一种热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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(1250-135(TC)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】
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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%。
[0010]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%。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]所述进氧口 19伸入热风管内，其末端段轴向与热风管轴向平行，末端段开有雾化孔，末端口氧气流动方向与热风管中气体流动方向一致。
[0016]所述管式换热器3的冷风管设在管式换热器下部，热风管出口设在管式换热器上部，这种结构使换热风管受热均匀，底部风管不易短时间烧穿漏风，从而延长换热器的寿命，换热风管如果漏风容易造成燃气烧嘴风压降低，残余可燃气体如果在炉膛集聚，会有爆炸的危险。这种进风方式可以采用普通碳钢管，替代不锈钢管作为换热器管主要材料，节省材料成本。
[0017]本发明的一种改进为在炉膛炉衬18顶部位置设置V形护板，V形护板材料为铁板或者铁砖，这种结构一是可有效保护原料投放时对耐火炉衬的冲击，二是防止炉衬顶部堆积残料块，如果残料块向外坠落容易伤人。
[0018]在大风箱和小风箱入口位置均安装电动调节阀或者手动风阀，方便的调节风量。
[0019]风口的封盖设计有观察孔，通过观察孔可随时观测炉膛内的燃烧情况。
[0020]本发明结构设计简单紧凑，布局合理，通过燃气与氧气的混合燃烧，可使熔化金属液温度达到适宜浇铸的温度范围，克服了国外燃气炉熔炼技术的弊端，节能环保，推动产业升级。铁水中碳、硅、锰、硫、磷等元素烧损低，铁水成分相比传统燃焦冲天炉不增磷不增硫，铁水石墨形态排列A态多，铁水流动性较好。外排气体无黑烟无粉尘，硫化物和氮氧化合物排放符合环保要求，厂区生产环境好，工人免受有毒气体的侵害。节省传统燃焦炉子必须采用的布袋除尘的成本，节省传统焦炭堆放所占用的场地面积。
[0021]本发明的熔炼炉可用于灰铁铸造、球铁铸造和玛钢铸造，以及非金属熔化领域。
【附图说明】
[0022]图1:为本发明结构示意图；
图2:为热风管与加氧口安装结构示意图；
图中:1、火花捕集器，2、加料口，3、管式换热器，4、进风管，5、鼓风机，6、热风管，7、竖炉炉体，8、斜行护板，9、小风箱，10、天然气烧嘴，11、风口，12、活动炉缸，13、前炉，14、出铁口，15、航轨，16、大风箱，17、碳素垫层，18、炉衬，19、进氧口，20、风阀，21、氧气阀组，22、燃气阀组，23、氧含量分析仪，24、污水口。
【具体实施方式】
[0023]以下参照附图，给出本发明的【具体实施方式】，用来对本发明的构成进行进一步说明。
[0024]实施例1
本实施例的热风富氧燃气节能环保熔炼竖炉，如附图1所示，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，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