气余热全回收热风水冷净化冲天炉本实用新型属于一种余热回收、节能、高效、净化炉气的熔炼铸铁的新型设备。
目前熔炼铸铁的冲天炉普遍为冷供风,常造成熔炼过程中风口结渣,需人工经常捅风口,造成漏风损失。冷风鼓入冲天炉后,不能加速与焦炭的燃烧反应,从而难于提高铁水温度,亦影响了铁水质量。为此,国内推行了炉胆热风冲天炉,利用在予热段设置的炉胆换热器吸收上升炉气中的物理热加热供风。由于炉胆换热器的结构、材料限制,故热交换效率很低。热风温度一般在200℃以下,鼓入冲天炉时,仅能使风口结渣现象略为减少,对燃烧反应速度不会有明显的改善。相反,由于炉胆换热器增大了鼓风阻力,而影响供风参数。匹配不当时,反而造成熔炼效果的降低。国外现行热风冲天炉的燃烧室和气-气换热器均在炉外设置,炉气由炉内经管道引出进入燃烧室燃烧后再进入气-气换热器。这样,设备庞杂、占用面积大,再则炉气经管道输送时降低了温度,再燃烧时稳定性差。外设式其炉气和燃烧火焰在管道或换烈器中必存在与燃气几何压头逆向的流向,增大了系统阻力损失。再则现用炉气燃烧装置的补充燃料为燃油或煤气,通过火焰监测装置反馈信号使高压电火花系统放电而点燃燃料。利用燃油或煤气固然可行,但需增压装置,根据国内能源以及国内应用较普通的中、小冲天炉状况不具备推广条件。
一般冲天炉熔炼时,排出的炉气中约含有15~23%的Co和5600~11000mg/Nm3的烟尘,若不去除将造成严重的环境污染。其中,Co又是具有化学能的可燃气体,如能回用则有深远意义。回收炉气中Co使其再燃烧产生化学热加热冲天炉供风取得400℃以上热风效果的冲天炉,国外已在大容量冲天炉中应用。国外回收炉气中Co燃烧后获得烈风效益的冲天炉,回收的热能仅用于加热冲天炉供风,取得工艺和部分节能效益。为使热交换后尚具有600℃的尾气降到净化系统额定温度,而需增加尾气冷却装置。尾气冷却中放出的热能不再回用而排至大气。不但浪费热能,又增加辅助设备和动力投资。
本实用新型的目的在于解决现行炉气回用热风冲天炉外置设备多、系统装置庞杂、占用面积大、点火系统不易推广、回收余热不彻底的问题,而提出一种新型的适用于国内中、小企业推广的全回收热风、水冷、净化冲天炉。
本实用新型的解决方案是在冲天炉顶部设有与炉体为整体结构,以乙炔点火的燃烧室①和气-气换热器②。燃烧室①位于加料口③的上方,具有收敛几何形体。当含有Co的炉气上升时,受设在炉外并对准气流的光电管监测控制点火,以保证炉气始终处于明火燃烧状态。已燃火焰进入冲天炉顶部的气-气换热器②,冷热介质同向流动,可防止换热器过热并获得较高的换热效率进行间壁热交换,加热冲天炉供风。为调节尾气排出温度,换热气顶部设有可调顶盖⑤,根据需要上下移动,补入空气与尾气混合而调温。点火系统④的工作是以乙炔为点火燃料,乙炔具有较低的着火温度,电火花易点燃,在一定压力和一定压力和一定喷咀直径条件下,其射流通过电火花放电区立即燃烧并产生足够长的火焰点燃炉内未燃烧的可燃炉气。
本实用新型热风冲天炉将其熔化带设计成水冷炉壳段⑥。为使冷却水均匀分布于炉体周围,经控制的冷却水以一定压力和流量由环形喷管⑦喷向斜上方,经挡水裙⑧使冷却水既不飞溅又均匀下流。炉体制成一定锥度,保证了水下流时紧附于炉体外壁,均匀地冷却,保护炉壁。冷却水流至底部经集水槽排至循环水池。
本实用新型的冲天炉并配备高效率气-水换热器⑨,以水为冷却介质,与热气流垂直交叉间壁热交换,高效回收尾气余热获得90°以下可调温热水用于洗洛或供暖。
以下结合实施例附图对本实用新型做进一步描述。
本实用新型工艺流程如下
参照附


图1、燃烧室①,具有辐射状热交换管道以及外壁设有膨胀环的气-气换热器②与冲天炉炉体为整体式结构,燃烧室位于加料口③上方,具有收敛几何形体。本新型冲天炉运行时,炉气中Co浓度在17~23%范围,超过Co在空气中燃烧的最低浓度(12.5%),经过燃烧室受光电管监测。若炉气未燃烧时,随机反馈电信号,开启控制乙炔气的电磁阀输出压力乙炔气;同时启动电火花发生器,使电极间高压放电,以点燃喷射的乙炔产生火焰束,射向燃烧室点燃炉气。当炉气稳定燃烧后,光电管信号消失,点火系统不工作。燃烧室的几何形状用耐火砖筑成,除便于炉气燃烧外,燃烧后又蓄存大量余热,使温度保持在Co着火温度以上,减少了炉气息火现象,保持自燃以减少点火系统④启动频率。为保证炉气燃烧时含氧空气的配给,在燃烧区下部设有可调进风口,在通风机和可调流量阀作用下,吸入相应配给空气。为防止加料口吸入过量空气以及炉气外逸造成污染,本设计加料口设有挡板⑩,既不影响加料,又能控制进风量,取得高燃烧效率。已燃炉气以800℃以上火焰进入气-气换热器②时,与鼓入的空气⑾同向流动进行间壁热交换,达到400℃以上的热风经风口⑿鼓入冲天炉,除加速炉内冶金化学反应速度外,并可使铁水温度比普通冷风冲天炉在同样工艺条件下提高50℃左右,从而保证了铁水质量。为调节尾气排出温度,气-气换热器②顶部设有可调顶盖⑤,根据需要上下移动,补入空气与尾气混合而调温。
经控制的高压水经环形喷咀⑦喷向斜上方,经挡水裙⑧使冷却水沿锥形炉壳⑥均匀下流,保证炉壳冷却不变形。同时在炉壳内壁形成一定厚度固体渣层。保护炉壳不直接受金属液和熔渣作用,从而达到延长炉令的连续熔炼效果,除节省修炉材料和工时消耗外并提高了综合熔炼生产率。
为防止炉气突然燃烧时,体积膨胀产生的爆炸压力作用于系统,以致毁坏系统设备,而设置了防爆阀⒀,达到安全保护作用。
燃烧炉气经气-气换热器热交换后,尾气尚有600℃左右温度和烟尘,经管道进入气-水换热器⑨与进入的冷却水间壁热交换并能分离粗尘粒。在排气、排水处设置的电接点温度计⒁连续监测下,相应电接点温度计反馈信号,接通冷却水进口的电磁阀⒂供水,同时使热水溢流至生活用水热贮水箱备用。
尾气冷却到净化系统额定温度后,沿管道进入布袋除尘器⒃过滤分离炉气中粉尘。净化的炉气⒄再经风机烟囱排入大气,防止了对环境的污染。
本实用新型的冲天炉结构紧凑、占用面积小、投资少而且具有炉气余热全回收的节能效果。由于热风熔炼,提高了铁水温度和铁水质量,降低了铸件废品率,避免风口结渣,方便了操作。外水冷工艺延长了炉令、节省修炉材料和工时,特别适用于中小企业推广应用,并可用于现行冷风冲天炉的改造。
以下实例计算可进一步说明本实用新型的节能效果。
冲天炉熔炼工况下,每熔炼一吨铁水约释放793Nm3/n炉气,当Co浓度在15~23%时,具有118~181Nm3/n的Co。Co完全燃烧时低热效应为67643KCal/kg分子,每公斤分子容积为22.3984Nm3,则Co燃烧气理论低热值为Con= 67643/22.3984 =3020KCal/Nm3由此可计算出每熔炼1吨铁水炉气中Co燃烧后释放的热值为356360~546620KCal/h,合标准煤51~78kg/h。
每吨容量冲天炉理论鼓风量取720Nm3/h,设鼓风温度由30℃加热到450℃,需吸收热量103620KCal/h,仅占炉气Co全部燃烧热能的19~29%。
本新型气-气换热器加热鼓风后,尾气温度至少550℃,对尾气再经气-水换热,使降至250℃,冷却水相应可回收76528KCal/h热量,用此将20℃冷却水加热到70℃,可获1530kg/h·T热水。
例1将本发明应用于现行冷风冲天炉改造中,对于每班熔炼6小时的3T/h无水冷热风冲天炉,除加热鼓风到400°~450℃外,每班尚可回收70℃热水27吨按每人次洗浴耗水量40公斤计,可供655人洗浴。
例2若全部采用本发明,对于3T/h水冷热风冲天炉,可连续数周熔炼,除加热鼓风到400°~450℃外,每日可回收70℃热水108吨,可供2600人次洗浴,并节省大量修炉材料和工时。
热水除用于洗浴外,若提高到90℃,可供冬季取暖,进一步研究还可供夏季制冷。
附图
图1炉气余热全回收热风水冷净化冲天炉图2水冷炉壳结构原理1——燃烧室;2——气-气换热器;3——加料口;4——点火系统;5——可调顶盖;6——水冷炉壳;7——环形喷管;8——挡水裙;9——气-水换热器;10——挡板;11——鼓入空气;12——风口;13——防爆阀;14——电接点温度计;15——电磁阀;16——布袋除尘器;17——净化的炉气。
权利要求1.一种由炉体,燃烧室,气-气换热器组成的热风冲天炉,其特征在于炉体顶部设有与炉体为整体结构、以乙炔为点火燃料的燃烧室和气-气换热器,燃烧室位于加料口的上方,具有收敛几何形体。
2.根据权利要求1所述的热风冲天炉,其特征在于炉体中设有锥形结构的水冷炉壳段。
3.根据权利要求1所述的热风冲天炉,其特征在于该炉配有高效率气-水换热器。
专利摘要一种新型炉气余热全回收热风水冷净化冲天炉,属于余热回收、节能、高效、净化炉气的熔炼铸铁的新型设备。它采用炉体顶设整体式以乙炔为燃料的燃烧室和气—气换热器,炉体中设计了具有锥形结构的水冷炉壳段。同时配备专用气—水换热器高效回收尾气余热,解决了现行炉气回用热风冲天炉外置设备多、系统装置庞杂、占用面积大、点火系统不易推广、回收余热不彻底的问题。特别适用于中小企业推广使用和现有冷风冲天炉的改造。
文档编号F27B1/00GK2040240SQ88202818
公开日1989年6月28日 申请日期1988年4月12日 优先权日1988年4月12日
发明者王守忠, 王希平 申请人:王守忠, 西安五金机电设备厂
再多了解一些
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