一种烟气回收利用冲天炉的制作方法

本发明涉及一种冲天炉，尤其涉及一种烟气回收利用冲天炉。

背景技术：

冲天炉，是铸造生产中熔化铸铁的重要设备，将铸铁块熔化成铁水后浇注到砂型中待冷却后开箱而得到铸件。冲天炉是一种竖式圆筒形熔炼炉，分为前炉和后炉。前炉又分为出铁口，出渣口，炉盖前炉缸和过桥。主要用于铸铁件生产，也用以配合转炉炼钢。

冲天炉的工作过程:先将一定量的煤炭装入炉内作为底焦，它的高度一般在一米以上。点火后，将底焦加至规定高度，从风口至底焦的顶面为底焦高度。然后按炉子的熔化率将配好的石灰石、金属炉料和层焦按次序分批地从加料口加入。在整个开炉过程中保持炉料顶面在加料口下沿。经风口鼓入炉内的空气同底焦发生燃烧反应，生成的高温炉气向上流动，对炉料加热，并使底焦顶面上的第一批金属炉料熔化。随着底焦的烧失和金属炉料的熔化，料层逐渐下降。每批炉料熔化后，燃料由外加的层焦补充，使底焦高度基本上保持不变，整个熔化过程连续进行。

炉料中的石灰石在高温炉气的作用下分解成石灰和二氧化碳。石灰是碱性氧化物，它能和焦炭中的灰分和炉料中的杂质、金属氧化物等酸性物质结合成熔点较低的炉渣。熔化的炉渣也下落到炉缸，并浮在铁水上。

冲天炉的燃烧采用煤炭，由于燃料排列紧密、空气不足会导致燃烧不充分，烟气中存在大量的一氧化碳气体，这种气体流入空气中会导致空气污染，鉴于该气体的可燃性，可将该气体进行回收利用，重新燃烧放热，增加燃料的利用率。

技术实现要素：

本发明为了充分利用烟气中的一氧化碳气体，增加燃料的利用率，同时防止其流入空气中导致的污染，提供了一种烟气回收利用冲天炉。该冲天炉将因燃料未充分燃烧产生的一氧化碳气体重新回流至冲天炉进行燃烧，同时经过对烟气的处理增加烟气中的一氧化碳含量。

本发明所采取的技术方案为：一种烟气回收利用冲天炉，包括依次通过烟气管道相连的冲天炉、旋风除尘器、脱硫装置和脱二氧化碳装置，所述冲天炉上端设置有加料口和烟室，中间为炉身，下端设有风箱和炉缸，所述加料口通过下料管穿过所述烟室通向所述炉身，所述烟室通过第一管道通向所述旋风除尘器，所述风箱通过第二管道连接所述脱二氧化碳装置，所述风箱通过第三管道连接有第一鼓风机，所述炉缸连接有前炉，燃烧后的烟气经第一管道依次流过旋风除尘器、脱硫装置和脱二氧化碳装置后回流至所述风箱。

进一步的，所述脱硫装置内存储有碳酸钙。

进一步的，所述脱二氧化碳装置内置有氢氧化钙溶液。

进一步的，所述第二管道上设有一氧化碳检测仪。

进一步的，在所述旋风除尘器与所述脱硫装置之间设有换热器。

进一步的，所述换热器外部为高温烟气通道，内部盘旋有冷空气通道，所述冷空气通道连接有第二鼓风机，所述高温烟气通道入口连接所述旋风除尘器，所述高温烟气通道出口连接所述脱硫装置。

进一步的，所述冷空气通道出口连通所述冲天炉风箱。

进一步的，所述烟室下端连接有灰斗。

进一步的，所述风箱上设有观火孔，所述观火孔上设有观火盖。

进一步的，所述换热器顶部设有防爆阀。

本发明所产生的有益效果包括：本发明中的烟气首先经过旋风除尘器进行除尘，然后经过脱硫装置除去里面二氧化硫气体，之后经过除二氧化碳装置除去二氧化碳，增加烟气中的一氧化碳含量，增加回收后烟气的可燃性，回流至风箱与鼓风机吹入的空气混合后燃烧，本发明中的脱硫装置采用碳酸钙脱硫法是为了防止脱硫过程中对二氧化碳的影响，本发明中的脱二氧化碳装置通过氢氧化钙溶液除去，氢氧化钙吸收二氧化碳后生成的碳酸钙可回收利用至冲天炉炉身填充的石灰石中，本发明首先经过脱硫装置后再除去二氧化碳是为了避免二氧化硫与氢氧化钙溶液反应，导致生成的碳酸钙内含硫酸钙，进而影响碳酸钙的纯度，不利于回收利用。

附图说明

图1本发明中冲天炉的结构示意图；

图2本发明中脱硫装置的结构示意图；

图3本发明中换热器的结构示意图；

图4本发明中冷却介质管道的结构示意图；

图5本发明中弯头部与直管部结构示意图；

图6、图7、图8本发明中局部保护罩的结构示意图；

图中1、冲天炉，101、下料口，102、下料管，103、筛网，104、灰斗，105、烟室，106、炉身，107、风箱108、炉缸，109、挡板，2、旋风除尘器，3、换热器，301、冷空气通道，302、冷空气入口，303、冷空气出口，304、烟气入口，305、烟气出口，306、第一换热器，307、第二换热器，3071、小冷却器，3072、大冷却器，4、脱硫装置，401、喷淋机构，402、第一水池，403、第二水池，404、水泵，5、脱二氧化碳装置，6、第一鼓风机，7、第二鼓风机，8、第一管道，9、第二管道，10、第三管道，11、直管部，111、第一直管部，112、第二直管部，12、弯头部，121、第一弯部，122、第二弯部，123、第三弯部，124、顶点，13.整体保护罩，14、保护管，15、角钢式挡板，16、弧形板式挡板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1所示，本发明中的一种烟气回收利用冲天炉，包括通过烟气管道相连的冲天炉1、旋风除尘器2、脱硫装置4和脱二氧化碳装置5，冲天炉1上部设有加料口和烟室105，中间设有炉身106，炉身106下端为风箱107和炉缸108，炉缸108用来储存铁液，风箱107连接风管，用于鼓入空气供燃料燃烧，燃烧后的烟气上升至烟室105，下料口101通过下料管102穿过烟室105通向炉身106，烟室105底部连接灰斗104，烟室105通过第一管道8连接旋风除尘器2，烟气通过第一管道8依次流向旋风除尘器2进行除尘处理，除去烟气中的大颗粒固体物，然后通过脱硫装置4进行脱硫处理，除去烟气中的硫氧化物，防止硫氧化物流出污染空气，同时提高其它气体成分的含量，再然后流向脱二氧化碳装置5，用于除去烟气中的二氧化碳，增加一氧化碳的含量，同时避免烟气中二氧化碳含量过高，导致将火扑灭，净化后的烟气经第二管道9流向风箱107进行重复利用，同时风箱107通过第三管道10连接第一鼓风机6，第一鼓风机6向风箱107内鼓入空气，烟气与空气混合后进行一氧化碳燃烧放热，该设计即避免了烟气直接流入空气中导致一氧化碳污染，同时利用一氧化碳的可燃性继续为冲天炉1提供热量，提高燃料的利用率。

本装置为了实现均匀布料，在下料管102出口下方设置筛网103，筛网103转动，在下料管102内设置可自由开合的挡板109。

本发明中的脱硫装置4内存储有碳酸钙或者碳酸钠等碱性溶液，通过碳酸钙与硫氧化物反应净化烟气，硫酸钙不与二氧化碳反应，避免了脱硫装置4对二氧化碳的影响；本发明中的脱二氧化碳装置5内存储有氢氧化钙溶液，氢氧化钙溶液可通过生石灰制得，氢氧化钙溶液与二氧化碳反应后生成的碳酸钙即石灰石又可用于炉身106中石灰石料，使得处理料重复利用，防止浪费，降低了成本。

如图2，本发明中的脱硫装置4选用喷淋脱硫装置，通过向气体喷淋除硫溶液实现脱硫，所述喷淋脱硫装置由喷淋机构401和水循环系统构成；所述水循环系统包括第一水池402、第二水池403和水泵404；所述第二水池403位于喷淋机构401下方；所述第一水池402和第二水池403相通；所述第一水池402内设有水泵404；所述水泵404通过出水管与喷淋机构401上端相连通。

本发明中的第二管道9上设有用于检测一氧化碳含量的一氧化碳检测仪，同时第二管道9通向一氧化碳处理装置，若一氧化碳检测仪检测到的烟气中一氧化碳含量大于某值则将烟气通向风箱107，若含量低于某值，则将烟气通向一氧化碳处理装置，通过该装置除去一氧化碳后将烟气释放至空气中。

本发明中的旋风除尘器2与脱硫装置4之间设有换热器3，用于降低烟气中的热量，防止烟气温度过高导致后面氢氧化钙溶液中水蒸发，影响二氧化碳的处理效率，换热器3内部盘旋有冷却介质通道，该处为冷空气通道301，冷空气通道301通过第二鼓风机7鼓入外界空气，外部为烟气通道，高温烟气与冷空气进行热交换后，冷空气温度升高，烟气温度降低，升温后的冷空气通过管道流向风箱107，冷空气由冷空气入口302流入，由冷空气出口303流出，高温烟气由烟气入口304流入换热器，由烟气出口305流出换热器，该设计实现了热量重复利用，节约成本。降温后的烟气通向脱硫装置4。

为了将烟气充分降温，换热器包括第一换热器306和第二换热器307，如图3，第一换热器为空气-烟气换热装置，第二换热器为水-烟气换热装置，第一换热器即上段落中描述的换热器结构，即将加热后的冷空气引流至风箱107。高温烟气在第一换热器进行热交换，使进入冲天炉的风温降低到4020℃~500℃；第二换热器包括小冷却器3071和大冷却器3072，里面均只有冷却水，高温烟气经过第二换热器后与水交换热量，实现水温升高和烟气温度降低，冷却器为管式水冷却器，管外通烟气，管内通水，水和烟气为逆流换热形式，为提高冷却效果，故采用两组冷却器串联的形式，第二换热器可将烟气温度由450℃下降到100℃以下。

由于高温烟气中存在大量粉尘，高速流转的粉尘会与换热器中盘旋分布的冷却介质管道受热面发生撞击，粉尘对受热面的每次撞击都会剥离掉极小的金属屑，从而使受热面管壁变薄，进而造成管道损坏，而换热器中盘旋分布的冷却介质管道的维修费时费力，成本高。本发明为了避免该情况的发生，在管道与高温烟气的受热面上设置保护装置，由于管道与烟气的撞击主要发生在管道的拐角处，故保护装置主要布置在管道拐角处，管道包括直管部和弯头部，弯头部置于管道拐角处，保护装置分为弯头整体保护和弯头局部保护。

弯头整体保护即在管道弯头部设置保护罩，管道在第一端部和第二端部之间往复盘旋延伸，整体保护罩13包括第一整体保护罩13和第二整体保护罩13，所述第一整体保护罩13用于包覆靠近第一端部的弯头，所述第二整体保护罩13用于包覆靠近第二端部的弯头，第一整体保护罩13和第二整体保护罩13分别将两端的弯头整体包覆，防止烟气撞击。

弯头局部保护为分别对每个弯头进行保护，弯头局部保护的形式可以为在管道弯头外套设保护管14，保护管14内径大于或等于管道外径，弯头局部保护还可以是在外头迎烟气的一侧设置局部保护罩，局部保护罩连接管道外壁一侧，局部保护罩可以为角钢式挡板15、弧形板式挡板16，角钢式挡板15和弧形板式挡板16均包覆1/4管道壁。

靠近烟气入口的弯头极易导致过热，进而导致管道高温腐蚀，需对该部分弯头进行防过热保护，每个弯头部连接有两个直管部，分别为第一直管部111和第二直管部112，第一直管部111与第二直管部112相对平行设置。弯头部包括第一弯部121、第二弯部122和第三弯部123，第一弯部121一端与第一直管部111连接，另一端与第二弯部122连接，第三弯部123一端与第二直管部112连接，另一端与第二弯部122连接，第二弯部122与第三弯部123相交于弯头部顶点124，弯头顶点124为距离第一端部最近的一点。

第一弯部121由第一直管部111出发向远离第二直管部112的一侧延伸，第一弯部121可为弧形管道，也可为直管道，当第一弯部121为直管道时，第一弯部121与第一直管部111夹角为120~130°。第二弯部122为弧形管道，即管道呈圆滑弧形弯曲，弧形管道的弧度为45~60°；第三弯部123为弧形管道，弧度与第二弯部122相同，位置与第二弯部122对称，该设计可加长弯头部管道长度，增加弯头部受热面，进而使热量均匀分散，进而起到防过热的作用。

由第二鼓风机7送来的冷风进入到第一换热器306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420℃~500℃左右，热风从换热器的热风出口流出，接着通过管道进入到冲天炉中，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，融化效率高，生产的铁水品质好。

为了便于查看冲天炉1内燃料状况，在风箱107上设置观火孔，观火孔上设有观火盖，当需要查看火势时，打开观火盖，当不需要查看时，关闭观火盖。为了防止换热器3内温度过高，气压过大导致爆炸等事故，在换热器3顶部设有防爆阀，还可以设置气压检测器和报警器，当气压过高，报警器启动报警。

上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。