天然气熔化技术概述.doc
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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/h
2.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80m3/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70m3/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65-75m3/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。
2.容易实现变熔化量运行,使用生产需要,排烟温度始终控制在150-200℃,实现变熔化率的低能耗
3.炉温稳定,铁水成分稳定
4.可最大利用废钢料,特别是含油废料
四、天然气熔化炉运行
1.烘炉提温45-60min;
2.烘炉完毕,燃烧器最大负荷运行
3.采用计重装置,连续进料三~四次;
4.约10-20分钟出铁水,第一炉铁水后
5.按15分钟一次进行出铁水和加料,即每小时进行四次出铁水和进料(注:
进料和初铁水次数可根据吨位和浇注工艺随意进行调整)
6.铁水进入增热炉进行增热和调质,并倒入浇注包
五、天然气铸造能耗与成本分析
项目
电炉/全日
电炉/晚班
燃气炉/晚班
燃气炉/全日
1.耗电
耗电量
650
650
60-100
60-100
电价格
0.7
0.36
0.36
0.7
小计
22-36
42-70
2.耗气
耗气量
50-55
50-55
气价格
3
3
小计
150-165
150-165
3陶瓷球
耗球量kg
5
5
球价格
8
8
小计
40
40
4合计
455
234
212-241
232-275
说明:
电炉仅需要用电,目前节能电炉的吨耗为650kWh
天然气主要成本包含燃气、风机及水泵、辅助加热的耗电、陶瓷球等三部分费用
从目前费用看,利用低峰电价的晚班铸造厂费用较低,采用人工生产工艺,生产能力小,一般属于低于3000吨的企业,不符合产业政策
从目前费用看,天然气熔化铸造特别适合具有连续铸模、连续浇注的一定规模的企业
六、设备投资
2t燃气熔化炉
2t电炉
5t燃气熔化炉
5电炉
电炉
120
300
增热炉
5
12
熔化炉
70
120
天然气设施
5
10
合计
80
120
145
300
注意:
电炉按60万/吨的总投资,2t燃气炉约需0.5t、功率200kwh的电炉;
5t燃气炉需要1t、功率500kwh的电炉;均为初步估算价格
七、岩棉生产
1.国外数据(2007年):
(1)熔化量6t/h,熔化温度1510℃,燃料消耗约900立方米/小时,氧气消耗850立方米/小时
(2)熔化量2t/h,熔化温度1510℃,燃料消耗约290立方米/小时,氧气消耗260立方米/小时
(3)预估熔化温度1510℃,约需要130-150立方米/吨,氧气耗量120-130立方米/吨
(4)熔化温度1510℃的原因是离心摔丝机需要温度1450℃,而国内温度多在1350-1450℃,一般温度越高耗气量越大,且不成比例,预估计100立方米/吨之内
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