天然气冲天炉
天然气熔化技术概述
天然气熔化技术概述一、天然气熔化炉结构与性能天然气熔化炉主要包含炉缸、燃烧段、炉排、熔化段、进料段、铁水增热炉六大部分组成，见图所示（德国及印度炉型），含增热炉的为铸造炉，岩棉生产不含增热炉。
炉缸主要是容纳一定量的熔化料，并进行铁水和炉渣的分离；燃烧段主要是实现天然气燃烧，产生高温炉气，实现原料快速熔化；炉排，主要作用是支撑陶瓷球和熔化原料，带来一定热量损失；熔化段是由陶瓷球和熔化原料组成，陶瓷球主要是进行过热，产生炉渣对铁水保护；进料段是对熔化原料分批次进炉，实现连续生产。
增热炉是实现铁水增热和调制的设备，增热热源可为电或燃气，目前是电增热。
天然气铸造目前分两种：对高温铁水，采用燃气与电双联是最佳方式，即熔化炉与增热炉双联，如铁水温度1500℃以上，如球墨铸铁和铸钢等，该方法可实现燃气的快速熔化与电的快速升温的优点；对铁水温度低于1450℃，运行成本和投资综合为熔化炉单独熔化为最佳，如灰口铸铁、可锻铸铁，国内产品多以灰口铸铁为主。
岩棉生产，目前国内主要是焦炭冲天炉，使用焦炭，存在粉尘和CO等污染物排放等问题。
天然气熔化的岩棉生产技术，主要是将玄武岩熔化到1350-1450℃后，而国外产品多以1450-1510℃，熔化液经离心或鼓风吹丝、成型、切割而制作岩棉产品。
硅酸铝纤维生产，是将铝矾土、焦宝石等原料在1800-2000℃下熔化而制成的纤维，目前多采用电弧炉和电阻炉，其中电阻炉是目前较节能产品，吨耗电2600kwh，其中熔化需耗电2000kwh，其余为吹丝、成型耗电。
二、天然气熔化炉主要技术指标1.熔化量2,3,4,5T/h2.烟尘排放量<20mg/m3,（山东省新建项目烟尘排放标准）3.NO排放量<100ppm，约130mg/m3(山东标准是300mg/m3)4.燃气与电双联系统：天然气耗量55m3/t耗电量60-80kWh/t陶瓷球消耗量<0.5%（<5kg/t）天然气熔化铁水温度1300℃，增热1530℃，5.天然气熔化系统（无电）（球墨铸铁）：天然气耗量80 m3/t陶瓷球消耗量<3%（<30kg/t）铁水温度1530℃，6.天然气熔化系统（无电）（普通铸铁）：天然气耗量70 m3/t陶瓷球消耗量<2%（<20kg/t）铁水温度1450℃，7.天然气熔化系统（岩棉）：天然气耗量65-75 m3/t快度陶瓷球消耗量<2%（<20kg/t）8.排烟温度150-200℃9.熔化效率>65%10.碳烧损<10%,硅烧损<25%注：1以上数据均为实验估计值，偏差<5%三、燃气与电主要技术特点1.燃气与电双联系统，可连续运行，连续生产周期不低于一周。
燃气冲天炉技术概要
1.天然气冲天炉及其优越性天然气冲天炉是一种以天然气为燃料熔化铸铁的工业炉，属于当今世界范围内铸铁熔化的最先进技术，该炉也被国内一些人称之为天然气冲天炉。
按照有关资料的观点，天然气冲天炉最早出现于上世纪初的前苏联，来源于前苏联人对燃油竖炉的改进。
上世纪60～70年代，英国、美国、德国等先后开始了天然气冲天炉的研究和使用。
目前，世界范围内的天然气冲天炉技术被包括德国、英国在内的欧盟国家所垄断。
目前天然气冲天炉在欧盟、中东、美国、日本、韩国等地区和国家，已有一定范围的应用。
我国在上世纪70年代，由于焦炭供应不足的缘故，一些地区（例如天津、四川、贵州、广东）也研究使用过天然气冲天炉用于铸铁熔化。
由于当时国内天然气供应的原因，该炉未能得到更深入的研究，其技术一直停留在燃气耗量高、铁液温度低的落后状态。
在西气东送、天然气供应相对充分的今天，研发和推广天然气冲天炉具有节省能源、保护环境、有利于我国经济可持续发展等多方面的重大意义：①天然气燃烧生成二氧化碳和水，燃烧尾气中不存在一氧化碳、不包含化学潜热，燃气竖炉的燃烧效率为100%、该炉属于目前节省能源的工业炉。
②天然气属于清洁能源，燃气竖炉未经处理的尾气中，其粉尘浓度约为20mg/m3(城市清洁空气中的粉尘浓度约为10mg/m3)，该炉非常有利于保护大气环境。
同时，该炉熔化过程中产生的炉渣量极少，有利于减少工业固态废料填埋与其他处理对环境造成的不利影响。
③目前由于环境保护的原因，许多人希望用感应电炉替代燃焦冲天炉。
众所周知，电炉铸铁在石墨形态方面存在的缺陷，我国电力供应不可能满足全国铸造工业全部使用电炉的用电需要。
同时应该考虑到，我国电能的绝大多数来源于火力发电，是由煤炭转化而成的二次能源，煤电转化的效率只有20～30%，发电过程中存在着大量的能源浪费。
另外，煤炭属于不可再生的宝贵的化工原料，作为燃料使用非常不利于我国化学工业的可持续发展。
④据有关研究报告，我国一些历史上的产煤地区的煤炭资源已经濒临枯竭，例如，目前辽宁抚顺的煤炭资源已经枯竭，山东省二十年后将无煤可采；而我国目前所开采的天然气量只占已探明储量的0.6%。
冲天炉工艺考试题与答案
冲天炉试题与答案一、名词解释1、晶体原子在空间按一定次序作有规则排列的物质称为晶体。
8、凝固金属由液态转变为固态的过程称为凝固。
11、晶核当金属液冷却到结晶温度时，在金属液内部有一些原子规则地排列起来，形成结晶的核心，称为晶核。
22、固溶体合金中一组元（溶剂）溶解其它组元（溶质），或组元之间互相溶解而形成的一种均匀物质称为固溶体。
28、铁素体碳在α-铁中形成的间隙固溶体称为铁素体。
44、白口铸铁碳分主要以游离碳化铁形式出现的铸铁，其断口呈白色，称为白口铸铁。
59、灰口铸铁碳分主要以片状石墨形式出现的铸铁，其断口呈灰色，称为灰口铸铁，简称灰铸铁。
64、特种铸铁常规元素高于规定含量或含有一种或多种合金元素，明显地具有某种特殊性能的铸铁，称为特种铸铁或合金铸铁。
74、球化剂使铸铁中的石墨结晶成为球状而加入铁水中的添加剂称为球化剂。
91、气孔表面一般比较光滑，主要为梨形、圆形、椭圆形的孔洞。
一般不在铸件表面露出，大孔常孤立存在，小孔则成群出现。
95、冷裂铸件在冷却过程中产生铸造应力，如果铸造应力大于该铸铁的强度极限时，铸件就会出现裂纹，这种裂纹称为冷裂。
102、主风口在冲天炉多排风口中，风口截面积最大的一排风口称为主风口，其面积约占全部风口总面积的60%左右。
112、有效高度由冲天炉第一排风口中心线至加料口下沿之间的距离，称为冲天炉的有效高度。
122、冲天炉溶化率冲天炉平均每小时熔化金属炉料的吨位数乐为冲天炉的溶化率。
126、接力焦在实际生产中，为控制底焦的实际高度，通常在加5~7批炉料后再多补加一批层焦，这种补焦称为接力焦。
137、炉渣碱度）的含量之比称为炉渣碱度，即炉渣中氧化钙（CaO）与二氧化硅（SiO2炉渣碱度（R）=138、碱性渣碱度大于1的炉渣称为碱性渣。
145、卡腰冲天炉卡腰冲天炉与普通冲天炉不同之处是在第二排风口处炉膛截面积缩小为平均炉膛截面积的一半左右，形成卡腰，故称为卡腰冲天炉。
167、焖炉冲天炉装料完毕后，先不鼓风，把风口、出铁口、出渣口全部打开，让其自然通风，使底焦缓慢燃烧，以达到预热炉料、提高铁水温度的目的，这种操作方法称为焖炉。
冲天炉的工作原理
冲天炉的工作原理
冲天炉是一种用于冶炼金属的设备，其工作原理基于高温和化学反应。
1. 高温环境：冲天炉需要创建一个非常高温的环境，以使金属可以熔化。
通常，冲天炉使用燃料和氧化剂的混合物来产生高温火焰。
燃料可以是天然气、液化石油气、煤炭等，而氧化剂则可以是空气或纯氧。
2. 化学反应：冲天炉中的燃料和氧化剂在高温下发生化学反应，产生大量的热能。
这个过程称为燃烧。
燃烧的结果是产生高温火焰和释放出大量的热量。
3. 金属熔化：高温火焰将金属加热到其熔点以上，使其熔化成液体状态。
金属通常以固体形式投入冲天炉，例如矿石、废弃金属或金属合金。
在高温下，金属的原子和离子之间的结构被打破，使金属变成流动的液体。
4. 分离杂质：冶炼的目的之一是从金属中去除杂质。
在冲天炉中，熔化的金属和其他杂质具有不同的化学性质。
通过调整冶炼过程中的化学反应条件，可以促使一些杂质与熔融金属发生化学反应，形成气体或氧化物，从而将它们分离出来。
5. 流动和收集金属：在金属熔化后，它变得流动起来，可以通过管道或倾倒到适当的容器中收集。
收集后的金属可以进一步加工和处理，用于制造各种产品。
需要注意的是，冲天炉的具体工作原理和设计可能因不同的冶炼过程而有所差异。
不同的冶炼工艺和金属类型可能需要特定的冲天炉设计和操作参数。
此外，冲天炉的操作要求高温和化学反应，因此需要特殊的安全措施和专业知识来确保操作人员的安全。
冲天炉的节能与环保
3
无害化处理
对无法回收的废弃物进行无害化处理，如焚烧、 填埋等。
废水治理方案
预处理
对冲天炉产生的废水进行预处理，去除其中的大颗粒悬浮物和油脂 等。
生化处理
通过生物处理方法，如活性污泥法、生物膜法等，降解废水中的有 机污染物。
深度处理
采用物理化学方法，如混凝沉淀、过滤、吸附等，进一步去除废水中 的污染物，使其达到排放标准。
排放情况
冲天炉在熔化过程中会产生大量的废 气、废渣和噪声等污染物，对环境造 成一定的影响。
存在的主要问题
能源利用效率低
冲天炉在熔化过程中能源利用效 率较低，燃料消耗量大，能源浪
费严重。
环境污染严重
冲天炉在熔化过程中产生的废气、 废渣和噪声等污染物对环境造成较 大的影响，不符合环保要求。
设备老化严重
04
节能与环保效果评估
能耗降低效果分析
热效率提高
通过改进冲天炉结构、优化燃烧过程，提高热效率，减少能源浪 费。
余热回收
采用余热回收技术，将冲天炉排放的余热进行回收利用，降低能源 消耗。
智能化控制
引入先进的自动化控制系统，实现冲天炉的精准控制和优化运行， 提高能源利用效率。
污染物排放减少效果分析
部分冲天炉设备老化严重，技术落 后，施
改进燃烧系统
采用高效节能燃烧器
使用低氮氧化物排放、高效率的燃烧器，提高燃料利用率。
优化燃烧参数
调整空气与燃料的比例，使燃烧更充分，减少能源浪费。
预热空气
利用废热或余热预热空气，提高燃烧温度，降低燃料消耗。
优化送风系统
01
02
03
变频送风
采用变频技术控制送风量 ，根据生产需求调整送风 速度，降低能耗。
天然气废钢熔炼技术-荣咨海
一个钢铁联合企业一般包括原料处理、炼铁、炼钢、轧钢、能源 供应、交通运输等生产环节，是一个复杂而庞大的生产体系。我国的 钢铁企业一般都是这样的全流程联合企业。流程见图 6。
图 6 钢铁生产工艺流程 本设计不涉及冶炼部分，只考虑废钢熔化以及连铸工艺要求。即 只设计冲天炉机组。 钢铁连铸温度需要 1650℃以上，因此，要确保钢（铁）水流出 前炉的温度最低不能低于 1650℃。 4.2 冲天炉制造技术
分数约为 93~98%，另外包含少量的乙烷、丙烷、丁烷、氢气、二氧
化碳、氮气、硫化氢等。天然气的质量标准见表 1。
表 1 天然气的质量标准（GB17820-99）
项目
发热量 总硫（以硫计）
硫化氢 二氧化碳
单位
KJ/Nm3 mg/m3 mg/m3 体积分数%
一类（民用）
31400 ≤100
≤6 ≤3
二类（民用）
空预器采用中科院广州能源所朱冬生教授发明的扭曲管换热器， 该换热器传热效率高，压降小，能将排烟温度降低到 150℃以下。
除尘系统采用综合湿法除尘器，主要由预湿混合机构、高效文氏 管、冲击捕尘机构、二级泡沫净化机构、高效脱水器、水循环系统、 弯头脱水器、风机等组成。废气经予湿混合机构进入高效文氏管，（在 管口有水膜，在喉部有水雾）使喷水水滴及水膜雾化，由冲击捕尘机 构进行一次高效除尘，再经二级泡沫净化机构进行二次充分净化、脱 硫、然后，上升气体在除尘器内以较慢流速上升，水汽在重力和高效 脱水器的作用下进行汽、水分离，洁净气体由弯头脱水器最后一次脱 水由引风机排于大气。
天然气冲天炉烟气粉尘含量仅为 20mg/L，经过综合湿法除尘器 处理后，含量可以低于 5mg/l，大大低于国家排放标准。工艺流程见 图 5。
冲天炉的节能与环保范本
冲天炉的节能与环保范本冲天炉是一种传统的燃烧设备，常用于工业生产和能源生产。
然而，由于冲天炉的燃烧过程产生了大量的废气和废渣，导致环境污染和能源浪费的问题变得日益严重。
为了解决这些问题并实现节能与环保，我们需要采取一系列措施来改进冲天炉的设计和使用方式。
1. 燃料选择与燃烧控制冲天炉的燃烧燃料对其能源效率和环保性能有着重要的影响。
传统的冲天炉常使用煤炭和石油等化石燃料，其燃烧过程产生的废气中含有大量的二氧化碳和有害物质。
因此，我们应该选择更清洁和可再生的燃料，例如天然气、生物质燃料和太阳能热能等。
同时，通过改进燃烧控制系统，合理调节空气和燃料的混合比例，以提高燃烧效率和减少废气排放。
2. 废气处理与烟尘净化冲天炉燃烧过程中产生的废气含有大量的有害物质和颗粒物，对空气质量和人体健康造成严重影响。
为了减少废气排放，可以采用多级烟气洁净系统，例如除尘器、脱硫装置和脱氮装置等，将废气中的颗粒物、二氧化硫和氮氧化物等有害物质去除或转化成无毒无害的物质。
此外，还可以通过加装热风炉和余热回收系统，充分利用烟气中的热能，以提高能源利用效率。
3. 节能改造与系统优化冲天炉的能源消耗是传统工业生产中的一个重要环节。
为了实现节能目标，可以进行冲天炉的节能改造和系统优化。
例如，通过加装预热设备，将冷却下来的烟气或废渣中的热能回收利用，加热冲天炉所需的新鲜空气或物料，以降低能源消耗。
同时，可以采用先进的自动化控制系统，对冲天炉的工作状态进行实时监测和调整，以达到最佳的燃烧效果和能源利用效率。
4. 环境管理与监测冲天炉的节能与环保并不仅仅局限于冲天炉本身的设计和使用，更需要建立健全的环境管理和监测体系。
制定和执行严格的环保政策和标准，对冲天炉的排放进行监测和评估，及时发现和纠正不达标排放行为。
同时，加强与其他环保设施和工序的协同管理，形成一个全面的节能与环保系统。
5. 宣传教育与社会参与冲天炉的节能与环保需要广泛的宣传和教育，以提高公众的环保意识和参与度。
冲天炉废气处理
冲天炉废气处理LT1 概况1.1项目背景某市某机械铸造有限公司以废铁废钢为原料，加工铸造铸建筑用件、水泵水务用件以及各类机械配件等。
年产铸造铸建筑用件、水泵水务用件以及各类机械配件7000吨。
某市某机械铸造有限公司在日常的生产工序中，冲天炉产生了燃烧废气，需经过治理达标后方能排放。
某市某机械铸造有限公司现委托我公司针对该项目的废气治理工程进行方案设计。
1.2设计依据1）某市某机械铸造有限公司提供的基础资料2）《中华人民共和国环境保护法》3）《中华人民共和国大气污染物防治法》4）广东省地方标准《大气污染物排放限值》（DB44/27-2001）5）《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）6）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）7）《大气环境质量标准》（GB3095-96）8）《环境工程设计手册》9）《大气污染防治手册》10）有关的设计规范和设计手册1.3设计原则1）严格执行国家有关环保的各项法规，保证处理效果达到排放标准的要求；2）积极稳妥地采用先进可靠的处理技术，节省建设资金；3）贯彻经济性和可靠性并重的设计原则，在最大限度地降低工程造价和运行费用的同时，合理兼顾运行操作条件和管理维护条件；4）需要与可能相结合的原则，充分考虑当地的实际情况与客观条件，因地制宜、积极稳妥地采用先进、实用的技术，使工程的各项指标都能达到预期的目的。
1.4设计范围1）冲天炉废气工程设计方案的编制、设备材料采购及工程建设安装、负责工程调试直至废气达到相关的排放标准并通过环保验收。
2）负责业主方管理者、作业者的培训及废气处理机制的完善。
3）负责协助完成相关环保报批、验收的各项手续。
4）质保期内的配套服务。
1.5排放标准该项目冲天炉的废气经处理后，应达到《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）二级标准，烟囱最低允许高度为15米。
表1《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）二级标准2 废气情况分析2.1废气来源该公司的冲天炉共两台，熔炼能力为3t/h，冲天炉使用焦炭作为燃料，年用量约为250吨。
均匀送氧供气及无水冷无焦冲天炉
（ｉｎｘ ｃｉ ｒ ｃ ｎｅＲ ｓ ｎｔＪ ｎｘ ３０ ２ ｈ ａ Ｊ ｇ ｉ ｈｎ ｙＳｉ ｃ ｅ Ｉｓ，ｉ ｇ ｉ ０ ０ ，Ｃ ｉ ） ａ Ｍａ ｅ ｅ ａ ３ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔＴ ｅｃ ｋ ｌｓ ｕ ｏａ ａ ｎ ｕ ｅ ｏｉ ｂ ｔ ｔｌ ｅ ｋ ｅｓ Ｔ ｉ ａ ｅ ａ ｕ ｒ ｒ ｏ ｅｅ ｓｃ ｐ ｌ ｔ ｑ ｉ ｓｒ ｃ ：ｈ ｏ ｅｅ ｓｃ ｐ ｌｓｈ ｄｍａ ｙｓ ｐ ｒ ｒｔ ｕ ｆ ａ ａ ｎ ｓ． ｓｐ ｐ ｒｈ ｐ ｔｏｗａｄａｃ ｋ ｌｓ ｕ ａｗｉ ｅ ｕ－ ｉ ｙ， ａ ａ ｗ ｈ ｓ ｆ ｏ ｈ
圈 １ 全燃气 冲天炉
２ 铁水增硫极少 ， ） 出炉铁水含硫量 ＜ ． １％ ， ００ 适合球墨铸铁生产的高要求 ； 自然 ， 它也有缺点， 例如铁水增碳少需要补充增 ３ 操作便利 ， 当中可以随意停 、 ， ） 运行 开 炉床是 而其最大的缺欠则是铁水 出炉温度比一般焦 半永久型的， 浸蚀少 ， 可以长期运行 ； 成渣少 ， 可以定 碳等等， 炭冲天炉要低 ， 大体上在 １ ５ ￣ １ ６ ℃之间…。 ０ ４ Ｃ一 ｏ ４ 期排渣。铁水改碳没有交界铁水等等。
１ 气源、 环保 与铁水 温度
无焦冲天炉面临的机遇与挑战。
无焦 冲天炉原本就发迹于盛产石油、 天然气而
缺焦或焦劣的地区（ 例如伊朗）我国“ ， 西气东输” 以
后， 给无焦 冲天炉的发展提供 了广阔的空间； 相信沿
线广大地区 ， 无焦冲天炉可望或期望有个长足 的发 展， 面对如此紧迫的形势和要求 ， 我们不能不正眼审
・
设备研究 ・
均匀送 氧供气 及无水冷 无焦 冲天炉
谭岳 云
（ 江西省机械科学研 究所， 江西 南 昌 ３００ ） ３０ ２
天然气冲天炉
技术特征
常温送风 顶置外热风
名
称
说
明
普通冷风炉 热风炉
常温空气送人炉内，俗称常温冲天炉 热风装置安装在加料口以上，回收烟气中的余热， 可得到 350~550℃热风 利用空气等离子发生器， 将空气加热到 700~900℃以
等离子热风 炉衬厚度 无炉衬 薄炉衬 常炉衬 供风质量 富氧风 常温空气 水冷炉栅 普通低碳钢 耐热不锈钢 余热回收 多管式热交换器 螺旋板式热交换器 燃烧喷嘴 蓄热式烧嘴
对比项目 燃料消耗量 燃料价格 吨铁熔化燃料费用 吨铁燃料差价 天然气冲天炉 70Nm /t 铁 1.8～4.8 元/Nm
气 3 天然 3
燃焦冲天炉 125kg/t 铁 2.5 元/kg 焦炭 313 元/t 铁 0
感应电炉 700 度/t 铁 0.68 元/度 435 元/t 铁 +122 元/t 铁
6.熔化原理及其分析
（1）熔化过程
炉膛预热完成后，耐火球被加热成白热状态，按照顺序及比例加入金属炉料、造渣剂和耐火球，开始 熔化。天然气燃烧产生的热量首先通过垫层球、加热金属炉料使其熔化，上升的炉气预热固态金属炉料， 同时使石灰石分解熔融。金属炉料熔化产生的铁液，在通过球形垫层、高温炉气的过程中，被进一步加热 落入炉缸，通过连续式渣铁分离槽去除炉渣，最后进入回转前炉。如果炉膛预热充分，该炉装料时即开始 熔化，装料开始约15min 后，即可以在连续出铁槽看见铁液。天然气冲天炉的炉渣量少，熔化开始1.5 个 小时左右，连续出铁出渣槽才开始出渣。脱离炉料的热尾气通过热交换器被冷却，同时产生热风供给冲天 炉，尾气由布袋除尘器净化后排入大气。
2.2水冷炉栅
烟台春林冶金设备有限公司
燃烧器上方是水冷炉栅， 炉栅将炉体分为炉身和炉缸。 炉栅的作用是支撑耐火陶瓷球， 当铁液滴过耐火球时被过热。耐火球由高熔点刚玉粉、石墨组成，在熔化期间耐火球是要消 耗的，所以需要每一批次投料追加，即不断添加新的耐火球。水冷炉栅由水冷钢管组成， 钢 管可以是全裸或表面涂敷耐火材料两种方式。 管子表面是否需要涂衬取决于冲天炉的尺寸及 所需要的铁液温度，炉栅的强度应足以支撑炉内加满料时的炉料。
研制天然气冲天炉的重大战略意义
不 同燃 料 的燃烧 热 和生成 物不 同 ，其单 位燃 烧 热 所 对应 的二 氧化碳 生 成量 、燃烧 产生 的二 氧化 碳与 燃
９ ７ ０ 万ｔ 。研 发 和推广 天 然气 冲天 炉 ，有 利 于大 幅 度减 少我 国铸铁业 的二氧 化碳排放量 。
表１ 几种涉及烃类物质的碳含量及其燃烧 生成 的二氧化在页岩 气资 源 开采技 术 上取得 突 破 ，仅 页 岩气 资源就 可供 我 国使
用数百 年 。
｛ ２ ０ １ ２ 中 国矿产 资源报止） ）公 布 的我 国主要能 源矿
产 的探 明储量 、Ｂ Ｐ 公 司 的统计 数据等见表 ３ 。 通过 以上 数据 可 以看 出 ，由于天然 气 的新探 明储
２ ０ １ ２ 年１ ２ 月３ 日国家 发 改委 发 布 的 （ 饫 然 气 发 展 “ 十二 五”规划》 指 出 ： “ 天 然气 是一 种优 质 、高效 、 清 洁 的低碳 能源 。加快 天 然气产 业发 展 ，提高 天然 气
在一 次 能源 消费 中 的 比重 ，对我 国调 整能 源结 构 、提 高人 民生活水 平 、促进 节 能减排 、应 对气 候变 化具 有 重要 的战略意 义。 ”学 习和赶超 工业发达 国家节 能环保 的铸 铁熔 炼 新技 术 ，在 我 国推广 应 用 天 然气 冲天 炉 ，
我国冲天炉现状及发展趋势
我国冲天炉现状及发展趋势宋强（佳木斯大学，黑龙江佳木斯154007）1 冲天炉的作用与地位我国是铸件大国，尤其是铸铁件，近些年发展很快，产量已多年居世界第一。
在世界铸铁件生产中，冲天炉是最主要的熔炼设备，我国约80%de 铸铁件是用冲天炉熔炼的，在工业发达国家，也有60%—70%是用冲天炉熔炼。
当前面对焦炭、炉料的大幅度提价和越来越严格的环保要求，应如何对待冲天炉熔炼？是取缔还是发展，取决于冲天炉自身的特点和人们的态度。
1.1冲天炉的性能特点1）底焦中的最高温度1700℃—1800℃。
铁液与碳大面积接触，炉料在炉内经过预热、溶化和过热，逐渐达到高温，出炉温度1500℃以上；焦炭中的碳既是铁液增碳的来源。
又是金属氧化物的还原剂，为铁液成分的调整和控制提供了较充分的热动力学和动力学条件，因而冲天炉具有非焦炭类化铁炉不可达到的良好的溶化性能和冶炼性能。
而且冲天炉的性能可能在较大范围内调整，从而对炉料及产品牌号有很强的适应性。
2）冲天炉具有较高的热效率，这是由两方面的因素决定的。
一方面，燃料与铁液滴混合在一起，传热的面积大、距离小；另一方面，损失的热量易于得到控制及回收利用，例如采取富氧、热风、大容量、长炉龄、优化操作及预热回收等，可有效减少热损失，获得更高的热能利用率。
3）对生产的适应性强。
当前应用的冲天炉，额定溶化率从不足1t/h到超过100t/h；冲天炉的实际熔化率也可以在一定的范围内调整，尤其是无衬外热风冲天炉，溶化率的调整范围将近定额熔化率的50%。
而且熔化率的调整方法简单，可在熔炼当中方便进行。
可适应不同生产规模和一定范围内的产量变化。
冲天炉可熔炼各种品牌号的灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁件生产的需要。
如果果配用保温电炉，还可以增加合金铸铁的品种。
通过改变冲天炉的结构参数和工艺可适应不同质量的焦炭和金属炉料，生产出符合一定质量要求的铸件。
这就是为品质不同的废钢铁重熔直接生产铸件提供了条件。
冲天炉 和电弧炉
冲天炉和电弧炉1.引言:铸铁件生产的发展过程已经充分证明，正确选择熔炼设备具有重大的意义。
冲天炉作为铸铁熔炼的首要设备延续到今天，仍然担负着70%左右铸铁件的熔炼任务。
冲天炉技术紧跟机械制造业的发展，以节能降耗、优质高效、安全环保为目标取得了很大的进步。
在工业发达国家，已经形成了以大容量、长炉龄、外热风冲天炉为主体的铸铁熔炼体系，而我国冲天炉容量小、炉龄短、常温送风的现状还很普遍。
近年来，我国的冲天炉容炼已开始走上大容量、长炉龄、外热风的发展之路，适应我国生产条件的、具有自主知识产权的长炉龄、外热风冲天炉正在满足铸造生产发展的需要。
国家三部委对外热风冲天炉的推荐，指明了我国冲天炉发展的方向。
我国的冲天炉熔炼正以较快的步伐向节能降耗、优质高效、安全环保的目标迈进。
感应电炉作为熔炼设备在铸铁熔炼和双联熔炼中已有几十年的历史，我国制造和应用工频炉和中频炉也有了丰富的经验，在电源结构、变频技术、集成控制、循环冷却技术等诸多方面都取得了令人瞩目的进步。
采用感应炉熔炼和保温的厂家越来越多。
冲天炉和感应电炉熔炼的机理不同，性能差别较大，因而对生产的适应性也不同。
铸铁件的种类(牌号、产量、机械加工要求等)和生产方式、炉料的种类和状态，以及熔炼操作的水平和生产管理水平都会对熔炼设备的性能提出各自不同的要求。
只有熔炼设备的性能特点与生产条件协调一致，才能实现优质高效、节能降耗、安全环保的生产过程，才能达到技术经济的高指标。
在铸铁熔炼中，采用冲天炉还是采用感应炉?怎样选择冲天炉和感应炉?只有在了解冲天炉和感应炉的熔炼特点之后才能作出正确的决定。
2.熔炼特点(1)工艺性能:1)冲天炉和感应炉的生产能力及对产量的适应性不同。
目前冲天炉的熔化率从1t/h到100t/h都在应用，如果生产需要，也可小于1t/h和大于100t/h。
任何一种规格的冲天炉，其熔化率都可在相应范围内调整而不影响其正常熔炼，调整幅度达增减10%~20%。
冲天炉研究
冲天炉研究铁器时代的早期，铸铁件是由铁矿石和木炭在炼铁炉内冶炼得到的铁液制成的。
后来，随着铸铁件生产数量的增多，不得不面对如何处理废旧铸件和回炉料的问题。
同时，还希望能简便地制作少量铸件，在这样的条件下，就出现了以废旧铁件和回炉料为原料的熔炉。
世界上最早的熔炉，是我国宋代开始使用的竖炉，迄今大约有1000年左右。
后来又发展成为便于移动的行炉。
这是我国铸造工匠为人类文明作出的重要贡献，是铁器时代技术发展的重要里程碑。
公元13世纪前后，我国的铸铁技术由元朝大军中的随军工匠传播到欧洲，同时也带去了熔铁的竖炉。
欧洲最早的冲天炉是在竖炉的基础上形成的，有记载说，1730年首先出现在法国，是由R. H. Ferchault de Reamur制作的。
但是，多数人认为：John Wilkinson于1794年6月获得英国专利的冲天炉才是欧洲最早的冲天炉。
19世纪和20世纪，在冲天炉的改进方面出现了很多可喜的成果：19世纪初期，Otto Gmelin研发了水冷冲天炉；1890年，Sheehan研制了双排风口冲天炉；1890年，荷兰的Cameron首先推出了内热式热风冲天炉，随之又出现了多种不同形式的热风冲天炉。
此后，在冲天炉的改进和发展方面，英国铸铁研究学会（BCIRA）进行了长期的研究工作，他们的贡献是不可磨灭的，两排大间距风口冲天炉就是由他们提出、并不断完善的。
长期以来，冲天炉一直是传统的铸铁熔炼设备。
后来，随着科学技术的进步，铸铁的熔炼设备开始逐步向多元化的方向发展，不再是冲天炉一统天下的局面，电弧炉、熔沟式感应电炉、坩埚式感应电炉、免焦冲天炉、纯氧回转炉等都已先后用于铸铁的熔炼。
特别要提到的是：从20世纪60年代后期开始，中频感应电炉有了重大的改进，晶闸管静态变频电源和逆变变频电源的相继问世，坩埚式感应电炉在熔炼铸铁方面的应用发展很快，其主要优点是：1、熔炼铸铁的热效率可达到70％，而冲天炉熔炼的热效率只是40%左右；2、冲天炉熔炼1吨铁液所排放的废气约为1200m3（质量约1吨），其中包括：有害气体CO、SO2，温室气体CO2和粉尘。
叩开低碳之门——山西省太谷县质监局服务冲天炉技术创新纪实
一
．
叩开低碳之 门
＼ — 西 太 县 监 服 冲 炉 术 新 实 —山 省 谷 质 局 务 天 技 创 纪
■ 文 ／安 黎 霞 要 文 汇
２ １ 年 ６ １日上 午 ｌ 点 ２ 分 ， ００ 月 ｌ ０
如 何 对
随着 出铁 口的捅 开 ，一条 金 色的铁 流 冲 天 炉 进 行
尤 其是 熔 炼 炉用 的 关 键设 备 冲 天 炉 ，
项 目研发 工作 ， 作人 员先 后到 天津 、 工
晋 中市 质 监 局局 长常捍 红表 示 ，
至今 仍处于 较 低的水 平 ，与 国 内外先 北 京 、 海 ， 找 专家 ， 上 寻 查找 资料 ， 经 他们将帮助 太谷县局 出台相应的标准 ， 进 的 冲天炉 相 比 ， 着 较大 的差距 ， 有 因 过 半年 多 的调研 考察 、图纸设 计 、论 让 这项 新技 术尽 快 惠及 民生 ，更好地 而造成 耗能 大 、 本高 、 染不达 标 、 证 ，于 ２ ０ 成 污 ０ ９年 ｌ ２月 １ ｔ ９Ｅ在太 谷继 红 帮 扶铸 造行 业开 展节 能 降耗 ，为低碳
随着 国 家对能 源消耗 控制 力度 的 火 试验 终于达 到 了预 期的效 果 。 功 为我 们算 了这样 一笔 账 ，从经 济上
代 即将 到 来 ， 种 使用 天 然 气为 燃料 加 大 ，该 局 的负 责人认 识 到采 用原 来 此 的 焦 炭这 种 能 源 不 能最 终 达 到清 洁 、
的代 价 。长期 以来 ，太谷 县 的部 分铸 考 察 。
造 企 业 由于 起 点 低 ，结 构 不 合 理 ， 生
炉 远 不能 比拟 的 ；还有 就是铁 水 的各
２ ０ 年 ４ ，太 谷 县 质 监 局 成 立 项 质 量 指 标 大 大 提 升 ，这 对 于 玛 钢 质 ０９ 月
常见工业炉窑的辨析
常见工业炉窑的辨析在建设项目竣工环境保护验收和工业企业污染物排放的环境管理中,作为环境管理机构和工作人员,正确理解和运用污染物排放标准是一项非常重要的事情,这是依法办事,严格执法,正确管理企业排污的基础保障。
工业炉窑是工业企业生产中常用的原料及产品的加工加热设备,其类型较多,彼此名称相近,功用却相差较大。
根据《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1995)中炉窑的分类,结合自己近几年的实践认识,查阅了一些参考资料,对常见的几种炉窑做一下梳理与辨析。
工业上常用的热风炉和退火炉在《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1995)中没有提到,那它们分别属于《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1995)中的哪类炉?是热处理炉或加热炉?还有,熔炼炉和熔化炉又有何区别?煅烧炉和焙烧炉又是干什么的?炼钢的转炉和电弧炉是否属于工业炉窑?这些问题虽然简单,但是,并不是每个一线环保工作者都能够说清道明的。
1.热风炉是工业企业常用的一种原料或产品烘干除去水分的烘干炉,多以优质无烟块煤为燃料,利用燃料燃烧产生的热烟气直接和原料或产品接触,传导热量,使原料或产品失去水分而干燥。
所以,热风炉的特征是使原料或产品失去水分而干燥,属于《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1995)中干燥炉、窑(第6类)。
它既不属于加热炉又不属于热处理炉。
2.热处理炉(《工业炉窑大气污染物排放标准》第5类)是对金属或非金属原料工件进行热处理的炉窑。
热处理是指通过控制加热或冷却的速度使原料工件产生所需要的性能(如硬度或延展性),所以,热处理炉的特征是使原料工件产生所需性能的炉窑。
《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1995)中把热处理炉分为金属热处理炉和非金属热处理炉两种。
工业生产中金属热处理炉包括淬火炉和退火炉,退火是指将金属材料工件按照一定的速度加热到一定的温度、控制一定的时间后,让其按照一定的速度慢慢冷却,改变金属内部组织或品位,以便于加工或获得预期的柔韧性、电性及磁性等。
冲天炉工作原理
冲天炉工作原理
冲天炉是一种高温燃烧设备，其工作原理主要包括预热阶段、燃烧阶段和冷却阶段。
在预热阶段，冲天炉首先利用燃料（如煤、天然气等）进行点火，以达到合适的燃烧温度。
预热阶段的目的是预热炉体和内部介质（如矿石、矿砂等），为燃烧阶段做准备。
在燃烧阶段，炉体内的燃料燃烧产生高温气体，通过炉底或炉侧的风口喷射进入炉腔。
高温气体在炉内升腾，由于炉腔内的阻力使其形成旋涡状气流，并产生强烈的湍流。
燃烧过程中释放的热量导致炉腔内的温度升高，使介质（矿石、矿砂等）发生热化学反应，使其中的金属元素被还原或分离。
在冷却阶段，冷却剂如空气、水等被喷射进入炉腔，将高温炉壁和炉腔内介质冷却降温，防止炉体烧毁。
冷却气体还可以将炉内的烟气和灰尘带出炉外进行处理。
冲天炉工作原理的关键是燃烧、高温气流和湍流的形成，使得燃料燃烧充分、介质得到热化学反应，并通过冷却阶段保护炉体。
这个工作过程是相互联系、相互促进的，从而实现了有效的冶炼和矿石处理。
冲天炉有关技术参数表
冲天炉有关技术参数表
南京工学院铸工教研组
【期刊名称】《铸造》
【年(卷),期】1976(000)006
【摘要】为用较简便的方法解决有关冲天炉的部分繁杂计算,并为推广和普及冲天炉的科学操作方法创造条件,我院七四届工农兵学员,在开门办学过程中,根据生产实际需要制作了下列各表。
从冲天炉的实际操作经验来看,一般多以送风强度或熔化强度作为控制冲天炉的主要参数。
在正常情况下,此两值分别为120~140米3/米2·分和9~10吨/米2·时。
近年来高焦铁比的炉子,此值仅有50~80米3/米2·分和8~9吨/米2·时。
【总页数】8页(P8-15)
【作者】南京工学院铸工教研组
【作者单位】七四届工农兵学员
【正文语种】中文
【中图分类】F4
【相关文献】
1.冲天炉新技术(1):冲天炉操作新理论与底焦控制 [J], 张明
2.冲天炉新技术(3):炉气余热与热风冲天炉 [J], 张明
3.冲天炉新技术(4):天然气冲天炉 [J], 张明
4.冲天炉新技术(5):冲天炉的尾气除尘 [J], 张明
5.国际先进冲天炉技术——第三届国际冲天炉大会文集 [J],
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