PDF《6 t/h 高温热风水冷冲天炉的结构和应用》

收稿日期 :2002211201;

修订日期 :2003

203227 作者简介 :张明(19582 ) ,陕西华县人 ,讲师.

研究方向 :现代冲天炉 的试验研究和设计施工.

6 t/h 高温热风水冷冲天炉的结构和应用 张明1 ,王忠双2 ,颜景权2 ,殷黎丽3 (1. 威海科兴铸造机械有限公司 , 山东 威海 264205,2. 抚顺高周波铸造有限公司 , 辽宁抚顺 113126,3. 包头职业 技术学院 , 内蒙古自治区 包头 014030) 摘要 :介绍自行研制的高温热风水冷长炉龄冲天炉的结构参数和应用情况.该炉熔化率 6t/h, 采用炉顶热风换热装置回收炉 气余热 ,热风温度达 385~430 ℃,铁液温度稳定在

1500 ~1550 ℃,铁液成分稳定、 金属元素烧损有所降低 ,铁焦比 7.8, 每日

24 小时连续熔化炉龄可达

15 日. 关键词 :水冷长炉龄冲天炉 ;

高温热风冲天炉 ;

熔化率 中图分类号 :TG232.1 文献标识码 :A 文章编号 :100028365 (2003)

0520398203 Structures&

A pplicationonthe

6 t/hHot - blastWater - coolingCu pola ZHANGMin g1 ,WANGZhon g2shuang2 ,YANJin g2quan2 ,YINLi 2li3 (1.WeihaiKexin gFoundr yMachiner yCo.,Ltd,Weihai264205,China;

2.FusunGaozhouboCastin gCo.,Ltd,Fusun113126,China;

3.BaotouVocationalTechnicalColle ge,Baotou014030,China ) Abstract: Meetingwiththeneedofincreasin gmoldin glineinmoderncastin ginChina,weex ploitedahotblastand water-cooledlon gevitycu pola.Thestructure parameteranda pplicationcircumstanceofcu polawereintroduced. Themeltin grateofthecu polais6tons perhour.Thedeviceofhot-blast-exchan gerontheto pofthecu polahas beenusedtoreclaimthewasteheatinthestack gas.Theran geofthehot-blasttem peratureis385 ~430 ℃ .The temperatureofironli quidcanbestabilizedat1500 ~1550 ℃ .Thecom positionoftheironli quidisstableandthe incineratedmetalelementhasbeendecreased.Theratioofirontocokeis7.8.Thecu pola'

slon gevitycanlast15da ys intheconditionof24-hours-continious-meltin g perda y. Keywords: Water-coolin gcu polawithlon gservice period;

Hot-blastCu polawithhi ghtem perature;

Smeltin grate 目前中国水冷冲天炉大部分使用铸造结构的单腔 风口 ,寿命低、 安全性差 ;

国内设计制造的水冷长炉龄 冲天炉一般局限于冷风冲天炉 ,缺乏回收炉气余热的 高温热风换热装置.本文介绍某铸造有限公司的 6t/h 高温热风水冷长炉龄冲天炉.

1 冲天炉主要结构 该冲天炉由喷淋除尘器、 一级热风换热器、 二级热 风换热器、 加料口段、 预热段、 水冷熔化段、 炉底炉腿和 虹吸式连续出铁出渣槽等几部分组成 ,见图 1, 其主要 部分介绍如下. 1.1 喷淋除尘器 高温热风冲天炉一般需采用炉气冷却器 + 旋风除 尘器 + 布袋除尘器的炉气处理流程 ,该流程组成的除 尘体系技术成熟、 工作可靠 ,但结构庞大、 占地面积大、 投资额度大、 设备运转费用高.该冲天炉属于在现有 车间进行的改造项目 ,由于投资和场地的限制 ,采用了 图16t/h 高温热风水冷冲天炉 Fig.1 6t/hhot-blastwater-coolin gcu pola 1- 喷淋除尘器 2- 一级换热器 3- 热风管道 4- 二级换热器 5- 冷却风机 6- 加料口段 7- 预热段 8- 水冷熔化段 9- 连续出铁槽 10- 炉底炉腿 ・

893 ・ 铸造技术 FOUNDRYTECHNOLOGY Vol.24 No.5 Sep.2003 经济廉价的喷淋除尘器作为炉气处理设备. 喷淋除尘器(塔) 一般用于高炉炉气除尘 ,利用水雾 洗涤炉气中的灰份和有害气体.高炉喷淋除尘器的高径 比一般为 4~5, 喷雾压力一般为 0.1~0.2MPa, 雾滴直径 一般为 500~1000 μ m,除尘效率可达 80%~90%[1] . 该冲天炉使用的喷淋除尘器结构 ,其内部设置着上、 中、 下3层共

18 只喷嘴.炉气进入除尘器后 ,粗大颗粒由 于流速降低沉降于除尘器底部 ,随炉气上升的细小尘粒 在水雾的裹挟下随水流入设置在地面的沉降池.该除尘 器参考了高炉喷淋除尘塔的设计 ,但由于冲天炉安装高 度的限制 ,高径比较小 ,其主要参数如表 1.该除尘器出 口的炉气呈白色 ,烟气林格曼黑度小于一级. 表1喷淋除尘器设计参数 Tab.1 Design parameterofs prayscrubber 项目 数值 炉气处理量 (m3 /h )

3000 直径 (mm)

2700 高径比 1.5 炉气空塔流速 (m/s ) 1.5 水气比 (水/ 气) 1.67 三层喷嘴流量分配 (上/ 中/ 下) 50/25/25 喷嘴数量 * 直径 (个*mm)

18 *

10 循环水量 (m3 /h )

30 1.2 热风换热器 冲天炉炉气中的一氧化碳含有大量的化学热 ,用 热风换热器回收炉气中的化学热可以将冲天炉鼓风加 热到很高程度[2][3] .该冲天炉的热风换热器由一级 换热器、 二级换热器和换热器冷却风机

3 部分组成 ,可 以认为这种换热器与

1957 年法国工程师乌尔曼 (Ulman) 发明的环缝式炉顶热风辐射换热器有一定渊 源.与乌尔曼换热器相比 ,该换热器以对流为主要换 热方式 ,换热面积更大 ,省略了炉气点火装置 ,增加了 控制换热器内部温度的冷却风机. 一级热风换热器为类似于热风炉胆的环缝换热 器.鼓风气流沿环缝自上而下 ,与高温炉气逆向换热 , 一般可将鼓风预热到

180 ℃ 左右.二级热风换热器为 蛇形换热器 ,通过二级换热器后的热风一般可达到 400~580 ℃.由于投资的限制 ,该冲天炉的热风换热 器采用普通材料 ,为了延长其使用寿命 ,热风温度限制 在385~430 ℃. 设置在二级换热器和加料口之间的冷却风机 ,通 过鼓吹冷空气的方法降低换热器内部的温度 ,起保护 换热器器壁材料的作用. 1.3 贯流式水冷风口 水冷风口是水冷长炉龄冲天炉的最关键部件.目 前我国水冷冲天炉大部分使用铸造结构的单腔风口 , 这种风口具有价格低廉的优越性 ,但由于冷却流道结 构造成的冷却水流径 短路 、 材料内部存在的铸造缺 陷等原因 ,寿命较短 ,同时这种风口的安全性较差[4] , 山东省仅

2000 年内就发生

3 起铸造式单腔风口突然 透水引发冲天炉爆炸的严重事故.贯流式水冷风口一 般采用焊接工艺制造 ,使用寿命长、 安全性高.目前国 内设 计制造的贯流式水冷风口,使用寿命可达8000h, 超过从日本进口的同类风口(~2500h ) . 该冲天炉使用的贯流式水冷风口 ,见图 2, 冷却水 切向进入风口外腔流向风口前端 ,再通过内腔到达回 水口.外腔前端部设置的螺旋流道将外腔划分为过流 面积很小的流道 ,提高冷却水的流速 ,强化了冷却水与 插入炉内的风口帽之间的热交换. 图2水冷风口 Fig.2 Water-coolin gtu yere 水冷风口在炉内的插入深度对冲天炉的燃烧和熔 化有一定影响.中央送风冲天炉的熔化带上挠 ,侧送 风冲天炉的熔化带下陷.风口在炉内插入深度合适 时 ,可以得到平坦的熔化带.该冲天炉的风口在炉内 的插入深度为 210mm, 插入深度取值较大.较大的 插入深度 ,有利于克服侧送风冲天炉的 附壁效应 ,保 证平坦的熔化带.风口在炉内插入深度越大 ,需要风 口的可靠性越高.

2 主要设计参数 该冲 天炉按照熔化率6t/h 和铁液不低于1500 ℃ 的要求 ,参照日本冲天炉的有关数据确定炉 膛直径、 有效高度、 鼓风强度、 熔化强度等主要参数 ,其 余参数按经验数据取值 ,见表 2. 表2设计参数表 Tab.2 Design parameter 项目 设计参数 熔化率 (t/h )

6 炉膛名义直径 (mm)

1 000 有效高度 (mm)

4 500 鼓风强度 (m3 /m

2 * min)

140 ........