[發明專利]一種高效陶瓷蓄熱式烤包器及烤包方法

在審

• 申請號: 201711307838.5
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107824776A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 孫樹峰;張華鋒;劉長松;王海濤;王銘禹;王萍萍
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B22D41/015
• 分類號: B22D41/015
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張曉鵬

技術領域

本發明屬于高端鑄造裝備領域，具體涉及一種高效陶瓷蓄熱式烤包器及烤包方法。

背景技術

在煉鋼生產過程中，轉爐生產出來的鋼水倒入鋼包內，然后運至連鑄機進行澆鑄。鋼包在裝鋼水前必須將其烘干加熱，一般鋼包烘烤的溫度在1000℃以上，鋼包烘烤器就是通過燃料燃燒來加熱鋼包的裝置。由于煤氣流股與空氣流股平行噴入包內，兩股之間無交角，煤氣與空氣在噴嘴外邊混合邊燃燒，在鋼包有限的空間內，難以實現煤氣與空氣充分混合，導致燃燒不完全，產生大量的NO_X和CO。煤氣與空氣燃燒產生的1000℃高溫煙氣直接外排，沒有對煙氣余熱進行回收，熱能利用率僅能達到30％，熱能利用率低。同時，外排的高溫煙氣中含有大量的NO_X和CO，嚴重污染了環境。其中的NO_X一般是指NO₂和NO，它雖以低濃度存在于大氣中，但是較低濃度就能對人們及環境物質產生不良影響，特別是當NO_X與碳氫化合物共存于大氣中時，在強光照射下產生二次污染物光化學煙霧，對環境污染作用更強。雖然有對排放的煙氣中的污染物進行處理的凈化器，但是由于外排的煙氣溫度太高，嚴重影響污染凈化器的使用壽命。

發明內容

針對上述現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是提供一種高效陶瓷蓄熱式烤包器及烤包方法。采用封閉式烘烤方式，利用高頻換向閥，使得高溫廢氣與助燃空氣和煤氣在陶瓷蓄熱體內交替通過，相互間進行充分的熱交換，使助燃空氣和煤氣預熱到1000℃左右，增加其熱焓，實現穩定、高效、節能燃燒。可以提高燃料的熱能利用率，降低外排煙氣的污染。

為了解決以上技術問題，本發明的技術解決方案是：

一種高效陶瓷蓄熱式烤包器，包括第一陶瓷蓄熱體、第二陶瓷蓄熱體、第一燒嘴、第二燒嘴、四通閥和儲液箱，其中，

第一陶瓷蓄熱體和第二陶瓷蓄熱體安裝在鋼包蓋的外側，第一燒嘴和第二燒嘴分別位于第一陶瓷蓄熱體和第二陶瓷蓄熱體的內部，且貫穿固定于鋼包蓋內，使燒嘴的出口朝向鋼包內部設置；

所述四通閥包括第一連接管、第二連接管、第三連接管和第四連接管，第一連接管與氣源連接，第二連接管與第一陶瓷蓄熱體連接，第三連接管與第二陶瓷蓄熱體連接，第四連接管與所述儲液箱連接；

所述儲液箱提供盛放堿性溶液的空間；

燃氣和助燃氣混合氣從第一陶瓷蓄熱體和第二陶瓷蓄熱體交替流入，實現對混合氣的預熱和預混合，對應的，燃燒后煙氣從第一陶瓷蓄熱體和第二陶瓷蓄熱體交替流出，實現對燃燒后高溫煙氣的余熱回收。

燃氣和助燃氣混合氣從第一陶瓷蓄熱體中流入經過預混合后，進入鋼包內燃燒，燃燒后的高溫煙氣流經第二陶瓷蓄熱體，兩者之間產生熱交換，高溫煙氣中的熱量被迅速儲存在第二陶瓷蓄熱體中，進而使高溫煙氣的溫度大大降低，降溫后的煙氣流入儲液箱，被堿液吸收，去除煙氣中氮氧化物，降低對環境的污染。

第二陶瓷蓄熱體蓄熱完成后，燃氣和助燃氣混合氣流向第二陶瓷蓄熱體，在第二陶瓷蓄熱體內進行預混合和被快速加熱，混合氣在極短的時間內被加熱到接近蓄熱體內壁的溫度，高溫氣體通過燒嘴，在鋼包內形成貧氧高溫氣流，實現了煤氣等燃料在貧氧狀態下的燃燒。在該種情況下，即使大大降低混合氣中的氧氣含量，也能實現燃氣的充分燃燒。而高溫貧氧燃燒時，可有效地抑制煙氣中污染物的形成。同時，將高溫煙氣中的熱量進行回收，可提高廢熱的利用率，并且有利于對降溫后的煙氣進行處理。

優選的，所述第四連接管與儲液箱之間的連接管道上設置有三通閥，三通閥的第三個出口與所述第一連接管連接。

三通閥可以將流出的降溫后的煙氣重新與燃氣和助燃氣的混合氣混合后，重新進入蓄熱體內預熱、預混合，然后進入鋼包內燃燒。大量煙氣的回流，可以將原混合氣中的氧氣進行稀釋，在不改變原有的工藝路線的情況下，可以大大降低混合氣中的氧氣含量，有利于抑制燃燒過程中污染物的產生。同時，將煙氣回流燃燒，煙氣中的一氧化氮和一氧化碳被重新氧化，生成二氧化氮，在后續的堿液洗滌中，有利于更徹底地去除煙氣中的污染物，避免對環境造成污染。

優選的，所述第四連接管與三通閥之間的管道上設置有氮氧化物傳感器。氮氧化物傳感器主要用于檢測煙氣中的氮氧化物的含量。

更進一步優選的，所述陶瓷蓄熱式烤包器還包括控制器，控制器分別與氮氧化物傳感器和三通閥連接，氮氧化物傳感器檢測的煙氣中的氮氧化物的濃度大于設定值，控制器控制三通閥動作，與第一連接管連通，將煙氣回流。