[实用新型]往复式多孔介质气体燃烧金属熔炼炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属熔炼炉。

背景技术

坩埚炉多用于铜、铝、锌合金等有色金属的熔炼，加热方式包括焦炭加热、电磁感应加热和油、气燃烧火焰加热。焦炭加热炉由于环境污染大、能源利用效率低已基本取消。电磁感应加热熔炼炉能源来自电力，属高品位能源。电磁感应加热熔炼炉从能源利用角度，是将高品位能源电能向低品位能源热能转化的过程；此外，由于电力紧张，一次性投资大，需要避让错峰等原因，一些企业，特别是小型企业主要采用燃气火焰加热金属熔炼炉。如仅浙江省某地，因制造阀门铜芯等所需，单台熔铜量为350-400kg/hr的小型熔铜炉数量就有近3000台。

一般燃气燃烧火焰加热熔炼炉的高温烟气经除尘后直接排入大气，能源浪费极大，有效热利用率低。以熔铜炉为例：纯铜的熔点为1083℃，浇铸温度为1150℃，脱氧温度在1280～1300℃之间，坩埚外围温度，即炉膛温度一般为1450～1500℃。燃气燃烧加热坩埚中金属后所产生的烟气则通常以1200℃左右的高温直接排入大气，能源浪费极大，有效热利用率低于10％，同时污染排放大。

火焰加热熔炼炉是传统的以自由火焰为特征的空间燃烧，由于气体的导热和辐射性能较差，使得火焰面附近温度梯度很陡，分布不均匀，形成局部高温区，并且火焰面很狭窄，造成大量NOx生成；这种燃烧方式还需要较大的空间，要求燃烧设备体积庞大，而且热效率低、燃烧稳定性差、负荷调节能力小。

因此，采用新型节能金属熔炼炉系统成为非常必要。

发明内容

本实用新型针对燃气金属熔炼炉生产过程中能耗大，污染排放严重问题，采用新型往复多孔介质燃烧理论和技术，利用往复流动多孔介质蓄热极大回收余热，燃烧效率和能源利用率高，污染排放低，节能效果显著。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

往复式多孔介质气体燃烧金属熔炼炉，包括燃烧室、设置在燃烧室中的金属盛放容器，其特征在于：所述的燃烧室连接有第一气体通道和第二气体通道，所述的第一气体通道内设置有第一多孔介质蓄热室，所述的第二气体通道内设置有第二多孔介质蓄热室；所述的第一气体通道和第二气体通道均连接一周期性换向送风机构，所述的周期性换向送风机构包括一受控于控制器的空气烟气换向阀和送风道和烟气流道；助燃空气和高温烟气周期性交替换向流经多孔介质高效蓄热体，利用烟气余热加热助燃空气。

进一步，所述的燃烧室放置有多孔介质材料，燃烧室设置有测温热电偶、高能电子点火器、火焰检测器，燃烧室上部设置有顶盖，金属盛放容器上方设置有熔炼气体清除装置；第一多孔介质蓄热室与燃烧室之间设有第一燃气空气入口多孔板和第一燃气高温空气混合室，第二多孔介质蓄热室与燃烧室之间设有第二燃气空气入口多孔板和第二燃气高温空气混合室；燃气气源通过第一燃气进口管、第四燃气进口管连通第一燃气高温空气混合室，通过第二燃气进口管、第三燃气进口管连通第二燃气高温空气混合室；设于第一燃气进口管上的第一燃气控制阀、设于第四燃气进口管上的第四燃气控制阀、设于第二燃气进口管上的第二燃气控制阀、设于第三燃气进口管上的第三燃气控制阀都受控于所述的控制器。

再进一步，所述的多孔介质蓄热室的布置形式是对向布置或同向布置。

进一步，所述第一多孔介质蓄热室、第二多孔介质蓄热室中的蓄热多孔介质空隙率为0.3-0.85。

进一步，所述的燃烧室中的多孔介质空隙率为0.4-1，当空隙率为1时，即燃烧室中为自由空间，不布置多孔介质。

进一步，在燃烧室上设置有顶盖，顶盖内径与金属盛放容器之间的距离小于等于300mm。

进一步，第一多孔介质蓄热室和第二多孔蓄热室的布置方式是对向布置，第二多孔介质蓄热室与第一多孔介质蓄热室之间的夹角α≤15°。

或者，第一多孔介质蓄热室和第二多孔蓄热室的布置方式是同向布置，第二多孔介质蓄热室与第一多孔介质蓄热室之间的夹角β≤20°。

进一步，所述的燃气进口管的入口部分为金属通管，后部为耐高温通管。

进一步，所述的周期性换向送风机构，在送风道上设有送风机；或者在烟气流道上设有引风机；或者同时在送风道上设有送风机，并且在烟气流道上设有引风机。

本实用新型通过周期性换向控制系统，助燃空气和高温烟气周期性交替换向流经多孔介质高效蓄热体，利用烟气余热加热助燃空气。加热后的助燃空气与可燃气体混合后在多孔介质燃烧室中进行周期性的交替燃烧，高温烟气及多孔介质向设置在燃烧室中的金属盛放容器高强度传热，使金属盛放容器内的金属吸热熔化。

与现有技术相比，本实用新型的特点在于：