CN101457305A - 双燃双热蓄热式节能高效炉罐一体化还原炉系统 - Google Patents

Abstract

一种双燃双热蓄热式节能高效炉罐一体化还原炉系统，包括炉体部分和加热部分。炉体部分包括：一还原罐，在还原罐内设有中心燃烧室和装料室，在装料室内设有排烟高温辐射热管；一进料口，该进料口与装料室连接；一镁结晶收集器；一排渣管；一燃烧器，该燃烧器连接在中心燃烧室的顶部；一保温外壳和外烟室，该保温外壳设置在还原罐外面，在保温外壳顶面设置外加热燃烧器；该燃烧器的空气经蓄热体和燃料预热预混后经电高压点火喷射入中心燃烧室并在中心燃烧室内燃烧。本发明的最大创点是内外燃两种兼容兼备，效率更高，效益更突出。

Description

双燃双热蓄热式节能高效炉罐一体化还原炉系统

技术领域

本发明涉及金属还原炉，主要是指一种用于提炼金属镁的双燃双热蓄热式节能高效炉罐一体化还原炉系统。

背景技术

传统的炼镁工艺为皮江法(pidgeon)，该法使用的是一种卧式炉，在炉内横置分布有若干还原罐，在还原罐内装填有反应物料球团，由还原罐外反射炉辐射热先加热还原罐，再由还原罐将热量辐射传递给反应物料球团，再由球团互相接力式传递热量，是一种外围式加热(见图5)。据实践证明这种加热方式还原罐内热量传递率小、温梯度大、温度均匀性不好、热辐射传递半径大，使罐内料体达到工艺要求还原温度1150—1200度，时间太长，需10-12小时一个周期，加上受还原罐装料容积太小，每次每罐只能装几百公斤的料体，造成要投资多炉、多罐来达到产能需要。所以皮江法存在生产效率低、劳动强度大、能耗大、镁收率低、环境污染严重等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种双燃双热蓄热式节能高效炉罐一体化还原炉系统，该系统中的还原罐采用中心内燃和多回程内热蓄热方式及结构，本发明实现炉罐一体化内加热方式从根本上改变了传统的一炉多罐外围辐射式加热形式，高温区由内向外热辐射热传导，热辐射的传递半径小，让罐内温度场趋于均匀，缩小罐内温梯温度差，加快料体受热升温速度，提高还原率，并采用高温烟气余热蓄热回收加热常温助燃空气和燃料。实践经验证明，＂还原炉内料体温度传递速率决定生产效率＂，采用本发明专利使热效率大大提高和升温时间大大缩短，较好地克服了现有镁还原炉存在的不足。

实现本发明的技术方案是：这种双燃双热蓄热式节能高效炉罐一体化还原炉系统包括炉体部分和加热部分，其中所述炉体部分包括：

一还原罐，该还原罐包括罐体、中心燃烧室、排烟高温辐射热管，其中在还原罐内设有中心燃烧室作为内加热，在中心燃烧室与罐体之间是装料室，在装料室内设有排烟高温辐射热管，该排烟高温辐射热管的下端与中心燃烧室的下端连通，其上端与烟气室连通；

一进料口，该进料口与装料室连接；

一镁结晶收集器，该镁结晶收集器内设有结晶套，该结晶套与装料室连通，在结晶套外面还设有水循环冷凝器；

一排渣管，该排渣管上端连接装料室，其下端设有卸渣门，卸渣门上端排渣管上有水散热隔套；

一保温外壳，该保温外壳设置在还原罐外面，在保温外壳顶部设有辅助燃烧器，对罐体进行外部加热，在还原罐的罐体与保温外壳之间是外烟室，在外烟室下部设有A、B两个蓄热体，该两个蓄热体交替进行蓄热和换热；

所述加热部分包括燃烧器，该燃烧器连接在中心燃烧室的顶部，该燃烧器将燃料和空气预混电高压点火后喷射入中心燃烧室并在中心燃烧室内燃烧。

该技术方案还包括：

所述还原罐的上端通过上支承架和钢球安装在保温外壳上，所述保温外壳底面安装在支承基础上。

所述还原罐的排渣管上还设有振捣器，该振捣器带动还原罐振动。

所述外烟室经蓄热体、换向阀和风机将预热后的助燃空气送到燃烧器。

所述还原罐排烟高温辐射热管设置两层或多层时，内层排烟高温辐射热管的下端与中心燃烧室的下端连通，外层排烟高温辐射热管的上端与烟气室相通，其下端与外烟室相通。

所述保温外壳的顶部设有燃烧器，该燃烧器与外烟室连通。

本发明具有显益经济效益：该发明集炉和还原罐一体化，机械化智能化，通过PLC编程控制各个工况要点，CRT显示，监视监控。以传统每个炉配五十个不锈钢还原罐，其不锈钢耗材达35T相比，采用本专利技术炉罐一体化在产能相等或超过情况下可节省90％不锈钢还原罐材料，减少2/3人工，节省(油、煤、气)能耗60％，比传统12个小时一炉还原周期提高3倍(约4小时一个还原周期)，彻底改变了传统热法提炼金属镁炉和还原罐分体式外加热，解决了热效率低，产效率低，无自动化、机械化，工人劳动强度大，环境恶劣等各方面落后状况，达到热法提炼金属镁工艺的机械化、自动化、节能、高效、高产的效果。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图。

图2是图1的B—B剖视图。

图3是图1的A向视图。

图4是传统还原罐加热示意图，表示还原罐在反射炉内1200℃由外向内辐射传热半径大。

图5是图1的还原罐加热示意图，表示内外加热式由内外辐射加热料体，辐射半径小升温快。

图6是蓄热预热助燃空气与节约燃料比率表，其中数字10—70表示燃烧节能率％，数字200—1400表示蓄热回收节能预热助燃空气温度℃，图中曲线表示未蓄热回收排出的烟气温度曲线。

图中：1 燃烧器、2 二级抽真空接口、3 水循环冷凝器、4 进水口、5 出水口、6 镁结晶收集器、7 进料口、8 上支承架、9 进料管、10 烟气室、11 一级抽真空接口及电磁阀、12 中心燃烧室、13 排烟高温辐射热管、14 装料室、15 还原罐、16 水套、17a/17b 蓄热室、18a/18b 换向阀、19 振捣器、20 排渣管、21 卸渣门、29 电磁阀、30 支承基础、31 外烟室、32 保温外壳、33 物料、34 结晶套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1：(制作立式炼镁炉)

本炉包括还原罐15、燃烧器1、镁结晶收集器6、进料口7、保温外壳32。其中还原罐15结构包括金属制作的波纹罐体，在罐体的中心是中心燃烧室(炉胆)12，在罐体内壁与中心燃烧室12之间的空腔为装料室14，在中心燃烧室12周围的装料室14内均部有排烟高温辐射热管13，该排烟高温辐射热管13为两层(根据还原罐的大小，也可以是多层)，在排烟高温辐射热管13周围的装料室14内装入镁料球团，在排烟高温辐射热管13的上方是烟气室10，两层排烟高温辐射热管13的内层管的下端与中心燃烧室12下端相通，该内层管的上端与烟气室10相通，两层排烟高温辐射热管13的外层管的下端与外烟室31相通，该外层管的上端与烟气室10相通，当排烟高温辐射热管13为两层时，两层的排列方式为管与管之间相互错开，即热烟经最里层管的下端进入，由上端排入到烟气室10后，再由外层管的下端进入外烟室31，如此循环，这样有利于排烟高温辐射热管13在装料室14内的均匀散热，为了提高排烟高温辐射热管13的散热效率，还可以在排烟高温辐射热管13的圆周表面错位分布着金属导热片，错位分布既有利于均匀散热，也有利于镁料球团的均匀分布。

在中心燃烧室12的顶端连接燃烧器1，该燃烧器1可以燃烧液体(柴油等)，也可以燃烧气体(液化气、天然气等)，燃烧器1直接将可燃气体喷入燃烧室12内燃烧，直接加热燃烧室12。

在还原罐15的下端有排渣管20，排渣管20的下端有卸渣门21，用于排放镁提炼后的废渣。

在罐体的顶部有进料管9，该进料管9上端接进料口7，进料管9下端接装料室14。

在罐体的顶部还有与装料室14连接的镁结晶收集器6，该收集器(结晶套34)6内设水循环冷凝器3，在收集器6上还有二级抽真空接口2、进水口4和出水口5，抽真空接口2连接真空泵，进水口4连接冷却水，当镁料球团被加热到1100—1200度时，气体镁在真空泵作用下进入镁结晶收集器6，经水循环冷凝器3冷却后，在结晶套内结晶成为镁结晶体，在收集器6与还原罐15的连接管上设有一级抽真空接口及电磁阀11。

在保温外壳32的下面有支承基础30用于固定和支承保温外壳32。此外，在保温外壳32的顶部设有燃烧器1，该燃烧器1与外烟室31连通，根据需要，燃烧器1的安装数量为1—4个，位置为均布。通过增加燃烧器，可实现还原罐的内外同时加热，这样可以提高加热升温速度。

在外烟室31的下部还有余热利用和送风系统，该系统包括蓄热室，在蓄热室内有蓄热体17a、17b，蓄热体17a、17b经助燃空气换向阀18a、18b、换热引风机(图中未画出)、鼓风机(图中未画出)连接进行变位、切相送风或引风给燃烧器，属利用高温烟气加热助燃空气。蓄热体17的功能是：一.将烟气室10内的热烟送入燃烧器1；二.给燃烧器1送风加氧；这些都由换向阀18完成。

在罐体的排渣管20侧面还连接有电磁振捣器19，该振捣器19对罐体进行振动；罐体在旋转和振动的作用下，装料室14内的镁料球团不停的翻转和位移。

工作原理：

本发明适用1200℃以下各工艺需求的加热温度段内加热恒温需求，热法炼镁及其它金属矿料的加热、烘干、热释解、热分解，根据工艺要求进行常压或负压吸附式0.013/kpa，1200℃以下内金属镁及其他需负压吸附式还原工艺的提炼和热分解，该炉内燃辐射、传导、对流加热方式是使还原罐内物料内外受热加温迅速升温，最大限度合理高效地利用热、辐射、对流、传导对还原罐体内的物料进行均匀升温加热。

本发明集炉、还原罐一体化，直接在还原罐内外设置燃烧系统，由内外辐射、传导、对流、加热，同时吸热、蓄热、回收预热助燃空气，控制实现高温低过量空气系数的燃烧，达到最佳燃烧加热效果。

可燃性气体或燃油经过燃烧器燃烧，第一回程经炉胆内燃烧由内向外高温辐射，内置炉胆内燃烧后产生的高温烟气经第二回程烟管继续对物料加热，经第二回程对流高温烟气再通过烟管向外传导加温后，高温烟气进入集气室转入第三回程烟气管道，继续对物料加热，经第三回程后高温烟气进入炉罐外烟气室，再给还原罐体外加温，同时外燃系统对罐体外面加热，此时设置在外烟气室的蓄热体装置进行蓄热、换热、余热回收，再循环对燃烧助燃空气和可燃气体作预热加热，将可燃气体和助燃空气从常温加热到800—1000℃，燃烧后的废气经过蓄热体换热后，变成≤150℃烟气向外排放(传统老式炉排燃温度达1000—1100℃)见附图5＂预热空气温度助燃与燃料节约率关系表＂。

目前的炉只是外燃辐射式加热或内燃辐射式加热，本发明的最大创点是内外燃两种兼容兼备，效率更高，效益更突出。

Claims (6)

1、一种双燃双热蓄热式节能高效炉罐一体化还原炉系统，包括炉体部分和加热部分，其特征是所述炉罐一体化部分包括：

一还原罐，该还原罐包括罐体、中心燃烧室、排烟高温辐射热管，其中在还原罐内设有中心燃烧室作为内加热，在中心燃烧室与罐体之间是装料室，在装料室内设有排烟高温辐射热管，该排烟高温辐射热管的下端与中心燃烧室的下端连通，其上端与烟气室连通；

一进料口，该进料口与装料室连接；

一镁结晶收集器，该镁结晶收集器内设有结晶套，该结晶套与装料室连通，在结晶套外面还设有水循环冷凝器；

一排渣管，该排渣管上端连接装料室，其下端设有卸渣门，卸渣门上端排渣管上有水散热隔套；

一保温外壳，该保温外壳设置在还原罐外面，在保温外壳顶部设有辅助燃烧器，对罐体进行外部加热，在还原罐的罐体与保温外壳之间是外烟室，在外烟室下部设有A、B两个蓄热体，该两个蓄热体交替进行蓄热和换热；

所述加热部分包括燃烧器，该燃烧器连接在中心燃烧室的顶部，该燃烧器将燃料和空气预混电高压点火后喷射入中心燃烧室并在中心燃烧室内燃烧。

2、如权利要求1所述的双燃双热蓄热式节能高效炉罐一体化还原炉系统，其特征是所述还原罐的上端通过上支承架和钢球安装在保温外壳上，所述保温外壳底面安装在支承基础上。

3、如权利要求1所述的双燃双热蓄热式节能高效炉罐一体化还原炉系统，其特征是所述还原罐的排渣管上还设有振捣器，该振捣器带动还原罐振动。

4、如权利要求1所述的双燃双热蓄热式节能高效炉罐一体化还原炉系统，其特征是所述外烟室经蓄热体、换向阀和风机将预热后的助燃空气送到燃烧器。

5、如权利要求1所述的双燃双热蓄热式节能高效炉罐一体化还原炉系统，其特征是所述还原罐排烟高温辐射热管设置两层或多层时，内层排烟高温辐射热管的下端与中心燃烧室的下端连通，外层排烟高温辐射热管的上端与烟气室相通，其下端与外烟室相通。

6、如权利要求1所述的双燃双热蓄热式节能高效炉罐一体化还原炉系统，其特征是所述保温外壳的顶部设有燃烧器，该燃烧器与外烟室连通。

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