一種無燒損節(jié)能冶金爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無燒損節(jié)能冶金爐，包括有燃燒系統(tǒng)、升溫室、與升溫室連通的投料室、渦流井以及自動投料機；其中，升溫室的上部分為包含有火焰和熱煙氣的燃燒室；升溫室中高溫液態(tài)金屬的液面使用傳熱磚將高溫液態(tài)金屬與升溫室上部分的高溫煙氣隔離；升溫室與投料室的上部分之間通過隔墻隔開；投料室和自動投料機之間設置有一個潛水式投料入口；本實用新型減少了固態(tài)金屬與空氣的接觸，固態(tài)金屬熔化過程全部潛入在液態(tài)金屬中，將金屬冶煉過程中的氧化燒損降低到接近于零，從而實現(xiàn)冶煉過程中材料的無燒損。
【專利說明】
一種無燒損節(jié)能冶金爐
技術領域
[0001]本實用新型屬于冶金技術領域，涉及一種高效節(jié)能的無燒損節(jié)能冶金爐。
【背景技術】
[0002]金屬冶煉工業(yè)屬于高能耗高污染行業(yè)，隨著能源價格不斷上漲，燃料的消耗成本在加工成本中所占比例越來越高，并伴隨自然資源的大量消耗、大量的碳排放以及嚴重的環(huán)境污染。為了減少冶金爐生產過程中的燃料消耗，相關研究機構及生產企業(yè)不斷探索新的技術以降低能耗，節(jié)約成本，同時減少對環(huán)境的污染。從而以導致整個冶金行業(yè)的新發(fā)明新技術重點都在節(jié)能環(huán)保方面。
[0003]然而，在節(jié)能的同時降低材料的損耗卻沒有被行業(yè)所重視，更沒有人投入時間金錢對其展開研究。由于材料的損耗意味著這部分材料從探礦開始到冶金爐冶煉期間所有的人力、能源、環(huán)境污染等代價均白白浪費，社會和企業(yè)為此付出的代價往往高出很多單純節(jié)能技術能帶來的效益。
[0004]為此，有必要在金屬冶煉行業(yè)針對材料損耗方面進行研究，開發(fā)出一種方案，使得冶金爐既節(jié)能又可以降低冶煉金屬材料的損耗，提供一種無燒損且節(jié)能的冶金爐，達到同時降低材料損耗和降低燃料消耗的目的。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種無燒損節(jié)能冶金爐，以達到同時降低材料損耗和降低燃料消耗的目的。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案為:
[0007]—種無燒損節(jié)能冶金爐，包括有燃燒系統(tǒng)、升溫室、與升溫室連通的投料室、渦流井以及自動投料機;其中，升溫室的上部分為包含有火焰和熱煙氣的燃燒室;升溫室中高溫液態(tài)金屬的液面使用傳熱磚將高溫液態(tài)金屬與升溫室上部分的高溫煙氣隔離;升溫室與投料室的上部分之間通過隔墻隔開;投料室和自動投料機之間設置有一個潛水式投料入口。
[0008]進一步地，所述潛水式投料入口的上部略高于液態(tài)金屬的液面高度。
[0009]進一步地，所述潛水式投料入口的底部平面與投料方向的夾角為Θ，其中，tan0〈f靜，且tan0大于接近于f動;其中，f動、f靜分別為固態(tài)金屬與底部平面的動摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)。
[0010]進一步地，所述傳熱磚的材料密度小于液態(tài)金屬的密度。
[0011]進一步地，所述傳熱磚與液態(tài)金屬是緊密接觸的，其下層浸入液態(tài)金屬里。
[0012]相較于現(xiàn)有技術，本實用新型無燒損節(jié)能冶金爐減少了固態(tài)金屬與空氣的接觸，固態(tài)金屬熔化過程全部潛入在液態(tài)金屬中，將金屬冶煉過程中的氧化燒損降低到接近于零，從而實現(xiàn)冶煉過程中材料的無燒損。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域的技術人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是本實用新型的原理示意圖。[0〇15]圖2是圖1的A-A剖面示意圖。【具體實施方式】
[0016]本實用新型實施例提供了一種無燒損節(jié)能冶金爐盡量減少固態(tài)金屬與空氣的接觸，固態(tài)金屬熔化過程全部潛入在液態(tài)金屬中，將金屬冶煉過程中的氧化燒損降低到接近于零，從而實現(xiàn)冶煉過程中材料的無燒損。
[0017]本實用新型升溫室內上半部分燃料燃燒產生熱煙氣的熱量傳遞給下半部分被加熱金屬的熱傳遞強度提高到兩倍以上至數(shù)十倍，直接導致排煙溫度降低減少熱量損失、金屬升溫速度加快縮短了燃料燃燒時間，產生明顯的節(jié)能效果;其次，潛水式投料口上部設計成比設定金屬液面略高，防止投料室內熱氣的溢出；另外，自動投料機投料減少了爐門開啟時間，同時將少量從潛水式投料口中溢出的熱氣用于預熱固態(tài)金屬。
[0018]為使得本實用新型的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而非全部實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域的技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0019]本實用新型的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的術語在適當情況下可以互換，這僅僅是描述本實用新型的實施例中對相同屬性的對象在描述時所采用的區(qū)分方式。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，以便包含一系列單元的過程、方法、系統(tǒng)、產品或設備不必限于那些單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它單元。
[0020]以下分別進行詳細說明。
[0021]具體地，如圖1所示，本實用新型無燒損節(jié)能冶金爐(此處為鋁熔煉爐)包括有燃燒系統(tǒng)5、升溫室6、與升溫室6連通的投料室9、渦流井7以及自動投料機1;其中，升溫室6的上部分為包含有熱煙氣(也可含火焰)的燃燒室;升溫室6中高溫液態(tài)金屬13的液面使用傳熱磚12將高溫液態(tài)金屬13與升溫室6上部分的高溫煙氣隔離；升溫室6與投料室9的上部分之間通過隔墻10隔開，升溫室6上部分的高溫煙氣中含有氧氣，通過將高溫液態(tài)金屬13與升溫室6上部分的高溫煙氣隔離，以防止金屬鋁的氧化(燒損)；投料室9和自動投料機1之間設置有一個潛水式投料入口 2。[〇〇22]其中，所述傳熱磚12為熱輻射吸收比高的導熱耐火材料，分為上中下三層，中層為實心，上下層內部密布有互通的像迷宮一樣的小孔，上層的小孔也可以做成蜂窩狀或蟻巢狀，下層可做成翅片;本實用新型實施例中，上層做成迷宮狀小孔，下層做成翅片;所述傳熱磚12的材料密度小于液態(tài)金屬的密度，材料熱輻射吸收比高，提高了傳熱磚12吸收輻射傳熱的能力；以鋁為例，冶金爐中由于鋁的黑度很低，熱輻射吸收比也很低(小于0.2)，本實用新型可以將傳熱速度提高2-5倍。傳熱磚12上層內部密布互通的像迷宮一樣的小孔，增加了熱煙氣與傳熱磚12的對流傳熱速度，可以提高幾倍到幾十倍。所述傳熱磚12的厚度為Icm-20cm，本實用新型實施例中為2cm;綜合起來，本實用新型可以將熱煙氣與液態(tài)鋁之間的熱傳遞速度提高數(shù)倍，加快了金屬的升溫速度，縮短了熔煉時間，節(jié)省了能源消耗。所述傳熱磚12下層浸入液態(tài)金屬，根據(jù)熱傳導的傳熱量計算公式可知，傳熱磚12與液態(tài)金屬之間的傳熱速度將趨于無窮大。所以本實用新型中傳熱磚12吸收的數(shù)倍甚至數(shù)百倍熱量，完全可以很快傳導給高溫液態(tài)金屬13。其中，火焰沿火口 11中的箭頭IA所指進入升溫室6，火焰產生的熱煙氣向下與傳熱磚12產生對流傳熱，傳熱磚12吸收高溫煙氣的熱量經(jīng)箭頭2A所指方向進行熱傳導，對液態(tài)金屬13進行加熱；同時，爐墻側面和上部的爐頂墻體受熱后產生紅外線以輻射方式沿箭頭3A將熱量投向傳熱磚12。
[0023]所述潛水式投料入口2的上部略高于鋁液面設計高度;所述潛水式投料入口 2的底部平面與投料方向的夾角為Θ，其中，tanΘ <f靜，且tanΘ大于接近于f動。其中，f動、f靜分別為固態(tài)金屬16與底部平面的動摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)。本實用新型實施例如此設置所述夾角，以保證固態(tài)金屬16在滑落進入液態(tài)金屬14中時，速度不會過快而引起液態(tài)金屬14飛濺，破壞投料室9內液態(tài)金屬14表面的氧化層，防止發(fā)生新的金屬氧化(燒損)。固態(tài)金屬16熔化過程全部潛入在液態(tài)金屬14中，也不會產生氧化(燒損)。
[0024]使用時，開爐時首先從第二爐門4投入足量的固態(tài)金屬到升溫室6;啟動燃燒系統(tǒng)5對升溫室6內的金屬加熱并將其升溫到設定的高溫，這時升溫室6、渦流井7、投料室9均有液態(tài)金屬;投料室9中液態(tài)金屬面上形成氧化膜保護金屬不會再氧化;然后從第二爐門4投入傳熱磚12將升溫室6的液態(tài)金屬全部覆蓋，這時燃燒系統(tǒng)5送入的含氧熱煙氣通過傳熱磚12強化傳熱(傳熱速度為沒有傳熱磚覆蓋時的2倍以上至數(shù)十倍)對升溫室6內的液態(tài)金屬13快速升溫，傳熱磚12下層浸入液態(tài)金屬13、中層緊密接觸覆蓋升溫室6內的液態(tài)金屬13，防止造成金屬氧化(燒損);啟動攪拌栗8，液態(tài)金屬從升溫室6—渦流井7—投料室9—升溫室6循環(huán)流動；啟動自動投料機I，不再從第二爐門4投料;這時傳送帶1-2按照設定的較慢速度將料斗1-1中的固態(tài)金屬16送到潛水式投料口2的入口，由于潛水式投料口 2底部平面沿投料方向的斜度Θ滿足:I)、tan0〈f靜，2)、tan0大于接近于f動，，固態(tài)金屬16會緩慢滑入投料室9的液態(tài)金屬14中；固態(tài)金屬16吸收液態(tài)金屬14的熱量熔化，熔化過程不與氧氣有接觸機會，也不造成金屬氧化(燒損)；固態(tài)金屬16恪化后的液態(tài)金屬流入升溫室6被升溫；如此循環(huán)，完成金屬冶煉。
[0025]本實用新型可將金屬冶煉過程中的氧化燒損降低到接近于零，同時從以下三個方面節(jié)能:I)升溫室6內上半部分燃料燃燒產生熱煙氣的熱量傳遞給下半部分被加熱金屬的熱傳遞強度提高到兩倍以上至數(shù)十倍，直接導致排煙溫度降低減少熱量損失、金屬升溫速度加快縮短了燃料燃燒時間，產生明顯的節(jié)能效果;2)潛水式投料口上部設計成比設定金屬液面略高，防止投料室內熱氣的溢出；3)自動投料機投料減少了爐門開啟時間，同時將少量從潛水式投料口中溢出的熱氣用于預熱固態(tài)金屬16。
[0026]本實用新型可用于所有有色金屬鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、銅、鉛、鋅、錫、鈷、鎳、鋪、萊、錦、秘、金、銀、銷、?了、銘、鈕、餓、依、被、裡、働、艷、欽、錯、給、?凡、銀、組、媽、鑰、嫁、銅、銘、錯、鍊、銅、鋪、錯、欽、備、箱、,L、鋪、鋪、欽、輯、鎊、鏡、錯、銳、?乙、娃、棚、砸、石市、神、釷。
[0027]綜上所述，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制;盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對上述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種無燒損節(jié)能冶金爐，包括有燃燒系統(tǒng)、升溫室、與升溫室連通的投料室、渦流井 以及自動投料機;其特征在于:升溫室的上部分為包含有熱煙氣的燃燒室;升溫室中高溫液 態(tài)金屬的液面使用傳熱磚將高溫液態(tài)金屬與升溫室上部分的高溫煙氣隔離;升溫室與投料 室的上部分之間通過隔墻隔開;投料室和自動投料機之間設置有一個潛水式投料入口。2.如權利要求1所述無燒損節(jié)能冶金爐，其特征在于:所述潛水式投料入口的上部略高 于液態(tài)金屬的液面高度。3.如權利要求2所述無燒損節(jié)能冶金爐，其特征在于:所述潛水式投料入口的底部平面 與投料方向的夾角為0，其中，tan0〈f靜，且tan0大于接近于f動;其中，f動、f靜分別為固態(tài)金屬 與底部平面的動摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)。4.如權利要求1所述無燒損節(jié)能冶金爐，其特征在于:所述傳熱磚的材料密度小于液態(tài) 金屬的密度。5.如權利要求4所述無燒損節(jié)能冶金爐，其特征在于:所述傳熱磚與液態(tài)金屬是緊密接 觸的，其下層浸入液態(tài)金屬里。
【文檔編號】F27B14/00GK205593369SQ201620210857
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】鄧長友
【申請人】深圳市龍瑞泰興能源環(huán)境科技有限公司