CN102676849A

CN102676849A - 还原罐及镁还原炉

Info

Publication number: CN102676849A
Application number: CN2012101887278A
Authority: CN
Inventors: 李恒杰; 张锐
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2012-09-19

Abstract

一种还原罐，包括罐体、冷却套、锥体结晶套，其中罐体由石墨材料或碳化硅材料制作，罐体内是物料，罐体外面加热。

Description

还原罐及镁还原炉

技术领域

本发明涉及还原罐和镁还原炉。

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，炉体由耐火砖搭砌在地面上，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，以煤或气或油为燃料，燃烧加热采用人工装卸加料方式，以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罐内反应物料球团，再由球团互相接力式传递热量，是一种外围式加热。

传统还原罐所用材料为普通钢材，不耐高温，使用一段时间后会产生变形，需要更换。另外，传统还原罐由于使用普通钢材，还原温度较低，所以还原率低，结晶体的纯度也低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种还原罐和使用这种还原罐的镁还原炉，通过改变还原罐材质，可以解决现有还原罐存在的问题。

实现本发明的还原罐之一是：这种还原罐包括罐体、冷却套、锥体结晶套，其中罐体由石墨材料或碳化硅材料制作，罐体内是物料，罐体外面加热。

实现本发明的还原罐之二是：这种还原罐包括罐体，罐体内设中心燃烧室，罐体与中心燃烧室之间设高温辐射热管，中心燃烧室与高温辐射热管相通，中心燃烧室连接燃烧器，其中罐体由石墨材料或碳化硅材料制作；中心燃烧室由石墨材料或碳化硅材料制作；高温辐射热管由石墨材料或碳化硅材料制作。

实现本发明的镁还原炉之一是：这种还原炉包括：一炉体，由耐火砖和保温砖组成，炉体两端分别设置有燃烧器，炉体内排列设置有还原罐，该还原罐由石墨材料或碳化硅材料制作。一抽真空系统，连接还原罐的冷却套；一冷却水系统，连接还原罐的冷却套。

实现本发明的镁还原炉之二是：这种还原炉包括：一还原罐，该还原罐设有中心燃烧室，在中心燃烧室与还原罐之间是装料室，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相通，其上端与烟气室连通，还原罐由石墨材料或碳化硅材料制作，排烟高温辐射热管由石墨材料或碳化硅材料制作，中心燃烧室(炉胆)由石墨材料或碳化硅材料制作；

一进料口，与装料室相通；

一镁结晶收集器，与装料室相通，该镁结晶收集器由结晶套和冷却水套组成；

一燃烧器，连接中心燃烧室，对中心燃烧室燃烧加热；

一排渣管，连接装料室；

一翻转机构，用于安装还原罐，使还原罐装料或卸料。

本发明具有的有益效果：具有使用寿命长，节约成本，节能，热效率高，还原率高，结晶体的纯度高优点，结晶体纯度可达999.9％。

附图说明

图1是本发明的还原罐示意图。

图2是图1的组装分解示意图。

图3是本发明的镁还原炉之一示意图。

图4是本发明的镁还原炉之二示意图，表示多层排烟高温辐射热管和中心燃烧室的结构。

图5是图4的B-B剖视图。

图6是图4的A向视图。

图7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8是图4的还原罐加热示意图，表示内热式由外多点辐射加热料体，辐射半径小升温快。

图9是本发明的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悬挂吊件、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、15a罐体封头、15b下罐体、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、22下支承架、23链轮转盘、24钢球、25传动链轮、26减速器、27马达、28链条、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、35弧形轨道、40冷却套、41抽真空口、42冷却水进水口、43冷却水出水口、44冷却套上法兰、45冷却套下法兰、46锥体结晶套、50罐体、51罐体法兰、52耐火砖、60端盖、61螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

实施例1，还原罐之一

如图1所示，还原罐15由罐体(石墨管或碳化硅管)50、冷却套40和锥体结晶套19组成，罐体50前端有罐体法兰501，后端有罐体定位柱502，内部装物料；冷却套40前端有冷却套上法兰44，后端有冷却套下法兰45，在冷却套40表面还有抽真空口41、冷却水进水口42和冷却水出水口43；罐体50和冷却套40之间通过冷却套下法兰45和罐体法兰51连接，锥体结晶套19装在冷却套40内，结晶套19与冷却套40之间留有缝隙，结晶套19内孔为锥形(用于收集结晶体)，抽真空口41与真空泵连接，冷却水进水口42与水泵连接连接，冷却水出水口43与水箱连接，在冷却套40的冷却套上法兰44上封盖有端盖60。

实施例2，镁还原炉之一

如图3所示，用耐火砖52砌的炉窑，里面排列使用的还原罐15就是实施例1的还原罐。

实施例4，镁还原炉之二

如图4所示，本炉包括还原罐15、燃烧器1、镁结晶收集器6、进料口7。其中还原罐15结构包括金属制作的波纹罐体，该罐体由罐体封头15a和下罐体15b组成，罐体封头15a通过连接法兰连接在下罐体15b上端，该罐体的内壁有耐高温的保温层，在罐体的中心是中心燃烧室(由石墨材料或碳化硅材料制作的炉胆)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(内有保温层)10，两层排烟高温辐射热管13的下端分别与中心燃烧室12的下端相通，排烟高温辐射热管13的上端分别与烟气室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，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，当排烟高温辐射热管13为两层或两层以上时，其每层管与每层管的连接也可以采取首尾串联的方式，即热烟经最里层管的下端进入，由上端排入到烟气室10后，再进入下一层管的上端，如此循环，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。

在罐体的顶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。

本罐体设有回转机构(定位旋转回弹式动力装置)，该回转机构包括马达27、减速器26、传动链轮25等，减速器26通过链轮25和链条28与安装在排渣管20下端的链轮转盘23连接，在回转机构的带动下，罐体可实现顺时针和逆时针(通过电磁阀和回转弹簧的作用；小于360度)的交替定位旋转；另外，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。

本罐体的安装采取上下都有自由度的安装方式，这便于罐体的振动和旋转。罐体的上端(包括上罐体与下罐体之间的连接法兰，或中心燃烧室上端)通过悬挂吊件8或悬挂吊件8与钢球24相结合的方式安装在钢结构支架(图中未画出，其结构可以参考下端的支承架和弧形轨道结构)上或安装在保温外壳32上，也可以悬挂在钢结构支架上；还原罐15的下端安装在下支承支架22上，在还原罐15的下端设有链轮转盘23，在下支承支架22上设有弧形轨道35，在弧形轨道35与链轮转盘23之间设有钢球24，作为罐体旋转支承点，在装料或卸料时罐体作小于360°旋转离心、向心回弹抛料。

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，直接在还原罐内设置燃烧系统，由内向外辐射、传导、对流、加热，同时设有外加热辅助燃烧、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将燃料和空气预混喷射入罐体炉胆内燃烧，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8″预热空气温度助燃与燃料节约率关系表″。

本炉的炉体部分为分体结构，即由罐体封头和下罐体组成，这种结构方便内部中心燃烧室(炉胆)和排烟高温辐射热管的安装和拆卸，当更换中心燃烧室(炉胆)和排烟高温辐射热管时，打开罐体封头，取出中心燃烧室(炉胆)和排烟高温辐射热管并更换新的或进行维修即可，这样可使罐体部分不报废而继续使用。

Claims

1.一种还原罐，包括罐体、冷却套、锥体结晶套，其特征是罐体由石墨材料或碳化硅材料制作，罐体内是物料，罐体外面加热。

2.一种还原罐，包括罐体，罐体内设中心燃烧室，罐体与中心燃烧室之间设高温辐射热管，中心燃烧室与高温辐射热管相通，中心燃烧室连接燃烧器，其特征是罐体由石墨材料或碳化硅材料制作；中心燃烧室由石墨材料或碳化硅材料制作；高温辐射热管由石墨材料或碳化硅材料制作。

3.一种镁还原炉，其特征是包括：

一炉体，由耐火砖和保温砖组成，炉体两端分别设置有燃烧器，炉体内排列设置有还原罐，该还原罐由石墨材料或碳化硅材料制作；

一抽真空系统，连接还原罐的冷却套；

一冷却水系统，连接还原罐的冷却套。

4.一种镁还原炉，其特征是包括：

一还原罐，该还原罐设有中心燃烧室，在中心燃烧室与还原罐之间是装料室，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相通，其上端与烟气室连通，还原罐由石墨材料或碳化硅材料制作，排烟高温辐射热管由石墨材料或碳化硅材料制作，中心燃烧室由石墨材料或碳化硅材料制作；

一进料口，与装料室相通；

一燃烧器，连接中心燃烧室，对中心燃烧室燃烧加热；

一排渣管，连接装料室；

一翻转机构，用于安装还原罐，使还原罐装料或卸料。

5.如权利要求4所述的镁还原炉，其特征是所述还原罐的排渣管上还设有振捣器。

6.如权利要求4所述的镁还原炉，其特征是所述翻转机构设有用于安装还原罐的下支承支架，还原罐的下端设有链轮转盘，在下支承支架上设有弧形轨道，在弧形轨道与链轮转盘之间设有钢球，作为罐体旋转支承点，在装料或卸料时罐体作小于360°旋转。

7.如权利要求4所述的镁还原炉，其特征是所述还原罐顶部设有A、B两个蓄热体，该蓄热体与还原罐上的烟气室相通，其中两个蓄热体交替进行蓄热和换热。

8.如权利要求7所述的镁还原炉，其特征是所述烟气室与排烟高温辐射热管相通，该烟气室经蓄热体、换向阀和风机将预热后的助燃空气送到燃烧器。

9.如权利要求4所述的镁还原炉，其特征是所述排烟高温辐射热管均匀分布在中心燃烧室的周围，该排烟高温辐射热管包括一层或两层或多层，其中当所述排烟高温辐射热管设置两层或多层时，每层的排烟高温辐射热管与排烟高温辐射热管之间顺圆周相互错位排列，每层排烟高温辐射热管的下端分别与中心燃烧室的下端相通，每层排烟高温辐射热管的上端分别与外烟气室相通。