一种正压热风蓄热式合金烘烤装置
技术领域
本实用新型涉及节能降耗领域，具体而言涉及一种合金烘烤装置。
背景技术
钢铁是国民经济的基础产业，在国家经济快速发展的形势下，我国粗钢产量近年不断提高，2014年我国粗钢年产量统计达到8. 23 亿吨，出口将达到8000 多万吨，相当于美国全年的粗钢产量。合金是炼钢工艺中所需的重要原材料，合金中的水分含量直接影响钢水的质量和出钢温度，合金材料烘烤后再使用，一方面烘烤的作用是为了去除水份，减少钢水中的H，另一方面可以减少加入钢水过程中钢水的温降，避免增加能耗，因此近年来，合金烘烤工艺在钢的冶炼过程中己经得到非常普遍的应用，此举对提高钢材成品质量、降低冶炼成本发挥着重要作用。这就要求添加合金的合金料仓具备合金烘烤的功能。现在常用的合金烘烤装置还比较落后，由合金料仓下部开孔并置于合金料仓中，利用高温火焰直接烘烤合金。这样的烘烤装置导致合金料仓内合金温差大、烘烤不均匀，煤气燃烧不充分，环境污染严重等缺陷，且易发生熄火，引入煤气泄露的安全隐患。若使用转炉煤气、高炉煤气等剧毒气体为燃烧介质时，安全问题就显得犹为突出，更重要的是，由于火焰直接烘烤合金，合金料受热不均匀，温差大，火焰周围合金料容易熔化结块，造成下料不畅，而距火焰较远的合金料不能有效力口热，因此不能有效去除其中的水份。
现有技术中，申请号为201320008196.X，申请日为2013. 01. 08的一种合金烘烤系统，包括合金烘烤料仓，还包括带烧嘴总成的热风炉，与热风炉连接的配风装置，与配风装置连接的送风装置，以及与送风装置连接的置于合金烘烤料仓内的环形散热器，该实用新型散热量的大，而且余热利用效率并不高，不利于长期的大规模的推广使用。
申请号为201510501765. 8，申请日为2015.08. 14的一种铁合金烘烤设备及烘烤方法，包括：高位铁合金加料系统、铁合金；烘烤器和铁合金受料斗；一轨道，连接高位铁合金加料系统和铁合金受料斗，铁合金烘烤器，设置在高位铁合金加料系统、铁合金受料斗之间的轨道一侧；移动集中斗受控沿轨道行驶：在高位铁合金加料系统处接料；接料后行驶至铁合金烘烤器侧由铁合金烘烤器对铁合金进行烘烤；烘烤后行驶至铁合金受料斗将烘烤后的铁合金倒出；该实用新型工作效率低，而且工作不稳定，在使用的时候带来较大的麻烦，不能够更好的起到节能降耗的效果。
实用新型内容
为克服上述缺陷，本实用新型的提供一种正压热风蓄热式合金烘烤装置，该实用新型能够对含热废气进行二次利用，工作效率高，能够有效的利用残余的热量，避免燃烧效率低的问题，可以形成整个流程的闭环工作，降低对大气的污染。
为达到上述目的，本实用新型包括热风炉，配合热风炉设置的预热仓以及换热器；所述热风炉包括炉体本体、炉体进口、炉体出口，所述预热仓包括预热仓本体、分别配合预热仓本体设置的废气出口、旁通出口、投料口、仓体进风口及出料口；所述换热器包括换热器本体、换热器进口和换热器出口；所述换热器出口设置有若干组，其中一组换热器出口通过管路与正压风机的进口连接，正压风机的出口与炉体出口之间通过管路连接并通向仓体进风口；预热仓本体的旁通出口通过管路与换热器进口连接；另一组换热出口通过管路与助燃风机的进口连接，助燃风机的出口通过助燃管路与炉体进口连接，炉体进口还连接有燃气管路；所述换热器出口处的位置还分别设置有补风口。
优选的，所述炉体本体呈圆柱形状设置，炉体进口设置在炉体本体的一侧，炉体出口设置在炉体本体的另一侧，炉体本体分别包括炉壳，设置在炉壳内的炉体耐火材料，均匀焊接炉壳内侧的炉体加强筋；炉壳上设置有防爆阀及炉内温度检测装置，炉壳的侧面设置有人孔，炉壳的底部设置有支撑机架；炉壳的两侧还配合设置有侧加强筋。采用此方案的目的是确保炉体本体工作安全，燃烧效率高，便于控制和使用。
优选的，所述炉体进口设置有若干组，每组炉体进口均对应设置有燃烧器，燃烧器上设置有火焰检测装置，每组燃烧器对应设置有点火装置及常明火装置，所述点火装置及常明火装置与燃烧器的夹角在30°-45°之间；所述燃气管路与燃气系统连接，燃气管路包括燃气主管路和多组燃气支管路，所述燃气主管路依次包括燃气主管截止阀、燃气主管排水阀、燃气主管氮气吹扫接口、燃气主管压力变送器、燃气主管手动调节阀和燃气主管气动调节阀；所述燃气支管路上安装有燃气支管止回阀及燃气支管调节阀；所述助燃管路包括助燃主管路和若干组助燃支管路，若干组助燃支管路上分别设置有助燃支管调节阀；所述助燃支管路和燃气支管路一一对应并经燃烧器通入到炉体进口内；采用此方案的目的是确保燃烧效率高而且燃烧效果好，同时确保具有较高的安全性；同时将已经燃烧过的热风快速的排出，并将其作为正压循环风参与烘烤，但不参与燃烧过程，这样可以提高效率。
优选的，所述燃烧器包括燃气壳体和燃气管路，燃烧壳体呈圆柱形设置，所述炉体进口处配合设置有炉体进口法兰，所述燃气壳体和炉体进口法兰连接在一起；所述燃气管路通过炉体进口法兰通入到炉体本体内，燃气管路的外壁和炉体进口法兰的内壁之间还设置有导流叶片，导流叶片呈螺旋形均匀分布；所述助燃支管路与燃气管路切向连接，所述燃气支管路与燃气壳体切向连接；采用此方案的目的是确保燃气管路内进入的气体进入炉体本体内部只会快速的散发出去，便于进行燃烧。
优选的，所述预热仓本体包括预热仓体，设置在预热仓体上面上锥桶，设置在预热仓体下面的下锥桶，下锥桶设置有双层，下锥桶的内层采用厚不锈钢板制成；所述仓体进风口包括仓体上进风口和仓体下进风口，仓体上进风口通入到预热仓体内部，仓体下进风口通入到下锥桶内，所述仓体上进风口和仓体下进风口处分别设置有仓体进口自动调节阀、仓体进口手动调节阀及仓体进口测温装置；所述投料口包括分别设置在上锥桶顶部的人工投料口和原料仓自动下料口，所述原料仓自动下料口处设置有气动摆阀；所述出料口设置在下锥桶的底部并配合设置有卸料阀；所述预热仓本体通过仓体支架支撑；所述废气出口处通过波纹补偿管与废气管道连接，所述废气管道上依次配合设置有废气刀杆闸阀、废气气动调节阀及废气温度监测装置；所述旁通出口与废气管道通过三通管道连接，所述旁通出口处还配合设置有旁通刀杆闸阀、旁通气动调节阀及旁通循环风压力监测装置；采用此方案的目的是确保预热仓体工作效率高而且工作可靠。
优选的，所述预热仓体整体呈圆柱形设置，预热仓体上设置有旋风夹层；所述旋风夹层包括内侧壁、外侧壁及设置在内侧壁和外壁之间的螺旋形通风叶片，所述螺旋形通风叶片自上到下呈螺旋式分布在内侧壁和外侧壁之间并形成旋风流道；所述外侧壁为预热仓体的外壁，所述内侧采用不锈钢网状制成；所述仓体上进风口设置在预热仓体上靠近上锥桶的位置，所述外侧壁还配合设置有保温材料；采用此方案的目的是确保从上部进入的待烘烤合金能够瞬间被加热，提高热效率，同时确保底部不会被损坏，提高设备的可用性。
优选的，所述仓体上进风口与外侧壁之间切向连接，所述旋风流道的螺旋形通风叶片顺着仓体上进风口的流向设置并逐渐朝下旋转延伸；所述螺旋形通风叶片并排设置有两层；采用此方案的目的是确保热风能够通过螺旋形通风叶片形成旋风进入到预热仓体内部对合金进行快速加温烘烤。
优选的，所述换热器为蓄热式换热器，所述蓄热式换热器上的换热器进口设置有一组，换热器出口设置有两组；所述补风口对应两组换热器出口也设置有两组；所述补风口处分别设置有风量气动调节阀和风量手动调节阀，两组换热器出口处还配合设置有出口压力监测装置和出口温度监测装置；采用此方案的目的是确保蓄热式换热器换热效率高，而且便于进行风量的调节，确保内部安全，同时防止热量集中于正压风机，降低正压风机的使用寿命，可以对助燃风进行预热又可提高燃烧器的燃烧效率。
优选的，所述正压风机的出口连接的管路与炉体出口连接的管路设置有切向连接处，所述炉体出口连接的管路为热风主管路，热风主管路位于切向连接处后段切向设置有热风下管路并与仓体下进风口连接，所述热风主管路最终通过变径管进入到热风上管路与仓体上进风口连接；所述热风主管路的直接大于热风上管路的直径，热风上管路的直径与热风下管路的直径比为1.8-3:1；采用此方案的目的是将产生热风采用引射的方式进入到预热仓体内，并对预热仓体的上部和下部分别进行烘烤，而且确保预热仓体上部烘烤温度高于下部烘烤温度。
优选的，所述正压风机的进口处和出口处，助燃风机的进口处和出口处分别设置有波纹补偿管；采用此方案的目的是便于吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化。
本实用新型工作时，包括燃气系统，正压系统，循环系统和热风炉助燃风系统；
煤气经燃气主管截止阀进入到燃气主管路内并分别从多组燃气支管路分别进入到各自对应的燃气管路内，助燃气体从助燃主管路进入到多组助燃支管路并分别到各自对应的燃气壳体内；
助燃气体经助燃风机的推送并经过导流叶片形成气旋进入到炉体本体内并与燃气管路进来的煤气充分混合喷入到炉体本体内部；
点火装置及常明火装置点燃之后保持常明火状态并与燃烧器夹角保持30°-45°之间，确保混合气体源源不断的被点燃并充分的燃烧；
正压系统：
炉体本体燃烧后产生的热风经正压风机的引射加压至8-15Kpa后，从炉体出口进入到热风主管路，一路热风经仓体上进风口进入到预热仓体内，另一路热风经仓体下进风口进入到下锥桶内；
此时预热仓体的上锥桶处设置的投料口可以进行投料，投料并进行烘烤的原料为硅铁及锰铁合金；合金预热温度控制在600℃范围，每仓料不少于4t，烘烤时间为30~45min；
预热仓本体采用上锥桶、预热仓体和下锥桶形式，这样在控制的时候可以对预热仓体和下锥桶处的风量和风压进行单独控制；确保仓体上进风口处管路风压为6~12Kpa，进风温度约为750~950℃；
热风经仓体上进风口进入到圆柱形的预热仓体过程中，会经过旋风夹层，进入旋风夹层内部的热风占总热风量的45%-55%进入旋风流道时经内侧壁进入到预热仓体内部，这样使得投料口进入的物料快速升温，另外余下的热风沿着螺旋形通风叶片流动并逐步进入到预热仓体内部对进行下降的物料进行烘烤；
需要进行烘烤的合金最终落到下锥桶内，另一路热风经仓体下进风口进入到下锥桶内对形状规则不一致的合金进行烘烤，热风能够在相邻合金的间隙中流动，避免合金在烘烤过程中粘接在一起；经仓体上进风口和仓体上进风口的热风比例为1.8-3:1；
经过烘烤之后的合金然后依次经出料口从卸料阀处进行卸料，卸料的同时，正压风机利用其进口处-8~-12Kpa 压力将预热后热风从旁通出口处抽出，抽出的热风温度在450℃-550℃之间；
同时废气出口处可以接入二次除尘总管内，避免热风溢出污染工作环境；
循环系统：
正压风机利用其进口处-8~-12Kpa 压力将预热后热风从旁通出口处抽出，并进入到蓄热式换热器中进行充分换热，分别从两个换热器出口出来；
正压风机将蓄热式换热器其中一个出口出来的风作为循环风与炉体出口出来的热风混合并再次参与合金烘烤过程，同时也可以通过其出口处对应的补风口进行补风。
热风炉助燃风系统；
助燃风机将蓄热式换热器另一个出口出来的风抽吸到助燃主管路中并进入到炉体本体中进行助燃，并且将之作为预热热风炉燃烧所需的助燃风，同时可以通过其出口对应的补风口进行补风，助燃主管路与助燃之管路处采用收窄的变径管可以增大助燃风的压力，并确保喷到炉体本体内更远。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
图1为本实用新型从正面斜上方看过去的三维立体图。
图2为本实用新型从后面斜上方看过去的三维立体图。
图3为预热仓本体去掉外壁的局部三维立体图。
图4为炉体本体整体及内部三维图。
图5为本实用新型的侧面三维立体图。
图6为图5中标注A处放大图。
图7为本实用新型的工作流程图。
其中，1热风炉、2换热器、3预热仓、4炉体进口、5炉体出口、6废气出口、7旁通出口、8人工投料口、9原料仓自动下料口、10出料口、11卸料阀、12助燃风机、13仓体上进风口、14仓体下进风口、15蓄热式换热器、16换热器出口、17补风口、18波纹补偿管、19防爆阀、20正压风机、21炉体本体、22支撑机架、23人孔、24助燃主管路、25助燃支管路、26换热器进口、27燃气主管路、28燃气支管路、29加强筋、30耐火材料、31下锥桶、32预热仓本体、33上锥桶、34内侧壁、35螺旋形通风叶片、36点火装置、37外侧壁、38燃气管路、39导流叶片、40燃气壳体、41炉壳、42旋风夹层、43常明火装置、44旋风流道、45切向连接处、46热风主管路、47热风上管路、48热风下管路、49预热仓体、50燃气主管氮气吹扫接口。
具体实施方式
如图1-7所示，为达到上述目的，本实用新型包括热风炉1，配合热风炉1设置的预热仓3以及换热器2；所述热风炉1包括炉体本体21、炉体进口4、炉体出口5，所述预热仓3包括预热仓本体32、分别配合预热仓本体32设置的废气出口6、旁通出口7、投料口、仓体进风口及出料口10；所述换热器2包括换热器本体、换热器进口26和换热器出口16；所述换热器出口16设置有若干组，其中一组换热器出口16通过管路与正压风机20的进口连接，正压风机20的出口与炉体出口5之间通过管路连接并通向仓体进风口；预热仓本体32的旁通出口7通过管路与换热器进口26连接；另一组换热出口通过管路与助燃风机12的进口连接，助燃风机12的出口通过助燃管路与炉体进口4连接，炉体进口4还连接有燃气管路38；所述换热器出口16处的位置还分别设置有补风口17。
所述炉体本体21呈圆柱形状设置，炉体进口4设置在炉体本体21的一侧，炉体出口5设置在炉体本体21的另一侧，炉体本体21分别包括炉壳41，设置在炉壳41内的炉体耐火材料30，均匀焊接炉壳41内侧的炉体加强筋29；炉壳41上设置有防爆阀19及炉内温度检测装置，炉壳41的侧面设置有人孔23，炉壳41的底部设置有支撑机架22；炉壳41的两侧还配合设置有侧加强筋。
所述炉体进口4设置有若干组，每组炉体进口4均对应设置有燃烧器，燃烧器上设置有火焰检测装置，每组燃烧器对应设置有点火装置36及常明火装置43，所述点火装置36及常明火装置43与燃烧器的夹角在30°-45°之间；所述燃气管路38与燃气系统连接，燃气管路38包括燃气主管路27和多组燃气支管路28，所述燃气主管路27依次包括燃气主管截止阀、燃气主管排水阀、燃气主管氮气吹扫接口、燃气主管压力变送器、燃气主管手动调节阀和燃气主管气动调节阀；所述燃气支管路28上安装有燃气支管止回阀及燃气支管调节阀；所述助燃管路包括助燃主管路24和若干组助燃支管路25，若干组助燃支管路25上分别设置有助燃支管调节阀；所述助燃支管路25和燃气支管路28一一对应并经燃烧器通入到炉体进口4内；
所述燃烧器包括燃气壳体40和燃气管路38，燃烧壳体呈圆柱形设置，所述炉体进口4处配合设置有炉体进口法兰，所述燃气壳体40和炉体进口法兰连接在一起；所述燃气管路38通过炉体进口法兰通入到炉体本体21内，燃气管路38的外壁和炉体进口法兰的内壁之间还设置有导流叶片39，导流叶片39呈螺旋形均匀分布；所述助燃支管路25与燃气管路38切向连接，所述燃气支管路28与燃气壳体40切向连接；
所述预热仓本体32包括预热仓体49，设置在预热仓体49上面上锥桶33，设置在预热仓体49下面的下锥桶31，下锥桶31设置有双层，下锥桶31的内层采用厚不锈钢板制成；所述仓体进风口包括仓体上进风口13和仓体下进风口14，仓体上进风口13通入到预热仓体49内部，仓体下进风口14通入到下锥桶31内，所述仓体上进风口13和仓体下进风口14处分别设置有仓体进口自动调节阀、仓体进口手动调节阀及仓体进口测温装置；所述投料口包括分别设置在上锥桶33顶部的人工投料口8和原料仓自动下料口9，所述原料仓自动下料口9处设置有气动摆阀；所述出料口10设置在下锥桶31的底部并配合设置有卸料阀11；所述预热仓本体32通过仓体支架支撑；所述废气出口6处通过波纹补偿管18与废气管道连接，所述废气管道上依次配合设置有废气刀杆闸阀、废气气动调节阀及废气温度监测装置；所述旁通出口7与废气管道通过三通管道连接，所述旁通出口7处还配合设置有旁通刀杆闸阀、旁通气动调节阀及旁通循环风压力监测装置；
所述预热仓体49整体呈圆柱形设置，预热仓体49上设置有旋风夹层42；所述旋风夹层42包括内侧壁34、外侧壁37及设置在内侧壁34和外壁之间的螺旋形通风叶片35，所述螺旋形通风叶片35自上到下呈螺旋式分布在内侧壁34和外侧壁37之间并形成旋风流道44；所述外侧壁37为预热仓体49的外壁，所述内侧采用不锈钢网状制成；所述仓体上进风口13设置在预热仓体49上靠近上锥桶33的位置，所述外侧壁37还配合设置有保温材料；
所述仓体上进风口13与外侧壁37之间切向连接，所述旋风流道44的螺旋形通风叶片35顺着仓体上进风口13的流向设置并逐渐朝下旋转延伸；所述螺旋形通风叶片35并排设置有两层；
所述换热器2为蓄热式换热器15，所述蓄热式换热器15上的换热器进口26设置有一组，换热器出口16设置有两组；所述补风口17对应两组换热器出口16也设置有两组；所述补风口17处分别设置有风量气动调节阀和风量手动调节阀，两组换热器出口16处还配合设置有出口压力监测装置和出口温度监测装置；
所述正压风机20的出口连接的管路与炉体出口5连接的管路设置有切向连接处45，所述炉体出口5连接的管路为热风主管路46，热风主管路46位于切向连接处45后段切向设置有热风下管路48并与仓体下进风口14连接，所述热风主管路46最终通过变径管进入到热风上管路47与仓体上进风口13连接；所述热风主管路46的直接大于热风上管路47的直径，热风上管路47的直径与热风下管路48的直径比为1.8-3:1；
所述正压风机20的进口处和出口处，助燃风机12的进口处和出口处分别设置有波纹补偿管18；
本实用新型工作时，包括燃气系统，正压系统，循环系统和热风炉1助燃风系统；
煤气经燃气主管截止阀进入到燃气主管路27内并分别从多组燃气支管路28分别进入到各自对应的燃气管路38内，助燃气体从助燃主管路24进入到多组助燃支管路25并分别到各自对应的燃气壳体内40；
助燃气体经助燃风机12的推送并经过导流叶片39形成气旋进入到炉体本体21内并与燃气管路38进来的煤气充分混合喷入到炉体本体21内部；
点火装置36及常明火装置43点燃之后保持常明火状态并与燃烧器夹角保持30°-45°之间，确保混合气体源源不断的被点燃并充分的燃烧；
正压系统：
炉体本体21燃烧后产生的热风经正压风机20的引射加压至8-15Kpa后，从炉体出口5进入到热风主管路46，一路热风经仓体上进风口13进入到预热仓体49内，另一路热风经仓体下进风口14进入到下锥桶31内；
此时预热仓体49的上锥桶33处设置的投料口可以进行投料，投料并进行烘烤的原料为硅铁及锰铁合金；合金预热温度控制在600℃范围，每仓料不少于4t，烘烤时间为30~45min；
预热仓本体32采用上锥桶33、预热仓体49和下锥桶31形式，这样在控制的时候可以对预热仓体49和下锥桶31处的风量和风压进行单独控制；确保仓体上进风口13处管路风压为6~12Kpa，进风温度约为750~950℃；
热风经仓体上进风口13进入到圆柱形的预热仓体49过程中，会经过旋风夹层42，进入旋风夹层42内部的热风占总热风量的45%-55%进入旋风流道44时经内侧壁34进入到预热仓体49内部，这样使得投料口进入的物料快速升温，另外余下的热风沿着螺旋形通风叶片35流动并逐步进入到预热仓体49内部对进行下降的物料进行烘烤；
需要进行烘烤的合金最终落到下锥桶31内，另一路热风经仓体下进风口14进入到下锥桶31内对形状规则不一致的合金进行烘烤，热风能够在相邻合金的间隙中流动，避免合金在烘烤过程中粘接在一起；经仓体上进风口13和仓体上进风口13的热风比例为1.8-3:1；
经过烘烤之后的合金然后依次经出料口10从卸料阀11处进行卸料，卸料的同时，正压风机20利用其进口处-8~-12Kpa 压力将预热后热风从旁通出口7处抽出，抽出的热风温度在450℃-550℃之间；
同时废气出口6处可以接入二次除尘总管内，避免热风溢出污染工作环境；
循环系统：
正压风机20利用其进口处-8~-12Kpa 压力将预热后热风从旁通出口7处抽出，并进入到蓄热式换热器15中进行充分换热，分别从两个换热器出口16出来；
正压风机20将蓄热式换热器15其中一个出口出来的风作为循环风与炉体出口5出来的热风混合并再次参与合金烘烤过程，同时也可以通过其出口处对应的补风口17进行补风。
热风炉1助燃风系统；
助燃风机12将蓄热式换热器15另一个出口出来的风抽吸到助燃主管路24中并进入到炉体本体21中进行助燃，并且将之作为预热热风炉1燃烧所需的助燃风，同时可以通过其出口对应的补风口17进行补风，助燃主管路24与助燃之管路处采用收窄的变径管可以增大助燃风的压力，并确保喷到炉体本体21内更远。
在完成结束后，再在燃气主管氮气吹扫接口50接入氮气进行氮气吹扫，将炉体本体21内部残余气吹出并从炉体出口5进入到热风主管路46，通过热风主管路46分别进入到热风下管路48和热分上管路47，最后从废气出口6排出即完成整个吹扫的过程，避免清理人员中毒。
上述工作过程中，因为炉体本体21内产生的热风已经参与燃烧过一次，因此不适用于再次作为助燃风参与燃烧过程；本系统则直接将其作为正压循环风参与烘烤过程，但不参与燃烧过程，因此不会降低热风炉1的整体燃烧效率，在高效率利用其残余热量的同时又避免了燃烧效率降低；而且循环风在管道中的温降可以通过蓄热式换热器15对助燃风进行预热，防止热量集中于正压风机20而降低正压风机20的使用寿命，对助燃风预热的同时又可提高热风炉1燃烧器的燃烧效率。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
