燃氣沖天爐技術(shù)概要

威?？婆d鑄造機械有限公司燃氣豎爐技術(shù)簡介PAGEPAGE41.天然氣沖天爐及其優(yōu)越性天然氣沖天爐是一種以天然氣為燃料熔化鑄鐵的工業(yè)爐，屬于當(dāng)今世界范圍內(nèi)鑄鐵熔化的最先進技術(shù)，該爐也被國內(nèi)一些人稱之為天然氣沖天爐。按照有關(guān)資料的觀點，天然氣沖天爐最早出現(xiàn)于上世紀初的前蘇聯(lián)，來源于前蘇聯(lián)人對燃油豎爐的改進。上世紀60～70年代，英國、美國、德國等先后開始了天然氣沖天爐的研究和使用。目前，世界范圍內(nèi)的天然氣沖天爐技術(shù)被包括德國、英國在內(nèi)的歐盟國家所壟斷。目前天然氣沖天爐在歐盟、中東、美國、日本、韓國等地區(qū)和國家，已有一定范圍的應(yīng)用。我國在上世紀70年代，由于焦炭供應(yīng)不足的緣故，一些地區(qū)（例如天津、四川、貴州、廣東）也研究使用過天然氣沖天爐用于鑄鐵熔化。由于當(dāng)時國內(nèi)天然氣供應(yīng)的原因，該爐未能得到更深入的研究，其技術(shù)一直停留在燃氣耗量高、鐵液溫度低的落后狀態(tài)。在西氣東送、天然氣供應(yīng)相對充分的今天，研發(fā)和推廣天然氣沖天爐具有節(jié)省能源、保護環(huán)境、有利于我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展等多方面的重大意義：①天然氣燃燒生成二氧化碳和水，燃燒尾氣中不存在一氧化碳、不包含化學(xué)潛熱，燃氣豎爐的燃燒效率為100%、該爐屬于目前節(jié)省能源的工業(yè)爐。②天然氣屬于清潔能源，燃氣豎爐未經(jīng)處理的尾氣中，其粉塵濃度約為20mg/m3(城市清潔空氣中的粉塵濃度約為10mg/m3)，該爐非常有利于保護大氣環(huán)境。同時，該爐熔化過程中產(chǎn)生的爐渣量極少，有利于減少工業(yè)固態(tài)廢料填埋與其他處理對環(huán)境造成的不利影響。③目前由于環(huán)境保護的原因，許多人希望用感應(yīng)電爐替代燃焦沖天爐。眾所周知，電爐鑄鐵在石墨形態(tài)方面存在的缺陷，我國電力供應(yīng)不可能滿足全國鑄造工業(yè)全部使用電爐的用電需要。同時應(yīng)該考慮到，我國電能的絕大多數(shù)來源于火力發(fā)電，是由煤炭轉(zhuǎn)化而成的二次能源，煤電轉(zhuǎn)化的效率只有20～30%，發(fā)電過程中存在著大量的能源浪費。另外，煤炭屬于不可再生的寶貴的化工原料，作為燃料使用非常不利于我國化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。④據(jù)有關(guān)研究報告，我國一些歷史上的產(chǎn)煤地區(qū)的煤炭資源已經(jīng)瀕臨枯竭，例如，目前遼寧撫順的煤炭資源已經(jīng)枯竭，山東省二十年后將無煤可采；而我國目前所開采的天然氣量只占已探明儲量的0.6%。由于能源儲量的原因，用天然氣沖天爐代替燃焦沖天爐，不僅有利于我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而且已經(jīng)成為我國鑄造工業(yè)迫在眉睫的經(jīng)濟戰(zhàn)略需要。⑤由于技術(shù)壟斷的原因，目前歐盟天然氣沖天爐對我國的銷售價，每臺在200萬歐元左右，約為國內(nèi)制造該爐成本的十倍。歐盟高昂的天然氣沖天爐售價，直接影響了該爐在我國的推廣使用。自主研究開發(fā)具有民族知識產(chǎn)權(quán)的天然氣沖天爐，有利于打破歐盟燃氣豎爐在世界范圍內(nèi)的技術(shù)和價格壟斷，不僅有益于我國鑄造工業(yè)的節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展，而且可以對世界鑄造工業(yè)做出貢獻。2.天然氣沖天爐的技術(shù)與研發(fā)推廣現(xiàn)狀據(jù)大連理工大學(xué)周繼揚教授的研究報告，歐盟目前最大的天然氣沖天爐的熔化率為10t/h。我國天津某臺資鑄造企業(yè)，2008年以20萬歐元的技術(shù)引進費，建造了一臺熔化率為10t/h的水冷長爐齡天然氣沖天爐。該爐建成后使用了約半年時間，后因世界經(jīng)濟危機、鑄件出口量銳減，該爐目前處于閑置狀態(tài)。我國著名的沖天爐技術(shù)專家張明先生，2008年曾參與了天津10t/h水冷長爐齡天然氣沖天爐配套設(shè)備的設(shè)計工作，因此熟悉了歐盟天然氣沖天爐的工作原理與結(jié)構(gòu)。此后他一直專注于天然氣沖天爐的技術(shù)研究，一直與國內(nèi)著名的中國石油天然氣、新奧燃氣等天然氣供應(yīng)公司，世界著名的德國林德（Linde）公司、美國普萊克斯(Prax)公司、美國氣體產(chǎn)品(AP)公司等工業(yè)氣體供應(yīng)公司進行技術(shù)合作，進行了大量的理論探討和實驗研究。2012年3月26日，張明先生在山西太谷某鑄造廠進行了一次8t/h普通爐襯天然氣沖天爐的工業(yè)化大型試驗，取得了鼓舞人心的效果。該大型試驗不僅進一步驗證了我們的有關(guān)技術(shù)設(shè)想，而且修正了歐盟天然氣沖天爐的一些技術(shù)缺陷，說明我們已經(jīng)徹底掌握了天然氣沖天爐的關(guān)鍵技術(shù)，徹底突破了天然氣沖天爐化鐵的兩個技術(shù)瓶頸難題：即鐵液溫度可以達到1450～1500°，同時該爐可有效控制鐵液的氧化燒損。3.天然氣沖天爐的市場前景據(jù)英國《Castings》雜志和中國鑄造協(xié)會的有關(guān)統(tǒng)計，目前全世界的鑄鐵（包括灰鐵、球鐵、可鍛鑄鐵）年產(chǎn)量約為5300萬噸，我國鑄鐵年產(chǎn)量約為1500萬噸、約占世界總產(chǎn)量的28%，我國鑄鐵年產(chǎn)量早已雄居世界第一。從全世界范圍看，目前85%以上的鑄鐵使用沖天爐熔化。據(jù)中國鑄造協(xié)會的統(tǒng)計，目前我國90%以上的鑄鐵仍然使用燃焦沖天爐熔化，全國燃焦沖天爐的數(shù)量不少于10萬臺。如果未來每年可將全國1%（1000臺）的燃焦沖天爐改為天然氣沖天爐，每臺套爐的市場平均售價按250萬人民幣計，則每年可以產(chǎn)生25億的市場銷售額、至少8億元人民幣的利稅。如果我國缺乏自主的天然氣沖天爐技術(shù)，每年進口歐盟天然氣沖天爐1000臺，在減去其制造成本后，每年國家流失的財富至少為100億人民幣?？傊?，天然氣沖天爐屬于有廣闊市場前景的高新技術(shù)產(chǎn)品，研發(fā)推廣該技術(shù)有利于節(jié)能環(huán)保，具有重要的戰(zhàn)略和經(jīng)濟意義。4.天然氣沖天爐的結(jié)構(gòu)天然氣沖天爐由鼓風(fēng)機、加料機、熱風(fēng)換熱器、爐體、水冷爐柵、天然氣燒嘴、爐缸等幾部分組成。由于天然氣沖天爐中不存在底焦，因此需要設(shè)置水冷爐柵，同時爐柵上需要放置耐火球，對金屬爐料起支撐和加熱作用。天然氣沖天爐的熔化原理相同于燃焦沖天爐，金屬爐料在爐內(nèi)逐層預(yù)熱、逐層熔化。②工作場地整齊干凈。使用管道輸送的天然氣，避免了焦炭存儲、運輸和挑選的煩惱，使用方便、容易調(diào)節(jié)和控制，工廠環(huán)境整潔③污染物排放量少。燃氣豎爐的尾氣中不包含SO2、無異味，CO含量很低，對空氣的污染程度低；爐渣量少于燃焦沖天爐，爐渣