CN101337673A - 一种能回收冶炼废气的碳化硅冶炼炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能将冶炼废气回收的碳化硅冶炼炉，解决了传统的冶炼炉结构生产过程中产生的能燃烧的废气直接顺炉体缝隙排出在炉表燃烧，没有回收利用，造成能源极大浪费的缺点，采用在炉体两侧设不透气炉墙，炉墙与炉头、炉底组成直槽形，其上设置炉盖，炉头、炉底、炉墙、炉盖形成炉体内部密闭空间，并设置多个集气管连通炉体内外，达到收集、排出、利用冶炼废气的目的。本发明制造简单，回收废气效果明显，有效利用了能源，降低了冶炼生产成本。

Description

一种能回收冶炼废气的碳化硅冶炼炉

技术领域

本发明属于碳化硅冶炼技术领域，涉及到一种能将冶炼废气回收的碳化硅冶炼炉。

背景技术

人造碳化硅的工业化生产，已有110多年历史，是由美国人艾奇逊创造发明的，到现在人们仍然都用着艾奇逊炉和方法进行工业生产，只是炉子加大了许多，机械化水平也有所提高。但是，冶炼碳化硅所生成的大量废气，仍然采用炉表点燃的方法将其燃烧掉，不但造成大气污染，而且浪费了大量的能源。到目前为止，有关资料中只简单介绍了国外有可能采用的几种废气的处理方法，但没有相关技术方案的报道。中国专利CN1212183公开了一种冶炼碳化硅的炉气回收装置，用一个能罩住冶炼炉的炉罩，封闭冶炼炉，在炉罩上设置出口，将废气引出。这种装置体积庞大，制造成本很高，且只能在小型碳化硅冶炼炉上使用，无法在中型或大型碳化硅冶炼炉上使用。

目前，碳化硅冶炼主要是用直槽型电阻炉和U型电阻炉生产，这两种炉型都称之为艾奇逊炉。这种冶炼电阻炉有供电系统、母线、电极、炉头和透气的活动炉墙及炉底组成。炉内装有石墨炉心和按一定碳硅比混合的反应料及保温乏料。石墨炉心是用来为冶炼反应提供能量的发热电阻。石墨炉心的有效长度(也是冶炼炉的有效长度)是有单位炉长负荷(千瓦/米)决定的，即 $W_L=\sqrt{P/L};$ W_L是单位炉长负荷，P是炉用功率(即冶炼炉平均功率)，L是石墨炉心有效长度(冶炼炉有效长度)。W_L的取值一般为20P左右，装好的冶炼炉在送电后尽可能快的将冶炼功率提高到最高，并保持恒功率送电冶炼，只到送够规定的总电量，然后停炉进入下一个工序。这种传统的冶炼炉结构，生产过程中产生的能燃烧的废气直接顺炉体缝隙排出在炉表燃烧，没有回收利用，造成能源的极大浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足和缺点，提供一种能将冶炼废气回收的碳化硅冶炼炉

本发明的技术方案是：

一种能回收冶炼废气的碳化硅冶炼炉，炉体由炉头、炉底、电极组成，炉体两侧设炉墙，炉墙为不透气炉墙，炉墙与炉头、炉底组成直槽形，其上设置炉盖，炉头、炉底、炉墙、炉盖形成炉体内部密闭空间，设置多个集气管连通炉体内外。

所述炉墙内侧设内炉墙，内炉墙为透气炉墙，炉墙和内炉墙之间留有空间，形成集气室。

所述炉墙内侧设有透气的隔热层。

所述内炉墙内侧设有透气的隔热层。

所述炉底由透气的内炉底和不透气的外炉底构成，内炉底和外炉底之间留有空间，形成气道，气道与集气室相通。

所述集气管设置于炉墙上，炉墙外侧设有集气总管，多个集气管汇集到集气总管，之间设阀门。

所述集气管汇集口处连接过渡连接管，过渡连接管接集气总管。

所述隔热层由多块可移动的隔热层组成，每块隔热层的宽度在0.5-5米之间。

所述炉墙和炉头顶部设置环形槽。

所述炉盖由石棉布层构成内层、帆布层构成中间层、防雨布或塑料布构成外层。

本发明有如下优点：

1、采用带有集气管道并且不透气的炉墙和带有气体通道的炉底及带有支撑架和布料等组成一体的炉盖，可使碳化硅冶炼炉结晶筒四周在冶炼时产生的废气，通过集气管道汇聚在一起被引出冶炼炉，并且加以回收利用，避免了CO气体对车间职工造成的危害，又改变了冶炼废气在炉表燃烧给设备造成的损坏，同时达到冶炼碳化硅产品不产生CO等有害气体的效果，减少空气污染，保护了环境。另外，废气可用来发电，节约了能源。

2、阀门可设置成防爆电动阀门，可将集气过程和集气系统实现自动化，可使冶炼炉表气压及时进行调整和控制，达到安全生产的目的。

3、采用将冶炼炉盖制成许多小炉盖，冶炼时再将其组合的方案，可以使冶炼炉大型化，便于装炉，出炉，冷却等其它工序的进行，达到循环作业目的。

附图说明

图1、2、3为本发明冶炼炉炉体内部截面示意图。

图4为本发明冶炼炉炉盖截面结构示意图。

图5、6、7为与图1、2、3对应的冶炼炉炉体俯视结构示意图。

图8为本发明另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1、4、5所示，该碳化硅冶炼炉，炉体由炉头1、炉底2、电极3组成，炉体两侧设置不透气炉墙9，炉墙9与炉头1、炉底2组成直槽形，其上设置炉盖16，炉盖16由石棉布层23构成内层、帆布层24构成中间层、防雨布或塑料布25构成外层，内、中、外三层固定在支撑架26上，形成一个长方形的盖子，刚好盖在炉体上，炉盖16上部设置透气阀18。

炉墙9和炉头1顶部设置环形槽17，如图5俯视图所示，炉盖16盖在炉体上，边沿刚好放入环形槽17，用石英砂粉、碳酸钙粉、滑石粉、石膏粉或其混合粉细粉耐火材料填入环形槽17封盖住炉盖16的边沿。炉头1、炉底2、炉墙9、炉盖16形成炉体内部密闭空间，多个集气管12设置于炉墙9上，连通炉体内部空间和外部空间，炉墙9外侧设有集气总管15，所有的集气管12出口汇集到集气总管15，汇集口13与集气总管15间连接过渡连接管4，之间的连接管5上设阀门14用以控制开闭。过渡连接管4可以方便拆卸，炉墙9也可以设成多段，以方便炉墙9和集气管12的拆装。集气管12的设置数量根据炉长，炉体越长，数量越多，应当足以快速充分的排出内部冶炼产生的废气为宜。

反应料6、保温乏料7装入炉体内，盖好炉盖16，密闭炉体，送电冶炼，炉体内冶炼反应会产生大量的一氧化碳废气，一氧化碳可燃烧，可作为燃料回收利用。产生的一氧化碳气体通过集气管12送到炉体外部的集气总管15，总管道15上设有阀门22，之后与风机相接，风机出口与储气罐或其它用气系统相连接，达到收集或直接利用冶炼碳化硅产生的废气的目的。

实施例二：

如图2、4、6所示，该碳化硅冶炼炉，炉体由炉头1、炉底2、电极3组成，炉体两侧设置不透气炉墙9，炉墙9内侧设有透气的隔热层11，如图6俯视图所示，隔热层11由多块隔热层组成，块数根据炉长可调，每块长度3米，每块隔热层可移动，目的是方便拆装，每块隔热层的宽度在0.5米，目的是隔开反应空间的热量，避免热量的损失和对炉墙及外部管道的热辐射。

炉墙9与炉头1、炉底2组成直槽形，其上设置炉盖16，炉盖16由石棉布层23构成内层、帆布层24构成中间层、防雨布或塑料布25构成外层，内、中、外三层固定在支撑架26上，形成一个长方形的盖子，刚好盖在炉体上，炉盖16上部设置透气阀18。

炉墙9和炉头1顶部设置环形槽17，如图6俯视图所示，炉盖16盖在炉体上，边沿刚好放入环形槽17，用石英砂粉、碳酸钙粉、滑石粉、石膏粉或其混合粉细粉耐火材料填入环形槽17封盖住炉盖16的边沿。炉头1、炉底2、炉墙9、炉盖16形成炉体内部密闭空间，多个集气管12设置于炉墙9上，连通炉体内部空间和外部空间，炉墙9外侧设有集气总管15，所有的集气管12出口通过汇集口13汇集到集气总管15，之间设阀门14用以控制开闭。集气管12的设置数量根据炉长，炉体越长，数量越多，应当足以快速充分的排出内部冶炼产生的废气为宜。

反应料6、保温乏料7装入炉体内，盖好炉盖16，密闭炉体，送电冶炼，炉体内冶炼反应会产生大量的一氧化碳废气，一氧化碳可燃烧，可作为燃料回收利用。由于隔热层11透气，炉体内部冶炼产生的一氧化碳气体透过隔热层11通过集气管12送到炉体外部的集气总管15，总管道15上设有阀门22，之后与风机相接，风机出口与储气罐或其它用气系统相连接，达到收集或直接利用冶炼碳化硅产生的废气的目的。

实施例三：

如图3、4、7所示，该碳化硅冶炼炉，炉体由炉头1、炉底2、电极3组成，炉体两侧设置不透气炉墙9，炉墙9内侧设内炉墙8，内炉墙8为透气炉墙，炉墙9和内炉墙8之间留有空间，形成集气室10。内炉墙8内侧设有透气的隔热层11，如图7俯视图所示，隔热层11由多块隔热层组成，块数根据炉长可调，每块长度2米，每块隔热层可移动，目的是方便拆装，每块隔热层的宽度在3米，目的是隔开反应空间的热量，避免热量的损失和对炉墙及外部管道的热辐射。炉底2由透气的内炉底19和不透气的外炉底20构成，内炉底19和外炉底20之间留有空间，形成气道21，气道21与集气室10相通。

炉墙9与炉头1、炉底2组成直槽形，其上设置炉盖16，炉盖16由石棉布层23构成内层、帆布层24构成中间层、防雨布或塑料布25构成外层，内、中、外三层固定在支撑架26上，形成一个长方形的盖子，刚好盖在炉体上，炉盖16上部设置透气阀18。

炉墙9和炉头1顶部设置环形槽17，如图7俯视图所示，炉盖16盖在炉体上，边沿刚好放入环形槽17，用石英砂粉、碳酸钙粉、滑石粉、石膏粉或其混合粉细粉耐火材料填入环形槽17封盖住炉盖16的边沿。炉头1、炉底2、炉墙9、炉盖16形成炉体内部密闭空间，多个集气管12设置于炉墙9上，连通炉体内部空间和外部空间，炉墙9外侧设有集气总管15，所有的集气管12出口通过汇集口13汇集到集气总管15，之间设阀门14用以控制开闭。集气管12的设置数量根据炉长，炉体越长，数量越多，应当足以快速充分的排出内部冶炼产生的废气为宜。

反应料6、保温乏料7装入炉体内，盖好炉盖16，密闭炉体，送电冶炼，炉体内冶炼反应会产生大量的一氧化碳废气，一氧化碳可燃烧，可作为燃料回收利用。由于隔热层11、内炉墙8、内炉底19透气，炉体内部冶炼产生的一氧化碳气体透过隔热层11、内炉墙8、内炉底19汇集到集气室10、气道21中，直接通过集气管12输送到炉体外部的集气总管15，总管道15上设有阀门22，之后与风机相接，风机出口与储气罐或其它用气系统相连接，达到收集或直接利用冶炼碳化硅产生的废气的目的。

实施例三中隔热层11的宽度亦可为5米，达到更好的隔热效果，实现本发明的另一实施方式。实施例二、三中隔热层的长度不限于3米和2米，以方便拆卸为宜。由于不同的冶炼炉炉长不同，30米、40米甚至50米以上的冶炼炉都在实践中有制造，隔热层的块数根据炉长配置。

所有实施例中，炉盖16可分隔成若干小炉盖，方便安装和拆卸，小炉盖之间对应的内、中、外三层分别由拉链连接并密封好，构成整体炉盖16。

所有实施例中，集气管接入炉体内部的方式不限于通过炉墙一种形式。如图8所示，将集气管12直接从炉底2穿过，连通炉体内外空间，也是本发明实施例的另一种方式。

本发明的实施例不限于上述几种，任何依据本发明技术方案及具体实施方式的方案组合所构成的实施例，都用于支持本发明，落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种能回收冶炼废气的碳化硅冶炼炉，炉体由炉头(1)、炉底(2)、电极(3)组成，其特征在于炉体两侧设炉墙(9)，炉墙(9)为不透气炉墙，炉墙(9)与炉头(1)、炉底(2)组成直槽形，其上设置炉盖(16)，炉头(1)、炉底(2)、炉墙(9)、炉盖(16)形成炉体内部密闭空间，设置多个集气管(12)连通炉体内外。

2、如权利要求1所述的能回收冶炼废气的碳化硅冶炼炉，其特征在于炉墙(9)内侧设内炉墙(8)，内炉墙(8)为透气炉墙，炉墙(9)和内炉墙(8)之间留有空间，形成集气室(10)。

3、如权利要求1所述的能回收冶炼废气的碳化硅冶炼炉，其特征在于炉墙(9)内侧设有透气的隔热层(11)。

4、如权利要求2所述的能回收冶炼废气的碳化硅冶炼炉，其特征在于内炉墙(8)内侧设有透气的隔热层(11)。

5、如权利要求2所述的能回收冶炼废气的碳化硅冶炼炉，其特征在于炉底(2)由透气的内炉底(19)和不透气的外炉底(20)构成，内炉底(19)和外炉底(20)之间留有空间，形成气道(21)，气道(21)与集气室(10)相通。

6、如权利要求1、2或3所述的能回收冶炼废气的碳化硅冶炼炉，其特征在于集气管(12)设置于炉墙(9)上，炉墙(9)外侧设有集气总管(15)，多个集气管(12)汇集到集气总管(15)，之间设阀门(14)。

7、如权利要求

所述的能回收冶炼废气的碳化硅冶炼炉，其特征在于集气管(12)汇集口处连接过渡连接管(4)，过渡连接管(4)接集气总管(15)。

8、如权利要求3或4所述的能回收冶炼废气的碳化硅冶炼炉，其特征在于所述的隔热层(11)由多块可移动的隔热层组成，每块隔热层的宽度在0.5-5米之间。

9、如权利要求1所述的能回收冶炼废气的碳化硅冶炼炉，其特征在于所述的炉墙(9)和炉头(1)顶部设置环形槽(17)。

10、如权利要求1所述的能回收冶炼废气的碳化硅冶炼炉，其特征在于所述的炉盖(16)由石棉布层(23)构成内层、帆布层(24)构成中间层、防雨布或塑料布(25)构成外层。

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