專利名稱：：蓄熱式熔鉛爐的制作方法
技術領域：
：本發明涉及金屬冶煉設備，確切地說是在鉛冶煉過程中使用的蓄熱式熔鉛爐。
背景技術：
：現有鉛冶煉過程的主要工藝流程如下鉛礦石冶煉——粗鉛——粗鉛精煉制備陽極——電解——陰極鉛片熔鑄——鉛錠。目前，國內主要鉛冶煉廠家在粗鉛精煉、陰極鉛片熔鑄、陰極制造等過程中均使用熔鉛鍋來熔煉，根據用途的區別，可分為陽極鍋、陰極鍋、電鉛鍋、合金鍋等，在此統一稱之為熔鉛鍋。其形式均為使用鋼制坩堝，通過固體、氣體、液體燃料加熱坩堝，間接熔化。上述熔鉛鍋在使用過程中，普遍存在著排煙溫度高、爐溫均勻性差、燃燒不完全、控制手段落后的缺陷，因而導致能耗高、熱效率低下、坩堝使用壽命短、操作環境差等問題。以株洲冶煉集團鉛冶煉廠的指標說明如下1)煤氣單耗高，每噸電鉛煤氣單耗約為180240m3;2)熱效率低，僅為10%左右；3)鉛鍋使用壽命短，壽命一般只有36個月；4)排煙損失大，煙氣帶走的顯熱損失高達50%60%;5)化學不完全燃燒損失高達20%30°/0。
發明內容為解決以上問題和缺陷，本發明旨在提供一種蓄熱式熔鉛爐，以降低燃料消耗、節約能源、合理控制爐內燃燒狀況、提高爐子的操作安全性能。本發明采用的技術方案是一種蓄熱式熔鉛爐，包括爐體、蓄熱式燃燒系統及燃燒自動控制系統，所述蓄熱式燃燒系統主要由蓄熱式燃燒器、燃氣管路、排煙系統、供風系統組成，其中蓄熱式燃燒器成對地安裝在爐體一側，燃氣管路的主管道經燃氣換向閥和兩個分支管道通往兩蓄熱式燃燒器的蓄熱式燒嘴，蓄熱式燃燒器的蓄熱體分別經管道和三通閥與各自供風系統的鼓風機出風管道、排煙系統的引風機吸煙管道相連接，由三通閥控制進氣或排煙。所述排煙系統由主排煙管路、輔助排煙管路、煙氣返回管路三部分組成，排煙管路中煙氣由引風機抽出，直接排往煙囪，輔助排煙管路中煙氣直接由輔助煙道排出，不經過蓄熱體，煙氣返回管路中煙氣由引風機抽出，又通過鼓風機進口返入爐內。所述鼓風機的供風管道上設有流量計、壓力表、差壓變送器、電動調節閥及手動閥，燃氣管路的燃氣管上設有閘閥、眼睛閥、流量計、壓力表、蒸汽吹掃接口、差壓變送器及電動調節閥。所述蓄熱式燃燒器的每個蓄熱式燒嘴都配備一個電子點火小燒嘴以及由紫外火焰探測器和火焰繼電器等組成的火焰檢測安全保護裝置，蓄熱體采用氧化鋁陶瓷小球。所述爐體外部為鋼結構，主要由立柱、拉桿、爐殼及爐頂操作鋼平臺構成。所述爐體外部呈方形，內部成圓形，圓心位置設計耐火澆注料鍋座用于支撐鍋所述爐體內部設置導焰墻。所述爐體內設有兩個互相獨立的燃燒室。所述爐體底部設有排鉛口。所述燃燒自動控制系統由可編程控制器和上位工控機組成，可編程控制器和上位機通訊連接，熔鉛爐的爐況信息檢測元件、控制元件與可編程控制器連接。所述燃燒自動控制系統配置有現場操作箱，上位工控機為遠程操作，兩種方式能夠互相轉換。本發明蓄熱式熔鉛爐采用集爐內燃燒、流動、傳熱過程優化和余熱回收為一體的蓄熱式燃燒技術，嚴格控制爐內氣體的熱物理化學性質，消除爐內局部高溫區，均勻爐膛溫度，優化爐內氣流運動，提高火焰充滿度，強化對流和輻射傳熱，降低排煙溫度，同時減少坩堝的燒損。圖1是本發明蓄熱式熔鉛爐的工作原理圖；圖2是本發明蓄熱式熔鉛爐的結構簡圖。具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明作進一步詳細的說明。附圖標記說明如下1——爐體2——鍋座3——坩堝4——燃氣換向閥5、5'——燒嘴6、6'——蓄熱體7——三通閥8——鼓風機9——引風機10——輔助煙道11——返回煙道如圖1所示，該蓄熱式熔鉛爐主要由爐體1、蓄熱式燃燒系統及燃燒自動控制系統構成，爐體l的外部為鋼結構，由立柱、拉桿、爐殼及爐頂操作鋼平臺等構成，爐體l外部呈方形，內部呈圓形，圓心位置設計耐火澆注料鍋座2用于支撐坩堝3，爐體內部設置導焰墻，有效組織爐內氣流，強化煙氣與鍋體的傳熱效果；爐體內設有兩個互相獨立的燃燒室，以保證燃氣充分燃燒，同時可避免火焰直接沖刷鍋體；爐體底部設有排鉛口，漏鉛能及時排出爐外；蓄熱式燃燒系統主要由蓄熱式燃燒器、燃氣管路、排煙系統、供風系統組成，其中蓄熱式燃燒器成對地安裝在爐體一側，能夠使燃燒更充分，最大限度的節約燃料，燃氣管路的主管道經燃氣換向閥4和兩個分支管道通往兩蓄熱式燃燒器的蓄熱式燒嘴5，燃氣換向閥4采用進口單驅動氣動執行器，驅動介質為壓縮空氣，加工精度高，密封性好，適應于含粉塵、焦油的非潔凈燃氣和頻繁動作的場合，使用壽命長，在突然停電或停壓縮空氣的時候，能在極短的時間內(12s)快速切斷燃氣的供應，提前制止惡性事故的發生；蓄熱式燃燒器的蓄熱體6分別經管道和三通閥7與各自供風系統鼓風機8的出風管道、排煙系統引風機9的吸煙管道相連接，由三通閥7控制進氣或排煙，三通換向閥耐溫為200。C，切換間隔時間為12min/次，具有定時和強制換向功能，使用壽命長；排煙系統由主排煙管路、輔助排煙管路、煙氣返回管路三部分組成，排煙管路中煙氣由引風機9抽出，直接排往煙囪，輔助排煙管路中煙氣直接由輔助煙道10排出，不經過蓄熱體，主要起到緩解換向過程中爐壓劇烈波動的作用，排煙量占總煙量的10%_30%。輔助排煙管路的開度通過電動煙道閘板來調節，煙氣返回管路中煙氣由引風機抽出，又通過返回煙道11由鼓風機進口返入爐內，起到降低助燃空氣含氧量，抑制過高的火焰燃燒溫度，減少對鍋體燒損的作用。蓄熱式燃燒器的每個蓄熱式燒嘴都配備一個點火小燒嘴(即長明火)，用于低溫大燒嘴的反復啟動，保證系統正常運行，采用電子點火方式，能確保點火安全；火焰檢測安全保護裝置主要由紫外火焰探測器和火焰繼電器等組成，用于對火焰的監視，當出現點火失敗或者故障熄火時發出控制指令，切斷煤氣的供給；蓄熱體采用氧化鋁陶瓷小球，該蓄熱體具有自清潔防塵防結渣、阻力小、便于拆下清洗、反復使用等功能，蓄熱效率高，正常壽命保證l年以上。鼓風機的供風管道上設有流量計、壓力表、差壓變送器、電動調節閥及手動閥，燃氣管路的燃氣管上設有閘閥、眼睛閥、流量計、壓力表、差壓變送器及電動調節閥，對于使用含有粉塵、焦油的非潔凈燃氣的場合，為了提高燃氣管上闊門的使用可靠性，在管道上裝有蒸汽吹掃接口，定期對管內進行吹掃，清除焦油和粉塵，閘閥和眼睛閥用于燃氣的手動截止切斷，電動調節閥用于燃氣流量的電動調節，流量孔板和差壓變送器用于燃氣流量的檢測，壓力變送器用于燃氣壓力的檢測。燃燒自動控制系統采用進口可編程控制器(PLC)實現邏輯控制，同時配置了工控機作為上位機，PLC和上位機進行通訊。控制核心和現場檢測、執行元件組成了DCS控制系統，溫度、壓力、流量、閥位等爐況信息被檢測元件采集，輸送到PLC，并在上位機上顯示。可以顯示瞬時的數據，同時也可以顯示并記錄累計數據，通過軟件建立爐子的組態畫面，直觀地反應爐子的運行狀況。同時可以在線調整爐子的運行參數，便捷地控制爐子運行，在控制室內的上位機上操作為遠程操作，同時系統配置了現場操作箱，用于操作人員在現場的本地操作。兩種方式可以互相轉換，便于生產實際的需要，系統設定了自動運行狀態和手動運行兩種狀態。如圖2所示，當燒嘴5工作時，燒嘴5'起排煙及蓄熱作用；一段時間后進行切換，燒嘴5'工作，燒嘴5起排煙及蓄熱作用。在工作過程中，100(TC的高溫煙氣通過輻射和對流傳熱的方式在相當短的時間內迅速將熱量傳給蓄熱體6'，煙氣釋熱后溫度降至15(TC左右經四通閥排出；然后，通過切換，室溫下的空氣由相反方向進入燒嘴5'，蓄熱體6'再以對流換熱為主的方式將熱量迅速傳給空氣，蓄熱體6'被冷卻，空氣被預熱到80(TC以上，預熱后的熱空氣進入爐膛后，由于高速噴射，形成一低壓區，抽引周圍低速或靜止的燃燒產物形成一股含氧體積濃度大大低于21%的貧氧高溫氣流，氣體燃料經噴嘴噴入爐內后，與此高溫低氧氣流擴散混合，發生與傳統燃燒完全不同的高溫低氧燃燒。工作溫度不高的三通閥以一定的頻率進行切換，通過這種方式可以連續地產生高溫空氣，實現高溫低氧燃燒。這種燃燒技術的關鍵是高效(或稱極限)蓄熱(利用爐子排出廢氣的顯熱預熱燃燒用空氣，可使之達到80(TC以上)和低氧(燃燒區氧濃度低至28%)燃燒。燃料在這種高溫低氧氣氛中燃燒所形成的火焰與在傳統條件下燃燒所形成的火焰相比具有如下優點*節能和減排顯著節能30%以上；減少溫室氣體排放減排C0230%以上，NOx排放濃度降低到3050ppm;爐膛溫度均勻性大大提高。本發明蓄熱式熔鉛爐與現有有熔鉛鍋相比，節能環保效果十分顯著:1、節能經濟效益顯著，煤氣消耗大幅度降低，每噸鉛節約煤氣120m:(節約55%，見表l);2、熱效率大幅度提高，熱效率提高至50%左右；3、排煙熱損失大幅度減少，尾氣排出溫度降低至13017(TC;4、燃燒完全程度提高，尾氣中C0含量低于50ppm;5、環保效果顯著，大幅減少溫室氣體排放，C02排放量減少50%以上，尾氣NOX排放濃度低于80ppm;6、自動化控制水平提升，勞動強度降低，操作安全性提高；7、坩堝使用壽命延長1倍。表l蓄熱式熔鉛爐節能效益<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的產品。但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是與本發明相同或相近似的技術方案，均在其保護范圍之內。權利要求1、一種蓄熱式熔鉛爐，其特征在于，包括爐體、蓄熱式燃燒系統及燃燒自動控制系統，所述蓄熱式燃燒系統主要由蓄熱式燃燒器、燃氣管路、排煙系統、供風系統組成，其中蓄熱式燃燒器成對地安裝在爐體一側，燃氣管路的主管道經燃氣換向閥和兩個分支管道通往兩蓄熱式燃燒器的蓄熱式燒嘴，蓄熱式燃燒器的蓄熱體分別經管道和三通閥與各自供風系統的鼓風機出風管道、排煙系統的引風機吸煙管道相連接，由三通閥控制進氣或排煙。2、根據權利要求1所述的蓄熱式熔鉛爐，其特征在于，所述排煙系統由主排煙管路、輔助排煙管路、煙氣返回管路三部分組成，排煙管路中煙氣由引風機抽出，直接排往煙囪，輔助排煙管路中煙氣直接由輔助煙道排出，不經過蓄熱體，煙氣返回管路中煙氣由引風機抽出，又通過鼓風機進口返入爐內。3、根據權利要求2所述的蓄熱式熔鉛爐，其特征在于，所述鼓風機的供風管道上設有流量計、壓力表、差壓變送器、電動調節閥及手動閥，燃氣管路的燃氣管上設有閘闊、眼睛閥、流量計、壓力表、蒸汽吹掃接口、差壓變送器及電動調節閥。4、根據權利要求3所述的蓄熱式熔鉛爐，其特征在于，所述蓄熱式燃燒器的每個蓄熱式燒嘴都配備一個電子點火小燒嘴以及由紫外火焰探測器和火焰繼電器等組成的火焰檢測安全保護裝置，蓄熱體采用氧化鋁陶瓷小球。5、根據權利要求4所述的蓄熱式熔鉛爐，其特征在于，所述爐體外部為鋼結構，主要由立柱、拉桿、爐殼及爐頂操作鋼平臺構成。6、根據權利要求5所述的蓄熱式熔鉛爐，其特征在于，所述爐體外部呈方形，內部成圓形，圓心位置設計耐火澆注料鍋座用于支撐鍋體。7、根據權利要求6所述的蓄熱式熔鉛爐，其特征在于，所述爐體內部設置導焰墻和兩個互相獨立的燃燒室。8、根據權利要求7所述的蓄熱式熔鉛爐，其特征在于，所述爐體底部設有排鉛口。9、根據權利要求1至7任一所述的蓄熱式熔鉛爐，其特征在于，所述燃燒自動控制系統由可編程控制器和上位工控機組成，可編程控制器和上位機通訊連接，熔鉛爐的爐況信息檢測元件、控制元件與可編程控制器連接。10、根據權利要求9所述的蓄熱式熔鉛爐，其特征在于，所述燃燒自動控制系統配置有現場操作箱，上位工控機為遠程操作，兩種方式能夠互相轉換。全文摘要本發明公開了一種蓄熱式熔鉛爐，包括爐體、蓄熱式燃燒系統及燃燒自動控制系統，蓄熱式燃燒系統主要由蓄熱式燃燒器、燃氣管路、排煙系統、供風系統組成，其中蓄熱式燃燒器成對地安裝在爐體一側，燃氣管路的主管道經燃氣換向閥和兩個分支管道通往兩蓄熱式燃燒器的蓄熱式燒嘴，蓄熱式燃燒器的蓄熱體分別經管道和三通閥與各自供風系統的鼓風機出風管道、排煙系統的引風機吸煙管道相連接，由三通閥控制進氣或排煙。本發明能降低燃料消耗、節約能源、合理控制爐內燃燒狀況、提高爐子的操作安全性能。文檔編號F27D17/00GK101514871SQ20091013393公開日2009年8月26日申請日期2009年4月10日優先權日2009年4月10日發明者張新根,汪洋洋,沈維民,艾元方,蔣紹堅,賀新華,魯志昂申請人:株洲火炬工業爐有限責任公司