CN101451197A - 直立旋转式锌雨冷凝器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直立旋转式锌雨冷凝器，它在密封的锌雨冷凝器内部垂直安装数个并排排列的转子叶轮飞溅式锌雨冷凝器。属冶炼设备领域。其特征在于在锌雨冷凝器密封炉膛内垂直安装有至少两个转子叶轮，转子叶轮上装有石墨叶轮的一端伸入密封炉膛底部锌液池中，转子叶轮装有皮带轮的另一端位于锌雨冷凝器密封炉膛外部上方。锌雨冷凝器密封状炉膛为长方形形状，密封状炉膛内底部为锌液池，密封状炉膛外周壁有一圈锌液池外循环出料槽，锌液池外循环出料槽与密封状炉膛内的锌液池相通，锌液池底部放置有数根冷却循环管。转子叶轮由铸铁支架、石墨套管，上部主轴、下部主轴、石墨叶轮和皮带轮构成。本装置具有结构简单，安装方便，操作安全，生产加工成本低，解决了电炉炼锌工艺的瓶颈，为大型炼锌电炉生产奠定了基础。

Description

直立旋转式锌雨冷凝器

技术领域：本发明涉及一种在密封的锌雨冷凝器内部垂直安装数个并排排列的转子叶轮飞溅式锌雨冷凝器。属冶炼设备领域。

背景技术：锌的冶炼方法一般可分为两大类：一类为火法炼锌，另一类为湿法炼锌。火法炼锌：冶炼锌的第一步必须对硫化锌精矿进行焙烧，所得到的不含硫的焙烧矿与碳质还原剂混合，加热到1100℃左右时，锌被还原出来。锌的沸点为907℃，故锌成气态被引入冷凝器内冷凝为液体锌，再铸锭成产品。火法炼锌中有蒸馏法，鼓风炉法，电热法。电热法炼锌的特点是利用电能直接加热炉料，还原出的锌呈气态随烟气经冷凝成锌，电热法炼锌又分为两种：一种为电阻炉，又称为电热竖罐；另一种为电弧电阻炉，电炉炼锌即属于后一种。

锌雨冷凝器是电炉炼锌的重要组成部分。锌雨冷凝器的基本任务有如下三个：(1)电炉产生的锌蒸气和一氧化碳混合气体在适合于锌蒸气冷凝的最好速度下迅速发散其热量，降低气体温度；(2)使混合气体中的锌蒸气能最大限度地冷凝为液体锌；(3)使混合气体中所含的锌蒸气达到最大限度的回收，以保持最高的直收率和实收率。

现有锌雨冷凝器中的转子叶轮只有一个，而且都是倾斜式安装。工作时锌雨冷凝器中的转子叶轮与锌液面呈45°夹角，转子叶轮高速传动扬起一层锌雨帘，让溢起或者扬起的液态锌雨帘充分与蒸气状态的锌炉气接触，尽快将汽态蒸气锌变为锌雨(液态金属锌)，落入冷凝器中腔.但这些锌雨冷凝器只能安装一个转子叶轮，若要提高冷却效率和冷凝器的单产量，只能靠增加锌雨冷凝器的数量，这会造成整体冷凝室结构复杂，内容容易被堵塞，影响出锌产量和直收率；另一方面，因转子叶轮在倾斜状态下转动时，叶片重心点在不停变化，导致整根倾斜式安装的转子轴转动时平稳性差，且转子叶轮安装难度大。工作时转子叶轮实际只有两片浸入到锌液中，高速转动转子叶轮扬起的锌雨帘，只有一半能与含有锌蒸气的炉气接触，另一半不能与锌雨接触，其冷凝效率低，最终影响生产粗锌的产量。这类单台电炉生产粗锌量，最大的也仅能年产5000吨粗锌。

发明内容：本发明的目的在克服上述现有技术的不足，发明一种将锌雨冷凝器中的转子叶轮垂直安装在密封锌雨冷凝器内部，让转子叶轮工作时更平稳，转子叶轮安装和拆卸都方便，冷凝效率高，可在一个密封锌雨冷凝器内同时装多个转子叶轮，每个转子叶轮都各自分别转动，相互不存在影响的直立旋转式锌雨冷凝器。

本发明直立旋转式锌雨冷凝器的结构是：锌雨冷凝器密封状炉膛一端与火法电炉的锌蒸汽出气口相接，另一端与冷凝塔相接，皮带轮与电动机之间通过三角皮带传输动力，其特征在于在锌雨冷凝器密封炉膛内垂直安装有至少两个转子叶轮，转子叶轮上装有石墨叶轮的一端伸入密封炉膛底部锌液池中，转子叶轮装有皮带轮的另一端位于锌雨冷凝器密封炉膛外部上方。

锌雨冷凝器密封状炉膛为长方形形状，密封状炉膛内底部为锌液池，密封状炉膛底部锌液池中各个转子叶轮之间位置有桥式挡墙，密封状炉膛外周壁有一圈锌液池外循环出料槽，锌液池外循环出料槽与密封状炉膛内的锌液池相通，锌液池底部放置有数根冷却循环管。

转子叶轮由铸铁支架、石墨套管，上部主轴、下部主轴、石墨叶轮和皮带轮构成，铸铁支架上部装有上部主轴，上部主轴端头装有皮带轮，铸铁支架下部装下部主轴，下部主轴端头装有石墨叶轮，下部主轴上套接有石墨套管，上部主轴与下部主轴在铸铁支架位置通过销活动连接。

石墨叶轮内孔有两个台阶，两个台阶的内孔壁上有螺纹，内孔壁上的上台阶螺纹与石墨套管连接，内孔壁上的上台阶螺纹与与下部主轴连接，石墨叶轮外壁有三个伸出的叶轮片。

石墨叶轮外壁的叶轮片相对于石墨叶轮轴呈35°—60°斜角，每个叶轮片伸出部位呈凹形弧状。

锌雨冷凝器密封状炉膛内最好在相同间隔位置，串联放置3个转子叶轮，每个转子叶轮通过三角皮带与一个电动机连接。

工作原理：本发明直立旋转式锌雨冷凝器为密封状炉膛为长方形形状，密封状炉膛(1)一端与火法电炉的锌蒸汽出气口(4)相接，另一端与冷凝塔(5)相接，皮带轮(63)与电动机(3)之间通过三角皮带(7)传输动力。电炉中的锌蒸气通过锌蒸汽出气口(4)通道进入密封状炉膛(1)，密封状炉膛(1)外周壁有一圈锌液池外循环出料槽，锌液池外循环出料槽与密封状炉膛内的锌液池(2)相通，锌液池(2)底部放置有数根水冷却循环管。工作时锌液池(2)装有融化的锌液，转子叶轮(6)垂直安装在锌液池(2)上部，每个转子叶轮(6)一半沉入锌液中，转子叶轮(6)在电机的高速传动下扬起锌雨，转子叶轮(6)连续不断地把液态锌在冷凝器密封状炉膛内扬起飞溅，锌液碰及密封状炉膛顶盖便以锌雨状折回形成锌雨，当炉气中的锌蒸气通过锌雨时即以锌雨为核在迅速冷凝，因而锌蒸气可快速地冷凝为液态锌聚集落入锌液池(2)。

本发明将转子叶轮(6)垂直安装在锌液池(2)的上部，垂直安装的转子叶轮(6)在高速转动时重心始终保持在轴线上，因此无论石墨叶轮(62)是单数叶轮还是双数叶轮，工作时都整根转子叶轮(6)不会左右摆动，从而实现转子叶轮(6)高速转动，提高冷却效率，此外垂直安装的转子叶轮(6)利于装卸，减少转子叶轮(6)安装和拆卸时调整困难，对处理含锌浓度较低(10％-50％)的炉气具有良好效果。

本发明直立旋转式锌雨冷凝器具有优点如下：1、该转子叶轮垂直直立安装，转子叶轮全部浸没在锌液中，转动时受力均匀，扬起的锌雨呈倒伞状，扬锌量大。该转子可以分三级布置。2、锌雨分布均匀，与炉气接触面广，冷凝效果好。3、冷凝效果大大提高，有效的降低了产品中的含铅。4、改善了劳动条件，增加了回收率。5、同比倾斜式转子直收率提高了两个点，回收率相应提高三个点，产品合格率达到98.9％，解决了电炉炼锌工艺的瓶颈问题，为大型炼锌电炉生产奠定了基础。

附图说明：下面结合附图所示实施例，对结构作进一步说明，但本发明保护范围不限实施例。

图1为本发明直立旋转式锌雨冷凝器的结构示意图。

图2为图1所示本发明直立旋转式锌雨冷凝器的俯视图。

图3为本发明直立旋转式锌雨冷凝器中转子叶轮(6)部件的结构示意图。

图4为本发明直立旋转式锌雨冷凝器中石墨叶轮(62)部件立体图。

图5为图5所示B-B方向剖视图。

图中：1—锌雨冷凝器密封炉膛；11—桥式挡墙；2—锌液池；3—电动机；4—锌蒸汽出气口；5—冷凝塔；6—转子叶轮；61—铸铁支架；62—石墨叶轮；621—台阶；622—螺纹；623—叶轮片；63—皮带轮；64—石墨套管；65—上部主轴；66—下部主轴；7—三角皮带。

具体实施方式：本发明直立旋转式锌雨冷凝器使用时是一个密闭炉膛1。密闭炉膛1内部全部使用密度大、抗磨性好、有足够强度的耐火砖，如铝铬砖等砌筑；密闭炉膛外部砌一层保温砖，最外是一层钢板制成的水套外壳。保温砖与钢板外壳之间衬一层石棉板或硅酸铝纤维毡。为防止锌液漏出，砖的灰缝应保持小于等于2mm。为防止外壳钢板变形，常增加槽钢或角钢等作为加强筋。锌雨冷凝器密封状炉膛1内底部为锌液池2，靠冷凝器1进口端有一挡墙，锌蒸气从该挡墙下部导入密封状炉膛1内的冷凝室。在冷凝室的内部有一隔墙又称挡灰墙。将冷凝室分为前室和后室两部分，其作用在于挡住后室中浮于锌液面的锌灰流入前室内，以防磨损转子叶轮6。而两室的液体锌则可从密闭炉膛1侧墙下经过侧旁设置的锌液池2流至冷凝后室。液体锌的循环方式为前室→锌液池→后室→转子叶轮→前室，又称为外循环。冷凝器密封状炉膛1外周壁有一圈锌液池外循环出料槽，侧旁设置的锌液池外循环出料槽作用大致有两种：一是放入U形冷却管冷却锌液，使锌液保持一定的温度；二是放出锌液铸锭。该锌液池外循环出料槽设有一个或者多个放锌溜槽(又称出锌口)，锌液池外循环出料槽中锌溜槽(出锌口)的高度决定于液锌池中锌液面的高度。锌溜槽高度主要是保持该锌液池2内锌的的液面平稳，放锌适宜。从锌液锌溜槽(又称出锌口)可以就定时或连续地放出并铸锭。

本发明冷凝器所用转子叶轮6中的上部主轴65通过三角皮带7与电动机3相连。下部主轴66穿过一个比下部主轴轴外径稍大的石墨套管64堵芯中心孔(起着轴承的作用)。石墨叶轮62则安装在下部主轴66末端端头。石墨套管64堵芯是用四个螺丝在内表面紧扭在一个铸铁支架61圆盘上。圆盘与石墨套管64堵芯之间敷上石棉绝热板，在石墨套管64堵芯与圆盘连接处有一凹槽，嵌入石棉绳，圆盘又用角钢与传动滚珠轴承套座连接在一起，然后用耐火泥将露铁部分抹上，防止锌液侵蚀。

从横截面看，石墨叶轮62外壁有三个对称分布的叶轮片623。每个叶轮片623伸出的一段距离，每伸出叶轮片623相对于石墨叶轮62轴有一个35°—60°斜角边，每个叶轮片623伸出部位的中部呈凹弧形状。凹弧形状有利于让锌液扬起。

锌液池2底部的桥式挡墙11作用是：如果三个石墨叶轮62中的一个石墨叶轮62在高速转动状态下突然从下部主轴66连接处脱落后，两侧的桥式挡墙11能将脱落后的石墨叶轮62挡住，防止脱落后的石墨叶轮62打中侧边正在高速转动的其余两个石墨叶轮62，避免造成锌雨冷凝器整体无冷却、减少停产检修现象发生。

Claims (6)

1、一种直立旋转式锌雨冷凝器，锌雨冷凝器密封状炉膛一端与火法电炉的锌蒸汽出气口(4)相接，另一端与冷凝塔(5)相接，皮带轮(63)与电动机(3)之间通过三角皮带(7)传输动力，其特征在于在锌雨冷凝器密封炉膛(1)内垂直安装有至少两个转子叶轮(6)，转子叶轮(6)上装有石墨叶轮(62)的一端伸入密封炉膛底部锌液池(2)中，转子叶轮(6)装有皮带轮(63)的另一端位于锌雨冷凝器密封炉膛(1)外部上方。

2、根据权利要求1所述的直立旋转式锌雨冷凝器，其特征在于锌雨冷凝器密封状炉膛为长方形形状，密封状炉膛(1)内底部为锌液池(2)，密封状炉膛底部锌液池(2)中各个转子叶轮(6)之间位置有桥式挡墙(11)，密封状炉膛(1)外周壁有一圈锌液池外循环出料槽，锌液池外循环出料槽与密封状炉膛内的锌液池(2)相通，锌液池(2)底部放置有数根冷却循环管。

3、根据权利要求1或2所述的直立旋转式锌雨冷凝器，其特征在于转子叶轮(6)由铸铁支架(61)、石墨套管(64)，上部主轴(15)、下部主轴(16)、石墨叶轮(62)和皮带轮(63)构成，铸铁支架(61)上部装有上部主轴(15)，上部主轴(15)端头装有皮带轮(63)，铸铁支架(61)下部装下部主轴(16)，下部主轴(16)端头装有石墨叶轮(62)，下部主轴(16)上套接有石墨套管(64)，上部主轴(15)与下部主轴(16)在铸铁支架(61)位置通过销活动连接。

4、根据权利要求1或2所述的直立旋转式锌雨冷凝器，其特征在于石墨叶轮(62)内孔有两个台阶(621)，两个台阶的内孔壁上有螺纹(622)，内孔壁上的上台阶螺纹与石墨套管(64)连接，内孔壁上的上台阶螺纹与与下部主轴(66)连接，石墨叶轮(62)外壁有三个伸出的叶轮片(623)。

5、根据权利要求4所述的直立旋转式锌雨冷凝器，其特征在于石墨叶轮(62)外壁的叶轮片(623)相对于石墨叶轮(62)轴呈35°—60°斜角，每个叶轮片(623)伸出部位呈凹形弧状。

6、根据权利要求1或2所述的直立旋转式锌雨冷凝器，其特征在于锌雨冷凝器密封状炉膛内最好在相同间隔位置，串联放置3个转子叶轮(6)，每个转子叶轮(6)通过三角皮带(7)与一个电动机(3)连接。

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