專利名稱:一種高溫空氣低氧燃燒的立式鎂還原爐的制作方法
技術領域:
一種高溫空氣低氧燃燒的立式鎂還原爐技術領域本發(fā)明屬于有色金屬生產(chǎn)領域,特別涉及一種高溫空氣低氧燃燒的立式鎂還 原爐,適用于硅熱法還原金屬鎂。
技術背景目前國內98%以上的企業(yè)都是采用硅熱還原法煉鎂,其方法是將回轉窯或豎 窯煅燒后的白云石和硅鐵磨成細粉,按一定配比混合壓成團塊裝入用耐熱鋼制成 的還原罐內,在120(TC左右及抽真空至絕對壓力為10 20pa范圍內進行還原得 到金屬鎂。還原罐平臥在爐膛中的,且只有一個開口,裝、出料都必須通過這唯 一通道;這種還原罐的結構以及布罐方式十分不便于進出料的操作,嚴重影響了 生產(chǎn)效率;罐的上部很難裝滿球團,存在空閑區(qū),降低了還原罐的利用率;還原 罐安放在支撐墻上,該墻對加熱還原罐十分不利,影響還原罐的傳熱;由于罐體 水平放置,大量粉塵隨鎂蒸氣凝結在結晶器上,粗鎂的純度較低;同時,現(xiàn)行的 鎂還原產(chǎn)業(yè)熱損失十分嚴重,回轉窯筒體散熱、煅白、爐料的物理熱和高溫煙氣 的余熱等龐大的熱損失,直接導致了鎂產(chǎn)業(yè)能源利用率低下、成本過高等問題; 燃煤、爐料排放、煙氣排放等也給環(huán)境帶來嚴重污染。 發(fā)明內容本發(fā)明目的是要縮短裝出料時間,強化傳熱效果,提高能源利用率,降低能耗,降低生產(chǎn)成本,減輕環(huán)境污染,縮短還原周期,提高還原罐利用率,提高粗鎂純度,提高爐子的生產(chǎn)率,延長還原罐的壽命。一種高溫空氣低氧燃燒的立式金屬鎂還原爐,該還原爐包括高溫空氣燃燒系統(tǒng),爐體18和立式鎂還原罐15、還原罐安裝托圈四個部分。爐體18由耐火材料砌筑而成,呈長方體型,爐膛內部為自然空間,爐頂和爐 底對稱布置還原罐安裝托圈13、 16,爐體側面或者端面安裝高溫空氣低氧燃燒系 統(tǒng)。高溫空氣低氧燃燒系統(tǒng)主要部件包括換向閥17和蓄熱燒嘴12、 14,蓄熱燒 嘴12、 14通過換向閥17連接。立式鎂還原罐15是豎直放置在還原爐中的,安放在爐頂和爐底的還原罐安裝托圈13、 16上,數(shù)量為2-100個。立式鎂還原罐包括上端蓋l,上密封墊圈2, 水套3,還原罐體4,結晶器5,擋火板6,出鎂排渣耐熱管7,套筒8,底部密封 圈9,底部密封法蘭IO,罐底密封裝置ll。上端蓋l置于水套頂口;上密封墊圈2置于上端蓋和水套之間;水套3焊接在還原罐上部,作為還原罐的外延延伸出爐頂,呈圓筒型,座于爐頂托圈上;結晶器4置于水套內側,擋火板上部;擋火板5置于結晶器下部,還原罐體上部;還原罐體6豎直放置于還原爐內,其上端鑲嵌在爐頂內,并與水套焊接,通過水套延伸出爐頂,還原罐下部鑲嵌在爐底內,并與套筒焊接,通過套筒延伸出爐底;出鎂排渣耐熱管7置于擋火板下部,還原罐正中心;該耐熱管壁面帶孔,孔徑小于鍛白球團半徑;套筒8焊接在還原罐體的下部,并作為還原罐的外延延伸出爐底,座于爐底托圈上;底部密封圈9:置于套筒和底部密封法蘭之間;底部密封法蘭10置于爐底;罐底密封裝置11置于爐底鋼結構上。 本發(fā)明主要特征在于(1 )通過高溫空氣低氧燃燒系統(tǒng),可實現(xiàn)煙氣與煤氣和空氣之間的高效換熱, 可以空氣單蓄熱換熱,也可以空煤氣雙蓄熱換熱,預熱溫度只比爐溫低150-200 °C,排煙溫度降到15(TC以下;換向時間可根據(jù)工藝要求零活調整(0-500秒);煤氣與空氣進入爐膛后首先與煙氣混合,然后才相互混合燃燒,實現(xiàn)低氧燃燒(2-15%),達到均勻爐溫和減排氮氧化物的目的。(2) 還原罐是豎直放置在還原爐中的,安放在爐頂和爐底的托圈上,避免了 臥式罐體在高溫下的彎曲變形;減少了爐膛的支撐墻體,減少耐材消耗;避免了 支撐墻體對罐體傳熱的遮蔽作用,加熱均勻且速度加快,縮短還原時伺;從爐頂 裝料,從爐底排渣,裝出料快速方便,縮短了操作周期。(3) 該還原罐系統(tǒng)可以減少粗鎂中的粉塵含量,可實現(xiàn)粗鎂的分級結晶。 與傳統(tǒng)燃煤、燃氣臥式罐還原工藝相比,本發(fā)明具有高效節(jié)能、低氮氧化物排放、加熱均勻、還原時間短、裝出料方便,勞動環(huán)境好等優(yōu)點。
圖l.是高溫空氣低氧燃燒的立式鎂還原爐縱向剖面示意圖。圖2.是立式還原罐的縱剖面示意圖。
具體實施方式
實施本發(fā)明的還原爐和還原罐實例如附圖1和附圖2所示。高溫空氣低氧燃燒系統(tǒng)包括換向閥17和蓄熱燒嘴12、 14,蓄熱燒嘴中裝有 蓄熱介質(小球一直徑8—50mm;或者蜂窩體一孔徑0.5—10mm,壁厚 0.5—5mm)。在圖1所示情況下,空氣通過右側蓄熱燒嘴14,吸收蓄熱介質的熱 量后進入爐膛實現(xiàn)高溫空氣燃燒,而爐膛廢氣在引風機的抽吸下經(jīng)由左側蓄熱箱 體排出,高溫廢氣在經(jīng)過蓄熱燒嘴12時把熱量傳遞給蓄熱介質,半個周期后,換 向閥工作,空氣改由經(jīng)過左側蓄熱燒嘴12,吸收左側蓄熱介質的熱量后進入爐膛 燃燒,而廢氣則在引風機的抽吸下經(jīng)過右側蓄熱燒嘴,把熱量傳遞給蓄熱介質后 排出,再經(jīng)過半個周期后,換向閥再次工作,周而復始。還原罐是豎直放置在還原爐中的,安放在爐頂和爐底的托圈上,避免了臥式 罐體在高溫下的彎曲變形;減少了爐膛的支撐墻體,減少耐材消耗;避免了支撐 墻體對罐體傳熱的遮蔽作用,加熱均勻且速度加快,縮短還原時間;從爐頂裝料, 從爐底排渣,裝出料快速方便,縮短了操作周期。立式還原罐的各組成部件的位置及作用上端蓋1:置于水套頂口,裝料時打開上端蓋,裝料后上端蓋蓋在水套上, 并用上密封墊圈密封;上密封墊圈2:置于上端蓋和水套之間,在抽真空時,大氣壓力作用在上端 蓋上,使得上端蓋壓緊墊圈,達到密封效果;水套3:焊接在還原罐上部,作為還原罐的外延延伸出爐頂,呈圓筒型,座 于爐頂托圈上;結晶器4:置于水套內側,擋火板上部;擋火板5:置于結晶器下部,還原罐體上部;還原罐體6:還原罐體豎直放置于還原爐內,其上端鑲嵌在爐頂內,并與水 套焊接,通過水套延伸出爐頂,還原罐下部鑲嵌在爐底內,并與套筒焊接,通過 套筒延伸出爐底;出鎂排渣耐熱管7;置于擋火板下部,還原罐正中心。該耐熱管壁面帶孔, 孔徑小于鍛白球團半徑,在金屬鎂還原過程中,為鎂蒸汽提供到達結晶器的通道, 排渣時,打開上端蓋和下端蓋,攪動耐熱管排除爐渣;套筒8:焊接在還原罐體的下部,并作為還原罐的外延延伸出爐底,座于爐 底托圈上;底部密封圈9:置于套筒和底部密封法蘭之間,通過大氣壓力壓緊密封圈達到密封效果;底部密封法蘭10:置于爐底,在還原反應過程中,和底部密封圈共同密封還原罐的下部,還原反應結束后,由液壓或者機械機構打開法蘭排渣;罐底密封裝置ll:置于爐底鋼結構上,采用液壓或者機械法密封,實現(xiàn)機械化自動化操作。
權利要求1、一種高溫空氣低氧燃燒的立式金屬鎂還原爐,其特征是還原爐包括高溫空氣燃燒系統(tǒng)、爐體(18)和立式鎂還原罐(15)、還原罐安裝托圈四個部分;爐體(18)由耐火材料砌筑而成,呈長方體型,爐膛內部為自然空間,爐頂和爐底對稱布置還原罐安裝托圈(13)、(16),爐體側面或者端面安裝高溫空氣低氧燃燒系統(tǒng);高溫空氣低氧燃燒系統(tǒng)主要部件包括換向閥(17)和蓄熱燒嘴(12)、(14),蓄熱燒嘴(12)、(14)通過換向閥(17)連接;立式鎂還原罐(15)是豎直放置在還原爐中的,安放在爐頂和爐底的還原罐安裝托圈(13)、(16)上,數(shù)量為2-100個;立式鎂還原罐包括上端蓋(1),上密封墊圈(2),水套(3),還原罐體(4),結晶器(5),擋火板(6),出鎂排渣耐熱管(7),套筒(8),底部密封圈(9),底部密封法蘭(10),罐底密封裝置(11);上端蓋(1)置于水套頂口;上密封墊圈(2)置于上端蓋和水套之間;水套(3)焊接在還原罐上部,作為還原罐的外延延伸出爐頂,呈圓筒型,座于爐頂托圈上;結晶器(4)置于水套內側,擋火板上部;擋火板(5)置于結晶器下部,還原罐體上部;還原罐體(6)豎直放置于還原爐內,其上端鑲嵌在爐頂內,并與水套焊接,通過水套延伸出爐頂,還原罐下部鑲嵌在爐底內,并與套筒焊接,通過套筒延伸出爐底;出鎂排渣耐熱管(7)置于擋火板下部,還原罐正中心;套筒(8)焊接在還原罐體的下部,并作為還原罐的外延延伸出爐底,座于爐底托圈上;底部密封圈(9)置于套筒和底部密封法蘭之間;底部密封法蘭(10)置于爐底;罐底密封裝置(11)置于爐底鋼結構上。
2、 根據(jù)權利要求l所述的一種高溫空氣低氧燃燒的立式金屬鎂還原爐,其特 征在于蓄熱燒嘴中裝有蓄熱介質,蓄熱介質為小球或者蜂窩體,小球直徑 8—50mm;蜂窩體孔徑0.5—10mm,壁厚0.5—5mm。
3、 根據(jù)權利要求l所述的一種高溫空氣低氧燃燒的立式金屬鎂還原爐,其特 征在于出鎂排渣耐熱管(7)壁面帶孔,孔徑小于鍛白球團半徑,下部出口采用液 壓密封。
專利摘要一種高溫空氣低氧燃燒的立式金屬鎂還原爐,屬于有色金屬生產(chǎn)領域,適用于硅熱法還原金屬鎂。其特征是還原爐由高溫空氣低氧燃燒系統(tǒng)、立式還原罐以及爐體組成。煤氣和助燃空氣經(jīng)過蓄熱換熱被預熱到1000℃左右,分別通過煤氣和空氣燒口噴入爐膛進行混合燃燒,實現(xiàn)高余熱回收率,低氮氧化物排放;還原罐垂直安裝,原料從上部加入,還原后的渣從下部排出,實現(xiàn)爐膛內部還原罐不需要支撐墻,以及還原罐的四面加熱。與傳統(tǒng)燃煤、燃氣臥式罐還原工藝相比,本實用新型具有高效節(jié)能、低氮氧化物排放、加熱均勻、還原時間短、裝出料方便,勞動環(huán)境好等優(yōu)點。
文檔編號F23C5/08GK201116834SQ20072017358
公開日2008年9月17日 申請日期2007年10月11日 優(yōu)先權日2007年10月11日
發(fā)明者飛 于, 于思靜, 馮俊小, 程奇伯 申請人:北京科技大學