节能环保型熔铅炉的研制与应用.pdf

Ⅱ■E 重垂龃 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．2 0 9 5 1 7 4 4 ．2 0 1 2 ．0 2 ．0 0 3 节能环保型熔铅炉的研制与应用 圜鲁志昂，李勇，孙阳春，汪洋洋 株洲火炬工业炉有限责任公司，湖南株洲4 1 2 0 0 5 摘要针对传统熔铅锅普遍存在的排烟温度高、炉温均匀性差、热效率低、坩埚使用寿命短等缺陷， 开发了节能环保的新型熔铅炉。并对其工作原理、设计结构、技术参数与应用效果进行了全面介绍。 关键词熔铅炉，感应熔炼；结构与参数；节能环保；研制 中图分类号T F 8 0 6 ．5文献标识码A 文章编号2 0 9 5 1 7 4 4 2 0 1 2 0 2 0 0 3 7 0 3 熔铅锅广泛用于粗铅的精炼，阴极铅的熔铸和阴极 制造等过程，通常为钢制坩埚，加热燃料可以是固体， 气体或液体。但熔铅锅的排烟温度高、炉温均匀性差， 燃烧不完全、控制手段落后，能耗高、热效率低、坩埚 寿命短，操作环境差⋯。因此，研制新型铅熔化炉的工 作迫在眉睫。株洲火炬工业炉公司经过不懈努力，成功 研制出工频有芯熔铅感应炉，铁坩锅工频无芯感应熔铅 炉、高温低氧弥散燃烧熔铅炉 蓄热式熔铅炉 。本文 介绍上述三种新型熔化炉的设计原理与结构参数。 1 工频有芯熔铅感应电炉 1 ．1 工作原理 工频有芯熔铅感应电炉是通过电磁感应，使铅本身 发热，从而达到铅熔化及保温的目的。主要用于粗铅精 炼、阴极铅及铅基合金熔炼过程。 1 ．2 产品结构 工频有芯感应熔铅炉主要由电炉本体、感应体，电 控系统三部分组成。 1 电炉本体包括炉体钢结构 壳体 及炉衬。 2 感应体为本电炉的核心部件，它的结构及外 形与熔锌感应体相似，均由壳体．铁心、线圈、熔沟及 耐火保温材料组成。影响感应体寿命的主要因素是感应 体的耐火保温材料，我公司自制的特种浇注料经实践检 验，适用于铅熔炼，能保证感应体的使用寿命。 3 电控系统包括电源柜、调压柜、电容柜、操 作柜 台 、调压器、电抗器、热电偶等。可根据客户 需要采用P L C 及D O S 控制技术。 工频有芯感应熔铅电炉结构简图如图1 所示。 1 ．3 主要技术参数 6 0t ／6 0 0k W 有芯感应电炉主要技术参数总容量 7 3t 、有效容量6 2 “底液1 10 、总重1 1 5t 含铅液 ， 加热功率6 0 0k W 6 档可调 、工作温度3 5 0 - - - 8 0 0 ℃、 熔化速度1 2 - 1 5t ／h 、熔化电耗5 0k w M 熔化常温阴极 铅 、供电电源A C3 8 0V5 0H z 、补偿后功率因素 0 ．9 8 、 3 相不平衡度 0 ．9 5 ；冷 却水压力0 ．2 - 0 ．4 M P a 、温升2 0 ℃、消耗量约2 0 协、 l l I 1 一J 图2 工频无芯熔铅感应电炉结构简图 l 一线圈；2 铁轭，3 一坩埚，4 一炉衬t5 一电炉壳体 3 8 工程技术E n g i n e e r i n gT e c h n o l o g y 万方数据 进水温度5 - 3 5 ℃。 3 高温低氧弥散燃烧熔铅炉 蓄热式熔铅炉 3 ．1 工作原理t q 该熔铅炉是利用H T A C 技术，其工作原理示意图 如图3 所示。 皿 图3H T A C 技术工作原理示意 蓄热式烧嘴成对工作，交替变换燃烧和排烟[ t - 3 ] o 成 对的烧嘴设于同一侧A 位和B 位，当A 位烧嘴燃绕时， 空气流经已积蓄热量的蓄热体被加热到约10 0 0 ℃后参 与燃烧，与此同时，B 位烧嘴排烟，烟气通过与蓄热体 进行热交换后温度降到1 5 0 ℃左右。换向工作后，B 位 烧嘴燃烧，而A 位烧嘴排烟，反复循环交替，出炉烟气 的热量通过蓄热加热流经的空气而得到回收利用。具有 足够的传热能力和含热能力的蓄热体能充分回收烟气的 余热并将空气预热到8 0 0 ℃左右．烟气排出温度可降低 到1 5 0 ℃，热回收效率达到8 5 ％以上。这样不仅可以 大幅度提高燃料的理论燃烧温度、缩短熔炼时间、减少 热损率、提高产量，还可趴节约大量的燃料。该设备主 要用于电铅阴极片的熔炼过程。 3 ．2 产品结构 高温低氧弥散燃烧熔铅炉俗称蓄热式熔铅炉．主要 由炉体．蓄热式燃烧系统．电气控制系统三大部分组成。 1 炉体包括炉壳及耐火炉衬。炉底设计耐火浇 注料锅座，用于支撑锅体，炉体中部设置隔火墙，有效 组织炉内气流，使炉内气体趋向炉膛内壁单向流动，避 免发生。气流短路”，同时又延长烟气行程。 2 蓄热式燃烧系统包括一对蓄热式燃烧器．天 然气 或煤气 管路、空气管路，烟气管路及压缩空气 管路。 3 电气控制系统采用S 7 - 3 0 0 系列可编程控制器 P L C ，其上位机为工控机，通过P L C 和上位机进行 通讯来实现逻辑控制。D C S 控制系统由控制核心，现场 检测及执行元件组成⋯。 蓄热式熔铅炉结构简图如图4 所示。 ⋯一f 。。JI 4|5} 6 图4 蓄热式熔铅炉结构简图 ～炉体t2 烧嘴砖I3 一助燃风管- 4 一蓄热体 5 燃气管道t6 烟 空 气昔道 3 ．3 主要技术参数 8 5t 蓄热式熔铅炉主要技术参数炉型为蓄热式圆 形炉膛铅锅容量8 5t 一采用天车吊装加料- 原料为电 铅阴极片；烧嘴采用蓄热式烧嘴 蓄热体为陶瓷蓄热 球 l 熔化速度2 0t ，l l I 煤气单耗≤1 1 0m 3 ／t - 炉膛最 高温度11 0 0 ℃I 铅液最高温度5 3 0 ℃I 排烟温度1 5 0 ℃。火焰自动点火，自动进行火焰和故障检测，熄火后 快速切断燃气．炉压自动控制范围一5 - - 1 0P a 不包括 换向时的炉压渡动 l 采用工控机和P L C 自动控制系统。 4 应用效果 2 0 0 8 年以来，公司开发研制的各类熔铅炉在湖南、 广东，江西等有色冶炼企业广泛应用，设备运行状况良 好。解决了传统熔铅技术中存在的能耗高、热效率低． 控制手段落后等弊端。单位能耗下降，节能效果显著提 高，得到用户好评。 参考文献 【l 】郭海军．夏俊辉火炬“铅”动技术发展[ J 】．世界有色金属． 2 0 0 9 8 3 6 - 3 8 ． 【2 ] 2 蒋绍坚．彭好义，艾元方．等高温低氧气氛中气体燃料 的火焰特性[ 盯中南工业大学学报自然科学版．2 0 0 0 ． 3 1 3 2 2 8 2 3 1 【3 】艾元方．蒋绍坚．周孑民．等．高风温无焰燃烧及其火焰特 性的实验研究明．热能动力工程，2 0 0 1 ，1 6 6 2 6 3 - 2 6 5 有色金属工程2 0 1 2 年第2 期3 9万方数据