蓄热式外热送风冲天炉 【技术领域】
本发明涉及铸造生产领域，是一种以焦炭为燃料用于熔化铁水的冲天炉。
背景技术
目前公知的冲天炉有冷风冲天炉和热风冲天炉。热风冲天炉包括内热式冲天炉和外热式冲天炉两种，其中内热式冲天炉的热风是由装在熔化带上部的密筋热风胆产生的，炉胆热风只是利用炉气的物理热，炉气中的化学热无法利用，热风温度一般小于250℃。外热式冲天炉是把炉气引到炉外，在炉外的燃烧室内通过助燃的燃料把炉气点燃，再通过不同形式的换热器把冷风变成热风；外热式冲天炉可以同时利用炉气的物理热和化学热，可以提供350-500℃的热风。预热送风是强化冲天炉熔炼的一种有效措施，风温超过350℃，对提高铁水温度，改善铁水质量，降低焦炭消耗和提高熔化率等均有显著效果。冲天炉的热效率随风温的提高而提高，冷风冲天炉的热效率一般为25-30％，当风温600℃时，热效率可提高到60％，是冷风炉的2倍。关于外热式冲天炉《现代铸铁》1995年第4期“国内“外热式”热风冲天炉应用情况简介”做了较为详细的论述。
中国专利专利号为99107775.x“外热风冲天炉及烟尘净化工艺装备”介绍了一种冲天炉，其工艺流程是先将抽出炉外的炉气彻底除尘，再通入用煤做助燃燃料的燃烧室内燃烧，通过间壁式换热器获得热风。其缺点是：损失了炉气的物理热，需用煤作助燃燃料，换热器的换热效率较低。
中国专利专利号为200520008373.x“外热送风无炉衬水冷冲天炉”介绍了另一种冲天炉，其工艺流程是炉气抽出炉体后直接送入燃烧式，在有天燃气助燃的情况下，送入二次风使炉气燃烧，通过管式换热器可使热风温度达到400-600℃。其缺点是：需用天然气作助燃燃料，在炉气温度波动时适应性较差，换热器的热效率也不高。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种在保证冲天炉有效高度不降低的情况下，不用助燃燃料，使炉气稳定燃烧，不论炉气温度如何变化，进入二级除尘器的烟气温度都不高于设定值，热风温度可以达到600-900℃，热效率大于60％，适用于各种吨位的外热送风冲天炉。
为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种蓄热式外热送风冲天炉，其特征包括：在冲天炉炉体的下部设有主风箱，主风箱连接可以向炉内供风的主风眼，在炉体的中部设有一次助燃风箱，一次助燃风箱连接可以向炉内送风的一次助燃风眼，在一次助燃风箱的上部炉体的侧壁上设有炉气引出管，炉气引出管上近炉体一侧设有热电偶及二次助燃风箱，二次助燃风箱通过二次助燃风眼向炉气引出管供风，炉气引出管的另一端连接旋风除尘器入风口，旋风除尘器的出风口通过出烟管连接两个内装陶瓷蓄热体的蓄热式换热器，两个蓄热式换热器的另一端通过装有换向阀的管道连接鼓风机和引风机，两个蓄热式换热器通过装在管道上的4个三通换向阀的不断变换，完成蓄热和热风的过程，从蓄热式换热器送出的高温热风通过高温风管以及与高温风管相连的阀门，分别连接主风箱，一次助燃风箱和二次助燃风箱，在引风机的入口烟管上装有热电偶，引风机的出口连接二次除尘器，从二次除尘器排出的烟气通过排烟管排入大气，在炉体的最上端还装有只在上料时才打开的活动炉盖。
炉体上一次助燃风眼的位置选在炉内炉气温度大于650℃的相应高度内，这样可以保证在送入适量一次助燃风的情况下顺利点燃部分炉气；炉气引出管的位置由冲天炉的有效高度确定；一次助燃风阀门开启的大小，由装在炉气引出管上的热电偶联动控制，设定热电偶读数大于650℃，这样才能保证在送入适量二次助燃风时炉气稳定燃烧，二次助燃风的大小以燃尽炉气中的CO，并稍有富余为准。在炉气引出管内没有燃尽的CO，可以在旋风除尘器内继续燃烧，这样就取消了用于点火和辅助燃烧地助燃燃料。
输送高温烟气和高温热风的管道都衬有耐火保温层，旋风除尘器和蓄热式换热器也衬有适当厚度耐火保温层，在此换热器内部装有的陶瓷蓄热体，其耐火度达1700℃，可以保证在1300℃的温度下稳定地工作，从而使热风温度达到600-900℃，热风温度的高低取决于焦耗。
蓄热式换热器上的4个三通换向阀的动作，受装在引风机入口的低温排烟管上的热电偶设定值的控制，当温度高于某一设定值时，4个三通换向阀同时动作，完成蓄热和热风状态的转换。冲天炉炉气温度发生的变化，只影响三通换向阀的动作周期，对从蓄热式换热器排出的烟气温度没有影响，从而使进入二次除尘器的烟气温度保持在设定值以内。
有益效果
本发明成功地解决了在保证冲天炉有效高度的情况下，不用助燃燃料使炉气稳定燃烧；合理的蓄热式换热器的设计，可以在提供600-900℃热风的情况下长时间稳定工作，明显高于目前普遍使用的外热冲天炉的热风温度400-600℃；焦炭产生的热量除一些不可避免的热损外，其余都用于铁水的熔化和过热，使冲天炉的热效率提高到60％以上，远远高于目前普遍使用的冲天炉的热效率25-35％。中国2008年铸铁件年产量2510万吨，如70％用冲天炉熔炼，按目前冲天炉平均热效率30％计算，共需焦炭(固定碳80％)284.3万吨，CO2排放量为835万吨，如采用本发明可至少节约焦炭142万吨，减少CO2排放417万吨。
【附图说明】
下面结合附图和本发明的实施方式作进一步的详细说明；
附图为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
由附图所示的蓄热式外热送风冲天炉结构示意图可知，用钢板焊制的内衬耐火材料的炉体4上开有出铁口1，炉体4的下部安有主风眼2，中部设有一次助燃风箱6，上部设有炉气引出管7，最上端设有可活动开启的炉盖31，主风箱3和主风眼2连通，一次助燃风眼5和一次助燃风箱6连通，炉气引出管7上设有热电偶8和二次助燃风箱9，二次助燃风眼10连通二次助燃风箱9和炉气引出管7，炉气引出管7的另一端连接内衬耐火保温层的旋风除尘器15的入风口，旋风除尘器15的出风口通过高温排烟管16分别连接蓄热式换热器19和蓄热式换热器20，两个换热器的另一端分别连接进风管26和低温排烟管24，进风管26的另一端连接鼓风机27，低温排烟管24的另一端连接引风机28，引风机28的出风口连接二次除尘器29的入口，净化后的烟气，通过排烟管30排入大气。在蓄热式换热器19和蓄热式换热器20的高温端还连接有高温风管14，高温风管14的另一端分别通过管道连接主风箱3、一次助燃风箱6和二次助燃风箱9；13、12、11是风量调节阀，23、22、17、18是三通换向阀，热电偶25安装在低温排烟管24上。
为了进一步理解本发明，对蓄热式外热送风冲天炉的工作过程介绍如下：开炉初期先按焦铁比1∶5配料5-8批，打开主风箱阀门13，这时阀门12和11处于关闭状态，三通换向阀17、18、22、23处在附图所示位置，启动引风机28和鼓风机27，这时会看到热电偶8所指示的数值不断上升，当温度数值达到300℃时，适当开启阀门12，这时会看到热电偶8的数值迅速上升，当温度到达650℃时开启阀门11，炉气进入稳定燃烧状态，这时蓄热式换热器19处在蓄热状态，蓄热式换热器20仍输出冷风，当装在低温排烟管24上的热电偶25的温度到达设定值(如150℃)时，三通换向阀17、18、22和23同时动作，变换到另一位置，这时蓄热式换热器20变为蓄热状态，蓄热式换热器19输出热风，冲天炉进入热风熔化状态，调整焦铁比使三通换向阀的换向周期在设定值内(如5-8分钟)，便进入正常熔化状态。
采用上述蓄热式外热送风冲天炉，一方面在保证冲天炉有效高度不降低的情况下，取消了用于点火和辅助燃烧的助燃燃料，使炉气稳定燃烧；另一方面降低了排出炉气的物理热，使冲天炉的热效率大于60％。