专利名称：一种带等离子体炬加热系统的铁合金炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工业炉，更具体地说是一种有节能环保意义的生产铁合金产品的带等离子体炬加热系统的铁合金炉。
背景技术：
铁合金是钢铁工业和机械铸造行业必不可少的重要原料之一，主要用于炼钢的脱氧剂和合金剂，铸造晶核孕育剂。我国是世界上铁合金产量最大的国家，年生产能力超过 2500万吨。铁合金工业又是典型的传统产业，冶炼大部分铁合金的传统设备是一种插入式电极结构的被称为“矿热炉”的还原电炉。“矿热炉”为圆筒形工业炉，内衬耐火材料；电极插入炉内的物料中，依靠电极电弧和电流通过物料而产生的电阻加热。熔化的铁合金和炉渣聚集在炉底，通过排料口流出。而炉内产生的炉气(主要成分为一氧化碳，CO)则从炉顶部排出。由于要让炉气通过物料空隙顺利排出，“矿热炉”的原料进料(碳质还原剂和其他原料)必须呈块状颗粒，从而大大增加了物料的熔融热。又由于电极带有复杂的短网系统，也存在一些电热损失。“矿热炉”多数为半密封炉，除炉面热损失外，排出的炉气未加利用也很不合理。这种电炉耗电较高，如生产I吨硅75产品需耗电8000度以上。因此传统结构的 “矿热炉”有“电老虎”和“污染大户”的名声。按照国家提出的对传统产业进行技术改造和节能减排的方针，尽管铁合金行业长期以来都在积极对传统“矿热炉”采取多种节电措施， 近年来还不断推广大型密闭式“矿热炉”以保护环境，并收到一定成效；但因为未能从根本上改变传统“矿热炉”的结构，因此不能消除其弊病。而另一方面，由于我国钢铁工业的发展需要，铁合金行业又属于重要的基础原材料工业且对国民经济发展具有重要意义，这也就更增强了铁合金行业加快结构调整和技术进步的紧迫性。开发有节能环保意义的新型铁合金炉已成为铁合金行业的重要课题。等离子体炬(也称等离子体发生器或电弧气体加热器)是让大量工作气体通过电弧区,利用电弧的能量加热气体,形成高温和高热密度等离子体射流(火炬气体温度可高达 5500度以上)。因此，等离子体炬具有可作为工业炉高强度热源的优势，且操作简便。国内外都曾将等离子体火炬用于航天飞行器外壳材料测试，以及用于金属切割和锅炉点火。国外还在一些金属冶炼及有害固体废物处理中使用了等离子体技术。该技术在工业领域的应用还在拓展。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种带等离子炬加热系统的铁合金炉，其能耗低，且污染小。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是一种带等离子炬加热系统的铁合金炉，其特征在于包括铁合金炉体，铁合金炉体内衬为耐火材料层，铁合金炉体顶部设置有原料进料口，铁合金炉体上部侧面设置有炉气出口，铁合金炉体下部侧面设置有原料进口，铁合金炉体下部侧面设置有一排或多排等离子体火炬，铁合金炉体底部侧面设置有产品出料口。按上述方案，所述的铁合金炉体的上部和下部均为圆柱且上部直径大于下部直径，铁合金炉体的中间部分为一倒圆台。按上述方案，所述的耐火材料层至少包括有4种不同性能的耐火砖层、耐火板层和耐火浇铸料层。按上述方案，所述的顶部原料进料口包括有两根轴向进料管。按上述方案，所述的炉气出口包括有两根径向出气管。按上述方案，所述的下部原料进料口包括有一根向下倾斜的进料管。按上述方案，所述的产品出料口包括有两根径向出料管。按上述方案，所述的铁合金炉体底部还设置有多根条形型钢作为条形支承。按上述方案，所述的等离子火炬径向及向下倾斜并沿圆周等距分布在铁合金炉体下部侧面。本实用新型的优点在于1)本实用新型完全取消了复杂的电极和短网系统，而代之于结构紧凑，安装方便且热效率高的等离子体炬作为铁合金炉的热源，等离子体炬可配有专门的冷却水组件和工作气体组件，以及电弧点火器和控制系统等，技术可靠；2)本实用新型提供构完全不同于插入式电极结构的“矿热炉”，碳还原剂和其他原料可以粉状进料，这就不仅减少了对块状颗粒物料的熔融热，节省了电能，而且由于原料是粉状，又大大增加了相互的接触面，从而可提高反应的速率和铁合金炉的生产能力；3)本实用新型提供为密封炉，排出的炉气可充分收集和利用(一氧化碳气体可作为有热值的燃气，也可净化后用作化工原料)，既能增加企业效益，推进循环经济的发展，又是保护环境的有效措施；4)本实用新型提供的结构和炉内工况条件还留有继续降低生产成本的余地，即可借鉴煤化工中气化炉的经验，采取部分“碳热”(利用碳素原料来产生热量)的措施来进一步节省电能；5)本实用新型结构完全不同于插入式电极结构的“矿热炉”，在生产操作中不存在 “矿热炉”有时出现的炉内反应不正常和复杂的电极和短网系统带来的不安全隐患，可实现更加安全可靠的生产运行；6)本实用新型提供的耐火材料也不同于传统“矿热炉“内衬的碳素耐火材料，它不仅能适应炉内的还原性气氛也可适应炉内的部分氧化性气氛，从而保证生产操作的顺利进7)本实用新型提供由于可提高生产效率和能力，因而可创造结构紧凑的新型铁合金炉系列，既有利于节能减排，又可降低行业设备投资和提高经济效益。新型铁合金炉具有节能(以硅铁为例，吨产品电耗可降低15%左右)、环保和安全的综合优势，炉气综合利用又促进循环经济和使企业增加效益。本实用新型提供的带等离子体炬加热系统的铁合金炉， 在国内未见报道。
图I为本实用新型的整体结构示意图；[0024]其中铁合金炉体-1，耐火材料层-2，原料进料口 -3，炉气出口 -4，原料进口 -5，等离子体火炬_6，产品出料口 -7，条形支承-8。
具体实施方式
为了更好地说明本实用新型，下面的实施例可进一步介绍本实用新型所具有的特点，但不能理解为对本实用新型可以实施范围的限制。本实用新型提供一种带等离子炬加热系统的铁合金炉，如图I所示，包括铁合金炉体1，铁合金炉体的上部和下部均为圆柱且上部直径大于下部直径，中间部分为一倒圆台，铁合金炉体内衬为耐火材料层2，耐火材料层至少包括有4种不同性能的耐火砖层、耐火板层和耐火浇铸料层，其中有2层耐火砖层；铁合金炉体顶部设置有原料进料口 3，包括有两根轴向进料管；铁合金炉体上部侧面设置有炉气出口 4，包括有两根径向出气管；铁合金炉体下部侧面设置有进料管5，包括有一根向下倾斜的进料管；铁合金炉体下部侧面设置有一排或多排等离子体火炬6，所述的等离子火炬径向及向下倾斜并沿圆周等距分布在铁合金炉体下部侧面；铁合金炉体底部侧面设置有产品出料口 7，包括有两根径向出料管； 铁合金炉体底部还设置有多根条形型钢作为条形支承8。将粉状的原料(碳质还原剂和其他原料)由原料进料口 3送入铁合金炉中，铁鳞原料由原料进料口 5送入铁合金炉内。由于安装在铁合金炉体下部侧面的等离子体火炬6是铁合金炉的热源，它可向铁合金炉内喷入高温及高热密度的气体射流，从而使铁合金炉内保持较高的温度。碳质还原剂和其他原料及铁鳞在较高的温度条件下发生铁合金生成反应。熔化的铁合金和炉渣聚集在铁合金炉的底部(熔池的温度可保持在1800°C以上)，并定期由铁合金炉底部侧面的产品出料口 7排出。铁合金生成反应中产生的炉气(主要成分为一氧化碳，CO)则连续从铁合金炉上部侧面的炉气出口 4排出，被收集起来并加以利用。由于铁合金的生成反应是还原反应，因此安装在铁合金炉体下部侧面的等离子体火炬6的工作气体采用还原性气体。由于铁合金炉内有较高的温度，因此铁合金炉体内衬耐火材料是经过选择,并且至少包括4种不同性质的耐火砖、耐火板和耐火浇铸料，铁合金炉体内衬耐火材料2是按多层结构砌筑。综上所述，本实用新型提供的一种带等离子炬加热系统的铁合金炉理念先进，构思独特，与传统的矿热炉相比具有节能、环保、安全的综合优势。可以预计，在不长的时间内将形成新型的环保型铁合金炉系列，可很好服务于铁合金生产这一传统产业的技术改造。但本实用新型的保护范围并不局限于此。本领域技术人员在本实用新型揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
权利要求1.一种带等离子炬加热系统的铁合金炉，其特征在于包括铁合金炉体(I)，铁合金炉体内衬为耐火材料层(2)，铁合金炉体顶部设置有原料进料口(3)，铁合金炉体上部侧面设置有炉气出口(4)，铁合金炉体下部侧面设置有原料进口(5)，铁合金炉体下部侧面设置有一排或多排等离子体火炬(6 )，铁合金炉体底部侧面设置有产品出料口( 7 )。
2.按权利要求I所述的带等离子炬加热系统的铁合金炉，其特征在于所述的铁合金炉体的上部和下部均为圆柱且上部直径大于下部直径，铁合金炉体的中间部分为一倒圆台。
3.按权利要求I或2所述的带等离子炬加热系统的铁合金炉，其特征在于所述的耐火材料层(2)至少包括有4种不同性能的耐火砖层、耐火板层和耐火浇铸料层。
4.按权利要求I或2所述的带等离子炬加热系统的铁合金炉，其特征在于所述的顶部原料进料口包括有两根轴向进料管。
5.按权利要求I或2所述的带等离子炬加热系统的铁合金炉，其特征在于所述的炉气出口包括有两根径向出气管。
6.按权利要求I或2所述的带等离子炬加热系统的铁合金炉，其特征在于所述的下部原料进料口包括有一根向下倾斜的进料管。
7.按权利要求I或2所述的带等离子炬加热系统的铁合金炉，其特征在于所述的产品出料口包括有两根径向出料管。
8.按权利要求I或2所述的带等离子炬加热系统的铁合金炉，其特征在于所述的铁合金炉体底部还设置有多根条形型钢作为条形支承(8)。
9.按权利要求I或2所述的带等离子炬加热系统的铁合金炉，其特征在于所述的等离子火炬径向及向下倾斜并沿圆周等距分布在铁合金炉体下部侧面。
专利摘要本实用新型涉及一种带等离子体炬加热系统的铁合金炉，包括铁合金炉体，铁合金炉体内衬为耐火材料层，铁合金炉体顶部设置有原料进料口，铁合金炉体上部侧面设置有炉气出口，铁合金炉体下部侧面设置有原料进口，铁合金炉体下部侧面设置有一排或多排等离子体火炬，铁合金炉体底部侧面设置有产品出料口。本实用新型的优点在于技术可靠；可提高反应的速率和铁合金炉的生产能力；节能环保；可实现更加安全可靠的生产运行；炉气综合利用又促进循环经济和使企业增加效益。
文档编号F27B1/08GK202350491SQ20112050157
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者黄耕 申请人:武汉金拜尔工程设备有限公司