专利名称：蓄热式熔铅炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及金属冶炼设备，确切地说是在铅冶炼过程中使用的蓄热式熔铅 炉。
背景技术：
现有铅冶炼过程的主要工艺流程如下铅矿石冶炼——粗铅——粗铅精炼制备阳 极——电解——阴极铅片熔铸——铅锭。目前，国内主要铅冶炼厂家在粗铅精炼、阴极铅片 熔铸、阴极制造等过程中均使用熔铅锅来熔炼，根据用途的区别，可分为阳极锅、阴极锅、电 铅锅、合金锅等，在此统一称之为熔铅锅。其形式均为使用钢制坩埚，通过固体、气体、液体 燃料加热坩埚，间接熔化。上述熔铅锅在使用过程中，普遍存在着排烟温度高、炉温均勻性 差、燃烧不完全、控制手段落后的缺陷，因而导致能耗高、热效率低下、坩埚使用寿命短、操 作环境差等问题。以株洲冶炼集团铅冶炼厂的指标说明如下1)煤气单耗高，每吨电铅煤气单耗约为180 240m3 ；2)热效率低，仅为10%左右；3)铅锅使用寿命短，寿命一般只有3 6个月；4)排烟损失大，烟气带走的显热损失高达50% 60% ；5)化学不完全燃烧损失高达20 % 30 %。
实用新型内容为解决以上问题和缺陷，本实用新型旨在提供一种蓄热式熔铅炉，以降低燃料消 耗、节约能源、合理控制炉内燃烧状况、提高炉子的操作安全性能。本实用新型采用的技术方案是一种蓄热式熔铅炉，包括炉体、蓄热式燃烧系统及燃烧自动控制系统，所述蓄热式 燃烧系统主要由蓄热式燃烧器、燃气管路、排烟系统、供风系统组成，其中蓄热式燃烧器成 对地安装在炉体一侧，燃气管路的主管道经燃气换向阀和两个分支管道通往两蓄热式燃烧 器的蓄热式烧嘴，蓄热式燃烧器的蓄热体分别经管道和三通阀与各自供风系统的鼓风机出 风管道、排烟系统的引风机吸烟管道相连接，由三通阀控制进气或排烟。所述排烟系统由主排烟管路、辅助排烟管路、烟气返回管路三部分组成，排烟管路 中烟气由引风机抽出，直接排往烟 ，辅助排烟管路中烟气直接由辅助烟道排出，不经过蓄 热体，烟气返回管路中烟气由引风机抽出，又通过鼓风机进口返入炉内。所述鼓风机的供风管道上设有流量计、压力表、差压变送器、电动调节阀及手动 阀，燃气管路的燃气管上设有闸阀、眼睛阀、流量计、压力表、蒸汽吹扫接口、差压变送器及 电动调节阀。所述蓄热式燃烧器的每个蓄热式烧嘴都配备一个电子点火小烧嘴以及由紫外火 焰探测器和火焰继电器等组成的火焰检测安全保护装置，蓄热体采用氧化铝陶瓷小球。所述炉体外部为钢结构，主要由立柱、拉杆、炉壳及炉顶操作钢平台构成。[0015] 所述炉体外部呈方形，内部成圆形，圆心位置设计耐火浇注料锅座用于支撑锅体。[0016] 所述炉体内部设置导焰墙。[0017] 所述炉体底部设有排铅口。[0018] 所述燃烧自动控制系统由可编程控制器和上位工控机组成，可编程控制器和上位机通讯连接，熔铅炉的炉况信息检测元件、控制元件与可编程控制器连接。[0019] 所述燃烧自动控制系统配置有现场操作箱，上位工控机为远程操作，两种方式能够互相转换。[0020] 所述两个互相独立的燃烧室指的是为了保证燃气充分燃烧，同时避免火焰直接冲击到坩埚上而设置的燃烧空间。[002、] 所述压缩空气系统指的是输送及控制压缩空气的管道、阀门、仪表等装置，用来提供压缩空气驱动仪表、阀门的动作，实现控制过程。[0022] 本实用新型蓄热式熔铅炉采用集炉内燃烧、流动、传热过程优化和余热回收为一体的蓄热式燃烧技术，严格控制炉内气体的热物理化学性质，消除炉内局部高温区，均匀炉膛温度，优化炉内气流运动，提高火焰充满度，强化对流和辐射传热，降低排烟温度，同时减少坩埚的烧损。
[0023] 图l是本实用新型蓄热式熔铅炉的工作原理图；[0024] 图2是本实用新型蓄热式熔铅炉的结构简图。
具体实施方式
[0025] 下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步详细的说明。[0026] 附图标记说明如下[0027] l一一炉体2一一锅座[0028] 3一一坩埚4一一燃气换向阀[0029] 5、5’一一烧嘴6、6’一一蓄热体[0030] 7一一三通阀8一一鼓风机[0031] 9一一引风机lo一一辅助烟道[0032] 11一一返回烟道[0033] 如图l所示，该蓄热式熔铅炉主要由炉体l、蓄热式燃烧系统及燃烧自动控制系统构成，炉体l的外部为钢结构，由立柱、拉杆、炉壳及炉顶操作钢平台等构成，炉体l外部呈方形，内部呈圆形，圆心位置设计耐火浇注料锅座2用于支撑坩埚3，炉体内部设置导焰墙，有效组织炉内气流，强化烟气与锅体的传热效果；炉体底部设有排铅口，漏铅能及时排出炉外；蓄热式燃烧系统主要由蓄热式燃烧器、燃气管路、排烟系统、供风系统组成，其中蓄热式燃烧器成对地安装在炉体一侧，能够使燃烧更充分，最大限度的节约燃料，燃气管路的主管道经燃气换向阀4和两个分支管道通往两蓄热式燃烧器的蓄热式烧嘴5，燃气换向阀4采用进口单驱动气动执行器，驱动介质为压缩空气，加工精度高，密封性好，适应于含粉尘、焦油的非洁淨燃气和频繁动作的场合，使用寿命长，在突然停电或停压缩空气的时候，能在极短的时间内(1—2S)快速切断燃气的供应，提前制止恶性事故的发生；蓄热式燃烧器的蓄热体6分别经管道和三通阀7与各自供风系统鼓风机8的出风管道、排烟系统引风机9的吸 烟管道相连接，由三通阀7控制进气或排烟，三通换向阀耐温为200°C，切换间隔时间为1 2min/次，具有定时和强制换向功能，使用寿命长；排烟系统由主排烟管路、辅助排烟管路、 烟气返回管路三部分组成，排烟管路中烟气由引风机9抽出，直接排往烟 ，辅助排烟管路 中烟气直接由辅助烟道10排出，不经过蓄热体，主要起到缓解换向过程中炉压剧烈波动的 作用，排烟量占总烟量的10% -30%。辅助排烟管路的开度通过电动烟道闸板来调节，烟气 返回管路中烟气由引风机抽出，又通过返回烟道11由鼓风机进口返入炉内，起到降低助燃 空气含氧量，抑制过高的火焰燃烧温度，减少对锅体烧损的作用。蓄热式燃烧器的每个蓄热式烧嘴都配备一个点火小烧嘴(即长明火)，用于低温 大烧嘴的反复启动，保证系统正常运行，采用电子点火方式，能确保点火安全；火焰检测安 全保护装置主要由紫外火焰探测器和火焰继电器等组成，用于对火焰的监视，当出现点火 失败或者故障熄火时发出控制指令，切断煤气的供给；蓄热体采用氧化铝陶瓷小球，该蓄热 体具有自清洁防尘防结渣、阻力小、便于拆下清洗、反复使用等功能，蓄热效率高，正常寿命 保证1年以上。鼓风机的供风管道上设有流量计、压力表、差压变送器、电动调节阀及手动阀，燃 气管路的燃气管上设有闸阀、眼睛阀、流量计、压力表、差压变送器及电动调节阀，对于使用 含有粉尘、焦油的非洁净燃气的场合，为了提高燃气管上阀门的使用可靠性，在管道上装有 蒸汽吹扫接口，定期对管内进行吹扫，清除焦油和粉尘，闸阀和眼睛阀用于燃气的手动截止 切断，电动调节阀用于燃气流量的电动调节，流量孔板和差压变送器用于燃气流量的检测， 压力变送器用于燃气压力的检测。燃烧自动控制系统采用进口可编程控制器(PLC)实现逻辑控制，同时配置了工控 机作为上位机，PLC和上位机进行通讯。控制核心和现场检测、执行元件组成了 DCS控制系 统，温度、压力、流量、阀位等炉况信息被检测元件采集，输送到PLC，并在上位机上显示。可 以显示瞬时的数据，同时也可以显示并记录累计数据，通过软件建立炉子的组态画面，直观 地反应炉子的运行状况。同时可以在线调整炉子的运行参数，便捷地控制炉子运行，在控制 室内的上位机上操作为远程操作，同时系统配置了现场操作箱，用于操作人员在现场的本 地操作。两种方式可以互相转换，便于生产实际的需要，系统设定了自动运行状态和手动运 行两种状态。如图2所示，当烧嘴5工作时，烧嘴5'起排烟及蓄热作用；一段时间后进行切换， 烧嘴5'工作，烧嘴5起排烟及蓄热作用。在工作过程中，1000°C的高温烟气通过辐射和对 流传热的方式在相当短的时间内迅速将热量传给蓄热体6'，烟气释热后温度降至150°C 左右经四通阀排出；然后，通过切换，室温下的空气由相反方向进入烧嘴5'，蓄热体6' 再以对流换热为主的方式将热量迅速传给空气，蓄热体6'被冷却，空气被预热到800°C以 上，预热后的热空气进入炉膛后，由于高速喷射，形成一低压区，抽引周围低速或静止的燃 烧产物形成一股含氧体积浓度大大低于21 %的贫氧高温气流，气体燃料经喷嘴喷入炉内 后，与此高温低氧气流扩散混合，发生与传统燃烧完全不同的高温低氧燃烧。工作温度不高 的三通阀以一定的频率进行切换，通过这种方式可以连续地产生高温空气，实现高温低氧 燃烧。这种燃烧技术的关键是高效(或称极限)蓄热(利用炉子排出废气的显热预热燃
5烧用空气，可使之达到800°C以上)和低氧(燃烧区氧浓度低至2 8%)燃烧。燃料在这 种高温低氧气氛中燃烧所形成的火焰与在传统条件下燃烧所形成的火焰相比具有如下优占.·节能和减排显著节能30 %以上；·减少温室气体排放减排C0230%以上，NOx排放浓度降低到30 50ppm ；·炉膛温度均勻性大大提高。本实用新型蓄热式熔铅炉与现有有熔铅锅相比，节能环保效果十分显著1、节能经济效益显著，煤气消耗大幅度降低，每吨铅节约煤气120m3(节约55%，见 表1)；2、热效率大幅度提高，热效率提高至50%左右；3、排烟热损失大幅度减少，尾气排出温度降低至130 170°C ；4、燃烧完全程度提高，尾气中CO含量低于50ppm ；5、环保效果显著，大幅减少温室气体排放，C02排放量减少50%以上，尾气NOX排 放浓度低于80ppm ；6、自动化控制水平提升，劳动强度降低，操作安全性提高；7、坩埚使用寿命延长1倍。表1蓄热式熔铅炉节能效益 本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出 其他各种形式的产品。但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是与本实用新型相同或相 近似的技术方案，均在其保护范围之内。
权利要求一种蓄热式熔铅炉，其特征在于，包括炉体、蓄热式燃烧系统及燃烧自动控制系统，所述蓄热式燃烧系统主要由蓄热式燃烧器、燃气管路、排烟系统、供风系统组成，其中蓄热式燃烧器成对地安装在炉体一侧，燃气管路的主管道经燃气换向阀和两个分支管道通往两蓄热式燃烧器的蓄热式烧嘴，蓄热式燃烧器的蓄热体分别经管道和三通阀与各自供风系统的鼓风机出风管道、排烟系统的引风机吸烟管道相连接，由三通阀控制进气或排烟。
2.根据权利要求1所述的蓄热式熔铅炉，其特征在于，所述排烟系统由主排烟管路、辅 助排烟管路、烟气返回管路三部分组成，排烟管路中烟气由引风机抽出，直接排往烟囱，辅 助排烟管路中烟气直接由辅助烟道排出，不经过蓄热体，烟气返回管路中烟气由引风机抽 出，又通过鼓风机进口返入炉内。
3.根据权利要求2所述的蓄热式熔铅炉，其特征在于，所述鼓风机的供风管道上设有 流量计、压力表、差压变送器、电动调节阀及手动阀，燃气管路的燃气管上设有间阀、眼睛 阀、流量计、压力表、蒸汽吹扫接口、差压变送器及电动调节阀。
4.根据权利要求3所述的蓄热式熔铅炉，其特征在于，所述蓄热式燃烧器的每个蓄热 式烧嘴都配备一个电子点火小烧嘴以及由紫外火焰探测器和火焰继电器等组成的火焰检 测安全保护装置，蓄热体采用氧化铝陶瓷小球。
5.根据权利要求4所述的蓄热式熔铅炉，其特征在于，所述炉体外部为钢结构，主要由 立柱、拉杆、炉壳及炉顶操作钢平台构成。
6.根据权利要求5所述的蓄热式熔铅炉，其特征在于，所述炉体外部呈方形，内部成圆 形，圆心位置设计耐火浇注料锅座用于支撑锅体。
7.根据权利要求6所述的蓄热式熔铅炉，其特征在于，所述炉体内部设置导焰墙。
8.根据权利要求7所述的蓄热式熔铅炉，其特征在于，所述炉体底部设有排铅口。
9.根据权利要求1至7任一所述的蓄热式熔铅炉，其特征在于，所述燃烧自动控制系统 由可编程控制器和上位工控机组成，可编程控制器和上位机通讯连接，熔铅炉的炉况信息 检测元件、控制元件与可编程控制器连接。
10.根据权利要求9所述的蓄热式熔铅炉，其特征在于，所述燃烧自动控制系统配置有 现场操作箱，上位工控机为远程操作，两种方式能够互相转换。
专利摘要本实用新型公开了一种蓄热式熔铅炉，包括炉体、蓄热式燃烧系统及燃烧自动控制系统，蓄热式燃烧系统主要由蓄热式燃烧器、燃气管路、排烟系统、供风系统组成，其中蓄热式燃烧器成对地安装在炉体一侧，燃气管路的主管道经燃气换向阀和两个分支管道通往两蓄热式燃烧器的蓄热式烧嘴，蓄热式燃烧器的蓄热体分别经管道和三通阀与各自供风系统的鼓风机出风管道、排烟系统的引风机吸烟管道相连接，由三通阀控制进气或排烟。本实用新型能降低燃料消耗、节约能源、合理控制炉内燃烧状况、提高炉子的操作安全性能。
文档编号F23D14/48GK201653133SQ20102016951
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者夏中卫, 康明红, 张新根, 李培华, 汪洋洋 申请人:株洲火炬工业炉有限责任公司