CN201116834Y - 一种高温空气低氧燃烧的立式镁还原炉 - Google Patents
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Abstract
一种高温空气低氧燃烧的立式金属镁还原炉，属于有色金属生产领域，适用于硅热法还原金属镁。其特征是还原炉由高温空气低氧燃烧系统、立式还原罐以及炉体组成。煤气和助燃空气经过蓄热换热被预热到1000℃左右，分别通过煤气和空气烧口喷入炉膛进行混合燃烧，实现高余热回收率，低氮氧化物排放；还原罐垂直安装，原料从上部加入，还原后的渣从下部排出，实现炉膛内部还原罐不需要支撑墙，以及还原罐的四面加热。与传统燃煤、燃气卧式罐还原工艺相比，本实用新型具有高效节能、低氮氧化物排放、加热均匀、还原时间短、装出料方便，劳动环境好等优点。
Description
技术领域：
本发明属于有色金属生产领域，特别涉及一种高温空气低氧燃烧的立式镁还原炉，适用于硅热法还原金属镁。
背景技术：
目前国内98％以上的企业都是采用硅热还原法炼镁，其方法是将回转窑或竖窑煅烧后的白云石和硅铁磨成细粉，按一定配比混合压成团块装入用耐热钢制成的还原罐内，在1200℃左右及抽真空至绝对压力为10～20pa范围内进行还原得到金属镁。还原罐平卧在炉膛中的，且只有一个开口，装、出料都必须通过这唯一通道；这种还原罐的结构以及布罐方式十分不便于进出料的操作，严重影响了生产效率；罐的上部很难装满球团，存在空闲区，降低了还原罐的利用率；还原罐安放在支撑墙上，该墙对加热还原罐十分不利，影响还原罐的传热；由于罐体水平放置，大量粉尘随镁蒸气凝结在结晶器上，粗镁的纯度较低；同时，现行的镁还原产业热损失十分严重，回转窑筒体散热、煅白、炉料的物理热和高温烟气的余热等庞大的热损失，直接导致了镁产业能源利用率低下、成本过高等问题；燃煤、炉料排放、烟气排放等也给环境带来严重污染。
发明内容：
本发明目的是要缩短装出料时间，强化传热效果，提高能源利用率，降低能耗，降低生产成本，减轻环境污染，缩短还原周期，提高还原罐利用率，提高粗镁纯度，提高炉子的生产率，延长还原罐的寿命。
一种高温空气低氧燃烧的立式金属镁还原炉，该还原炉包括高温空气燃烧系统，炉体18和立式镁还原罐15、还原罐安装托圈四个部分。
炉体18由耐火材料砌筑而成，呈长方体型，炉膛内部为自然空间，炉顶和炉底对称布置还原罐安装托圈13、16，炉体侧面或者端面安装高温空气低氧燃烧系统。高温空气低氧燃烧系统主要部件包括换向阀17和蓄热烧嘴12、14，蓄热烧嘴12、14通过换向阀17连接。
立式镁还原罐15是竖直放置在还原炉中的，安放在炉顶和炉底的还原罐安装托圈13、16上，数量为2-100个。立式镁还原罐包括：上端盖1，上密封垫圈2，水套3，还原罐体4，结晶器5，挡火板6，出镁排渣耐热管7，套筒8，底部密封圈9，底部密封法兰10，罐底密封装置11。
上端盖1置于水套顶口；上密封垫圈2置于上端盖和水套之间；水套3焊接在还原罐上部，作为还原罐的外延延伸出炉顶，呈圆筒型，座于炉顶托圈上；结晶器4置于水套内侧，挡火板上部；挡火板5置于结晶器下部，还原罐体上部；还原罐体6竖直放置于还原炉内，其上端镶嵌在炉顶内，并与水套焊接，通过水套延伸出炉顶，还原罐下部镶嵌在炉底内，并与套筒焊接，通过套筒延伸出炉底；出镁排渣耐热管7置于挡火板下部，还原罐正中心；该耐热管壁面带孔，孔径小于锻白球团半径；套筒8焊接在还原罐体的下部，并作为还原罐的外延延伸出炉底，座于炉底托圈上；底部密封圈9：置于套筒和底部密封法兰之间；底部密封法兰10置于炉底；罐底密封装置11置于炉底钢结构上。
本发明主要特征在于：
(1)通过高温空气低氧燃烧系统，可实现烟气与煤气和空气之间的高效换热，可以空气单蓄热换热，也可以空煤气双蓄热换热，预热温度只比炉温低150-200℃，排烟温度降到150℃以下；换向时间可根据工艺要求零活调整(0-500秒)；煤气与空气进入炉膛后首先与烟气混合，然后才相互混合燃烧，实现低氧燃烧(2-15％)，达到均匀炉温和减排氮氧化物的目的。
(2)还原罐是竖直放置在还原炉中的，安放在炉顶和炉底的托圈上，避免了卧式罐体在高温下的弯曲变形；减少了炉膛的支撑墙体，减少耐材消耗；避免了支撑墙体对罐体传热的遮蔽作用，加热均匀且速度加快，缩短还原时间；从炉顶装料，从炉底排渣，装出料快速方便，缩短了操作周期。
(3)该还原罐系统可以减少粗镁中的粉尘含量，可实现粗镁的分级结晶。
与传统燃煤、燃气卧式罐还原工艺相比，本发明具有高效节能、低氮氧化物排放、加热均匀、还原时间短、装出料方便，劳动环境好等优点。
附图说明
图1.是高温空气低氧燃烧的立式镁还原炉纵向剖面示意图。
图2.是立式还原罐的纵剖面示意图。
具体实施方式
实施本发明的还原炉和还原罐实例如附图1和附图2所示。
高温空气低氧燃烧系统包括换向阀17和蓄热烧嘴12、14，蓄热烧嘴中装有蓄热介质(小球-直径8-50mm；或者蜂窝体---孔径0.5---10mm，壁厚0.5-5mm)。在图1所示情况下，空气通过右侧蓄热烧嘴14，吸收蓄热介质的热量后进入炉膛实现高温空气燃烧，而炉膛废气在引风机的抽吸下经由左侧蓄热箱体排出，高温废气在经过蓄热烧嘴12时把热量传递给蓄热介质，半个周期后，换向阀工作，空气改由经过左侧蓄热烧嘴12，吸收左侧蓄热介质的热量后进入炉膛燃烧，而废气则在引风机的抽吸下经过右侧蓄热烧嘴，把热量传递给蓄热介质后排出，再经过半个周期后，换向阀再次工作，周而复始。
还原罐是竖直放置在还原炉中的，安放在炉顶和炉底的托圈上，避免了卧式罐体在高温下的弯曲变形；减少了炉膛的支撑墙体，减少耐材消耗；避免了支撑墙体对罐体传热的遮蔽作用，加热均匀且速度加快，缩短还原时间；从炉顶装料，从炉底排渣，装出料快速方便，缩短了操作周期。
立式还原罐的各组成部件的位置及作用：
上端盖1：置于水套顶口，装料时打开上端盖，装料后上端盖盖在水套上，并用上密封垫圈密封；
上密封垫圈2：置于上端盖和水套之间，在抽真空时，大气压力作用在上端盖上，使得上端盖压紧垫圈，达到密封效果；
水套3：焊接在还原罐上部，作为还原罐的外延延伸出炉顶，呈圆筒型，座于炉顶托圈上；
结晶器4：置于水套内侧，挡火板上部；
挡火板5：置于结晶器下部，还原罐体上部；
还原罐体6：还原罐体竖直放置于还原炉内，其上端镶嵌在炉顶内，并与水套焊接，通过水套延伸出炉顶，还原罐下部镶嵌在炉底内，并与套筒焊接，通过套筒延伸出炉底；
出镁排渣耐热管7；置于挡火板下部，还原罐正中心。该耐热管壁面带孔，孔径小于锻白球团半径，在金属镁还原过程中，为镁蒸汽提供到达结晶器的通道，排渣时，打开上端盖和下端盖，搅动耐热管排除炉渣；
套筒8：焊接在还原罐体的下部，并作为还原罐的外延延伸出炉底，座于炉底托圈上；
底部密封圈9：置于套筒和底部密封法兰之间，通过大气压力压紧密封圈达到密封效果；
底部密封法兰10：置于炉底，在还原反应过程中，和底部密封圈共同密封还原罐的下部，还原反应结束后，由液压或者机械机构打开法兰排渣；
罐底密封装置11：置于炉底钢结构上，采用液压或者机械法密封，实现机械化自动化操作。
Claims (3)
1、一种高温空气低氧燃烧的立式金属镁还原炉，其特征是还原炉包括高温空气燃烧系统、炉体(18)和立式镁还原罐(15)、还原罐安装托圈四个部分；
炉体(18)由耐火材料砌筑而成，呈长方体型，炉膛内部为自然空间，炉顶和炉底对称布置还原罐安装托圈(13)、(16)，炉体侧面或者端面安装高温空气低氧燃烧系统；高温空气低氧燃烧系统主要部件包括换向阀(17)和蓄热烧嘴(12)、(14)，蓄热烧嘴(12)、(14)通过换向阀(17)连接；
立式镁还原罐(15)是竖直放置在还原炉中的，安放在炉顶和炉底的还原罐安装托圈(13)、(16)上，数量为2-100个；立式镁还原罐包括：上端盖(1)，上密封垫圈(2)，水套(3)，还原罐体(4)，结晶器(5)，挡火板(6)，出镁排渣耐热管(7)，套筒(8)，底部密封圈(9)，底部密封法兰(10)，罐底密封装置(11)；
上端盖(1)置于水套顶口；上密封垫圈(2)置于上端盖和水套之间；水套(3)焊接在还原罐上部，作为还原罐的外延延伸出炉顶，呈圆筒型，座于炉顶托圈上；结晶器(4)置于水套内侧，挡火板上部；挡火板(5)置于结晶器下部，还原罐体上部；还原罐体(6)竖直放置于还原炉内，其上端镶嵌在炉顶内，并与水套焊接，通过水套延伸出炉顶，还原罐下部镶嵌在炉底内，并与套筒焊接，通过套筒延伸出炉底；出镁排渣耐热管(7)置于挡火板下部，还原罐正中心；套筒(8)焊接在还原罐体的下部，并作为还原罐的外延延伸出炉底，座于炉底托圈上；底部密封圈(9)置于套筒和底部密封法兰之间；底部密封法兰(10)置于炉底；罐底密封装置(11)置于炉底钢结构上。
2、根据权利要求1所述的一种高温空气低氧燃烧的立式金属镁还原炉，其特征在于蓄热烧嘴中装有蓄热介质，蓄热介质为小球或者蜂窝体，小球直径8-50mm；蜂窝体孔径0.5---10mm，壁厚0.5-5mm。
3、根据权利要求1所述的一种高温空气低氧燃烧的立式金属镁还原炉，其特征在于出镁排渣耐热管(7)壁面带孔，孔径小于锻白球团半径，下部出口采用液压密封。
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| CN102235817A (zh) * | 2010-04-30 | 2011-11-09 | 于思静 | 一种蓄热式竖式还原炉 |
| CN104215078A (zh) * | 2014-08-29 | 2014-12-17 | 东北大学 | 一种带有余热回收装置的镁熔坨生产工艺及设备 |
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