本發(fā)明涉及一種等離子預(yù)熱氧化爐裝置和等離子預(yù)熱氧化爐的方法，特別是一種涉及氧化爐預(yù)熱領(lǐng)域的等離子預(yù)熱氧化爐裝置和等離子預(yù)熱氧化爐的方法。

背景技術(shù)：

隨著氯化法制備二氧化鈦生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究和應(yīng)用，氯化鈦白的一系列關(guān)鍵設(shè)備及工藝的開發(fā)也逐漸提上日程。

氧化工段是全線技術(shù)含量及裝備要求最高的核心工藝之一，其中的氧化爐內(nèi)襯多采用高溫耐火陶瓷，通常，氧氣預(yù)熱采用甲苯燃燒加熱的方式將氧氣預(yù)熱至1600℃，然而氧氣與甲苯燃燒會(huì)出現(xiàn)局部超過2000℃的高溫區(qū)域，對(duì)高溫陶瓷的性能要求極高。另外，也有將氧氣加熱至1600℃后，直接通入氧化爐，常溫陶瓷瞬間接觸1600℃高溫氣體，極易因劇烈升溫導(dǎo)致膨脹不均而產(chǎn)生應(yīng)力損壞。為保護(hù)氧化爐內(nèi)襯陶瓷，延長(zhǎng)其使用周期，需要按照陶瓷加熱升溫曲線對(duì)氧化爐進(jìn)行預(yù)熱，使其以符合烘爐曲線要求的速率逐漸緩慢上升。因此現(xiàn)有技術(shù)中還沒有一種可以有效減緩預(yù)熱期間的氧化爐升溫幅度，有效避免爐內(nèi)襯陶瓷材料產(chǎn)生裂紋，使氧化爐平穩(wěn)過渡到正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的等離子預(yù)熱氧化爐裝置和等離子預(yù)熱氧化爐的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種可以有效減緩預(yù)熱期間的氧化爐升溫幅度，有效避免爐內(nèi)襯陶瓷材料產(chǎn)生裂紋，使氧化爐平穩(wěn)過渡到正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的等離子預(yù)熱氧化爐裝置。

本發(fā)明為解決上述問題所采用的等離子預(yù)熱氧化爐裝置，包括氧氣存儲(chǔ)設(shè)備，等離子加熱器，混合器，反應(yīng)區(qū)，常溫氧氣管路，高溫氧氣管路，所述常溫氧氣管路一端與氧氣存儲(chǔ)設(shè)備連通，另一端與混合設(shè)備連通，所述高溫氧氣管路從氧氣存儲(chǔ)設(shè)備引出，經(jīng)過等離子加熱器后與混合器連通，所述混合器與反應(yīng)區(qū)連通,所述反應(yīng)區(qū)還設(shè)置有四氯化鈦接口。

進(jìn)一步的是，所述常溫氧氣管路從氧氣存儲(chǔ)設(shè)備引出后分為兩路，兩路常溫氧氣管路分別與混合器連通。

進(jìn)一步的是，在高溫氧氣管路和常溫氧氣管路上分別安裝有流量計(jì)。

本發(fā)明還提供了一種可以有效減緩預(yù)熱期間的氧化爐升溫幅度，有效避免爐內(nèi)襯陶瓷材料產(chǎn)生裂紋，使氧化爐平穩(wěn)過渡到正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的等離子預(yù)熱氧化爐的方法。

本發(fā)明為解決上述問題所采用的等離子預(yù)熱氧化爐的方法，包括以下幾個(gè)步驟：

a、用等離子加熱器將流經(jīng)高溫氧氣管路中的氧氣加熱至1600℃-1800℃形成高溫氧氣；

b、將高溫氧氣和常溫氧氣送入混合器中混合；

c、將混合后的高溫氧氣和常溫氧氣送入反應(yīng)區(qū)與四氯化鈦氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

進(jìn)一步的是，在b步驟中常溫氧氣由兩根管路通入混合器中。

進(jìn)一步的是，將通入混合器中的高溫氧氣的流量控制在0kg/h～50kg/h的范圍內(nèi)，常溫氧氣的流量控制在0kg/h～50kg/h的范圍內(nèi)。

進(jìn)一步的是，在逐漸增加等離子加熱氧氣量的同時(shí)，逐漸降低進(jìn)入混合器的常溫氧氣量。

進(jìn)一步的是，控制高溫氧氣和常溫氧氣的流量使混合器出口溫度由200℃升高至1600℃。

進(jìn)一步的是，在混合器出口溫度由200℃升高至1600℃過程中，高溫氧氣與常溫氧氣的質(zhì)量比從1:10增加至1:0.14。

本發(fā)明的有益效果是：本申請(qǐng)的方法巧妙引入了常溫氣體，使常溫氣體與高溫氣體混合后再參與反應(yīng)，通過控制高溫氧氣和常溫氧氣的流量，來精確調(diào)節(jié)氧化爐的升溫過程，這樣就有效避免了氧化爐內(nèi)出現(xiàn)的局部高溫，同時(shí)，降低了氧化爐內(nèi)襯溫度升高波動(dòng)幅度，避免了陶瓷材料因驟熱而開裂，保護(hù)了氧化爐，使其能夠平穩(wěn)地過渡到正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是氧氣比例與出口溫度曲線圖；

圖中標(biāo)記為：氧氣存儲(chǔ)設(shè)備1，等離子加熱器2，混合器3，反應(yīng)區(qū)4，常溫氧氣管路5，高溫氧氣管路6。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示的等離子預(yù)熱氧化爐裝置，包括氧氣存儲(chǔ)設(shè)備1，等離子加熱器2，混合器3，反應(yīng)區(qū)4，常溫氧氣管路5，高溫氧氣管路6，所述常溫氧氣管路5一端與氧氣存儲(chǔ)設(shè)備1連通，另一端與混合設(shè)備連通，所述高溫氧氣管路6從氧氣存儲(chǔ)設(shè)備1引出，經(jīng)過等離子加熱器2后與混合器3連通，所述混合器3與反應(yīng)區(qū)4連通,所述反應(yīng)區(qū)4還設(shè)置有四氯化鈦接口。利用本申請(qǐng)的裝置，將高溫氧氣和常溫氧氣混合后進(jìn)入反應(yīng)區(qū)4中進(jìn)行反應(yīng)，可以避免了氧化爐內(nèi)出現(xiàn)的局部高溫，同時(shí)，降低了氧化爐內(nèi)襯溫度升高波動(dòng)幅度，避免了陶瓷材料因驟熱而開裂，保護(hù)了氧化爐，使其能夠平穩(wěn)地過渡到正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。

所述常溫氧氣管路5從氧氣存儲(chǔ)設(shè)備1引出后分為兩路，兩路常溫氧氣管路5分別與混合器3連通。采用兩路常溫氧氣，可以充分保證通入的常溫氧氣的流量，同時(shí)也有利于與高溫氧氣充分混合，使得預(yù)熱過程更加平穩(wěn)，讓氧化爐受熱更加均勻。

在高溫氧氣管路6和常溫氧氣管路5上分別安裝有流量計(jì)。利用流量計(jì)可以精確控制常溫氧氣和高溫氧氣的流量從而準(zhǔn)確控制氧化爐的加熱過程，使氧化爐的在加熱過程中溫度平穩(wěn)上升，進(jìn)一步降低氧化爐內(nèi)襯溫度升高波動(dòng)幅度。

等離子預(yù)熱氧化爐的方法，包括以下幾個(gè)步驟：

a、用等離子加熱器2將流經(jīng)高溫氧氣管路6中的氧氣加熱至1600℃-1800℃形成高溫氧氣；

b、將高溫氧氣和常溫氧氣送入混合器3中混合；

c、將混合后的高溫氧氣和常溫氧氣送入反應(yīng)區(qū)4與四氯化鈦氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

本申請(qǐng)的方法巧妙引入了常溫氣體，使常溫氣體與高溫氣體混合后再參與反應(yīng)，通過控制高溫氧氣和常溫氧氣的流量，來精確調(diào)節(jié)氧化爐的升溫過程，這樣就有效避免了氧化爐內(nèi)出現(xiàn)的局部高溫，同時(shí)，降低了氧化爐內(nèi)襯溫度升高波動(dòng)幅度，避免了陶瓷材料因驟熱而開裂，保護(hù)了氧化爐，使其能夠平穩(wěn)地過渡到正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。

在b步驟中常溫氧氣由兩根管路通入混合器3中。采用兩個(gè)管路通入混合氣體，使常溫氣體流量的調(diào)節(jié)范圍更廣，同時(shí)也使常溫氣體與高溫氣體的混合更加均勻。

將通入混合器3中的高溫氧氣的流量控制在0kg/h～50kg/h的范圍內(nèi)，常溫氧氣的流量控制在0kg/h～50kg/h的范圍內(nèi)。將高溫氧氣和常溫氧氣的流量控制在前述范圍內(nèi)，可以效避免了氧化爐內(nèi)出現(xiàn)的局部高溫，可以降低氧化爐內(nèi)襯溫度升高波動(dòng)幅度，避免陶瓷材料因驟熱而開裂。

在逐漸增加等離子加熱氧氣量的同時(shí)，逐漸降低進(jìn)入混合器3的常溫氧氣量，采用前述方法可以使混合氣體的溫度緩慢上升，避免溫度出現(xiàn)較大波動(dòng)。

控制高溫氧氣和常溫氧氣的流量使混合器3出口溫度由200℃升高至1600℃。按照前述方法對(duì)混合器3出口溫度進(jìn)行控制可以效避免了氧化爐內(nèi)出現(xiàn)的局部高溫，可以降低氧化爐內(nèi)襯溫度升高波動(dòng)幅度。

在混合器3出口溫度由200℃升高至1600℃過程中，高溫氧氣與常溫氧氣的質(zhì)量比從1:10增加至1:0.14。按照前述方法通過調(diào)整高溫氧氣與常溫氧氣的質(zhì)量比來使混合器3出口溫度緩和上升，以效避免了氧化爐內(nèi)出現(xiàn)的局部高溫，可以降低氧化爐內(nèi)襯溫度升高波動(dòng)幅度，避免陶瓷材料因驟熱而開裂。

實(shí)施例：

氧氣緩沖罐中氧氣純度>99.99％，調(diào)節(jié)進(jìn)入等離子加熱器2的氧氣流量為3kg/h，直接進(jìn)入混合器3的常溫氧氣流量均為30kg/h。開啟等離子加熱器2，設(shè)置溫度為1800℃，保持進(jìn)入混合器3的氧氣總量不變，間隔2小時(shí)，調(diào)節(jié)高溫氧氣與常溫氧氣的比例，在線監(jiān)測(cè)混合器3出口溫度，結(jié)果如圖2所示。