熔炼炉的制作方法

本实用新型属于化工技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种熔炼炉。

背景技术：

燃气熔炼炉以其SO₂、NO_x排放量低，清洁卫生，操作方便，易于自动化控制而被广泛应用冶金和铸造加工行业，是普遍建设和使用的熔炼设备。

燃气熔炼炉存在的问题是该类设备普遍使用天然气，对于缺乏天然气地区，则使用焦炉煤气或煤制合成气。然而煤转换合成气存在煤热量损失及设备投资，因此无论是天然气或煤制合成气都存在价格高能耗高等问题，能耗高，价格高直接增加生产成本，使得企业缺乏市场经济竞争力。同时引起的负面效应也随之增多，环境污染和热室效应，甚至降低产品质量和生产效率，给企业和社会经济发展带来障碍，那么怎样既促进经济发展又是保持绿色环境生产，是当前制约该行业和社会发展的矛盾。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种熔炼炉，采用该熔炼炉可以显著降低熔炼成本，并且可以提高炉膛热量均匀性，降低能源损耗25％，降低熔炼时间，缩短熔炼周期5-13min，提高生产率8％，符合节能减排增产的需求。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种熔炼炉。根据本实用新型的实施例，所述熔炼炉包括：

熔炼炉本体，所述熔炼炉本体内限定出炉膛；

蓄热装置，所述蓄热装置包括第一蓄热组件和第二蓄热组件，所述第一蓄热组件和所述第二蓄热组件均包括依次相连的蓄热燃烧室和烧嘴，所述蓄热燃烧室与所述炉膛通过所述烧嘴连通；

煤粉-助燃气喷枪，所述煤粉-助燃气喷枪包括第一喷枪组件和第二喷枪组件，所述第一喷枪组件和所述第二喷枪组件分别设置在所述熔炼炉本体的侧壁上，并且所述第一喷枪组件与所述第一蓄热组件在所述熔炼炉本体的侧壁上交错分布，所述第二喷枪组件与所述第二蓄热组件在所述熔炼炉本体的侧壁上交错分布；

燃气供给组件，所述燃气供给组件分别与所述第一蓄热组件和所述第二蓄热组件的烧嘴相连，并且所述燃气供给组件交替地向所述第一蓄热组件和所述第二蓄热组件提供燃气；

空气供给组件，所述空气供给组件分别与所述第一蓄热组件和所述第二蓄热组件的蓄热燃烧室相连，并且所述空气供给组件交替地向所述第一蓄热组件和所述第二蓄热组件提供空气；

排烟管组件，所述排烟管组件分别与所述第一蓄热组件和所述第二蓄热组件的蓄热燃烧室导通；

进料口，所述进料口设置在所述熔炼炉本体上；

出料口，所述出料设置在所述熔炼炉本体上；

其中，所述燃气供给组件向所述第一蓄热组件和所述第二蓄热组件中的其中一个提供所述燃气时，所述空气供给组件向所述第一蓄热组件和所述第二蓄热组件中的其中一个提供所述空气，并且生成的烟气从所述第一蓄热组件和所述第二蓄热组件中的另一个连通的部分排出。

根据本实用新型实施例的熔炼炉通过在熔炼炉本体侧壁上布置煤粉-助燃气喷枪，通过煤粉-助燃气喷枪向炉膛中喷吹煤粉，煤粉燃烧供热加热炉料，替代部分价格昂贵或区域性缺乏天然气或煤制合成气，从而可以降低熔炼成本，并且通过将煤粉-助燃气喷枪与蓄热装置交错设置，可以使得煤粉燃烧放热辐射到燃气燃烧放热不能直接到达的区域，从而可以提高炉膛热量均匀性，降低能源损耗25％，降低熔炼时间，缩短熔炼周期5-13min，提高生产率8％，符合节能减排增产的需求。

另外，根据本实用新型上述实施例的熔炼炉还可以具有如下附加的技术特征：

任选的，所述第一蓄热组件和所述第二蓄热组件分别布置在所述熔炼炉本体相对的侧壁上。

任选的，所述第一蓄热组件和所述第一喷枪组件在所述熔炼炉本体的同一侧壁上交错布置，所述第二蓄热组件和所述第二喷枪组件在所述熔炼炉本体的同一侧壁上交错布置。由此，可以显著提高炉膛内热量均匀性。

任选的，包括多个所述蓄热装置，所述多个蓄热装置分别独立地布置在所述熔炼炉本体的侧壁上。由此，可以显著降低熔炼成本。

任选的，包括多个煤粉-助燃气喷枪。由此，可以进一步提高炉膛内热量均匀性。

任选的，所述第一喷枪组件和所述第二喷枪组件斜向下且可调的布置在所述熔炼炉本体的侧壁上。由此，可以进一步提高炉膛内热量均匀性。

任选的，所述燃气供给组件包括：燃气总管；第一燃气支管和第二燃气支管，所述第一燃气支管分别与所述燃气总管和所述第一蓄热组件上的烧嘴连通，所述第二燃气支管分别与所述燃气总管和所述第二燃气组件上的烧嘴相连通；控制阀，所述控制阀连接至所述燃气总管、所述第一燃气支管和所述第二燃气支管以控制所述燃气总管与所述第一燃气支管和所述第二燃气支管中的其中一个导通。

任选的，所述空气供给组件包括空气总管、第一支管、第二支管和四通换向阀，所述四通换向阀具有第一口、第二口、第三口和第四口，所述第一口与所述空气总管相连，所述第一支管分别与所述第一蓄热组件和所述第二口相连，所述第三口与所述排烟管组件相连，所述第二支管与所述第二蓄热组件和所述第四口相连。

任选的，所述熔炼炉进一步包括：烟气出口，所述烟气出口布置在所述熔炼炉本体的顶壁上。由此，可以进一步降低熔炼成本。

任选的，所述烟气出口与所述煤粉-助燃气喷枪相连。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型一个实施例的熔炼炉的结构示意图；

图2是根据本实用新型再一个实施例的熔炼炉的侧视结构示意图；

图3是根据本实用新型又一个实施例的熔炼炉的部分结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种熔炼炉。根据本实用新型的实施例，参考图1和2，熔炼炉包括熔炼炉本体100、蓄热装置200、煤粉-助燃气喷枪300、燃气供给组件400、空气供给组件500、排烟管组件600、进料口101和出料口102。

根据本实用新型的一个实施例，熔炼炉本体100内限定出炉膛10，并且炉膛10底部为炉料受热形成的熔池11。例如，熔炼炉为方形熔炼炉。

根据本实用新型的再一个实施例，蓄热装置200包括第一蓄热组件21和第二蓄热组件 22，第一蓄热组件21和第二蓄热组件22均包括依次相连的蓄热燃烧室23和烧嘴24，并且蓄热燃烧室23与炉膛10通过烧嘴24连通。具体的，蓄热组件布置在熔炼炉本体上熔池上方的侧壁上，蓄热燃烧室中布置有蓄热体，并且第一蓄热组件和第二蓄热组件中的一个处于燃烧燃气供热状态时，另一个则处于排烟状态，并且间隔一段时间后二者状态交替。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对蓄热体的具体类型进行选择，例如可以采用蜂窝蓄热体。

根据本实用新型的一个具体实施例，第一蓄热组件21和第二蓄热组件22可以分别布置在熔炼炉本体100相对的侧壁上，优选对称布置在熔炼炉本体相对的侧壁上。

根据本实用新型的再一个具体实施例，蓄热装置200可以为多个，并且多个蓄热装置 200分别独立地布置在熔炼炉本体100的侧壁上。例如，多个蓄热装置可以均匀布置在熔炼炉本体前后左右四个侧壁上，也可以布置在前后侧壁或左右侧壁上，具体布置方式本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

根据本实用新型的又一个实施例，煤粉-助燃气喷枪300包括第一喷枪组件31和第二喷枪组件32，第一喷枪组件31和第二喷枪组件32分别设置在熔炼炉本体100的侧壁上，并且第一喷枪组件31与第一蓄热组件21在熔炼炉本体100的侧壁上交错分布，第二喷枪组件32与第二蓄热组件22在熔炼炉本体100的侧壁上交错分布，且适于向炉膛中供给煤粉和助燃气。具体的，助燃气可以为氧气、富氧空气或空气等。发明人发现，通过在熔炼炉本体侧壁上布置煤粉-助燃气喷枪，通过煤粉-助燃气喷枪向炉膛中喷吹煤粉，煤粉燃烧供热加热炉料，替代部分价格昂贵或区域性缺乏天然气或煤制合成气，从而可以降低熔炼成本，并且通过将煤粉-助燃气喷枪与蓄热装置交错设置，可以使得煤粉燃烧放热辐射到燃气燃烧放热不能直接到达的区域，从而可以提高炉膛热量均匀性，降低能源损耗25％，降低熔炼时间，缩短熔炼周期5-13min，提高生产率8％，符合节能减排增产的需求。

根据本实用新型的一个具体实施例，第一蓄热组件21和第一喷枪组件31在熔炼炉本体100的同一侧壁上交错布置，第二蓄热组件22和第二喷枪组件32在熔炼炉本体100的同一侧壁上交错布置。发明人发现，该种布置方式可以使得煤粉燃烧放热辐射到燃气燃烧放热不能直接到达的区域，从而显著提高炉膛热量均匀性。

根据本实用新型的再一个具体实施例，第一喷枪组件31和第二喷枪组件32斜向下且可调的布置在熔炼炉本体100的侧壁上。由此，可以使得煤粉燃烧放热辐射到燃气燃烧放热不能直接到达的区域，从而可以提高炉膛热量均匀性。

根据本实用新型的又一个具体实施例，煤粉-助燃气喷枪300包括煤粉喷枪、助燃气喷枪以及水冷管，煤粉从煤粉料仓经煤粉喷枪，助燃气从助燃气储仓经助燃气喷枪供给至炉膛中燃烧供热替代部分天然气或煤制合成气。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对煤粉喷枪和助燃气喷枪深入炉膛中的长度以及煤粉和助燃气的喷吹流量进行选择。

根据本实用新型的又一个具体实施例，可以包括多个煤粉-助燃气喷枪。具体的，煤粉-助燃气喷枪与蓄热装置的数量相同，即一个第一蓄热组件对应一个第一喷枪组件。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对蓄热装置和煤粉-助燃气喷枪的数量进行选择。

根据本实用新型的又一个实施例，燃气供给组件400分别与第一蓄热组件21和第二蓄热组件22的烧嘴24相连，并且燃气供给组件400交替地向第一蓄热组件21和第二蓄热组件22提供燃气。具体的，当第一蓄热组件燃烧为炉膛供热时，第二蓄热组件处于排烟状态，燃气供给组件向第一蓄热组件的烧嘴供给燃气，而当第二蓄热组件燃烧为炉膛供热时，第一蓄热组件处于排烟状态，燃气供给组件向第二蓄热组件的烧嘴供给燃气。

根据本实用新型的一个具体实施例，燃气供给组件400包括：燃气总管40、第一燃气支管41、第二燃气支管42和控制阀43。具体的，第一燃气支管41分别与燃气总管40和第一蓄热组件21上的烧嘴24连通，第二燃气支管42分别与燃气总管40和第二燃气组件 22上的烧嘴24相连通；控制阀43连接至燃气总管40、第一燃气支管41和第二燃气支管 42以控制燃气总管40与第一燃气支管41和第二燃气支管42中的其中一个导通。例如，当第一蓄热组件处于燃烧供热状态时，在控制阀的作用下，使得燃气总管与第一燃气支管导通，即燃气供给组件向第一蓄热组件的烧嘴供给燃气；而当第一蓄热组件处于排烟状态时，控制阀切换使得燃气总管与第二燃气支管导管，燃气供给组件向第二蓄热组件的烧嘴供给燃气，其中的控制阀可以为换向阀。

根据本实用新型的又一个实施例，空气供给组件500分别与第一蓄热组件21和第二蓄热组件22的蓄热燃烧室23相连，并且空气供给组件500交替地向第一蓄热组件21和第二蓄热组件22提供空气。具体的，当第一蓄热组件燃烧为炉膛供热时，第二蓄热组件处于排烟状态，空气供给组件向第一蓄热组件的蓄热燃烧室供给空气，而当第二蓄热组件燃烧为炉膛供热时，第一蓄热组件处于排烟状态，空气供给组件向第二蓄热组件的蓄热燃烧室供给空气。

根据本实用新型的又一个实施例，排烟管组件600分别与第一蓄热组件21和第二蓄热组件22的蓄热燃烧室23导通。具体的，当第一蓄热组件燃烧为炉膛供热时，第二蓄热组件处于排烟状态，排烟管组件与第二蓄热组件的蓄热燃烧室导通进行排烟，而当第二蓄热组件燃烧为炉膛供热时，第一蓄热组件处于排烟状态，排烟管组件与第一蓄热组件的蓄热燃烧室导通进行排烟。

根据本实用新型的一个具体实施例，空气供给组件500包括空气总管51、第一支管52、第二支管53和四通换向阀54，四通换向阀54具有第一口501、第二口502、第三口503 和第四口504，第一口501与空气总管51相连，第一支管52分别与第一蓄热组件21和第二口502相连，第三口503与排烟管组件600相连，第二支管53与第二蓄热组件22和第四口504相连。具体的，当第一蓄热组件处于燃烧供热状态，第二蓄热组件处于排烟状态时，第一口与第二口导通，第三口与第四口导通，此时空气总管向第一蓄热组件供给空气，而经第二蓄热组件吸收余热后的烟气经第二支管排至烟气管组件中；而当第一蓄热组件处于排烟状态，第二蓄热组件处于燃烧供热状态时，第一口与第四口导通，第二口与第三口导通，此时空气总管向第二蓄热组件供给空气，而经第一蓄热组件吸收余热后的烟气经第一支管排至烟气管组件中。

根据本实用新型的又一个实施例，进料口101设置在熔炼炉本体100上，且适于向炉膛中供给待处理的炉料。具体的，进料口可以布置在熔炼炉本体的顶壁上。

根据本实用新型的又一个实施例，出料口102设置在熔炼炉本体100上，且适于将炉膛中产生的处理后的物料排出炉膛。具体的，出料口可以布置在熔池所在处的熔炼炉本体的侧壁上。

根据本实用新型的实施例，燃气供给组件400向所述第一蓄热组件21和所述第二蓄热组件22中的其中一个提供所述燃气时，所述空气供给组件500向所述第一蓄热组件21和所述第二蓄热组件22中的其中一个提供所述空气，并且生成的烟气从所述第一蓄热组件 21和所述第二蓄热组件22中的另一个连通的部分排出。具体的，当第一蓄热组件处于燃烧供热状态，第二蓄热组件处于排烟状态时，燃气供给组件向第一蓄热组件供给燃气，同时空气供给组件向第一蓄热组件供给空气，而经第二蓄热组件吸收余热后的烟气经排烟管组件排出；反之当第二蓄热组件处于燃烧供热状态，第一蓄热组件处于排烟状态时，燃气供给组件向第二蓄热组件供给燃气，同时空气供给组件向第二蓄热组件供给空气，而经第一蓄热组件吸收余热后的烟气经排烟管组件排出。

根据本实用新型实施例的熔炼炉通过在熔炼炉本体侧壁上布置煤粉-助燃气喷枪，通过煤粉-助燃气喷枪向炉膛中喷吹煤粉，煤粉燃烧供热加热炉料，替代部分价格昂贵或区域性缺乏天然气或煤制合成气，从而可以降低熔炼成本，并且通过将煤粉-助燃气喷枪与蓄热装置交错设置，可以使得煤粉燃烧放热辐射到燃气燃烧放热不能直接到达的区域，从而可以提高炉膛热量均匀性，降低能源损耗25％，降低熔炼时间，缩短熔炼周期5-13min，提高生产率8％，符合节能减排增产的需求。

根据本实用新型的实施例，参考图3，熔炼炉进一步包括：烟气出口103。

根据本实用新型的一个实施例，烟气出口103布置在熔炼炉本体100的顶壁上，并且分别与煤粉料仓700上的煤粉通道和助燃气储仓800上的助燃气通道相连，且适于采用炉膛中产生的高温烟气供给至煤粉通道和助燃气通道对其中的煤粉和助燃气进行预热，从而可以显著降低熔炼成本。

下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。

实施例

如图1-3所示，在熔炼炉本体上布置煤粉-助燃气喷枪，熔炼炉蓄热装置的第一蓄热组件的烧嘴与煤粉-助燃气喷枪第一喷枪组件位置上下交错排列，熔炼炉蓄热装置的第二蓄热组件的烧嘴与煤粉-助燃气喷枪第二喷枪组件位置上下交错排列，并且第一喷枪组件和第二喷枪组件分别与熔炼炉本体的侧壁呈夹角α＝80°，喷枪与水平呈90°-α＝10°夹角布置，喷枪喷吹火焰斜向下，烧嘴方向燃烧火焰平行水平面。当第一蓄热组件处于燃烧供热状态，第二蓄热组件处于排烟状态时，燃气供给组件向第一蓄热组件供给燃气，同时空气供给组件向第一蓄热组件供给空气，并且通过第一喷枪组件和第二喷枪组件向炉膛中喷吹煤粉和助燃气，使得燃气和煤粉共同燃烧向炉膛供热加热炉料，而产生的烟气经第二蓄热组件吸收余热后的经排烟管组件排出；当第二蓄热组件蓄热完成后，第一蓄热组件和第二蓄热组件工作状态切换，即第二蓄热组件处于燃烧供热状态，第一蓄热组件处于排烟状态，燃气供给组件向第二蓄热组件供给燃气，同时空气供给组件向第二蓄热组件供给空气，而经第一蓄热组件吸收余热后的烟气经排烟管组件排出，另外可以通过炉顶的烟气出口将炉膛中产生的高温烟气供给至煤粉通道和助燃气通道对其中的煤粉和助燃气进行预热。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。