一种节能环保高效热风冲天炉的制作方法

本发明属于熔炼金属的冶金铸造领域，尤其涉及一种节能环保高效热风冲天炉。

背景技术：

冲天炉是铸造生产中熔化铁水的重要设备。将铁料熔化成铁液后浇注到砂型中，待冷却后开箱而得到铸件。节能环保型冲天炉是指一个设备系统，除冲天炉本体外还包括独立燃烧室、换热器、烟气冷却器、除尘器、引风机、喷淋设备及烟囱等组成。

冲天炉是一种竖筒式熔炼炉，主要由炉体前炉及加料系统组成。前炉上设有出铁口、出渣口，由过桥和炉体相连。炉体又分三部分：炉顶、炉身和炉缸。炉顶设有加料口；炉身设有风箱及风口；炉缸设有工作门、炉门、炉柱子。冲天炉主要用于铸铁生产，也用于配合转炉炼钢，因炉顶出口向上故称冲天炉。在长期使用中发现，国内现有的冲天炉具有很多缺点，多数属于冷风炉，即鼓风机打入冲天炉内的空气为未经预热的冷风，或是虽然经过预热而热风温度较低的内热风式的热风炉。由于风温较低，炉内冶炼温度低熔炼环境差，造成铁液温度低，不利于铁液的脱硫、除气及渣铁分离，铁水纯净度差，造成铸件质量差。要想获得高度纯洁的铁水只能加大焦炭的投入量，造成焦炭消耗增加浪费能源。其次，冲天炉在熔炼生产过程中产生的废气，大多直接排放或经过一些简单处理后排出，对大气造成污染。对实际使用带来诸多问题，阻碍了铸造企业的生存与发展，成为铸造企业生存的一个瓶颈，跟不上社会发展的步伐。另外，一般的冲天炉在设计要求上只能熔炼生铁块，为保证铸件质量不能利用廉价原材料而影响企业的市场竞争力。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种熔炼效率高，且既能熔化生铁块又能熔化铁屑，并且能将废气回收的节能环保高效热风冲天炉。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种节能环保高效热风冲天炉，包括相连设置的熔炼装置和废气处理装置；所述熔炼装置包括冲天炉、前包、第一烟气管、燃烧室、预热炉、冷风风机、换热器、鼓风机和第二烟气管；所述冲天炉上设有热风进口；所述冲天炉上端设有进料口，下端与前包相连通；所述冲天炉包括烟气室；所述烟气室的侧面通过第一烟气管与燃烧室下部相连通；所述燃烧室下部设有与其相通的预热炉；所述燃烧室上部两侧分别与冷风风机和换热器相连通；所述换热器一侧设有鼓风机；所述换热器的冷风进口与鼓风机的出风口相连通，热风出口与冲天炉的热风进口相连通；所述换热器下部通过冷风箱与废气处理装置相连通。

优选的，所述废气处理装置包括大冷却器、小冷却器、第三烟气管、布袋除尘器、第四烟气管、第五烟气管、引风机、喷淋脱硫装置和烟囱；所述大冷却器的上端和下端分别与小水冷却器和换热器相连通；所述小水冷却器下部由第三烟气管与布袋除尘器进口相连；所述布袋除尘器由第四烟气管与引风机进风口相连；所述引风机出风口由第五烟气管与喷淋脱硫装置上部相连通；所述喷淋脱硫装置下部与烟囱下部相连通。

优选的，所述第一烟气管、燃烧室内的上下两端、第二烟气管、第三烟气管、第四烟气管、换热器的热风出口、大水冷却器的出水口、小水冷却器的出水口上均设有测温装置。

优选的，所述燃烧室旁还设有温控箱，用于监控燃烧室内及各测温装置测得的温度。

优选的，所述燃烧室和换热器上端设有防爆阀。

优选的，所述燃烧室上端还设有煤气放散阀。

优选的，所述第二烟气管、第三烟气管、第四烟气管、布袋除尘器内设有铝膜防爆阀。

优选的，所述第三烟气管内设有冷风阀门。

优选的，所述第一烟气管上还设有助燃风机。

优选的，所述喷淋脱硫装置由喷淋机构和水循环系统构成；所述水循环系统包括第一水池、第二水池和水泵；所述第二水池位于喷淋机构下方；所述第一水池和第二水池相通；所述第一水池内设有水泵；所述水泵通过出水管与喷淋机构上端相连通。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明方案的节能环保高效热风冲天炉，具有以下优点：首先，其可以将生铁和铁屑均化作铁水，同时生成的铁水温度为1560℃，纯净度高，在铁水温度相同的情况下需要的焦炭少，从而达到节能的效果，转化效率高；其次，冲天炉产生的废气先通过大水冷却器和小水冷却器进行收集，再依次通过布袋除尘器和喷淋脱硫装置进行除尘操作，最后的无害废气从烟囱流出，对外部环境无污染，具有较高的实用性和推广价值，符合我国的发展需要。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为附图1中的局部放大图；

附图3为附图1中的局部放大图；

其中：1、冲天炉；2、前包；3、第一烟气管；4、燃烧室；5、预热炉；6、冷风风机；7、换热器；8、鼓风机；9、第二烟气管；10、烟气室；11、大冷却器；12、小冷却器；13、第三烟气管；14、布袋除尘器；15、第四烟气管；16、第五烟气管；17、引风机；18、喷淋机构；19、烟囱；20、进料口；21、温控箱；22、防爆阀；23、煤气放散阀；24、铝膜防爆阀；25、冷风阀门；26、助燃风机；27、第一水池；28、第二水池；29、水泵；30、热风进口；31、热风出口；32、冷风进口；33、冷风箱。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如附图1-3所示的本发明所述的一种节能环保高效热风冲天炉，包括相连设置的熔炼装置和废气处理装置；所述熔炼装置包括冲天炉1、前包2、第一烟气管3、燃烧室4、预热炉5、冷风风机6、换热器7、鼓风机8和第二烟气管9；所述冲天炉1上设有热风进口30；所述冲天炉1上端设有进料口20，下端与前包2相连通；所述冲天炉1包括烟气室10；所述烟气室10的侧面通过第一烟气管3与燃烧室4下部相连通；所述燃烧室4下部设有与其相通的预热炉5；所述燃烧室4上部两侧分别与冷风风机6和换热器7相连通；所述换热器7一侧设有鼓风机8；所述换热器7的冷风进口32与鼓风机8的出风口相连通，热风出口31与位于冲天炉1的热风进口30相连通；所述换热器7下部通过冷风箱33与废气处理装置相连通。

所述废气处理装置包括大冷却器11、小冷却器12、第三烟气管13、布袋除尘器14、第四烟气管15、第五烟气管16、引风机17、喷淋脱硫装置和烟囱19；所述大冷却器11的上端和下端分别与小水冷却器12和换热器7相连通；所述小水冷却器12下部由第三烟气管13与布袋除尘器14进口相连；所述布袋除尘器14由第四烟气管15与引风机进17风口相连；所述引风机17出风口由第五烟气管16与喷淋脱硫装置上部相连通；所述喷淋脱硫装置下部与烟囱19下部相连通。

所述第一烟气管3、燃烧室4内的上下两端、第二烟气管9、第三烟气管13、第四烟气管15、换热器7的热风出口、大水冷却器11的出水口、小水冷却器12的出水口上均设有测温装置；所述燃烧室4旁还设有温控箱21，用于监控燃烧室4内及各测温装置测得的温度；所述燃烧室4和换热器7上端设有防爆阀22；所述燃烧室4上端还设有煤气放散阀23；所述第二烟气管9、第三烟气管13、第四烟气管15、布袋除尘器14内设有铝膜防爆阀24；所述第三烟气管13内设有冷风阀门25；所述第一烟气管3上还设有助燃风机26。

所述喷淋脱硫装置由喷淋机构18和水循环系统构成；所述水循环系统包括第一水池27、第二水池28和水泵29；所述第二水池28位于喷淋机构18下方；所述第一水池27和第二水池28相通；所述第一水池27内设有水泵29；所述水泵29通过出水管与喷淋机构18上端相连通。

进一步的，进料口下部、燃烧室下部、换热器下部、大水冷却器下部、小水冷却器下部和布袋除尘器下部设有落灰筒。

进一步的，第一烟气管上还安装有混风装置，第一烟气管与燃烧室下进口采用切线进风形式的二次混风。

具体的工艺流程如下：将生铁或铁屑通过加料口投入到冲天炉中进行熔炼，由于冲天炉进风采用单排风口布置，炉内的还原性气氛较强，炉气中的Co含量达15％-18％，炉气的温度在300℃左右。炉气从冲天炉上方流入到第一烟气管道中，经过助燃风机及混风装置将炉气与助燃空气进行第一次混风，炉气在进入燃烧室内时由于采用切线进风形式，使炉气在进入燃烧室后沿内壁旋转形成第二次混风，经预热炉点火燃烧，这样烟气温度上升到950℃-1000℃左右，然后通过冷风风机将其降温到900℃左右，接着高温废气流入到换热器的热风进口中。

同时，由鼓风机送来的冷风进入到换热器冷风进口中，其与进入换热器热风进口的高温废气在换热器中进行换热，使冷风变为高温热风，热风温度可达450℃-500℃左右，热风从换热器的热风出口流出，接着通过热风管进入到冲天炉的热风进口中，使冲天炉内的冶炼温度达1800℃以上，熔化的铁水从前包流出。由于炉内熔炼温度的提高有利于铁水在炉内脱硫、除气及渣铁分离，铁水温度可达1560℃左右。由于铁水温度高铁水的纯净度高，在达到相同铁水温度的条件下，所需焦炭少，从而达到优质节能的效果，转化效率高；由于铁水温度可达1560℃左右，所以能将铁屑也熔炼掉。

烟气从冲天炉内引出流经燃烧室、换热器、大水冷却器、小水冷却器时由于上述设备下部都设有落灰筒，因此较重的颗粒物得到处理收集，废气经大水冷却器和小水冷却器冷却处理后流入到布袋除尘器中进行除尘操作，最后进入到喷淋脱硫装置中，喷淋脱硫装置的作用是将废气中的二氧化硫与水结合发送反应，使得二氧化硫不被排入到大气，最后剩余废气从烟囱中流出。

其中，当喷淋脱硫装置工作时，水泵开始工作，第二水池中的水流入到喷淋器中，对废气进行喷淋除尘操作，然后喷淋脱硫装置流出的水流入第一水池中，最后流入到第二水池中进行循环使用。

进一步的，在第二烟气管、第三烟气管、第四烟气管、布袋除尘器内设有铝膜防爆阀，这是由于废气中可能还有部分煤气，防止管道破裂。

煤气放散阀其主要作用是，在冲天炉休风时将燃烧室、换热器中的剩余煤气通过煤气放散阀排放出来，进而保证冲天炉使用时的安全性。

其中废水的检测报告如下：

炉窑废气(从烟囱中排出的废气)检测报告如下所示：

由上可知废水和废气的排放标准均低于国际标准。

本发明的节能环保高效热风冲天炉，具有以下优点：首先，其可以将生铁和铁屑均化作铁水，同时生成的铁水温度为1560℃，纯净度高，在铁水温度相同的情况下需要的焦炭少，从而达到节能的效果，转化效率高；其次，冲天炉产生的废气先通过大水冷却器和小水冷却器进行收集，再依次通过布袋除尘器和喷淋脱硫装置进行除尘操作，最后的无害废气从烟囱流出，对外部环境无污染，具有较高的实用性和推广价值，符合我国的发展需要。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。