專利名稱：生物質能熔煉爐的制作方法
生物質能熔煉爐技術領域：
本發明屬于金屬冶煉技術領域，涉及一種用于鋁、鋅、鎂、鉛、銅等金屬熔煉的熔煉爐，尤其涉及一種利用可再生生物質能的一體節能熔煉爐。背景技術：
熔煉是鑄造生產工藝之一，將金屬材料及其它輔助材料投入加熱爐溶化并調質， 爐料在高溫(1300 1600K)爐內物料發生一定的物理、化學變化，產出粗金屬或金屬富集物和爐渣的火法冶金過程。爐料除精礦、焙砂、燒結礦等外，有時還需添加為使爐料易于熔融的熔劑，以及為進行某種反應而加入還原劑，此外，為提供必須的溫度，往往需加入燃料燃燒，并送入空氣或富氧空氣，粗金屬或金屬富集物由于與熔融爐渣互溶度很小和密度差分為兩層而得以分離。富集物有锍、黃渣等，它們尚須經過吹煉或其他方法處理才能得到金屬。
熔煉是在熔煉爐中進行的，目前，國內外熔煉用的最廣泛的是燃油燃燒機加熱式和反射熔煉爐，其次采用電阻式和感應式的熔煉爐。
燃油燃燒機加熱的坩鍋式熔煉爐占了絕大部分，因為該種熔煉爐優點是投資少、 靈活性大，但是缺點只能用燃油燃燒機，生產使用時成本非常高，坩鍋和爐體受熱不均勻， 其熱脹比不同，導致坩鍋和爐體爆裂引起的安全事故和維護成本高，使用壽命較短。
電阻式熔煉爐是利用安裝在爐壁上的電熱絲發熱，主要通過輻射傳熱給坩鍋底部和側面。電阻式熔煉爐的優點是溫度易于控制，坩鍋和爐體受熱均勻，使用壽命較長，但是缺點是單位電耗極大。電阻使用壽命短，時常耽誤生產，停爐冷卻1、2天時間更換電阻絲， 其生產能力與燃油式爐相比還是低，因此用戶較少。
生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物，而生物質能就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形 式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉化為常規的固態、液態和氣態燃料， 取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源。生物質能的原始能量來源于太陽，所以從廣義上講，生物質能是太陽能的一種表現形式。
生物質能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統中占有重要地位。有關專家估計，生物質能極有可能成為未來可持續能源系統的組成部分，到下世紀中葉，采用新技術生產的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的40%以上，生物質能的利用主要有直接燃燒、熱化學轉換和生物化學轉換等3種途徑。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，生產使用成本高，生產能力低，提供一種利用可再生生物質能為燃料的熔煉爐，對熔煉鍋與爐體的局部升溫較快，整體熱脹比相同受熱均勻，杜絕了爐體與熔煉鍋受熱不均勻引起爆裂或龜裂，有效地解決熔煉行業再使用高成本的石油類燃料的熔煉爐和電阻式的熔煉爐。
為達到上述目的，本發明是通過以下的技術方案來實現的
構造一種生物質能熔煉爐，包括熔煉鍋、爐體、由爐體圍成的汽化燃燒室和為汽化燃燒室提供生物質能的給料裝置，所述汽化燃燒室底部設置有旋轉進氣管，旋轉進氣管與鼓風裝置相連接并使進入的空氣產生旋轉；所述的爐體側壁中部設置有至少一層切線進氣管，切線進氣管的出口端方向與爐體內側壁相切，入口端與鼓風裝置相連接。
優選的，所述的切線進氣管分布有三層，每一層設有四根切線進氣管。
進一步的，所述的汽化燃燒室底部設有爐排，旋轉進氣管安裝在爐排下面。
所述的爐體上設置有位于爐排上部爐膛爐門和位于爐排下部的下爐門。
所述的鼓風裝置包括鼓風機和緩沖風箱，旋轉進氣管和切線進氣管分別與緩沖風箱相連接，且設有風量調節閥以調節風量。
所述的給料裝置包括燃料倉和進料管，燃料倉和進料管之間安裝有氣動截料閥， 進料管內安裝有螺旋輸送桿，通過控制螺旋輸送桿的轉速調節給料量，所述的燃料倉內設置有缺料傳感器，所述的進料管內設置有回火傳感器。
所述的爐體內壁設置有灰塵收集槽，灰塵收集槽底部通過擠壓式螺旋桿將燃燒爐渣擠送到爐外。
所述的汽化燃燒室底部設置有金屬泄漏溢流管和金屬泄漏傳感器。
以上技術方案的生物質能熔煉爐還包括余熱回用裝置，用于使余熱給予待熔常溫金屬進行加熱，余熱回用裝置包括余熱回用箱、廢氣排出管和連接在爐體上部的余熱回收管。
進一步的，生物質能熔煉爐還包括有PLC智能控制模塊，PLC智能控制模塊包括可編程PLC控制器、溫度控制模塊、傳感器模塊、蜂鳴器和警示燈，所述的傳感器模塊包括金屬泄漏傳感器，缺料傳感器和回火傳感器。
本發明的有益技術效果在于使用低成本的可再生生物質能源，降低生產成本； 生物質能燃料在氣化燃燒時應用空氣切線助燃，使火焰旋流式燃燒，順著氣流其火焰圍繞著爐體內壁及熔煉鍋壁旋轉等達到爐體與熔煉鍋都均勻受熱，最大保護了其設備的使用壽命，更是杜絕了爐體與鍋體受熱不均勻弓I起爆裂的安全事故。
本發明在現有技術同等條件下，可降低采熱成本40% — 60%，有效提高生產能力，減少了重復投資和安全生產事故，降低溫室排放，減少地球有限資源的使用率。

圖1為本發明實施例的生物質能熔煉爐的側剖視示意圖。
圖2為本發明實施例的生物質能熔煉爐的俯剖視示意圖。
圖3為本發明 實施例的余熱回用裝置結構示意圖。
圖4為本發明實施例的鼓風裝置結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發明的技術方案作詳細說明。
本實施例的生物質能熔煉爐，包括爐體1、熔煉鍋2、由爐體圍成的汽化燃燒室3、為汽化燃燒室提供生物質能的給料裝置4、鼓風裝置5、余熱回用裝置6、自動排灰裝置7和 PLC智能控制模塊，爐體主要由中空保溫磚12和外殼11構成。
本實施例的熔煉爐以可再生的生物質能為燃料，成本低，為解決生物質能燃料加 熱所帶來的受熱不均勻導致爐體與熔煉鍋爆裂及溶液泄露、加溫速度慢，傳熱效率低的問 題，將傳統熔煉爐的氣化燃燒室與爐膛是合為一體作為氣化燃燒室3，汽化燃燒室下面空間 呈倒圓錐形，在汽化燃燒室底部的爐體上設置有旋轉進氣管31，旋轉進氣管31與鼓風裝置 5相連接并使進入的空氣產生旋轉；同時在爐體側壁中部設置有至少一層切線進氣管32， 優選是三層水平的切線進氣管，且每一層設有四根切線進氣管，切線進氣管的出口端321 方向與爐體I內側壁121相切，入口端322與鼓風裝置5相連接，生物質能燃料在氣化燃燒 室內燃燒時，旋轉進氣管使火焰產生旋轉燃燒，旋轉火焰上升到中部時，在三層水平的切線 進氣管產生的三道水平切線氣流作用下，進一步加強旋轉火焰，火焰溫度達到高點，火焰圍 著熔煉鍋旋轉燃燒，使旋轉火焰在爐壁與熔煉鍋底部、鍋側壁之間旋轉燃燒加溫，同等熱量 與現有技術比較，本實施例的旋轉火焰與熔煉鍋表面受熱的時間更長、傳熱更多、熱效率更 好。。
汽化燃燒室3底部設有爐排13，將旋轉進氣管31安裝在爐排13下面，爐排防止加 入的生物質能堵塞旋轉進氣管，由于爐排下方的向上旋轉氣流，使生物質能懸浮，更利于燃 燒，在爐排上部和下部的爐體上分別設置有爐膛爐門14和下爐門15，方便清理氣化燃燒室 內的爐渣，汽化燃燒室底部還設置有金屬泄漏溢流管16，將泄漏的金屬導出爐外。
鼓風裝置5包括鼓風機51、緩沖風箱52及連接氣管，旋轉進氣管31和切線進氣管 32分別通過連接氣管與緩沖風箱相連接，并設有風量調節閥521以調節風量。
給料裝置4包括燃料倉41和進料管42，燃料倉和進料管之間安裝有氣動截料閥 411，進料管42穿過爐體I伸入到氣化燃燒室，內安裝有螺旋輸送桿421，PLC智能控制模塊 控制的變頻電機422帶動螺旋輸送桿421不等量的輸送燃料到氣化燃燒室，通過控制螺旋 輸送桿的轉速調節給料量。
自動排灰裝置7包括設置在爐體內壁的灰塵收集槽71、灰塵收集槽底部的排灰通 道72、安裝在排灰通道內的擠壓式螺旋桿73和電機74，在旋轉燃燒過程中會形成向側方向 離心力，在離心力的作用下已燒盡的爐灰、爐渣被甩入爐體內壁側的灰塵收集槽內，重力下 進入到排灰通道內，PLC智能控制模塊控制的電機74啟動擠壓式螺旋桿73向爐外擠壓輸 送爐灰及爐渣。
余熱回用裝置6用于使余熱給予待熔常溫金屬進行加熱，余熱回用裝置包括余熱 回用箱61、廢氣排出管62和連接在爐體上部的余熱回收管63，余熱回用箱的箱體設有保溫 層611，待熔常溫金屬64放置于箱內，余熱回收管連接在箱體上方，空溫氣流從余熱回用箱 的上方進入，從下面的廢氣排出管排出，余熱回用箱設有上蓋612用于存取待熔常溫金屬。
在旋轉燃燒時熱量在熔煉鍋底旋到鍋脖時，熱量逐漸被熔煉鍋吸收，溫度逐漸變 低，最后從余熱回收管排到余熱回用箱61內，此時余熱氣流的溫度還有500°C-80(TC之間， 占總熱量的30 40%，很好地給余熱回用箱內的待熔常溫金屬材料預熱，本實施例非常有 效的再次利用了 15 30%的余熱，降低生產成本，減少溫室排放。
PLC智能控制模塊包括可編程PLC控制器、溫度控制模塊、傳感器模塊、蜂鳴器和 警示燈，可編程PLC控制器對熔煉爐的運行實現自動控制。
以安全生產為前提，本實施例的熔煉爐設置了傳感器模塊，包括金屬泄漏傳感器 17，缺料傳感器412和回火傳感器422。熔煉爐的汽化燃燒室最底部安裝了金屬泄漏傳感 器，一旦高溫金屬溶液泄漏時傳感器會被通電報警；燃料倉內安裝有缺料傳感器，在使用中 燃料不夠時報警；進料管內安裝有回火傳感器，使用中萬一余熱回用管和/或廢氣排放管 被堵塞，或者廢氣排放引風機壞掉、反轉等都可能引起熱量倒流回火到燃料倉的危險，回火 傳感器可以檢測并啟動報警
本實施例的工作原理是根據不同的金屬和不同工藝要求，按溫度數值段風別設 定燃燒值的大小(大火、中火、小火、保溫等)；同時給料裝置按預編程序由變頻電機帶動螺 旋輸送桿不等量的輸送燃料到氣化燃燒室；給料裝置輸送的量與鼓風裝置提供氣化燃燒室 主風量、切線助燃風量都成正量比。該燃燒方式更有效地使在爐排上的生物質燃料懸浮氣 化燃燒，同時在第一、二、三道切線助燃的風量配合所需的二次、三次配氣燃燒達到最充分， 火焰溫度達到高點，隨著第一、二、三道切線氣流，使火焰在爐壁與熔煉鍋底、鍋壁之間旋轉 燃燒加溫。此時爐壁、熔煉鍋的受熱溫度非常均勻，幾乎無溫差，最好的彌補了現有技術用 燃油燃燒機單點加熱所帶來的受熱不均勻導致爐體與熔煉鍋爆裂及溶液泄露、加溫速度 慢，傳熱效率低。在氣化燃燒室內隨著第一、二、三道水平切線氣流、火焰圍著熔煉鍋旋轉燃 燒，同等熱量與現有技術比較，本實施例的旋轉火焰與熔煉鍋表面受熱的時間更長、傳熱更 多、熱效率更好。
該燃燒方式的優點在于氣化燃燒時應用空氣切線助燃，使火焰旋流式燃燒，順著 氣流其火焰圍繞著爐體內壁及熔煉鍋壁旋轉等達到爐體與熔煉鍋都均勻受熱，最大保護了 其設備的使用壽命，也降低生產成本，更是杜絕了爐體與鍋體受熱不均勻引起爆裂的安全事故。
需要理解到的是上述說明并非是對本發明的限制，在本發明構思范圍內，所進行 的添加、變換、替換等，也應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種生物質能熔煉爐，包括熔煉鍋、爐體、由爐體圍成的汽化燃燒室和為汽化燃燒室提供生物質能的給料裝置，其特征在于所述汽化燃燒室底部設置有旋轉進氣管，旋轉進氣管與鼓風裝置相連接并使進入的空氣產生旋轉；所述的爐體側壁中部設置有至少一層切線進氣管，切線進氣管的出口端方向與爐體內側壁相切，入口端與鼓風裝置相連接。
2.根據權利要求1所述的生物質能熔煉爐，其特征在于所述的切線進氣管分布有三層，每一層設有四根切線進氣管。
3.根據權利要求1所述的生物質能熔煉爐，其特征在于所述的汽化燃燒室底部設有爐排，旋轉進氣管安裝在爐排下面。
4.根據權利要求1所述的生物質能熔煉爐，其特征在于所述的爐體上設置有位于爐排上部爐膛爐門和位于爐排下部的下爐門。
5.根據權利要求1至5任意所述的生物質能熔煉爐，其特征在于所述的鼓風裝置包括鼓風機和緩沖風箱，旋轉進氣管和切線進氣管分別與緩沖風箱相連接，且設有風量調節閥以調節風量。
6.根據權利要求6所述的生物質能熔煉爐，其特征在于所述的給料裝置包括燃料倉和進料管，燃料倉和進料管之間安裝有氣動截料閥，進料管內安裝有螺旋輸送桿，通過控制螺旋輸送桿的轉速調節給料量，所述的燃料倉內設置有缺料傳感器，所述的進料管內設置有回火傳感器。
7.根據權利要求1或6所述的生物質能熔煉爐，其特征在于所述的爐體內壁設置有灰塵收集槽，灰塵收集槽底部通過擠壓式螺旋桿將燃燒爐渣擠送到爐外。
8.根據權利要求7所述的生物質能熔煉爐，其特征在于所述的汽化燃燒室底部設置有金屬泄漏溢流管和金屬泄漏傳感器。
9.根據權利要求1或8所述的生物質能熔煉爐，其特征在于還包括余熱回用裝置，用于使余熱給予待熔常溫金屬進行加熱，余熱回用裝置包括余熱回用箱、廢氣排出管和連接在爐體上部的余熱回收管。
10.根據權利要求9所述的生物質能熔煉爐，其特征在于還包括有PLC智能控制模塊，PLC智能控制模塊包括可編程PLC控制器、溫度控制模塊、傳感器模塊、蜂鳴器和警示燈，所述的傳感器模塊包括金屬泄漏傳感器，缺料傳感器和回火傳感器。
全文摘要
本發明屬于金屬冶煉技術領域，尤其涉及一種利用可再生生物質能的熔煉爐，包括熔煉鍋、爐體、由爐體圍成的汽化燃燒室和為汽化燃燒室提供生物質能的給料裝置，其特征在于所述汽化燃燒室底部設置有旋轉進氣管，旋轉進氣管與鼓風裝置相連接并使進入的空氣產生旋轉；所述的爐體側壁中部設置有至少一層切線進氣管，切線進氣管的出口端方向與爐體內側壁相切，入口端與鼓風裝置相連接。本發明的有益技術效果在于使用低成本的可再生生物質能源，降低生產成本；生物質能燃料在氣化燃燒時應用空氣切線助燃，使火焰旋流式燃燒，順著氣流其火焰圍繞著爐體內壁及熔煉鍋壁旋轉等達到爐體與熔煉鍋都均勻受熱，杜絕了爐體與鍋體受熱不均勻引起爆裂的安全事故。
文檔編號F27B14/20GK103047857SQ20121056393
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者涂其德 申請人:涂其德