CN101020967A - 蓄热式卧式金属镁还原炉 - Google Patents

Abstract

一种蓄热式卧式金属镁还原炉，包括炉体基础(1)、炉体钢结构(2)、炉膛(3)、炉顶(4)、炉墙(5)、蓄热烧嘴(6)、还原罐(7)、炉底(8)和管道系统(9)、换向阀(10)和仪表控制系统，其特征是：沿炉宽方向上的两端炉墙(5)的底部对应的布置有若干对双蓄热烧嘴(6)，在炉体两端基础上各安装一组换向阀(10)，每一换向阀(10)与蓄热室(11)和(12)的接口之间通过管道系统(9)连接，各个换向阀(10)通过仪表控制系统进行自动换向控制。具有燃烧方式独特、环保效果好、使用寿命长、燃烧效率高、节能环保、产品质量高、生产能力高、成本低、安全可靠、现场施工方便、保温效果好，密封性能好的优点。

Description

蓄热式卧式金属镁还原炉

技术领域

本发明涉及一种金属镁还原炉，尤其是涉及一种横罐式的蓄热式金属镁还原炉。

背景技术

传统金属镁还原炉一般采用返热加热还原罐的结构，这种结构的还原炉中的火焰和烟气翻过挡火墙进入炉膛，自上而下经过还原罐，很快的由过火孔排出炉膛排放到大气中，排烟温度高达1200℃左右，能源浪费严重。此外，传统的金属镁还原炉以原煤为燃料，燃烧效率低下，污染严重，而且这种燃烧方式导致炉膛内温度不均，燃烧温度控制不灵活，造成还原罐的使用寿命不均一，生产出的成品金属镁品质不高。

现有的金属镁还原炉炉内无用空间大，还原罐的支撑墙占据较大空间，影响热传导；炉体采用耐火砖砌筑，并直接排烟，热量损失巨大；炉膛内温度不均匀，对还原罐的烧损有较大差异，最终影响还原罐使用寿命，并且影响物料反应的均匀性；还原炉加热主要采用煤炭或发生炉煤气直接燃烧，燃料燃烧不充分，产生大量的有害气体和工业粉尘，污染环境。

发明内容

本发明是克服现有技术的不足，提供一种能耗低、炉内温度均一、燃烧方式独特、环保效果好、延长了还原罐的使用寿命、提高燃烧效率、降低了烟气的热量损失、提高生产能力、降低生产成本、安全可靠的蓄热式环保金属镁还原炉。

本发明通过如下方式实现：

一种蓄热式环保金属镁还原炉，由炉体基础、炉体钢结构、炉膛、炉顶、炉墙、蓄热烧嘴、还原罐、炉底和管道系统、仪表控制系统组成，其特征是：沿炉宽方向上的两端炉墙的底部对应的布置有若干对双蓄热烧嘴，从而在两端炉墙的下部各形成蓄热室，炉体两端基础上各安装一组换向阀，换向阀与控制系统连接，并通过管道系统蓄热室连接。

所述炉膛内的还原罐采用水平方式布置，进料、出渣均由侧边操作。

还原炉的运行方式为，左侧的蓄热烧嘴处于燃烧状态，参与燃烧的气体经过蓄热烧嘴中已蓄有热量的陶瓷小球，被加热后喷入炉内燃烧；高温烟气通过右侧蓄热烧嘴排到炉外，蓄热烧嘴中的陶瓷小球吸收流经它的烟气中的大部分显热；经过一个换向周期后，右侧的蓄热烧嘴工作在放热状态，加热流经它的气体，左侧蓄热烧嘴工作在吸热状态，吸收流经左侧蓄热体烟气中的显热。通过仪表控制系统不断的切换工作状态，左右两侧的蓄热烧嘴可以把烟气中的显热传递给参与燃烧的气体。

所述炉膛内的还原罐在炉体两侧对称布置，每侧上下两排罐，上排罐每支罐的水平位置都位于下排两支罐中间位置，两支还原罐间隔一定距离。

在沿炉宽方向上的两端炉墙上对应设置两对所述空气、煤气蓄热烧嘴。

在沿炉宽方向上的两端炉墙上设置两个用来点火烘炉和低温长明火的点火烧嘴，每个烧嘴设置一个单独的手动调节/切断阀门，可自由地调节/切断该烧嘴的气体流量阀门。

所述换向阀为二位三通换向阀，该换向阀组与所述空气、煤气蓄热烧嘴分别相应连接。

本发明有如下效果：

1)燃烧方式独特、环保效果好、延长了炉子的使用寿命：在传统燃烧中，燃料和空气是通过一个烧嘴喷入炉膛内的，燃料和空气有较好的掺混，混合可燃气体在炉膛内形成火焰，这种火焰燃烧在距喷口一定距离处有温度和热流量的高点。采用燃料和空气的掺混燃烧将造成火焰高温点温度太高，炉温不均，因此本发明蓄热式燃烧采用完全不同的燃烧组织方式，经过蓄热烧嘴预热后的高温空、煤气通过相隔一定距离的喷口分别喷入炉膛，避免火焰出现高温点，同时使燃烧反应区的氧含量一直保持在低水平，抑制NO_x污染物的产生，这种特殊的燃烧方式将炉膛整体作为一个反应器，燃料和空气的氧化反应遍及整个炉膛，没有传统燃烧方式所具有的可见火焰及其特有的火焰高温区，整个炉内温度十分均匀，这种燃烧方式彻底解决了高预热温度下燃烧所造成的高污染问题，同时，炉温均匀和消除局部高温改善了加热工艺，提高产品质量，延长了炉子的使用寿命。

2)提高燃烧效率、降低了烟气的热量损失、提高产品质量：本发明采用蓄热式燃烧方式，空煤气呈幕墙式喷入，然后充分混合进行燃烧，炉内温度十分均匀，燃料充分燃烧，有害气体大幅减少，且大大降低了排烟温度，由原来的1000℃以上降低到150℃以下，充分回收热量，并改善生产及周边环境，不仅提高燃烧的燃烧率，而且降低了烟气的热量损失，提高了产品的质量，延长了炉子的使用寿命。

3)还原罐使用寿命长：本发明的炉型采用全新的结构，两端蓄热式加热，幕墙式喷入燃烧，炉内温度的均匀性较传统的金属镁还原工艺大大提高，消除了局部高温点，延长了炉子和还原罐的使用寿命。

4)提高生产能力、降低成本：本发明提供的还原炉以热值为3400kcal/Nm³的发生炉煤气为燃料，并将空气、煤气双预热到900℃以上高温后，再喷入炉膛内进行燃烧，可在低氧下进行迅速燃烧，反应遍布整个炉膛，没有局部高温区。这样可使炉膛温度快速升高到反应温度，并稳定在工艺要求范围内，大量节约煤炭能源，因此不但可以提高镁还原炉的生产能力，而且降低成本。

5)安全可靠：本发明采用蓄热式烧嘴形式，煤气蓄热烧嘴和空气蓄热平行喷入炉内，使煤气和空气在炉膛之外没有相遇的可能性，减少了安全隐患；采用陶瓷小球为蓄热体，换向周期长，煤气浪费少，从而使烟气中的煤气含量低；采用了分散换向形式，故障点少，维护方便，炉内燃烧安全可靠。

6)本发明采用在两端炉墙上的双蓄热烧嘴进行供热，还原炉端墙在沿炉宽方向上设置六个供热点。还原炉设置两个点火烧嘴用来点火烘炉和低温长明火，每个烧嘴设置一个单独的手动调节/切断阀门，可自由地调节/切断该烧嘴的气体流量，同时也为在线维护提供方便。在煤气、空气总管路中设置一个电动调节阀门，可调节主管道的气体流量。煤气主管道上面设置一个煤气快切阀，保证煤气使用安全。

7)现场施工非常方便、保温效果好，密封性能好：本发明的蓄热烧嘴采用内置式，蓄热体放置在炉墙内部，每侧各两个煤气蓄热烧嘴、两个空气蓄热烧嘴，全炉共8个蓄热烧嘴，烧嘴与炉墙一体浇注，现场施工非常方便，烧嘴全部埋在炉墙内，保温效果好，密封性能好。

8)节能：本发明的炉体采用高保温材料，使保温阶段的热能耗降到最低，大大减少了由于炉体散热而损失的热量。采用蓄热式燃烧方式，排烟温度降低了1000℃左右，按加热装置热平衡计算，至少可以节约50％的燃料。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明蓄热式燃烧-左侧放热、右侧吸热原理图；

图3为本发明蓄热式燃烧-左侧吸热、右侧放热原理图。

具体实施方式

如图1所示：一种蓄热式环保金属镁还原炉，由炉体基础1、炉体钢结构2、炉膛3、炉顶4、炉墙5、蓄热烧嘴6和6′、还原罐7、炉底8和管道系统9、换向阀10和仪表控制系统组成。沿炉宽方向上的两端炉墙5的底部对应的布置有若干对双蓄热烧嘴6(6′)，在两端炉墙5的底部分别形成蓄热室11和12。在每一空气、煤气蓄热烧嘴6和6′的接口分别通过管道9与鼓风机16、煤气源(未图示)和烟囱1 5对应连接，在每一烧嘴6的连接管道9上各连接一个换向阀10，该换向阀10为一组空气和煤气的二位三通换向阀，其输出端与烟囱15连接，一个输入端与烧嘴6(6′)连接，另一个输入端与鼓风机16(或煤气源)连接。在图1中只图示了输入空气的一对烧嘴6(一端的烧嘴输入空气，另一端的烧嘴排烟)与一个换向阀10、鼓风机16以及烟囱15的连接结构，另外一对输入煤气的烧嘴6′(一端的烧嘴输入煤气，另一端的烧嘴排烟)的连接方式相同(未图示)。各个换向阀10与仪表控制系统(未图示)连接，以进行自动换向控制。炉膛3内的还原罐7采用水平方式布置，这样能够使进料、出渣均可在炉侧操作，使操作更加方便。还原罐7在炉体两侧对称布置，每侧上下两排罐，上排罐每支罐都位于下排两支罐中间位置，两支还原罐7间隔一定距离，各原罐7通过托罐砖墙17支撑固定。在沿炉宽方向上的两端炉墙5上还设置有两个用来点火烘炉和低温长明火的点火烧嘴14。在每个蓄热烧嘴6和点火烧嘴14的各连接管道上各设置一个单独的手动调节/切断阀门13，可自由地调节/切断该烧嘴的气体流量阀门。

如图2所示，左侧的蓄热烧嘴6处于燃烧状态，参与燃烧的气体经过蓄热烧嘴6的蓄热室11中已蓄有热量的陶瓷小球，被加热后喷入炉内燃烧；高温烟气通过右侧蓄热烧嘴6排到炉外，蓄热烧嘴6的蓄热室12中的陶瓷小球吸收流经它的烟气中的大部分显热。

图3是整个系统(换向阀10)换向后的工作状态，此时，右侧的蓄热烧嘴6工作在放热状态，加热流经它的气体，左侧蓄热烧嘴(6)工作在吸热状态，吸收流经左侧蓄热体烟气中的显热，通过换向系统不断的切换工作状态，左右两侧的蓄热烧嘴6可以把烟气中的显热传递给工作气体。

Claims (7)

1.一种蓄热式卧式金属镁还原炉，包括炉体基础(1)、炉体钢结构(2)、炉膛(3)、炉顶(4)、炉墙(5)、蓄热烧嘴(6)、还原罐(7)、炉底(8)和管道系统(9)、换向阀(10)和仪表控制系统，其特征是：沿炉宽方向上的两端炉墙(5)的底部对应的布置有若干对双蓄热烧嘴(6)，从而在两端炉墙(5)的下部分别形成蓄热室(11)和(12)；在炉体两端基础上各安装一组换向阀(10)，每一换向阀(10)与蓄热室(11)和(12)的接口之间通过管道系统(9)连接，各个换向阀(10)通过仪表控制系统进行自动换向控制。

2.如权利要求1所述的蓄热式卧式金属镁还原炉，其特征是：所述炉膛(3)内的还原罐(7)采用水平方式布置，进料、出渣均由还原罐(7)在炉外的唯一开口处操作。

3.如权利要求1或2所述的蓄热式卧式金属镁还原炉，其特征是：还原炉的运行方式为，左侧的蓄热烧嘴(6)处于燃烧状态，参与燃烧的气体经过蓄热烧嘴(6)中已蓄有热量的陶瓷小球，被加热后喷入炉内燃烧；高温烟气通过右侧蓄热烧嘴(6)排到炉外，蓄热烧嘴(6)中的陶瓷小球吸收流经它的烟气中的大部分显热；经过一个换向周期后，右侧的蓄热烧嘴(6)工作在放热状态，加热流经它的气体，左侧蓄热烧嘴(6)工作在吸热状态，吸收流经左侧蓄热体烟气中的显热。通过仪表控制系统(10)不断的切换工作状态，左右两侧的蓄热烧嘴(6)可以把烟气中的显热传递给参与燃烧的气体。

4.如权利要求1或2所述的蓄热式卧式金属镁还原炉，其特征是：所述炉膛(3)内的还原罐(7)在炉体两侧对称布置，每侧上下两排罐，上排罐每支罐的水平位置都位于下排两支罐中间位置，两支还原罐(7)间隔一定距离。

5.如权利要求1或2所述的蓄热式卧式金属镁还原炉，其特征是：在沿炉宽方向上的两端炉墙(5)上对应设置两对所述空气、煤气蓄热烧嘴(6)。

6.如权利要求1或2所述的蓄热式卧式金属镁还原炉，其特征是：在沿炉宽方向上的两端炉墙(5)上设置两个用来点火烘炉和低温长明火的点火烧嘴，每个烧嘴均设置一个单独的手动调节/切断阀门(13)，可自由地调节/切断该烧嘴的气体流量。

7.如权利要求1或2所述的蓄热式卧式金属镁还原炉，其特征是：所述换向阀为二位三通换向阀，该换向阀组与所述空气、煤气蓄热烧嘴(6)分别相应连接。

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