直燃式热风冲天炉制造技术

本发明专利技术包括：火花捕集器、烟囱换热器、预热风管道、燃烧换热器、炉气排出口、曲线炉膛、预热段、风箱段、前炉、加料口、鼓风管道、膨多排风口、冷风风箱、膨胀补偿器、蛇形换热器、预热风进、出口等；由于冲天炉采用较小有效高度，炉气逸出炉料时仍保持较高的温度，在冲天炉内除了焦炭的燃烧外，存在一氧化碳的燃烧，一氧化碳燃烧产生的热能通过加热鼓风反馈给焦碳燃烧，焦碳燃烧和炉气燃烧的相互促进，使燃烧温度越来越高，炉内还原性气氛越来越强，最终达到冲天炉的最佳工作点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铁或钢的冶炼，特别是涉及一种以焦碳为燃料进行生铁和铸铁件生产的直燃式热风冲天炉。在铸造生产中，普通冲天炉是将生铁熔化为铁液以生产铸铁件的一种专门设备。目前，90％以上的铸铁件是通过冲天炉重熔生铁进行生产的。绝大多数铸件的生产路线为铁矿石→高炉→生铁→冲天炉→铸铁件，从铁矿石到铸件要经过两次高温过程。在一般冲天炉中，铸铁熔化使用的工艺热量约占焦炭燃烧放出总热量的55％-60％，炉气带走的物理热约占5％-8％，炉气带走的化学热约占30％-35％。目前由于缺乏合适的炉气余热回收技术，国内大部分冲天炉没有回收炉气余热，使数以兆瓦计的大量能源白白丢失。国内大多数冲天炉燃烧比一般控制在50％-70％，炉内氧化气氛较强，金属元素大量烧损。在国内一些利用炉气余热的地方一般采用热风炉胆技术回收炉气中的物理热，但热风炉胆技术回收炉气中的热，得到的热风温度约为200℃左右，热风温度低，对改善冲天炉的熔化状况、提高热效益意义不大，同时热风炉胆寿命仅为1500-3000小时。因此热风炉胆气热回收技术存在很大的缺陷。国外使用炉外热风技术，可以综合回收炉气中的化学热和物理热，但炉外技术需将冲天炉炉气从加料口以下引到设置在地面的燃烧器、热交换器中，构成的炉气热回收系统结构复杂，占地面积大，同时由于管道较长、散热表面积较大的原因，炉气余热回收的效率不高。系统造价高，同样存在很大的局限性。冲天炉炉内呈氧化性气氛，不能将铁矿石中的铁还原出来，因而不能使用铁矿石作炉料生产铸铁件。同时，钢铁工业每年产生数以百万吨钢铁废料，如钢铁切屑、铁鳞皮、渣铁、杂铁等，这些含铁氧化物废料一般因其氧化程度高，无法作为冲天炉炉料使用，其中大部分对环境造成了污染。因此可以说，普通冲天炉的局限性为只能使用高炉生铁为炉料，不能直接使用铁矿石为炉料，造成了能源的大量消耗和铸件成本的提高，不能使用钢铁工业含铁氧化物废料作炉料生产铸件。在冶金行业中，高炉炉内还原性气氛很强，是冶炼铁矿石获得生铁的专门设备，其生产的铁水稍作调整即可浇注铸铁件。但是高炉存在的局限性为建造地区分布的不均匀性、结构复杂、建造成本高、占地面积大、长时间连续的工作制度等，另外，高炉的铁焦比很低，约为2左右。这些问题限制了以高炉铁水直接浇注铸铁件的现实和经济上的可能性。有鉴于上述现有的存在的缺陷，本设计人基于丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出本专利技术。本专利技术的主要目的在于，克服现有冲天炉存在的缺陷，而提供一种新型结构的直燃式热风冲天炉，使其可以克服热风炉胆和炉外热风技术的局限性，使其在较高的铁焦比情况下，炉内具有很强的还原性气氛，可以综合回收炉气中的化学热和物理热，可以提高冶金性能，可以以铁矿石和钢铁工业废料为炉料，经济地生产铸铁件。本专利技术的目的是由以下技术方案实现的。依据本专利技术提出的直燃式热风冲天炉，一种直燃式热风冲天炉，其包括有热风管道、炉膛、预热段(7)、风箱段(8)、前炉(9)、加料机(10)、、加料口(11)，其特征在于还包括烟囱换热器(2)，其设置在燃烧换热器(4)的上方、燃烧换热器(4)，经过烟囱换热器(2)预热的冲天炉鼓风，通过预热风管道(3)进入燃烧换热器(4)；经过燃烧换热器(4)加热的冲天炉鼓风，通过热风管道(5)进入风箱段(8)，供冲天炉焦炭燃烧；由于冲天炉采用较小的有效高度，炉气逸出炉料时仍保持较高的温度，炉气中的一氧化碳与加料口补充进炉气的空气混合后，仍保持600℃以上的温度，设置在加料口上方的燃烧换热器中燃烧放出热量；即在冲天炉内，除了焦炭的燃烧外，同时存在炉气中一氧化碳的燃烧，炉气中一氧化碳燃烧产生的热能通过加热鼓风反馈给焦碳燃烧，促进焦碳燃烧，焦碳燃烧和炉气燃烧的相互促进，使燃烧温度越来越高，炉内还原性气氛越来越强，最终达到冲天炉的最佳工作点。本专利技术的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。前述的直燃式热风冲天炉，其中所述燃烧换热器均设置在加料口的上方，燃烧换热器与加料口紧密结合在一起。前述的直燃式热风冲天炉，其中所述加料口的尺寸根据炉气中一氧化碳燃烧需要补充的空气量而设计，一般为普通冲天炉加料口面积的1/3-1/5。前述的直燃式热风冲天炉，其中所述冲天炉有效高度与炉膛平均直径的比为3.5-5。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和积极效果。由以上技术方案可知，本专利技术直燃式热风冲天炉不仅热效率高、冶金性能好，而且具有结构简单，系统造价低的优越性；可以以铁矿石和钢铁工业废料为炉料，经济地生产铸铁件。依据本专利技术的理论、结构和工作原理构成的试验冲天炉，以熔炼实践证实了本专利技术的科学性和可行性。综上所述，本专利技术直燃式热风冲天炉，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，且在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的专利技术。本专利技术的具体结构、原理通过以下实施例及其附图详细给出。附图说明图1是本专利技术的一个具体实施例的结构示意图。图2是本专利技术的上述具体实施例的加料口以下部分的剖面示意图。图3是本专利技术的上述具体实施例的燃烧换热器和烟囱换热的部分剖面示意图。图4是图3中的A向视图。下面结合附图进一步说明本专利技术的理论、结构和工作原理。通过焦碳燃烧理论的有关计算可以知道，利用冲天炉炉气中的物理热和一氧化碳包含的化学热可以将冲天炉鼓风加热到450℃以上，使冲天炉得到高温热风。冲天炉高温炉气中包含大量的一氧化碳通过加料口时，与从加料口补充的空气混合，具备了良好的燃烧条件，一氧化碳在加料口上方形成火焰燃烧。如果在加料口上方设置一氧化碳燃烧和炉气换热装置，便可简单有效综合回收冲天炉炉气余热。本专利技术的工作原理为由于采用较小的有效高度，炉气逸出炉料时仍保持较高的温度，炉气中的一氧化碳与加料口补充进炉气的空气混合后，仍保持600℃以上的温度，设置在加料口上方的燃烧换热器中燃烧放出热量，因此称之为直燃热风冲天炉；即本专利技术在冲天炉内，除了焦炭的燃烧外，同时存在炉气中一氧化碳的燃烧。炉气中一氧化碳燃烧产生的热能通过加热鼓风反馈给焦碳燃烧，促进焦碳燃烧。焦碳燃烧和炉气燃烧的相互促进，使燃烧温度越来越高，炉内还原性气氛越来越强，最终达到冲天炉的最佳工作点。请参阅图1所示，本专利技术直燃式热风冲天炉，其由火花捕集器1、烟囱换热器2、预热风管道3、燃烧换热器4、热风管道5、炉气排出口6、预热段7、风箱段8、前炉9、加料机10、加料口11、加料平台12、冷却风机13、鼓风管道14、膨胀补偿节15、曲线炉膛16、多排风口17、冷风风箱18、膨胀补偿器19、预热风风箱20、蛇形换热器24、预热风进口26、热风出口27等所组成。烟囱换热器2设置在燃烧换热器4的上方，烟囱换热器2、燃烧换热器4均设置在加料口11的上方，燃烧换热器4与加料口11紧密结合在一起，加料口11的尺寸根据炉气中一氧化碳燃烧需要补充的空气量而设计，约为普通冲天炉加料口面积的1/3-1/5，经过给烟囱换热器2预热的冲天炉鼓风，通过预热风管道3进入燃烧换热器4。经过给燃烧换热器4加热的冲天炉鼓风，通过热风管道5进入风箱段8，供冲天炉焦炭燃烧用。本实施例的冲天炉有效高度采用与工业发达国家冲天炉相近、比国内冲天本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直燃式热风冲天炉，其包括有热风管道、炉膛、预热段（７）、风箱段（８）、前炉（９）、加料机（１０）、加料口（１１），其特征在于还包括烟囱换热器（２），其设置在燃烧换热器（４）的上方、燃烧换热器（４），经过烟囱换热器（２）预热的冲天炉鼓风，通过预热风管道（３）进入燃烧换热器（４）；经过燃烧换热器（４）加热的冲天炉鼓风，通过热风管道（５）进入风箱段（８），供冲天炉焦炭燃烧；由于冲天炉采用较小的有效高度，炉气逸出炉料时仍保持较高的温度，炉气中的一氧化碳与加料口补充进炉气的空气混合后，仍保持６００℃以上的温度，设置在加料口上方的燃烧换热器中燃烧放出热量；即在冲天炉内，除了焦炭的燃烧外，同时存在炉气中一氧化碳的燃烧，炉气中一氧化碳燃烧产生的热能通过加热鼓风反馈给焦碳燃烧，促进焦碳燃烧，焦碳燃烧和炉气燃烧的相互促进，使燃烧温度越来越高，炉内还原性气氛越来越强，最终达到冲天炉的最佳工作点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈金河，张明，
申请(专利权)人：陈金河，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]