燃气冲天炉技术概要

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1、燃气冲天炉技术概要威海科兴铸造机械有限公司燃气竖炉技术简介,=J,=J1.天然气天冲天然炉气及其冲优越天性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6070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

2、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 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。 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

3、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。 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 威海科兴铸造机械有限公司燃气竖炉技术简介 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2030%,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。 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

4、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%。由于能源储 量的原因，用天然气冲天炉代替燃焦冲天炉，不仅有利 于我国工业的可持续发展，而且已经成为我国铸造工业 迫在眉睫的经济战略需要。 由于技术垄断的原因，目前欧盟天然气冲天炉对 我国的销售价，每台在 200 万欧元左右，约为国内制造 该炉成本的十倍。欧盟高昂的天然气冲天炉售价，直接 影响了该炉在我国的推广使用。自主研究开发具有民族 知识产权的天然气冲天炉，有利于打破欧盟燃气竖炉在 世界范围内的技术和价格垄断，不仅有益于我国铸造工 业的节能、环保、可持续发展，而且可以对世界

5、铸造工 业做出贡献。2. 天然据气冲大天炉连的理技术工与研大发学推广周现状继扬教授的研究报告，欧盟目前 最大的天然气冲天炉的熔化率为10t/h。我国天津某台 资铸造企业，2008 年以 20 万欧元的技术引进费，建造 了一台熔化率为 10t/h 的水冷长炉龄天然气冲天炉。该 炉建成后使用了约半年时间，后因世界经济危机、铸件 出口量锐减，该炉目前处于闲置状态。我国著名的冲天炉技术专家张明先生，2008 年曾参与了天津 10t/h 水冷长炉龄天然气冲天炉配套设备的设威海科兴铸造机械有限公司燃气竖炉技术简介 计工作，因此熟悉了欧盟天然气冲天炉的工作原理与结 构。此后他一直专注于天然气冲天炉的技术研究

6、，一直 与国内著名的中国石油天然气、新奥燃气等天然气供应 公司，世界著名的德国林德（Linde ）公司、美国普莱 克斯（Prax）公司、美国气体产品（AP）公司等工业气体供 应公司进行技术合作，进行了大量的理论探讨和实验研 究。2012 年 3 月 26 日，张明先生在山西太谷某铸造厂III进行了一次 8t/h 普通炉衬天然气冲天炉的工业化大型 试验，取得了鼓舞人心的效果。该大型试验不仅进一步 验证了我们的有关技术设想，而且修正了欧盟天然气冲 天炉的一些技术缺陷，说明我们已经彻底掌握了天然气 冲天炉的关键技术，彻底突破了天然气冲天炉化铁的两 个技术瓶颈难题：即铁液温度可以达到14501500,

7、 同时该炉可有效控制铁液的氧化烧损。3天然据英国前景s tings杂志和中国铸造协会的有关统 计，目前全世界的铸铁（包括灰铁、球铁、可锻铸铁） 年产量约为 5300 万吨，我国铸铁年产量约为 1500 万吨、 约占世界总产量的 28%，我国铸铁年产量早已雄居世界 第一。从全世界范围看，目前 85%以上的铸铁使用冲天 炉熔化。据中国铸造协会的统计，目前我国 90%以上的铸铁 仍然使用燃焦冲天炉熔化，全国燃焦冲天炉的数量不少 于 10 万台。如果未来每年可将全国 1%（1000 台）的燃 焦冲天炉改为天然气冲天炉，每台套炉的市场平均售价 按 250 万人民币计，则每年可以产生 25 亿的市场销售

8、额、至少 8 亿元人民币的利税。如果我国缺乏自主的天然气冲天炉技术，每年进口欧盟天然气冲天炉 1000 台，在减去其制造成本后，每威海科兴铸造机械有限公司燃气竖炉技术简介年国家流失的财富至少为100亿人民币。总之，天然气冲天炉属于有广阔市场前景的高新技 术产品，研发推广该技术有利于节能环保，具有重要的 战略和经济意义。4.天然气天冲然天炉气的结冲构天炉由鼓风机、加料机、热风换热器、炉 体、水冷炉栅、天然气烧嘴、炉缸等几部分组成。由于 天然气冲天炉中不存在底焦，因此需要设置水冷炉栅， 同时炉栅上需要放置耐火球，对金属炉料起支撑和加热 作用。天然气冲天炉的熔化原理相同于燃焦冲天炉，金 属炉料在炉内

9、逐层预热、层天 然气冲 天炉在 我国并 非新鲜 东西，化。I口 蛰錢対阳I*总一此口事I罄此mA恶汽明钳比豆專图1四川自贡压缩机厂的两种15t/h燃气竖炉III上世纪 70 年代，由于我国焦炭供应不足，一些地方曾 使用过天然气冲天炉。图 1 为自贡空气压缩机厂的两种 1.5t/h 天然气冲天炉，主要由燃烧室、前炉、竖炉三部 分组成。其中一个为立式前炉，另一个为卧式前炉。我 国 70 年代的天然气冲天炉结构来源于燃油或煤粉冲天 炉，其竖炉的底部火口与环形火道，结构复杂、修砌比 较麻烦，容易发生熔化故障，而且燃气用量大、铁液温 度低，其技术经济性能已经不能满足当今铸造厂对熔化 设备的要求。威海科兴

10、铸造机械有限公司燃气竖炉技术简介现代天然气冲天炉一般设置水冷炉栅，有水冷长炉龄 与普通炉衬两个类型（如图 2与图3）：水冷长炉龄适合于自动化铸造流水线长期连续生产，每次点火连续熔化时间不少于一个周。图2普通炉衬10t/h燃气竖炉图3水冷长炉龄10t/h燃气竖炉 普通炉衬适合于手工或简单机械化造型的中小铸造 厂使用，每次点火熔化时间在610小时之间。威海科兴铸造机械有限公司燃气竖炉技术简介5.天然气冲5.天1炉燃天料然费用气与其的他质优越量性标准等包括，其油天主田然要气气成、是分气地甲田下烷气岩的、层体煤中积层以分气烃数、为约泥主为火的山9混3气-合9和8气%生，体物另的生外统成包称气含， 等少

11、化，量氢其的等主乙。要天烷成然、分气丙甲的烷烷质、的丁量体烷标积、准分氢见数表气约、1。为二氧93化-9碳8%、，氮另气外、包硫含 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）项目单位-一类（民用二类（民用）三类（工业 用）发热量KJ/Nm3314003140031400总硫（以硫计）mg/m3W100W200W460硫化氢mg/m3W6W20W460二氧化碳体积分数W3W3一其他要求1. 天然气的水露点比最低环境温度低5C2. 天然气中无游离水可以看燃出焦表两与2种天燃然燃料气焦的冲与当天天量炉然关的气系热冲。能天对炉比的见热表能对2，比在该表中表2 燃焦与天

12、然气冲天炉的热能对比7 3估口十小启*N儿怦1=1完全燃烧产生的热量28912KJ/kgM31400 KJ/Nm3焦炭固定碳含量取85%非完全燃烧产生的热量19870KJ/kgM31400 KJ/Nm3焦炭的燃烧比V取55%燃料的当量关系焦炭/天然气1kg0. 63Nm3V1987031400=0.63天然气/焦炭1.58kg1Nm33140019870=1.58天5.然3几气种冲熔天化炉方、式燃的焦燃冲料天费炉用、感应电炉熔化，每吨 气铁太单原液熔价），化低天的的然一燃气料些冲地成天本区炉（见的表例燃如3料。陕费在西用表西大安3大、中低河可于南以燃新看焦密出冲、，天山在炉西燃， 而冲太天在原

13、高炉），气天价但然总地气是区冲（大天例大炉如低的浙于燃江感料台应费州电用）炉，大。其大燃低料于费燃用焦高冲于天燃炉焦， 冲表天3炉天，然但气总、是燃大焦大冲低天于炉感、应电电炉炉三。种熔化方式的燃料威海科觀縫机械有限公刁燃费用对比介对比项目天然气冲天炉燃焦冲天炉感应电炉备注燃料消耗指标70Nm3/t.125kg/1 铁640度/t铁燃料单价铁1.84.8 元/Nm3铁2.5 元/kg铁0.68 元/度按全国燃料单价计吨铁熔化燃料费用天然气126336 元/t焦炭313元/t铁435元/t铁吨铁燃料差价铁-187+23 元/t.铁0-铁+122 元/t “以燃焦冲天炉为准除了节省能源、清洁生产外，同时天然气冲天炉 熔炼性能可调范围大。熔化率、铁液温度调节范 围很大。 工作场地整齐干净。使用管道输送的天然气，避 免了焦炭存储、运输和挑选的烦恼，使用方便、容易调 节和控制，工厂环境整洁 污染物排放量少。燃气竖炉的尾气中不包含S02、 无异味，CO含量很低，对空气的污染程度低；炉渣量少 于燃焦冲天炉，炉渣中的有害物质少；生产球铁时不产 生脱硫渣，固态废渣少，有利于保护环境。 有利于除尘系统。由于炉气中的粉尘含量低，因 此除尘系统负荷小、投资低、运行费用低。分稳定。 铁液不受炉料污染。碳、硅、锰等元素的烧损率 稳定，不增硫，生产球铁不需要进行脱硫，铁液化学成