CN106052377B - 燃气冲天炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属熔炼技术领域，提供了一种燃气冲天炉，包括炉膛、燃气管路、空气管路、点火器以及烟气管路，炉膛内放置有待熔炼金属，待熔炼金属自然堆放在炉膛的底部位置；燃气管路与炉膛的侧壁的下部连通；空气管路使通入炉膛内的空气与通入到炉膛内的燃气形成的混合气流朝向待熔炼金属喷射，并由点火器点燃；烟气管路用于排放炉膛内的烟气。在熔炼的过程中，待熔炼金属会被靠近内焰区域的火焰所包裹，而火焰的内焰区域是燃气未发生完全燃烧的区域，呈现若还原性，且温度分布均匀，可有效降低熔炼过程中合金元素烧损(氧化)严重等问题。

Description

燃气冲天炉

技术领域

本发明涉及金属熔炼技术领域，特别提供了一种燃气冲天炉。

背景技术

目前对燃气冲天炉燃烧方法尚未有完整的理论和定型产品，特别是对冲天炉燃烧组织、铁水温度、化学成分的控制、元素的氧化烧损以及燃烧装置的结构设计等重大关键问题未见有成熟的报道，也未见有技术成熟的定型的燃气冲天炉在实际生产中应用。随高温空气燃烧技术的不断发展，近年来，一部分燃气冲天炉通过布置蓄热室，运用蓄热式燃烧方式，从一定程度上降低了废气排放温度，但存在着蓄热体易堵塞，炉膛压力不易调节等问题。蓄热式旋转换向加热器的缺点是漏风量大，较高的漏风量引起预热器入口风压降低，预热后的空气过剩系数升高，且压力波动幅度大，加热设备达不到额定负荷。

现有的燃气冲天炉燃烧方法,由于燃烧组织不合理，烟气排放温度高，热利用率低，能源浪费严重，铁液温度较低，最高仅达到1380℃。因此迫切需要研制出一种能有效解决上述问题的燃气冲天炉的燃烧方法。本技术的难点在于经旋转换向加热器预热后的空气在参与燃烧过程中，压力波动大，流量不易控制，即燃烧组织不合理，造成燃烧不稳定。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种能够有效降低熔炼过程中合金元素烧损的燃气冲天炉。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供了一种燃气冲天炉，其特征在于，包括：

炉膛，所述炉膛内放置有待熔炼金属；

燃气管路，所述燃气管路与所述炉膛的侧壁的下部连通，用于将燃气斜向上喷入到所述炉膛中；

空气管路，所述空气管路与所述炉膛连通，用于向所述炉膛内通入空气，且所述空气管路与所述炉膛的连接点位于所述燃气管路与所述炉膛的连接点的上方，用于使通入炉膛内的空气与通入到炉膛内的燃气形成的混合气流朝向所述待熔炼金属；

点火器，所述点火器设置在所述炉膛的内部，用于将通入炉膛内的燃气与空气的混合气流点燃；以及

烟气管路，所述烟气管路与所述炉膛连通，用于排放所述炉膛内的烟气。

优选的，所述燃气管路为两组，两组所述燃气管路对称的连通在所述炉膛的两侧；

所述空气管路为与两组所述燃气管路对应设置的两组。

优选的，所述燃气管路的喷射口与水平方向成°～°夹角。

优选的，所述空气管路的喷射口水平设置。

优选的，所述烟气管路与所述炉膛的顶部连通。

优选的，还包括换热器，所述换热器用于使所述空气管路内的空气与燃气管路内的烟气发生热交换。

优选的，所述旋转型蓄热式换热器包括换热腔、蓄热体、分隔件以及驱动装置；

所述蓄热体容置于所述换热腔内、并由所述驱动装置带动旋转；

所述分隔件平行于所述换热体的旋转轴设置、并将所述换热腔的内部空间分隔成第一换热空间和第二换热空间，所述第一换热空间用于使所述空气管路内的空气通过，所述第二换热空间用于使所述烟气管路内的烟气通过。

优选的，所述驱动装置驱动所述蓄热体匀速转动。

优选的，所述空气管路上设有节流装置。

优选的，所述蓄热体为蜂窝陶瓷蓄热体。

(三)有益效果

本发明提供的一种燃气冲天炉，包括炉膛、燃气管路、空气管路、点火器以及烟气管路，炉膛内放置有待熔炼金属，待熔炼金属自然堆放在炉膛的底部位置；燃气管路与炉膛的侧壁的下部连通；空气管路使通入炉膛内的空气与通入到炉膛内的燃气形成的混合气流朝向待熔炼金属喷射，并由点火器点燃；烟气管路用于排放炉膛内的烟气。在熔炼的过程中，待熔炼金属会被靠近内焰区域的火焰所包裹，而火焰的内焰区域是燃气未发生完全燃烧的区域，呈现若还原性，且温度分布均匀，可有效降低熔炼过程中合金元素烧损(氧化)严重等问题。

附图说明

图1是本发明实施例的一种燃气冲天炉的示意图。

附图标记：

1、炉膛；2、换热器；21、第二换热空间；22、分隔件；23、第一换热空间；3、烟气管路；4、空气管路；5、燃气管路；6、节流装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供的一种燃气冲天炉，包括炉膛1、燃气管路5、空气管路4、点火器以及烟气管路3，炉膛1内放置有待熔炼金属，待熔炼金属自然堆放在炉膛1的底部位置；燃气管路5与炉膛1的侧壁的下部连通，且燃气管路5的喷射口斜向上倾斜，与水平方向成15°～30°夹角，用于将燃气斜向上喷入到炉膛1中；空气管路4与炉膛1连通，用于向炉膛1内通入空气，且空气管路4与炉膛1的连接点位于燃气管路5与炉膛1的连接点的上方，空气管路4的喷射口水平设置，通过通入的空气对流将朝向斜上方喷射的燃气气流下压，使通入炉膛1内的空气与通入到炉膛1内的燃气形成的混合气流朝向待熔炼金属喷射；点火器设置在炉膛1内，用于将通入炉膛1内的燃气与空气的混合气体点燃，从而使燃烧形成的火焰喷向待熔炼金属，为待熔炼金属的融化提供热量；烟气管路3与炉膛1连通，用于排放炉膛1内的烟气，该燃气管路5优选连通在炉膛1的顶部，使烟气所形成的上升气流更容易排出。

在熔炼的过程中，由于通入的空气与燃气的混合气体的喷入点位于炉膛1的下部，且该混合气流的喷射方向朝向待熔炼金属，所以在该混合气流被点燃后，待熔炼金属会被靠近内焰区域的火焰所包裹，而火焰的内焰区域是燃气未发生完全燃烧的区域，呈现若还原性，且温度分布均匀，可有效降低熔炼过程中合金元素烧损(氧化)严重等问题。

燃气管路5优选设为两组，两组燃气管路5对称的连通在炉膛1的两侧；空气管路4也设为两组，两组空气管路4分别与两组燃气管路5对应设置。在熔炼的过程中，待熔炼金属的两侧均被火焰的内焰区域所包围，由此更能够使待熔炼金属的整体处于更为均一的弱还原环条件和温度条件中，且位于待熔炼金属两侧的火焰相对喷射，在待熔炼金属的中部的周围交汇，在对流的相互冲击下，两火焰在交汇后的方向朝向待熔炼金属的外侧，从而更有效的避免了火焰的外焰区域与待熔炼金属基础，更有效降低熔炼过程中合金元素烧损。

旋转型蓄热式换热器2包括换热腔、蓄热体、分隔件22以及驱动装置；蓄热体容置于换热腔内、并由驱动装置带动旋转，蓄热体为蜂窝陶瓷蓄热体，即在蓄热体的内部平行于旋转轴的方向上形成有多个均匀分布的通孔，用于使流体通过，并与蓄热体的本体之间发生良好的热交换；分隔件22为整体呈环形结构，且平行于换热体的旋转轴，设置在蓄热体与换热腔之间的间隙处，分隔件22将换热腔的内部空间分隔成第一换热空间23和第二换热空间21，第一换热空间23用于使空气管路4内的空气通过，第二换热空间21用于使烟气管路3内的烟气通过，空气和烟气在分别通过第一换热空间23和第二换热空间21时，会分别穿过蓄热体上的通孔，高温的烟气将所穿过的部分蓄热体加热，而空气则将所穿过的部分蓄热体冷却，由于蓄热体始终由驱动装置带动旋转，所以在第二换热空间21内被高温烟气加热后的部分蓄热体会逐渐的转入到第一换热空间23内，从而对第一换热空间23内的空气得到预热，同时，此部分换热体也逐渐受到了不断注入的空气的冷却而降温，直至后续再在转回到第二换热空间21中，又会对烟气形成降温的作用，依此循环，使空气管路4中的空气与排烟管路中的烟气形成换热，从而即对参与燃烧的空气起到了预热的作用，又对即将排放的烟气起到了降温的作用，同等热负荷条件下，助燃空气预热到800℃左右，节约燃料，减少了污染物排放，降低了生产成本，由此即降低了能耗，又提高了熔炼的质量。

驱动装置优选为驱动蓄热体匀速转动，当蓄热体匀速转动时，处在某一特定方位的部分蓄热体与高温烟气或空气接触的时间是固定的，所以蓄热体的各个方位的温度都是固定的，因此经过蓄热体加热后的空气在混合后具有相对稳定的预热温度，在后续进入到炉膛1中参与燃烧时，由于燃烧条件稳定，参与燃烧的空气由得到过预热，因此可保证炉膛1内的炉压也不会出现波动，可控制在0-10Pa以内，可杜绝炉门冒火的现象，炉内气氛、温度比较均匀，可控制在±5℃范围内。

在条空气管路4上均可设置节流装置6，用于根据工艺热负荷需求而调节空气管路4的孔径大小，将经旋转换向加热器预热后的空气限流、稳压，使其稳定地参与燃烧，增大了炉膛1内部温度和压力可调节范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种燃气冲天炉，其特征在于，包括：

炉膛(1)，所述炉膛(1)内放置有待熔炼金属；

燃气管路(5)，所述燃气管路(5)与所述炉膛(1)的侧壁的下部连通，用于将燃气斜向上喷入到所述炉膛(1)中；

空气管路(4)，所述空气管路(4)与所述炉膛(1)连通，用于向所述炉膛(1)内通入空气，且所述空气管路(4)与所述炉膛(1)的连接点位于所述燃气管路(5)与所述炉膛(1)的连接点的上方，用于使通入炉膛(1)内的空气与通入到炉膛(1)内的燃气形成的混合气流朝向所述待熔炼金属；

点火器，所述点火器设置在所述炉膛(1)的内部，用于将通入炉膛(1)内的燃气与空气的混合气流点燃；以及

烟气管路(3)，所述烟气管路(3)与所述炉膛(1)连通，用于排放所述炉膛(1)内的烟气；

所述空气管路(4)上设有节流装置(6)。

2.根据权利要求1所述的燃气冲天炉，其特征在于，所述燃气管路(5)为两组，两组所述燃气管路(5)对称的连通在所述炉膛(1)的两侧；

所述空气管路(4)为与两组所述燃气管路(5)对应设置的两组。

3.根据权利要求1所述的燃气冲天炉，其特征在于，所述燃气管路(5)的喷射口与水平方向成15°～30°夹角。

4.根据权利要求3所述的燃气冲天炉，其特征在于，所述空气管路(4)的喷射口水平设置。

5.根据权利要求1所述的燃气冲天炉，其特征在于，所述烟气管路(3)与所述炉膛(1)的顶部连通。

6.根据权利要求1至5任一项所述的燃气冲天炉，其特征在于，还包括换热器，所述换热器用于使所述空气管路(4)内的空气与烟气管路(3)内的烟气发生热交换。

7.根据权利要求6所述的燃气冲天炉，其特征在于，所述旋转型蓄热式换热器包括换热腔、蓄热体、分隔件(22)以及驱动装置；

所述蓄热体容置于所述换热腔内、并由所述驱动装置带动旋转；

所述分隔件(22)平行于所述换热体的旋转轴设置、并将所述换热腔的内部空间分隔成第一换热空间(23)和第二换热空间(21)，所述第一换热空间(23)用于使所述空气管路(4)内的空气通过，所述第二换热空间(21)用于使所述烟气管路(3)内的烟气通过。

8.根据权利要求6所述的燃气冲天炉，其特征在于，所述驱动装置驱动所述蓄热体匀速转动。

9.根据权利要求6所述的燃气冲天炉，其特征在于，所述蓄热体为蜂窝陶瓷蓄热体。