一种用于冲天炉的燃气与氧气混合燃烧的方法及冲天炉

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一种用于冲天炉的燃气与氧气混合燃烧的方法及冲天炉\n技术领域\n[0001] 本发明涉及熔炼技术领域，特别是指一种用于冲天炉的燃气与氧气混合燃烧的方法及冲天炉。\n背景技术\n[0002] 目前，国内现有的冲天炉多采用燃焦冲天炉，鼓风机直接送风燃烧，未加入任何助燃气体，存在生产效率低下、铁水温度难控制、增碳增硫、燃烧不充分、排放不达标、污染严重的问题，达不到低碳节能环保的目的。燃气竖炉是一种以天然气、液化气为燃料熔化铸铁的工业炉，属于当今世界范围内铸铁熔化的最先进技术，该炉也被国内一些人称之为天然气冲天炉。燃气竖炉最早出现于上世纪初的前苏联，来源于前苏联人对燃油竖炉的改进，上世纪60～70年代，英国、美国、德国等先后开始了燃气竖炉的研究和使用。目前，世界范围内的燃气竖炉技术被包括德国、英国在内的欧盟国家所垄断，燃气竖炉在欧盟、中东、美国、日本、韩国等地区和国家已有一定范围的应用。但是现有的燃气竖炉的铁液温度较低，最高仅达到1380℃，尚有很大的提升空间。\n发明内容\n[0003] 本发明提出一种用于冲天炉的燃气与氧气混合燃烧的方法及冲天炉，解决了现有技术中燃气竖炉的铁液温度较低的问题。\n[0004] 本发明的技术方案是这样实现的：\n[0005] 一种用于冲天炉的燃气与氧气混合燃烧的方法，包括如下步骤：\n[0006] 将液态氧气气化后，与空气混合形成富氧气体；\n[0007] 将富氧气体与燃气混合形成富氧燃气，其中富氧燃气的氧浓度为3％～24％；\n[0008] 将富氧燃气在400kPa～533kPa的压力下高速喷射燃烧。\n[0009] 一种冲天炉，包括：\n[0010] 竖炉，包括炉缸，用于盛放滴落的铁水；设置于所述炉缸上方的烧嘴段，用于增热由炉料熔化成的铁水；设置于所述烧嘴段上方的预热段，用于加热并熔化炉料；设置于所述预热段上方的加料口段和设置于所述加料口段上方的热风换热器，所述热风换热器通过热风管与所述烧嘴段连接；\n[0011] 前炉，用于调整铁水的温度和化学成分，与所述炉缸连接，设置于所述竖炉一侧；\n[0012] 加料机，与所述加料口段连接，设置于所述竖炉一侧；其特征在于，所述竖炉还包括：\n[0013] 湿法火花捕集器，设置于所述热风换热器上方且通过变径段与所述热风换热器连接，所述湿法火花捕集器还与污水管连接，所述污水管(109)设置于所述竖炉一侧。\n[0014] 优选地，所述热风管上设有膨胀节。\n[0015] 进一步地，所述烧嘴段包括：\n[0016] 水冷炉栅，用于支撑陶瓷球和炉料；\n[0017] 烧嘴，用于控制燃气燃烧，设置于所述水冷炉栅下方，所述烧嘴分别与燃气管道和供风管道连接。\n[0018] 优选地，所述燃气管道上设有燃气阀。\n[0019] 优选地，所述供风管道和所述烧嘴之间设有冲压弯头，所述供风管道上分别设有电动调节阀和手动调节阀。\n[0020] 进一步地，所述竖炉还包括：\n[0021] 移动轨道，用于调整所述竖炉与地面之间的距离，设置于所述竖炉下方。\n[0022] 进一步地，所述竖炉还包括：\n[0023] 炉气冷却风机，与所述加料口段连接，设置于所述竖炉一侧。\n[0024] 进一步地，所述竖炉还包括：\n[0025] 放风阀，与所述加料口段连接，设置于所述竖炉一侧。\n[0026] 本发明的有益效果为：\n[0027] 1、有效提高火焰温度，使铁液温度大幅度提高，可以达到1450℃～1550℃，熔炼性能、熔化率、铁液温度可调范围大，可以有效控制铁液的氧化烧损，获得优质铁水。\n[0028] 2、使用燃气作为燃料，炉气中的粉尘含量低，减轻了除尘系统的负荷，降低了除尘系统的投资和运行费用；炉气中不含SO2，CO含量很低，对空气的污染程度低；铁液不受炉料的污染，不增硫，获得的铁液质量好；可使用管路输送燃气，避免了焦炭的存储、运输和挑选，使用方便，容易调节和控制，有利于保持工作环境的整洁。\n附图说明\n[0029] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。\n[0030] 图1为本发明一种冲天炉的结构示意图；\n[0031] 图2为图1的左视图；\n[0032] 图3为本发明一种冲天炉的烧嘴的连接示意图。\n[0033] 图中：\n[0034] 1、竖炉；101、炉缸；102、烧嘴段；1021、水冷炉栅；1022、烧嘴；1023、陶瓷球；103、预热段；104、加料口段；105、热风换热器；106、热风管；107、湿法火花捕集器；108、变径段；\n109、污水管；110、移动轨道；111、炉气冷却风机；112、放风阀；113、膨胀节；114、燃气管道；\n1141、燃气阀；115、供风管道；1151、冲压弯头；1152、电动调节阀；1153、手动调节阀；2、前炉；3、加料机。\n具体实施方式\n[0035] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。\n[0036] 本发明所述的一种用于冲天炉的燃气与氧气混合燃烧的方法，包括如下步骤：\n[0037] 将液态氧气气化后，与空气混合形成富氧气体；\n[0038] 将富氧气体与燃气混合形成富氧燃气，其中富氧燃气的氧浓度为3％～30％；\n[0039] 将富氧燃气在400kPa～533kPa的压力下高速喷射燃烧。\n[0040] 其中，400kPa～533kPa(kPa，千帕)即为3000mmHg～4000mmHg(mmHg，毫米汞柱)。\n[0041] 如图1-3所示，在本发明所述的一种冲天炉的第一实施例中，所述冲天炉包括：\n[0042] 竖炉1，包括炉缸101，用于盛放滴落的铁水；设置于所述炉缸101上方的烧嘴段\n102，用于增热由炉料熔化成的铁水；设置于所述烧嘴段102上方的预热段103，用于加热并熔化炉料；设置于所述预热段103上方的加料口段104和设置于所述加料口段104上方的热风换热器105，所述热风换热器105通过热风管106与所述烧嘴段102连接；\n[0043] 前炉2，用于调整铁水的温度和化学成分，与所述炉缸101连接，设置于所述竖炉1一侧；\n[0044] 加料机3，与所述加料口段104连接，设置于所述竖炉1一侧。\n[0045] 其中，所述热风管106上设有膨胀节113，以补偿热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化。\n[0046] 其中，所述烧嘴段102包括：\n[0047] 水冷炉栅1021，用于支撑陶瓷球1023和炉料；\n[0048] 烧嘴1022，用于控制燃气燃烧，设置于所述水冷炉栅1021下方，所述烧嘴1022分别与燃气管道114和供风管道115连接。所述燃气管道114上设有燃气 阀1141。所述供风管道\n115和所述烧嘴1022之间设有冲压弯头1151，所述供风管道115上分别设有电动调节阀1152和手动调节阀1153。\n[0049] 具体地，陶瓷球1023设置于水冷炉栅1021上方，炉料设置于陶瓷球1023上方。\n[0050] 在本发明的另一实施例中，所述竖炉1还包括：\n[0051] 湿法火花捕集器107，设置于所述热风换热器105上方且通过变径段108与所述热风换热器105连接，所述湿法火花捕集器107还与污水管109连接，所述污水管109设置于所述竖炉1一侧。\n[0052] 在本发明的另一实施例中，所述竖炉1还包括：\n[0053] 移动轨道110，用于调整所述竖炉1与地面之间的距离，设置于所述竖炉1下方。\n[0054] 其中，移动轨道110的主要作用是，在对本冲天炉进行维修、检查时，升高竖炉1，以便于工作人员进行维修、检查等操作。\n[0055] 在本发明的另一实施例中，所述竖炉1还包括：\n[0056] 炉气冷却风机111，与所述加料口段104连接，设置于所述竖炉1一侧。\n[0057] 在本发明的另一实施例中，所述竖炉1还包括：\n[0058] 放风阀112，与所述加料口段104连接，设置于所述竖炉1一侧。\n[0059] 本发明所述的冲天炉的原理如下：\n[0060] 陶瓷球1023放在水冷炉栅1021上，达到工艺要求的高度后，对空炉进行预热45分钟，然后将金属炉料和造渣组成部分加入本冲天炉中，烧嘴1022中的燃气燃烧产生热气流，使陶瓷球1023过热，以确保其上的炉料柱被充分预热，炉料被熔化成铁水，当铁水通过陶瓷球1023时与陶瓷球1023接触被增热，滴落在炉缸101内，大约15分钟后，铁水由虹吸式出铁口流入前炉2中，在前炉2中通过加入适当的合金来调整铁水的化学成分，熔炼产生的炉气连续排出，通过位于炉子顶部的热风换热器105冷却，并由湿法火花捕集器107净化除尘。\n[0061] 本发明所述的一种用于冲天炉的燃气与氧气混合燃烧的方法及冲天炉，其优点具体如下：\n[0062] 1、燃气燃烧生成二氧化碳和水，燃烧尾气中不存在一氧化碳、不包含化学潜热，燃气竖炉的燃烧效率为100％，因此该炉属于目前最节省能源的工业炉。\n[0063] 2、燃气属于清洁能源，燃气竖炉未经处理的尾气中，其粉尘浓度约为20mg/m3(城\n3\n市清洁空气中的粉尘浓度约为10mg/m )，该炉非常有利于保护大气环境。同时，该炉熔化过程中产生的炉渣量极少，有利于减少工业固态废料填埋与其他处理对环境造成的不利影响。\n[0064] 3、目前由于环境保护的原因，许多人希望用感应电炉替代燃焦冲天炉。众所周知，我国电力不可能满足全国铸造工业的用电需要，且不说电炉铸铁在石墨形态方面存在的缺陷，同时应该考虑到，我国电能的绝大多数来源于火力发电，是由煤炭转化而成的二次能源，煤电转化的效率只有20％～30％，发电过程中存在着大量的能源浪费。另外，煤炭属于不可再生的宝贵的化工原料，作为燃料使用非常不利于我国化学工业的可持续发展。\n[0065] 4、据有关研究报告，我国一些历史上的产煤地区的煤炭资源已经濒临枯竭，例如，目前辽宁抚顺的煤炭资源已经枯竭，山东省二十年后将无煤可采；而我国目前所开采的天然气量只占已探明储量的0.6％。由于能源储量的原因，用燃气竖炉代替燃焦冲天炉，不仅有利于我国工业的可持续发展，而且已经成为我国铸造工业迫在眉睫的经济战略需要。\n[0066] 5、由于技术垄断的原因，目前欧盟燃气竖炉对我国销售价，每台在200万欧元左右，大概为国内制造该炉成本的十倍。欧盟高昂的燃气竖炉售价，直接影响了该炉在我国的推广使用，自主研究开发具有民族知识产权的燃气竖炉，有利于打破欧盟燃气竖炉在世界范围内的技术和价格垄断，不仅有益于我国铸造工业的节能、环保、可持续发展，而且可以对世界铸造工业做出贡献。\n[0067] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。