铸造旧砂热法再生系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种铸造旧砂热法再生系统，包括砂再生焙烧炉，所述砂再生焙烧炉内设置有耐火隔层，所述耐火隔层将砂再生焙烧炉分隔成位于底部的燃烧室和位于上部的砂沸腾室，所述燃烧室设置有燃烧器口和沸腾风入口，所述燃烧器口设置有燃烧器，所述耐火隔层上设置有通气孔，所述通气孔上端设置有防止砂漏入燃烧室的热风喷嘴；本发明的砂再生系统利用混合后的高温热风与旧砂间接加热，旧砂在炉内以强耦合的流化床的方式加热，而不是火焰直接接触，减少了由于温度过高而造成的旧砂的炸裂粉化，还可避免旧砂出现不可逆晶相变化而结团，提高了再生砂的质量；本发明处理旧砂种类多，处理能力大，焙烧温度控制方便，生产效率高，再生砂质量好且稳定。
【专利说明】铸造旧砂热法再生系统
【技术领域】
[0001]本发明属于铸造旧砂热法再生系统领域，具体涉及一种间接加热的铸造旧砂热法再生系统。
【背景技术】
[0002]目前，我国是世界上最大的铸件生产国家。2010年中国铸件总产量超过3500万吨，其中80%以上采用的是砂型铸造，包括树脂砂、粘土砂、潮模砂、水玻璃砂等。据统计:每生产I吨铸件要排放I吨废砂，并且要加入I吨新砂，因此铸造行业每年产生的旧砂的数量十分惊人。因此，对铸造旧砂再生回用，不仅可以节约宝贵的新砂资源，减少旧砂引起的环境污染，还可节省成本(新砂的购置费和运输费)，具有巨大的经济和社会效益。旧砂再生是现代化铸造车间不可缺少的组成部分。
[0003]旧砂再生是利用机械摩擦、加热焙烧等方式去除旧砂中的树脂等杂质，使旧砂得以循环利用。机械再生砂的脱膜质量不稳定，残留在砂粒凹坑处的树脂膜会影响型芯砂的性能。热法再生就是利用加热焙烧的方式去除旧砂中的杂质，再回收利用旧砂。热法再生砂质量稳定，砂粒形貌圆整，砂粒表面的树脂膜去除干净，且消除了砂粒相变应力。旧砂的热法再生是目前砂处理技术的主要方向。
[0004]国内，由于各铸造厂采用的铸造砂、粘结剂及生产工艺的差异，就催生了各种不同结构的砂再生工艺及焙烧炉。例如，潮模旧砂要求再生设备能高效地使沙粒表面的死粘土惰性膜与砂粒剥离或脱落。国内针对这一类旧砂已开始采用热法+机械擦磨，即将混有树脂砂的潮模砂或复模砂先通过焙烧炉在一定温度下焙烧一定时间，再通过后续的机械摩擦或研磨达到再生之目的。针对不同的旧砂，焙烧炉的类型不尽相同，主要有回转窖式焙烧、间歇式焙烧、立式沸腾焙烧等，这些焙烧炉的原理、结构都各具特点。
[0005]通过多年的不断发展，国内现只能处理每小时8吨以下的旧砂的设备，对于8吨以上大吨位的旧砂再生处理设备还没有成熟产品，基本都是引进国外设备。无论是国内自主开发砂处理工艺还是由国外引进的，旧砂的热再生过程大多是通过火焰与旧砂的直接接触，燃烧掉旧砂表面膜。但火焰局部温度过高，旧砂会发生不可逆晶相变化而结团。旧砂焙烧生产过程中的温度、压力等参数不能实现快速的自动调节。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明的目的是提供一种铸造旧砂热法再生系统，处理旧砂种类多，处理能力大，焙烧温度控制方便，生产效率高，再生砂质量好且稳定。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种铸造旧砂热法再生系统，包括进料砂仓、砂再生焙烧炉、砂冷却器和供风系统，所述砂再生焙烧炉设置有进砂口、出砂口和排烟道，所述砂再生焙烧炉的进砂口与进料砂仓的出砂口之间设置有给砂机构,所述砂再生焙烧炉的出砂口通向砂冷却器的高温冷却段，所述砂再生焙烧炉的排烟道设置有除尘装置，所述砂再生焙烧炉内设置有耐火隔层，所述耐火隔层将砂再生焙烧炉分隔成位于底部的燃烧室和位于上部的砂沸腾室，所述燃烧室设置有燃烧器口和沸腾风入口，所述燃烧器口设置有燃烧器，所述耐火隔层上设置有通气孔，所述通气孔上端设置有防止砂漏入燃烧室的热风喷嘴，所述供风系统通过沸腾风入口向燃烧室内通入沸腾风。
[0009]进一步，所述砂再生焙烧炉呈圆柱形或L形，所述燃烧器口和沸腾风入口设置在砂再生焙烧炉底部的阶梯侧壁上。
[0010]进一步，所述砂再生焙烧炉的排烟道与除尘装置之间还设置有烟气换热器，所述烟气换热器用于使砂再生焙烧炉排出的高温烟气与供风系统提供的沸腾风进行换热。
[0011]进一步，所述砂冷却器采用流态化风冷和水冷的方式相结合进行冷却；所述砂冷却器的前段为高温预冷却段，全部采用风冷却，所述砂冷却器后段为风冷与水冷相结合。
[0012]进一步，所述砂冷却器内部设置有高、低导流板，高、低导流板均匀相间排布，高导流板下侧与砂冷却器底部有一定间距，低导流板下侧与砂冷却器底部相连，砂子从高导流板与冷却器的间隙和低导流板的上侧蛇形前进。
[0013]进一步，所述除尘装置底部设置有用于将砂送入砂冷却器的回砂管。
[0014]进一步，所述进砂口设置在砂沸腾室顶部，所述出砂口设置在砂沸腾室底部，砂子在炉内以流化方式边加热边运动至出砂口，无其他运动部件。
[0015]进一步，所述给砂机构为螺旋给料机，所述螺旋给料机采用变频方式控制进料电机。
[0016]本发明的有益效果是:本发明的砂再生系统利用混合后的高温热风与旧砂间接加热，而不是火焰直接接触，减少了由于温度过高而造成的旧砂的炸裂粉化，还可避免旧砂出现不可逆晶相变化而结团，提高了再生砂的质量；旧砂在炉内以强耦合的流化床的方式加热，砂温均匀性好，传热效率高，旧砂处理的时间快，砂再生的产量提高，每小时能够处理8?15吨以上旧砂；热风温度可根据砂的种类调整，砂在炉内沸腾运动，砂与砂之间，砂与热风之间相互搓擦，不易结团，旧砂脱膜速度快，处理范围更广。
[0017]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0019]图1为本发明结构示意图；
[0020]图2为本发明砂冷却器结构示意图。
【具体实施方式】
[0021 ] 以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0022]如图所示，一种铸造旧砂热法再生系统，包括进料砂仓5、砂再生焙烧炉1、砂冷却器16和供风系统14，所述砂再生焙烧炉I设置有进砂口 7、出砂口 13和排烟道20，所述砂再生焙烧炉的进砂口与进料砂仓的出砂口之间设置有给砂机构6，所述砂再生焙烧炉的出砂口通向砂冷却器的高温冷却段，所述砂再生焙烧炉的排烟道设置有除尘装置11，所述砂再生焙烧炉内设置有耐火隔层2，所述耐火隔层将砂再生焙烧炉分隔成位于底部的燃烧室4和位于上部的砂沸腾室，所述燃烧室4设置有燃烧器口和沸腾风入口 9，所述燃烧器口设置有燃烧器8，所述耐火隔层上设置有通气孔，所述通气孔上端设置有防止砂漏入燃烧室的热风喷嘴3，所述供风系统14通过沸腾风入口 9向燃烧室内通入沸腾风。
[0023]本实施例中，利用混合后的高温热风与丨日砂间接加热，而不是火焰直接接触，减少了由于温度过高而造成的旧砂的炸裂粉化，还可避免旧砂出现不可逆晶相变化而结团，提高了再生砂的质量；旧砂在炉内以强耦合的流化床的方式加热，砂温均匀性好，传热效率高，旧砂处理的时间快，砂再生的产量提高，每小时能够处理8?15吨以上旧砂；热风温度可根据砂的种类调整，砂在炉内沸腾运动，砂与砂之间，砂与热风之间相互搓擦，不易结团，旧砂脱膜速度快，处理铸造砂范围更广。同时炉内无其他运动部件带动砂流动，提高了炉子运行可靠性和使用寿命。
[0024]本实施例中，所所述砂再生焙烧炉呈圆柱形或L形，所述燃烧器口和沸腾风入口设置在砂再生焙烧炉底部的阶梯侧壁上。
[0025]本实施例的炉体结构主要由上、下两段构成，竖向垂直布置。炉子壳体采用优质中碳钢，壳体为圆柱形或者方形，炉内设一定厚度的耐火材料保温层。炉体燃烧室设在炉体底部的外侧边，炉顶设排烟口和防爆口，整个砂再生焙烧炉固定在安装平台19上。本实施例炉体的结构不但避免了高温火焰直接与耐火隔层2接触，也使沸腾风与燃烧热风能更均匀的混合。
[0026]本实施例中，燃烧器8采用全自动控制的燃烧器，燃烧器8采用自动点火及火焰探测装置。天然气管路设置有高低压安全阀、电动、手动调节阀等，保证燃烧器的安全工作。燃烧室设有燃烧器口和沸腾风(又称二次风)入口。通过调节燃料量、助燃风和沸腾风调节热功率、实现对热风温度、流化风量的控制。燃料可以为天然气、液化气，也可以为燃料油等。根据旧砂种类不同，处理温度控制在650?850°C，烟气温度过低不能将旧砂中有机物完全燃烧。沸腾风与燃烧器口按特定的方式进行布置，保证进入燃烧室的热风混合均匀。供入炉内风量的大小与炉子产量相关。
[0027]本实施例中，耐火隔层中通气孔上端为特制的热风喷嘴3，喷嘴为冠型或叉形，可防止砂通过喷嘴漏入燃烧室。喷嘴按一定的角度进行排布，保证热风喷出的均匀性，并且不会相互影响。热风喷嘴用耐磨、耐高温材料烧结制成。
[0028]本实施例中，所述砂再生焙烧炉的排烟道20与除尘装置11之间还还设置有烟气换热器10，所述烟气换热器用于使砂再生焙烧炉排出的高温烟气与供风系统提供的沸腾风进行换热。烟气换热器10为两级紧凑型交叉流管式换热器，换热效率高，体积小。换热器壳程为烟气，管程为空气。炉内的高温烟气经过两级换热器，温度降为350°c?400°C。空气经换热器被预热到300°C以上进入焙烧炉炉膛助燃，提高了热效率，节约了能源。
[0029]本实施例中，所述砂冷却器采用流态化风冷和水冷的方式相结合进行冷却；所述砂冷却器的前段为高温预冷却段21，全部采用风冷却，所述砂冷却器后段为中低温冷却段24，中低温冷却段24采用风冷与水冷相结合。本实施例中依靠冷却供风机15向砂冷却器16内的进风管27通入冷风，通过水冷系统向砂冷却器16内的水冷管28通入冷却水；因此本实施砂冷却器冷却效果好，用流态化风冷却和水冷相结合方式，能将高温砂直接冷却至30°C左右。
[0030]本实施例中，砂冷却器将高温砂的预冷却与中低温冷却两部分合二为一。砂冷却器前段为高温预冷却段21，全部采用风冷却。冷却器外壳采用80?IOOmm岩棉隔热处理，也可以在内部用耐火材料隔热，防止烫伤人。从炉内出来的高温再生砂在冷却器的预冷段将砂子流态化冷却至350°C左右。冷却器后段为风冷与水冷相结合，砂子在该区域温度由350°C降至30°C左右，最后通过冷却出砂口 18流入到砂再生砂库中。在冷却器的导流板之间安装大量加强冷却效果的蛇形水冷管。根据砂种类区别，可在冷却器的末端设置气力再生装置。
[0031]本实施例中，所述砂冷却器内部设置有高、低导流板，高、低导流板均匀相间排布，高导流板25下侧与砂冷却器底部有一定间距，低导流板26下侧与砂冷却器底部相连，砂子从高导流板与冷却器的间隙和低导流板的上侧蛇形前进。本实施例的结构有利于砂的冷却，同时使砂冷却器内无需其他运动部件带动砂流动，提高了砂冷却器的运行可靠性和使用寿命。
[0032]本实施例中，砂冷却器上方空气出口处设置有挡砂板22和插板阀23。挡砂板能减少从砂冷却器带走的砂子，通过调节插板阀的开度，对砂冷却器内的压力进行粗调。
[0033]本实施例中，所述除尘装置11底部设置有用于将砂送入砂冷却器的回砂管12，所述除尘装置11上还设置有排气管17，从排气管17出来的140°C左右热风与出除尘装置后的烟气进行混合，进入高效除尘过滤后才能排放。本实施例的除尘装置为旋风除尘器，旋风除尘器对出换热器的烟气进行粗除尘，旋风除尘器上设置有调节砂粒度的装置。砂子从旋风除尘器的回砂管流入砂冷却器内，并且与冷却器内原有的砂子均匀混合。本实施例的结构有效控制再生砂的粒径分布，进一步提闻砂的再生率。
[0034]本实施例中，所述进砂口设置在砂沸腾室顶部，所述出砂口设置在砂沸腾室底部，砂子在炉内以流化方式边加热边运动至出砂口。砂再生焙烧炉采用流态化原理，砂子在炉内以流化方式边加热边运动至出砂口，无运动部件。提高了设备运行可靠，使用寿命更长。
[0035]本实施例中，所述给砂机构为螺旋给料机，所述螺旋给料机采用变频方式控制进料电机，能实现进料量的准确控制。
[0036]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种铸造旧砂热法再生系统，包括进料砂仓、砂再生焙烧炉、砂冷却器和供风系统，所述砂再生焙烧炉设置有进砂口、出砂口和排烟道，所述砂再生焙烧炉的进砂口与进料砂仓的出砂口之间设置有给砂机构，所述砂再生焙烧炉的出砂口通向砂冷却器的高温冷却段，所述砂再生焙烧炉的排烟道设置有除尘装置，其特征在于:所述砂再生焙烧炉内设置有耐火隔层，所述耐火隔层将砂再生焙烧炉分隔成位于底部的燃烧室和位于上部的砂沸腾室，所述燃烧室设置有燃烧器口和沸腾风入口，所述燃烧器口设置有燃烧器，所述耐火隔层上设置有通气孔，所述通气孔上端设置有防止砂漏入燃烧室的热风喷嘴，所述供风系统通过沸腾风入口向燃烧室内通入沸腾风。
2.根据权利要求1所述的铸造旧砂热法再生系统，其特征在于:所述砂再生焙烧炉呈圆柱形或L形，所述燃烧器口和沸腾风入口设置在砂再生焙烧炉底部的阶梯侧壁上。
3.根据权利要求1所述的铸造旧砂热法再生系统，其特征在于:所述砂再生焙烧炉的排烟道与除尘装置之间还设置有烟气换热器，所述烟气换热器用于使砂再生焙烧炉排出的高温烟气与供风系统提供的沸腾风进行换热。
4.根据权利要求1所述的铸造旧砂热法再生系统，其特征在于:所述砂冷却器采用流态化风冷和水冷的方式相结合进行冷却；所述砂冷却器的前段为高温预冷却段，全部采用风冷却，所述砂冷却器后段为风冷与水冷相结合。
5.根据权利要求1所述的铸造旧砂热法再生系统，其特征在于:所述砂冷却器内部设置有高、低导流板，高、低导流板均匀相间排布，高导流板下侧与砂冷却器底部有一定间距，低导流板下侧与砂冷却器底部相连，砂子从高导流板与冷却器的间隙和低导流板的上侧蛇形前进。
6.根据权利要求1所述的铸造旧砂热法再生系统，其特征在于:所述除尘装置底部设置有用于将砂送入砂冷却器的回砂管。
7.根据权利要求1所述的铸造旧砂热法再生系统，其特征在于:所述进砂口设置在砂沸腾室上部，所述出砂口设置在砂沸腾室底部，砂子在炉内以流化方式边加热边运动至出砂口，无其他运动部件。
8.根据权利要求1所述的铸造旧砂热法再生系统，其特征在于:所述给砂机构为螺旋给料机，所述螺旋给料机采用变频方式控制进料电机。
【文档编号】B22C5/00GK104043772SQ201410279597
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】唐荣联, 褚银玲, 赵锦, 汪华平, 吴卓坪 申请人:中机中联工程有限公司