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发表于 2007-4-4 07:44:29
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来自： 中国山东临沂
１．冷风冲天炉：普通冷风冲天炉是我国七十年代之前传统的铸铁熔炼设备。由于没有采用二次送风或分段送风，它的热效率一般都相当低，主要特点是：容量小，一般在７t/h以下；在燃烧带产生的大量ＣＯ（可达１３％以上）没有经过二次燃烧而随废气排出，不仅能耗增加，尤其铁水温度无法提高，即使在比较理想的状况下，铁水温度也不会超过1475℃；金属炉料中要搭配大量的生铁。因此，这类冲天炉只能小批量生产一些劣质铸铁件。
- m4 f+ ~2 e0 | f: y! I 在普通冷风冲天炉的基础上，进行二次送风，使熔化带里产生的ＣＯ在风眼以上1.8米左右处进行二次燃烧，可使排出的废炉气中ＣＯ含量降低到４％以下，不仅可以有效地提高热效率，而且铁水温度明显提高（往往可达1500℃)，为后续的铁水处理提供了方便。在二次送风基础上发展起来的分段送风、二次送风加分段送风工艺也可达到类似的效果。! s, \3 E2 N- Z# j
附加天燃气和富氧送风也是为提高铁水温度和降低能耗在普通冷风冲天炉上采取的手段。在使用劣质焦碳或天燃气来源便利的情况下，附加天燃气可以使铁水温度提高20℃左右，但不能降低废气中的ＣＯ含量，而富氧送风可改善燃烧环境，提高热效率，使同等条件下炉气中的ＣＯ含量明显降低，从而达到降低能耗，提高铁水温度的目的。8 ^9 j3 `% i) ?
冷风冲天炉的主要特性参见下表(略)：& P0 \" M& A# _1 Y' k, x
同时，冷风冲天炉几乎都是有炉衬冲天炉，连续工作周期短，修筑炉衬往往要花费很多耐火材料和人工，并使得铸造生产的环境恶化。 U. }6 b9 W+ p# u* G
由于上述缺陷，对于大批量生产的企业，冷风冲天炉正逐渐被其它熔炼设备和工艺所代替。有资料表明，现在全世界使用的冷风冲天炉已降到整个铸铁熔炼设备的30%以下。
7 O* x; k0 C) n: k% o 2．热风冲天炉：热风冲天炉在七十年末最先由西欧设计开发并投入实际使用，引入我国是在八十年代中期。它的最主要特点是利用冲天炉燃烧后的废气将空气预热到500℃以上再送入冲天炉，极大地提高了热效率，从而使铁水温度很容易地升到1530℃以上；它不仅允许在金属炉料中大量加入废钢（废钢的成本往往较生铁要低），而且焦耗低，Ｃ、Ｓi 等元素烧损少，有较好的冶炼环境，对铁水的后期处理带来了极大方便。热风冲天炉已成为当今最受欢迎的铸铁熔炼设备。
/ ?) V% g* w7 _! s0 Y$ @" z. u5 h热风冲天炉分为有炉衬和无炉衬两种。一般来说，容量较大（大于７吨／小时）时设计为无炉衬冲天炉，而容量较小时为有炉衬冲天炉。9 z! P% D w" m! K3 D5 |/ d) }
图１(略)所示为德国ＫＧＴ公司设计制造的典型无炉衬冲天炉。它的炉胆和熔化带为无炉衬钢结构，只有上端排气环附近铺有隔热材料，因为开炉进入正常熔炼阶段后，此处的温度可达1200℃ 以上， 所有炉壳采用喷雾水淋冷却，用铜制造的风觜伸入炉内大约350~400mm，并用循环水冷却，炉井部分用石黑砖砌筑，出铁．出碴口与炉井间设计成虹吸过桥。 K* Q( ~% F) W2 T' d8 v
热风无炉衬冲天炉有一系列的优点：铁水温度高达1550℃以上，为铁．焦．碴之间的反应提供了稳定的冶金条件，耐火材料消耗很少，废钢加入比例高（往往可不加生铁，可实现长周期生产（可不间断连续作业达６个星期以上。其缺点主要是在喷淋冷却炉壳的过程中要损失能量。热风温度的高低主要取决于换热器的热效率。传统的换热器（如密筋炉胆等方式）主要以热辐射和对流的方式进行，热效率很低，其预热后的空气温度很少能达到500℃以上，充其量也只能称之为“温风”。德国ＫＧＴ公司设计的换热器采取了与之完全不同的称之为直接换热的方式，它是由连在一起的两个相对密闭的容器组成（其原理如图２所示）。小陶瓷丸由上端进入第一个容器，在均匀通过分配盘（一种多孔板）时与高温废气发生热交换，使温度达到900℃以上。在小瓷丸经过下部容器的时候，在另一个分配盘附近与反向流动的新鲜空气均匀接触，将热量传给空气，并把它加热到800℃以上。在这一过程中，热效率常达85%以上（具体取决于瓷丸的流量和流速），这是为其它换热方式所不能相比的。
! M0 v: W: f j$ ^! P ３．无焦冲天炉：无焦冲天炉在我国基本没有应用，但对于电力不足而煤碳资源匮乏的地区，无焦冲天炉有着非常广泛的应运前景。无焦冲天炉以液体矿物或天燃气为燃料，避免了焦炭中的Ｓ、Ｐ等有害元素进入铁水，所以在球铁生产中可避免脱Ｓ的麻烦。天燃气冲天炉的燃烧方式与传统的燃焦冲天炉有着很大的同（燃气 冲天炉的示意图如图３）。但在具体操作过程中，由于废钢的熔点远远高于生铁，所以应当控制废钢的加入量在15%以下。否则会造成炉内“搭桥”而使生产出现停顿，同时容易出现大量增碳也是需要解决的总是之一。
0 H" _$ |- g1 A! @1 m& W) Z7 J) E/ | 德国某一铸造厂使用天然气冲天炉的运行数据如下：
4 ~& i% u) S* R1 L9 X' q; H: s: e 熔化率： 8~10 吨／小时
, J4 c; v8 Y) z) w! I& }$ \6 K$ } 铁水温度：1440~1540℃" S3 @0 u8 ^- e, R! W) j
天燃气消耗：70~80M3/t 铁+ y: g1 B/ m; P& x. e
元素烧损：Fe 1~2%,& z; _# }2 {; K1 \0 p9 `8 i* t T
C 10~15%, 9 N0 y' z' l' H
Si 12~18%,
, r) F7 P' r3 K5 X4 G Mn 10~15%.
1 q/ d {* H. q) t/ f9 b 熔炼过程中基本无烟尘可见。
# F" K( y- `# b7 R: b 目前在世界上应运较成熟的无焦冲天炉有四类：
: _. O9 h$ @0 q& S5 h' {2 D+ E0 Z# P （１）比利时的弗拉文（Flaven)炉。+ |8 p7 x+ N& _( y0 t- n( r% S
（２）英国的塔夫（Ttaft)炉。
* F( R F5 H( F% |6 A （３）苏联的潘扎（Panza)炉。
/ J- e. C$ Z% \% K3 g2 y （４）德国ＫＧＴ公司的Cupola-2000.。! t8 ]) d; e& p l3 A
总体来讲，无焦冲天炉的开发应运并不象燃焦冲天炉那样成熟，然而在生产成本、冶金条件，环境保护等方面都有它的优势。 |
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