外熱風(fēng)沖天爐熔煉、處理、保護(hù)成套技術(shù)

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1、外熱風(fēng)沖天爐熔煉、處理、保護(hù)成套技術(shù)1．先進(jìn)外熱換熱器原理、結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)實(shí)例?爐外換熱方式有外燃式即外加燃料為主，爐氣作熱利用(或不利用)為輔和爐氣余熱利用為主，助燃為輔兩大類(lèi)。?爐氣余熱利用為主又分間接余熱(潛熱)利用即爐氣先濕法冷卻、凈化后只用CO燃燒加熱熱風(fēng)、和直接余熱(潛熱、顯熱)利用即熱爐連同焦炭碎粒等先燃燒，預(yù)熱冷風(fēng)后冷卻(剩余顯熱仍可再利用)和干法除法。典型實(shí)用換熱器有：長(zhǎng)扁鋼管式(埃夏H.Escher式)和陶瓷粒子流動(dòng)式(Endo-Therm式)。?1.埃夏式?埃夏式換熱器結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)實(shí)例如圖1。換熱器為耐熱鋼制造。換熱器用氣流自行清灰，從加料下抽出爐氣，在燃燒罐燃燒，加

2、熱的爐氣從換熱器頂部向下經(jīng)輻射段到對(duì)流段，冷空氣從下部進(jìn)入均布的扁管對(duì)流段和內(nèi)外殼之間空間向上流動(dòng)，形成“逆流順熱”式傳熱，將預(yù)熱到400～600℃，這種換熱器可用于熔化率2～90t/h熱風(fēng)沖天爐。我國(guó)從日本引進(jìn)3.5t/h和4t/h外熱沖天爐已成功運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)年。圖2a為天津內(nèi)燃機(jī)廠(簡(jiǎn)稱(chēng)天內(nèi))4t/h熱風(fēng)系統(tǒng)圖；圖2b為FTL公司在爐內(nèi)加料口下助燃加熱爐氣、從加熱口上抽出至爐外進(jìn)埃夏式換熱器，該爐并可設(shè)有害可燃?xì)怏w引入爐裝置。80年代已投產(chǎn)的一汽鑄造與日本合作開(kāi)發(fā)的18～20t/h熱風(fēng)沖天爐也為埃夏式換器。幾例熱風(fēng)爐參數(shù)見(jiàn)表1。埃夏式金屬管換熱器管壁最高800℃溫度，只靠管傳導(dǎo)使熱風(fēng)溫

3、度很難達(dá)到＞600℃，即使600℃運(yùn)轉(zhuǎn)，換熱器壽命將大大降低，這是其局限性。該種換熱器整體高度高(如圖2c)，安裝維修不便，尤其舊廠改造難度更大。表1我國(guó)幾臺(tái)外熱風(fēng)水冷沖天爐參數(shù)表??①含量成分皆指質(zhì)量分?jǐn)?shù)。2.陶瓷粒子流動(dòng)式換熱系統(tǒng)?換熱器結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)示意如圖3所示。從換熱罐的上罐(帶耐火、隔熱襯的介質(zhì)加熱罐)下部引入從沖天爐抽出(并經(jīng)燃燒加熱)訴熱爐氣向上通過(guò)多層流動(dòng)層加熱冷介質(zhì)，被加熱的介質(zhì)儲(chǔ)存于上罐(冷風(fēng)預(yù)熱罐)，通過(guò)多層流動(dòng)床與冷風(fēng)均勻換熱。使熱風(fēng)溫度可達(dá)500～800℃。當(dāng)介質(zhì)以358Pa壓力下落時(shí)換熱效率＞80%，推薦用陶瓷粒子作介質(zhì)。由下罐底向上罐輸送冷介質(zhì)是靠高壓、低

4、速氣動(dòng)提升器，壓縮空氣由小型羅茨式風(fēng)機(jī)或空壓機(jī)提供。每小時(shí)提升1t介質(zhì)需電能0.244kW。熱風(fēng)溫度靠風(fēng)溫控制器調(diào)整上罐底的熱介質(zhì)流量來(lái)控制。即使重新開(kāi)爐，上罐儲(chǔ)存的熱介質(zhì)也可保證達(dá)到預(yù)定熱風(fēng)溫度，這是金屬換熱器無(wú)法相比的。濰坊柴油機(jī)廠(簡(jiǎn)稱(chēng)濰柴)引進(jìn)德國(guó)KET陶瓷粒子流動(dòng)換熱，單臺(tái)熱風(fēng)水冷沖天爐，換熱系統(tǒng)見(jiàn)圖4。陶瓷珠粒：粒度0.85～1.7mm、平均1.2mm，莫氏硬度9，密度3.6g/cm3、成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Al2O3＞88%、Fe2O3≤5%、SiO2≤3%、TiO2≤3%。該爐參數(shù)見(jiàn)表1之3。該爐排除氣溫度和排塵量更低外，在環(huán)保方面還配有CaO粉脫硫裝置，使排入大氣的SO2

5、的質(zhì)量濃度＜400mg/m3，并可利用廢熱生產(chǎn)120℃過(guò)熱蒸汽2t/h。?2．高效長(zhǎng)壽外熱沖天爐爐體結(jié)構(gòu)及保護(hù)技術(shù)?1．爐體特點(diǎn)及要求(1)水冷風(fēng)口風(fēng)口對(duì)沖天爐熔化質(zhì)量十分關(guān)鍵，而連續(xù)作業(yè)的風(fēng)口壽命更是難題。可采用單排插入式水冷風(fēng)口。材質(zhì)：插入爐內(nèi)部分一般為脫氧純銅、爐外部分為無(wú)縫鋼管(組焊而成)。如圖1b壽命可達(dá)半年到1年。前提是嚴(yán)控冷卻水流量及溫度，尤其入口與出口水溫度差要求5～6℃以?xún)?nèi)。?(2)爐體水冷方式?jīng)_天爐熔化帶和過(guò)熱帶以雨淋式為多，采用錐形爐壁，以加大水冷卻效果。爐氣抽氣環(huán)上、下各設(shè)水套，結(jié)構(gòu)緊湊，安全又節(jié)水，如圖1a。?(3)爐襯及耐火材料一般7t/h以上熱風(fēng)沖天爐，

6、其風(fēng)口以上至熔化帶無(wú)爐襯；3～8t/h(有時(shí)到10t/h)的中小型熱風(fēng)爐外殼水冷內(nèi)敷薄爐襯，以減少熱損失，提高熱效率和冶金質(zhì)量。?為提高爐襯壽命，近年來(lái)沖天爐耐火材料發(fā)展很快。計(jì)有：石墨材料、碳化硅、高純Al2O3可塑耐火材料和高純硅酸鋁做骨料用改性鋁酸鈣做粘結(jié)劑的低水泥澆灌料(LCC)等。?沖天爐(包括澆包等)耐火材料發(fā)展方向是高物理、化學(xué)穩(wěn)定性、低導(dǎo)熱性、高可塑成形性，以及便宜易得。成形方法多采用標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)的預(yù)制成形(如磚、包襯等)與現(xiàn)場(chǎng)打結(jié)相結(jié)合的專(zhuān)業(yè)化和社會(huì)化供應(yīng)。?(4)鐵、渣液排出系統(tǒng)及?；癄t渣裝置一般熱風(fēng)沖天爐都采用連續(xù)出鐵和虹吸等型式渣鐵分離裝置，爐渣?；坏纳迫刍げ?/p>

7、生產(chǎn)條件，而且經(jīng)粒化的爐渣還是優(yōu)質(zhì)建筑原材料。?2.隔熱保持封閉技術(shù)沖天爐中焦炭燃燒熱用于鐵液熔化和過(guò)熱的比率都不高，冷風(fēng)爐祗28%、熱風(fēng)爐祗36%(圖2a、b)，且溫度越高熱效率越低。為保證冶金質(zhì)量，少氧化、高鐵液溫度、高潔凈度需要適當(dāng)增加焦耗。圖3所示，隨焦耗增加，可回收能(以CO形式為主)增加，同時(shí)不可回收熱損失也相應(yīng)增加。外熱風(fēng)沖天爐應(yīng)用可回收比冷風(fēng)爐熱效率大大提高，既保冶金質(zhì)量又可節(jié)焦，但不可回收熱損失(包括燃燒損失、爐殼輻射和廢爐氣帶走熱量等)