本發(fā)明涉及燃?xì)鉀_天爐領(lǐng)域，具體地講，涉及一種節(jié)能型燃?xì)鉀_天爐運(yùn)行裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著環(huán)保壓力提高，用于鑄鐵、鑄鋼的<5t/h焦炭沖天爐，必將被電爐和燃?xì)鉀_天爐所替代。

目前電爐熔化鑄鐵、鑄鋼的耗電多在600-750kwh/t，因此需要配備較大、價(jià)格昂貴的變電設(shè)施，并承擔(dān)較高變壓器損耗，導(dǎo)致多數(shù)采用谷價(jià)電的鑄造企業(yè)電耗成本從0.35元/kwh至少增加0.1-0.15元/kwh。不僅提高企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，而且造成巨大的電能浪費(fèi)。因此燃?xì)鉀_天爐必將作為主要選擇設(shè)備之一得到重視。

燃?xì)鉄o(wú)焦沖天爐是以天然氣、焦?fàn)t煤氣、液化氣等為燃料的沖天爐，屬于當(dāng)今世界范圍內(nèi)鑄鐵熔化的最先進(jìn)技術(shù)，上世紀(jì)60-70年代英法美蘇等發(fā)達(dá)國(guó)家先后進(jìn)行燃?xì)鉀_天爐的研究與使用，典型技術(shù)為美國(guó)專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)us5224985)。90年代，由于焦炭匱乏，開(kāi)發(fā)焦炭的替代品，逐步研究了焦炭與天然氣合用、純天然氣的沖天爐，使該技術(shù)在歐盟、中東、美國(guó)、印度、日本、韓國(guó)等一定范圍內(nèi)使用。

中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)枺?公開(kāi)了一種巖棉生產(chǎn)的燃?xì)鉀_天爐廢熱梯級(jí)利用的方法，其利用熔化段后的高溫?zé)煔?，煙氣溫?400-1800℃，采用噴流、對(duì)流強(qiáng)化、再燃的噴射輻射換熱器進(jìn)行預(yù)熱，使助燃空氣溫度達(dá)到500-900℃，實(shí)現(xiàn)了天然氣的梯級(jí)能量利用。

雖然燃?xì)鉀_天爐大大降低一氧化碳、顆粒物等的排放，但其運(yùn)行時(shí)存在大量的廢熱，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：烘爐階段耗氣，熔化末期耗氣，排煙中含1-5％co。烘爐的初期，需不斷提高出口煙氣溫度而使?fàn)t內(nèi)溫度提高，到烘爐末期為使陶瓷球過(guò)熱，排煙溫度需要達(dá)到1000℃以上，基本烘爐耗氣達(dá)到600m³/次。如以日熔化8小時(shí)，則噸折算75m³，而天然氣熔化僅需要50-80m³，因此不適合間歇運(yùn)行用戶(hù)，最佳是連續(xù)、長(zhǎng)齡爐才合適。熔化末期，隨著熔化進(jìn)行料層變薄，排煙溫度升高，直到熔化完畢，時(shí)間約1小時(shí)，也造成大量的天然氣的浪費(fèi)。為防止熔化金屬的氧化，煙氣中co含量一般在1-5％，占天然氣熱量的3-10％，存在巨大的浪費(fèi)。

本發(fā)明是在綜合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)燃?xì)鉀_天爐的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前市場(chǎng)上廣泛使用的間歇運(yùn)行沖天爐，實(shí)現(xiàn)間歇熔煉和熔煉末期與熔煉中期相同能耗的燃?xì)鉀_天爐，進(jìn)一步推廣天然氣在鑄造行業(yè)的應(yīng)用范圍，進(jìn)一步降低鑄造行業(yè)能耗和污染物排放。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種節(jié)能型燃?xì)鉀_天爐運(yùn)行裝置及方法，最大限度降低烘爐、熔化末期燃?xì)庀牧坎⒒厥张艧熤衏o的熱量，降低運(yùn)行成本。

本發(fā)明采用如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的：

一種節(jié)能型燃?xì)鉀_天爐運(yùn)行裝置，包括燃?xì)鉀_天爐，其特征是：所述燃?xì)鉀_天爐的中部設(shè)置有熔化預(yù)熱段，所述燃?xì)鉀_天爐的上端設(shè)置有進(jìn)料密封閥，所述燃?xì)鉀_天爐的下端連通燃燒器，所述燃燒器連接燃?xì)夤芎透邷乜諝夤?，所述燃?xì)鉀_天爐的上部連接高溫?zé)煔馀懦龉埽龈邷責(zé)煔馀懦龉苌显O(shè)置有氧化劑噴射孔組，所述高溫?zé)煔馀懦龉芎透邷乜諝夤芫ㄟ^(guò)熱端控制閥組連接高溫蓄熱體組對(duì)，所述高溫蓄熱體組對(duì)通過(guò)冷端控制閥組連接煙氣管和冷空氣管。

作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述高溫蓄熱體組對(duì)包含蓄熱體組一和蓄熱體組二，所述蓄熱體組一和蓄熱體組二分別由多塊蜂窩體蓄熱體組成，所屬蓄熱體組一和蓄熱體組二之間設(shè)置有隔板，所述蓄熱體組一的兩側(cè)設(shè)置有冷端一和熱端二，所述蓄熱體組二兩端設(shè)置有冷端二和熱端二，所述熱端一和熱端二連接所述熱端控制閥組，所述冷端一和冷端二連接所述冷端控制閥組。

作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述冷端控制閥組包括冷端密封閥一、冷端密封閥二、冷端密封閥三、冷端密封閥四、氣動(dòng)閥和隔板，所述冷端密封閥一、冷端密封閥三與所述冷端密封閥二、冷端密封閥四間隔處于開(kāi)啟或關(guān)閉狀態(tài)，所述隔板將所述冷端控制閥組分割成兩個(gè)單獨(dú)的冷端腔室。

作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述熱端控制閥組包括熱端密封閥一、熱端密封閥二、熱端密封閥三、熱端密封閥四、氣動(dòng)閥和隔板，所述熱端密封閥一、熱端密封閥三與所述熱端密封閥二、熱端密封閥四間隔處于開(kāi)啟或關(guān)閉狀態(tài)，所述隔板將所述熱端控制閥組分割成兩個(gè)單獨(dú)的熱端腔室。

作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述高溫?zé)煔馀懦龉馨▓A形金屬管和保溫材料層。

作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述氧化劑噴射孔組包括環(huán)形室、噴射孔和控制閥。

作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述煙氣管內(nèi)設(shè)置有排煙熱電偶和co傳感器，所述燃?xì)鉀_天爐內(nèi)設(shè)置有爐膛熱電偶，所述排煙熱電偶、co傳感器和爐膛熱電偶均連接控制器。

一種權(quán)利要求1的節(jié)能型燃?xì)鉀_天爐運(yùn)行裝置的方法，其特征是，包括如下步驟：

(1)烘爐運(yùn)行初期，冷端密封閥二、冷端密封閥四、熱端密封閥二和熱端密封閥四打開(kāi)，而冷端密封閥一、冷端密封閥三、熱端密封閥一和熱端密封閥三關(guān)閉，空氣經(jīng)冷空氣管、冷端控制閥組的冷端密封閥二、高溫蓄熱體組一的冷端一進(jìn)入到高溫蓄熱體組一中，再經(jīng)熱端一進(jìn)入到熱端控制閥組的熱端密封閥四，進(jìn)入到高溫空氣管，與燃?xì)夤芰鞒龅娜細(xì)膺M(jìn)入燃燒器進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生的煙氣經(jīng)熔化預(yù)熱段進(jìn)入到高溫?zé)煔馀懦龉苤校粺煔鈴母邷責(zé)煔馀懦龉芰鞒龊?，?jīng)熱端密封閥二、熱端二進(jìn)入蓄熱體組后，再經(jīng)冷端二進(jìn)入到冷端控制閥組的冷端密封閥四后再進(jìn)入煙氣管而排出爐外；

當(dāng)排煙熱電偶測(cè)量溫度超過(guò)150℃后，控制器控制冷端密封閥二、冷端密封閥四、熱端密封閥二和熱端密封閥四關(guān)閉，而冷端密封閥一、冷端密封閥三、熱端密封閥一和熱端密封閥三打開(kāi)，煙氣從高溫?zé)煔馀懦龉芰鞒龊?，?jīng)熱端密封閥三、熱端一進(jìn)入蓄熱體組后，再經(jīng)冷端一進(jìn)入到冷端控制閥組的冷端密封閥一后再進(jìn)入煙氣管而排出爐外，蓄熱體組吸收煙氣中的熱量，從而使得煙氣管排出煙氣的溫度降低；此時(shí)空氣經(jīng)冷空氣管、冷端控制閥組的冷端密封閥三、冷端二進(jìn)入到蓄熱體組后流過(guò)熱端二，空氣被蓄熱體組所吸收的熱量所加熱，再經(jīng)熱端控制閥的熱端密封閥一后進(jìn)入到高溫空氣管，與燃?xì)夤芰鞒龅娜細(xì)膺M(jìn)入燃燒器進(jìn)行燃燒，當(dāng)排煙熱電偶測(cè)量煙氣溫度超過(guò)150℃后，控制器控制冷端密封閥二、冷端密封閥四、熱端密封閥二和熱端密封閥四打開(kāi)，而冷端密封閥一、冷端密封閥三、熱端密封閥一和熱端密封閥三關(guān)閉，重復(fù)上述過(guò)程，控制器控制熱端控制閥組和冷端控制閥組內(nèi)的控制閥交替處于打開(kāi)或者關(guān)閉狀態(tài)，使得煙氣交替通過(guò)高溫蓄熱體組一和高溫蓄熱體組二，控制煙氣管排出的煙氣的溫度不超過(guò)150℃；

(2)當(dāng)爐膛熱電偶測(cè)量煙氣溫度超過(guò)650℃且co傳感器檢測(cè)到co濃度>500ppm時(shí)，打開(kāi)控制閥，一定量氧化劑通過(guò)環(huán)形室、噴射孔噴射到高溫?zé)煔馀懦龉軆?nèi)與煙氣中的co進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成二氧化碳并釋放出熱量，煙氣溫度進(jìn)一步提高，并進(jìn)入到熱端控制閥組；

(3)當(dāng)爐膛熱電偶測(cè)量煙氣溫度超過(guò)1200℃時(shí)，烘爐工作完成，打開(kāi)進(jìn)料密封閥3進(jìn)行間隔加料，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行；

(4)當(dāng)需要進(jìn)行停爐時(shí)，關(guān)閉進(jìn)料密封閥，通過(guò)控制器逐步按比例減少冷空氣管和燃?xì)夤芄?yīng)量，約30分鐘后供應(yīng)量達(dá)到設(shè)計(jì)流量的1/3，不再降低冷空氣管和燃?xì)夤芄?yīng)量，且控制燃?xì)馀c空氣體積比例為1:9.5-10.5，直到全部熔化預(yù)熱段的物料全部熔化為止；

(5)當(dāng)停爐時(shí)間小于1小時(shí)時(shí)，維持燃?xì)夤芄?yīng)量為設(shè)計(jì)流量的1/3，燃?xì)馀c空氣體積比例控制在1:10-12；

(6)當(dāng)停爐時(shí)間大于8小時(shí)，停止燃?xì)夤芎涂諝夤艿墓?yīng)，運(yùn)行結(jié)束。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明能保證烘爐、連續(xù)運(yùn)行和停爐運(yùn)行均達(dá)到排煙溫度在150℃±20℃，降低烘爐、連續(xù)運(yùn)行、停爐運(yùn)行等階段的燃?xì)夂牧浚畲笙薅冉档土藷煔馀欧潘鶐ё叩臒崃?，同時(shí)將煙氣中co再燃而釋放熱量并進(jìn)一步回收，實(shí)現(xiàn)最大化燃?xì)鉄崮艿睦?，進(jìn)一步降低燃?xì)鉀_天爐的運(yùn)行費(fèi)用，也進(jìn)一步降低了污染物co的排放，屬于節(jié)能環(huán)保型新發(fā)明技術(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)成圖

圖2是本發(fā)明的冷端控制閥組運(yùn)行狀態(tài)一的功能示意圖.

圖3是本發(fā)明的冷端控制閥組運(yùn)行狀態(tài)二的功能示意圖。

圖4是本發(fā)明的熱端控制閥組運(yùn)行狀態(tài)一的的功能示意圖.

圖5是本發(fā)明的熱端控制閥組運(yùn)行狀態(tài)二的的功能示意圖。

圖6是本發(fā)明的氧化劑噴射孔組結(jié)構(gòu)示意圖

圖中，1-燃?xì)鉀_天爐，2-熔化預(yù)熱段，3-進(jìn)料密封閥，4-燃燒器，5-高溫?zé)煔馀懦龉埽?1-金屬管，52-保溫材料層，6-氧化劑噴射孔組，61-環(huán)形室，62-噴射孔，63-控制閥，7-氧化劑，8-熱端控制閥組，811-熱端密封閥一，812-熱端密封閥二，813-熱端密封閥三，814-熱端密封閥四，821-冷端密封閥一，822-冷端密封閥二，823-冷端密封閥三，824-冷端密封閥四，83-氣動(dòng)控制閥一，84-隔板一，86-氣動(dòng)控制閥二，87-隔板二，85-熱端腔室，88-冷端腔室，9-高溫蓄熱體組對(duì)，91-高溫蓄熱體組一，92-高溫蓄熱體組二，911-冷端一，921-冷端二，912-熱端一，922-熱端二，10-冷端控制閥組，93-隔板，94-蜂窩蓄熱體，11-煙氣管，12-冷空氣管，13-高溫空氣管，14-燃?xì)夤埽?5-煙氣，16-空氣,18-爐膛熱電偶。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1-圖6，本發(fā)明包括燃?xì)鉀_天爐1，所述燃?xì)鉀_天爐1的中部設(shè)置有熔化預(yù)熱段2，所述燃?xì)鉀_天爐1的上端設(shè)置有進(jìn)料密封閥3，所述燃?xì)鉀_天爐1的下端連通燃燒器4，所述燃燒器4連接燃?xì)夤?4和高溫空氣管13，所述燃?xì)鉀_天爐1的上部連接高溫?zé)煔馀懦龉?，所述高溫?zé)煔馀懦龉?上設(shè)置有氧化劑噴射孔組6，所述高溫?zé)煔馀懦龉?和高溫空氣管13均通過(guò)熱端控制閥組8連接高溫蓄熱體組對(duì)9，所述高溫蓄熱體組對(duì)9通過(guò)冷端控制閥組10連接煙氣管11和冷空氣管12。

所述高溫蓄熱體組對(duì)9包含蓄熱體組一91和蓄熱體組二92，所述蓄熱體組一91和蓄熱體組二92分別由多塊蜂窩體蓄熱體組成，所屬蓄熱體組一91和蓄熱體組二92之間設(shè)置有隔板93，所述蓄熱體組一91的兩側(cè)設(shè)置有冷端一911和熱端一912，所述蓄熱體組二92兩端設(shè)置有冷端二921和熱端二922，所述熱端一912和熱端二922連接所述熱端控制閥組8，所述冷端一911和冷端二921連接所述冷端控制閥組10。

所述冷端控制閥組10包括冷端密封閥一821、冷端密封閥二822、冷端密封閥三823、冷端密封閥四824、氣動(dòng)控制閥一83和隔板一84，所述冷端密封閥一821、冷端密封閥三823與所述冷端密封閥二822、冷端密封閥四824間隔處于開(kāi)啟或關(guān)閉狀態(tài)，所述隔板一84將所述冷端控制閥組10分割成兩個(gè)單獨(dú)的冷端腔室88。

所述熱端控制閥組8包括熱端密封閥一811、熱端密封閥二812、熱端密封閥三813、熱端密封閥四814、氣動(dòng)控制閥二86和隔板二87，所述熱端密封閥一811、熱端密封閥三813與所述熱端密封閥二812、熱端密封閥四814間隔處于開(kāi)啟或關(guān)閉狀態(tài)，所述隔板二87將所述熱端控制閥組8分割成兩個(gè)單獨(dú)的熱端腔室85。

所述高溫?zé)煔馀懦龉?包括圓形金屬管51和保溫材料層52。

所述氧化劑噴射孔組6包括環(huán)形室61、噴射孔61和控制閥63，噴射孔62為均勻分布的圓孔，具備兩種孔徑，噴射孔62射流深度分別達(dá)到高溫?zé)煔馀懦龉?直徑d的1/2和1/4處，噴射孔62分單排布置或雙排布置；噴射孔62噴射的氧化劑7可以是氧氣、空氣或高過(guò)?？諝庀禂?shù)的煙氣。

所述煙氣管11內(nèi)設(shè)置有排煙熱電偶和co傳感器，所述燃?xì)鉀_天爐1內(nèi)設(shè)置有爐膛熱電偶18，所述排煙熱電偶、co傳感器和爐膛熱電偶18均連接控制器。

一種節(jié)能型燃?xì)鉀_天爐的運(yùn)行方法，包括如下步驟：

(1)烘爐運(yùn)行初期，冷端密封閥二822、冷端密封閥四824、熱端密封閥二812和熱端密封閥四814打開(kāi)，而冷端密封閥一821、冷端密封閥三823、熱端密封閥一811和熱端密封閥三813關(guān)閉，空氣16經(jīng)冷空氣管12、冷端控制閥組10的冷端密封閥二822、高溫蓄熱體組一91的冷端一911進(jìn)入到高溫蓄熱體組一91中，再經(jīng)熱端一912進(jìn)入到熱端控制閥組8的熱端密封閥四814，進(jìn)入到高溫空氣管13，與燃?xì)夤?4流出的燃?xì)膺M(jìn)入燃燒器4進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生的煙氣15經(jīng)熔化預(yù)熱段2進(jìn)入到高溫?zé)煔馀懦龉?中；煙氣15從高溫?zé)煔馀懦龉?流出后，經(jīng)熱端密封閥二812、熱端二922進(jìn)入蓄熱體組92后，再經(jīng)冷端二921進(jìn)入到冷端控制閥組10的冷端密封閥四824后再進(jìn)入煙氣管11而排出爐外；

當(dāng)排煙熱電偶測(cè)量溫度超過(guò)150℃后，控制器控制冷端密封閥二822、冷端密封閥四824、熱端密封閥二812和熱端密封閥四814關(guān)閉，而冷端密封閥一821、冷端密封閥三823、熱端密封閥一811和熱端密封閥三813打開(kāi)，煙氣15從高溫?zé)煔馀懦龉?流出后，經(jīng)熱端密封閥三813、熱端一912進(jìn)入蓄熱體組91后，再經(jīng)冷端一911進(jìn)入到冷端控制閥組10的冷端密封閥一821后再進(jìn)入煙氣管11而排出爐外，蓄熱體組91吸收煙氣15中的熱量，從而使得煙氣管11排出煙氣的溫度降低；此時(shí)空氣16經(jīng)冷空氣管12、冷端控制閥組10的冷端密封閥三823、冷端二921進(jìn)入到蓄熱體組92后流過(guò)熱端二922，空氣16被蓄熱體組92所吸收的熱量所加熱，再經(jīng)熱端控制閥8的熱端密封閥一811后進(jìn)入到高溫空氣管13，與燃?xì)夤?4流出的燃?xì)膺M(jìn)入燃燒器4進(jìn)行燃燒，當(dāng)排煙熱電偶測(cè)量煙氣15溫度超過(guò)150℃后，控制器控制冷端密封閥二822、冷端密封閥四824、熱端密封閥二812和熱端密封閥四814打開(kāi)，而冷端密封閥一821、冷端密封閥三823、熱端密封閥一811和熱端密封閥三813關(guān)閉，重復(fù)上述過(guò)程，控制器控制熱端控制閥組8和冷端控制閥組10內(nèi)的控制閥交替處于打開(kāi)或者關(guān)閉狀態(tài)，使得煙氣15交替通過(guò)高溫蓄熱體組一91和高溫蓄熱體組二92，控制煙氣管11排出的煙氣的溫度不超過(guò)150℃；

(2)當(dāng)爐膛熱電偶18測(cè)量煙氣15溫度超過(guò)650℃且co傳感器檢測(cè)到co濃度>500ppm時(shí)，打開(kāi)控制閥63，一定量氧化劑7通過(guò)環(huán)形室61、噴射孔62噴射到高溫?zé)煔馀懦龉?內(nèi)與煙氣15中的co進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成二氧化碳并釋放出熱量，煙氣15溫度進(jìn)一步提高，并進(jìn)入到熱端控制閥組8；

(3)當(dāng)爐膛熱電偶18測(cè)量煙氣溫度超過(guò)1200℃時(shí)，烘爐工作完成，打開(kāi)進(jìn)料密封閥3進(jìn)行間隔加料，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行；

(4)當(dāng)需要進(jìn)行停爐時(shí)，關(guān)閉進(jìn)料密封閥3，通過(guò)控制器逐步按比例減少冷空氣管12和燃?xì)夤?4供應(yīng)量，約30分鐘后供應(yīng)量達(dá)到設(shè)計(jì)流量的1/3，不再降低冷空氣管12和燃?xì)夤?4供應(yīng)量，且控制燃?xì)馀c空氣體積比例為1:9.5-10.5，直到全部熔化預(yù)熱段的物料全部熔化為止；

(5)當(dāng)停爐時(shí)間小于1小時(shí)時(shí)，維持燃?xì)夤?4供應(yīng)量為設(shè)計(jì)流量的1/3，燃?xì)馀c空氣體積比例控制在1:10-12；

(6)當(dāng)停爐時(shí)間大于8小時(shí)，停止燃?xì)夤?4和空氣管12的供應(yīng)，運(yùn)行結(jié)束。