熔炼炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了熔炼炉。该熔炼炉包括：炉体，所述炉体内限定出熔炼空间；多个喷枪，所述喷枪与所述炉体相连并且伸入至所述熔炼空间内；多个蓄热体，所述多个蓄热体设置在所述炉体的侧壁上；以及多个燃烧器，所述多个燃烧器分别从所述蓄热体嵌入至所述熔炼空间。通过在熔炼炉上合理设置喷枪，向炉内喷吹氧气和煤粉，使熔炼炉内热量分布均匀，能源损耗显著降低，热量利用率高，熔炼周期显著缩短。
【专利说明】
熔炼炉
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及冶金领域，具体地，涉及熔炼炉。
【背景技术】
[0002]燃气熔炼炉以其S02、N0x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。
[0003]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。煤转换合成气存在煤热量损失及设备投资。
[0004]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。
[0005]由此，熔炼炉的结构有待改进。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种具有喷枪的熔炼炉，该熔炼炉具有燃气用量少，能耗低，生产成本低等优点。
[0007]根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种熔炼炉。根据本实用新型的实施例，该熔炼炉包括:炉体，所述炉体内限定出熔炼空间；多个喷枪，所述喷枪与所述炉体相连并且伸入至所述熔炼空间内；多个蓄热体，所述多个蓄热体设置在所述炉体的侧壁上；以及多个燃烧器，所述多个燃烧器分别从所述蓄热体嵌入至所述熔炼空间。
[0008]根据本实用新型实施例的熔炼炉，通过在熔炼炉上合理设置喷枪，向炉内喷吹氧气和煤粉，氧气和煤粉发生化学反应释放热量，热量可以传递到炉内周边热量难以到达或作用效果非常差的地方，熔炼炉内热量分布均匀，能源损耗显著降低，热量利用率高，熔炼周期显著缩短;此外，利用喷枪可以采用价格低廉的煤粉部分取代价格昂贵或区域性缺乏天然气或煤制合成气，降低熔炼成本。
[0009]任选地，所述多个喷枪中的每一个均包括:壳体，所述壳体内限定出容纳空间；煤粉喷管，所述煤粉喷管设置在所述容纳空间中；多个助燃气喷管，所述多个助燃气喷管设置于所述容纳空间中，且所述多个助燃气喷管沿所述煤粉喷管的周向分布；以及冷却水管道，所述冷却水管道设置在所述壳体的外壁上。
[0010]任选地，所述喷枪插入到所述熔炼空间中的长度可调。
[0011]任选地，所述喷枪与所述炉体侧壁之间开口向上的夹角至多为90度。
[0012]任选地，所述喷枪与所述蓄热体呈交错分布。
[0013]任选地，该熔炼炉进一步包括:换热器，所述换热器与所述燃烧器和所述喷枪相连。
[0014]任选地，所述燃烧器包含喷嘴，所述喷嘴的中心轴线为水平方向。
[0015]任选地，所述多个燃烧器交替进行加热。
[0016]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】
[0017]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:
[0018]图1显示了根据本实用新型一个实施例的熔炼炉结构示意图；
[0019]图2显示了根据本实用新型一个实施例的喷枪结构示意图；
[0020]图3显示了根据本实用新型一个实施例的喷枪与炉体侧壁位置关系示意图；
[0021]图4显示了根据本实用新型一个实施例的熔炼炉结构示意图；
[0022]图5显示了根据本实用新型一个实施例的熔炼炉结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0024]在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本实用新型必须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。
[0025]需要说明的是，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一个或者更多个该特征。进一步地，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0026]根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种熔炼炉。参考图1，根据本实用新型的实施例，该熔炼炉1000包括:炉体100、多个喷枪200、多个蓄热体300和多个燃烧器400，其中，炉体100内限定出熔炼空间；喷枪200与炉体100相连并且伸入至熔炼空间内，根据本实用新型的实施例，喷枪通过管道与喷吹煤高压料仓和压缩空气罐连接，用于向所述电石生产空间中供给煤粉和氧气，使得煤粉和氧气燃烧产生热量向熔炼空间供热；多个蓄热体300设置在炉体的侧壁上，用于吸收和存储燃烧器400燃烧产生的高温烟气的热量；多个燃烧器400分别从蓄热体300嵌入至所述熔炼空间，根据本实用新型的实施例，燃烧器400燃烧炉料放热与喷枪200喷出的煤粉燃烧放热同时进行，热量利用率高。
[0027]根据本实用新型实施例的熔炼炉1000，通过在熔炼炉1000上合理设置喷枪200，向炉内喷吹氧气和煤粉，氧气和煤粉发生化学反应释放热量，热量可以传递到炉内周边有很多电弧不能作用或者作用效果非常差的地方，熔炼炉内热量分布均匀，并且燃烧器400燃烧炉料放热与喷枪200喷出的煤粉燃烧放热同时进行，能源损耗降低达25%，热量利用率高，熔炼周期缩短5-13分钟;此外，利用喷枪200可以采用价格低廉的煤粉部分取代价格昂贵或区域性缺乏天然气或煤制合成气，熔炼成本低。
[0028]参考图2，根据本实用新型的实施例，所述多个喷枪中的每一个均包括:壳体210、煤粉喷管220、多个助燃气喷管230和冷却水管道240，其中，壳体210内限定出容纳空间；煤粉喷管220设置在容纳空间中；多个助燃气喷管230设置于容纳空间中，且多个助燃气喷管230沿煤粉喷管220的周向分布;冷却水管道240设置在壳体210的外壁上。根据本实用新型的实施例，喷枪200中的煤粉喷管220与高压煤粉料仓通过管道连接，助燃气喷管210与氧气加压站通过高压助燃气管道相连，喷枪200的前段设置阀门，当向炉内喷吹时，把煤粉管道、助燃气管道和阀门打开，煤粉/助燃气进入喷枪200，由喷枪200喷射进入熔炼空间，其中，助燃气可以为富氧压缩空气、纯氧或空气，燃烧器400燃烧炉料放热与喷枪200喷出的煤粉燃烧放热同时进行，熔炼空间内主要燃烧反应如下:
[0029]CnHm+ (n+m/4)02 = nC02+(m/2) H2O+Q (I)
[0030]C+02 = C02+Q (2)
[0031]其中，式(I)和式(2)均为放热反应，放出热量用于加热进行熔炼处理以降低电耗，从而，在利用喷枪200使熔炼空间内热量分布均匀的同时，采用价格低廉的煤粉部分取代价格昂贵或区域性缺乏天然气或煤制合成气，熔炼成本低。此外，由于电石炉内温度很高，喷枪200外壁的冷却水管道240可以降低喷枪的温度，防止炉体内温度过高导致的喷枪使用寿命缩短。
[0032]根据本实用新型的实施例，喷枪200插入到熔炼空间中的长度可调。由此，喷枪插入位置根据炉内冶炼情况可在熔池上方与固体炉料之间，加快炉料熔化速度，降低冶炼周期。
[0033]参考图3，根据本实用新型的实施例，喷枪200与炉体侧壁之间形成的开口向上的夹角α，该夹角α至多为90度。由此，由此可以确保炉内热量分布更加均匀，降低冶炼能耗和冶炼周期。
[0034]根据本实用新型的实施例，所述喷枪与所述蓄热体呈交错分布。
[0035]参考图4，根据本实用新型的实施例，燃烧器400包含喷嘴410，该喷嘴410的中心轴线为水平方向。由此，炉内热量分布相对均匀。
[0036]根据本实用新型的实施例，多个燃烧器400交替进行加热。根据本实用新型的一些实施例，可以通过可编程控制器(PLC)控制燃烧器400，实现交替加热，循环周期为60?90秒。参考图4，对燃烧器400交替进行加热的原理进行解释说明，图中右侧的燃烧器400燃烧，左侧的燃烧器400排烟。将燃烧器400从蓄热体300嵌入至熔炼空间，燃烧器400与其嵌入的蓄热体300形成一个整体，利用蓄热式燃烧技术进行加热，通过蓄热体300完成出炉烟气与入炉助燃气的热交换，以达到提高熔炼炉1000热效率和节能减排的效果。熔炼炉1000上的燃烧器400都是交替燃烧，即其中一个燃烧，其它排烟，然后定时进行转换，使原来用于燃烧的燃烧器400进行排烟，而原来用于排烟的燃烧器400进行燃烧，不断周而复始的循环操作。如图4所示，例如炉温为1280摄氏度，位于左侧的燃烧器400的烧嘴410处于排烟状态，温度为1280摄氏度的高温烟气从蓄热体300头部进入，从尾部排出。烟气流过蓄热体300时热量被蓄热体吸收，并被蓄热体300蓄存起来，从尾部排出的烟气的温度明显降低。位于右侧的燃烧器400的烧嘴410处于燃烧状态，助燃气从蓄热体尾部进入，从头部排出。空气流过蓄热体1300时，蓄热体300放热，热量被空气吸收，将空气加热到高温(仅比高温烟气低50°C-100°C )如本实施例中，可以为1200摄氏度，然后参与燃烧。在换向阀换向后，位于右侧的燃烧器400的烧嘴410变为排烟状态，而位于左侧的燃烧器400的烧嘴410变为燃烧状态，完成下半周期的燃烧一排气过程。
[0037]发明人惊奇地发现，本实用新型将蓄热体和燃烧器相结合，进行蓄热式燃烧，可将焙烧过程产生的烟气用于预热燃料和空气，提高燃料的燃烧温度，降低了烟气的排放温度，从而大大地提高了燃料的热利用效率，减少了 SOdPNOx等污染物的排放量。同时，采用多个燃烧器交替进行加热，在实现热烟气余热利用的同时，还可提高熔炼炉的熔炼强度。
[0038]参考图5，根据本实用新型的实施例，该熔炼炉进一步包括:换热器500，该换热器500与燃烧器400和喷枪200相连。由此，利用燃烧器产生的高温烟气与助燃气进行换热，得到预热的助燃气，将预热后的助燃气输送至喷枪，有助于煤粉燃烧。
[0039]下面参考具体实施例，对本实用新型进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0040]实施例1:
[0041]本实施例中，熔炼炉的一侧的对侧壁各设置一个燃烧器，燃烧器通过蓄热体插入到熔炼空间，燃烧器烧嘴的中心轴向为水平方向，燃烧器以天然气为原料，燃烧供热，熔炼炉的侧壁上与燃烧器交错设置2个喷枪，喷枪与炉体侧壁的夹角α为80度，喷枪与水平呈90°-α = 10°夹角布置，该角度喷枪喷吹火焰斜向下，喷枪中的煤粉喷管与高压煤粉料仓通过管道连接，助燃气喷管与氧气加压站通过高压氧气管道相连，冷却水管与水栗相连，喷枪的前段设置阀门，当向炉内喷吹时，把煤粉管道、氧气管道和阀门打开，煤粉/氧气进入喷枪，煤粉利用载气从喷枪中喷出，冷却水在喷枪外壁对喷枪进行降温。喷枪与炉壁夹角α =80°，喷枪与水平呈90°-α = 10°夹角布置，喷枪喷吹火焰斜向下(图4)，燃气烧嘴方向燃烧火焰平行水平面。
[0042]当熔炼炉料装入熔炼炉内，燃烧器燃烧天然气放热，对熔炼炉料进行加热，并产生大量高温烟气，该烟气分两部分排出:其中一部分高温烟气经蓄热体蓄热，温度降低，形成低温烟气排出，蓄热体利用蓄积的热量预热燃气和助燃空气;另一部分烟气经换热器换热，预热喷枪的助燃氧气，具体地，喷枪通过管道与喷吹煤粉仓及压缩空气储气罐连接，连接管道在换热器内与炉内排出的高温烟气进行换热以预热助燃压缩空气和喷吹煤粉，得到预热后的压缩氧气。调整喷枪的角度，使喷枪的喷口插入熔池上部的炉料中间部，同时打开喷枪前阀门，进行氧煤混合喷吹，喷吹瘦煤煤粉，煤粉燃烧对熔炼炉料进一步加热，喷吹10kg瘦煤煤粉煤代替天然气62Nm3天然气，能耗降低5%，冶炼周期缩短7min，冶炼成本降低9元。
[0043]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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0044]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种熔炼炉，其特征在于，包括: 炉体，所述炉体内限定出熔炼空间； 多个喷枪，所述喷枪与所述炉体相连并且伸入至所述熔炼空间内； 多个蓄热体，所述多个蓄热体设置在所述炉体的侧壁上；以及 多个燃烧器，所述多个燃烧器分别从所述蓄热体嵌入至所述熔炼空间。2.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述多个喷枪中的每一个均包括: 壳体，所述壳体内限定出容纳空间； 煤粉喷管，所述煤粉喷管设置在所述容纳空间中； 多个助燃气喷管，所述多个助燃气喷管设置于所述容纳空间中，且所述多个助燃气喷管沿所述煤粉喷管的周向分布；以及 冷却水管道，所述冷却水管道设置在所述壳体的外壁上。3.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述喷枪插入到所述熔炼空间中的长度可调。4.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述喷枪与所述炉体侧壁之间开口向上的夹角至多为90度。5.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述喷枪与所述蓄热体呈交错分布。6.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，进一步包括: 换热器，所述换热器与所述燃烧器和所述喷枪相连。7.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述燃烧器包含喷嘴，所述喷嘴的中心轴线为水平方向。8.根据权利要求1所述的熔炼炉，其特征在于，所述多个燃烧器交替进行加热。
【文档编号】F27B14/00GK205448677SQ201620208590
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】邓君, 薛逊, 曹志成, 张岚, 唐敬坤, 范志辉, 吴道洪
【申请人】江苏省冶金设计院有限公司