CN103820655A - 一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉,包括炉体和竖直设置在炉体内的U型反应器筒体,所述U型反应器筒体的法兰安装在炉体顶部,所述U型反应器筒体内设有排氯化镁管,所述U型反应器筒体上设有反应器大盖,所述反应器大盖上设有加料管、反应器抽真空管、加热管、内加热器和外加热器,所述U型反应器筒体的长度与直径之比为2.48,所述炉体的长度与直径之比为2.16。本发明采用硅酸铝纤维预制块和硅酸钙隔热砖使得炉体内衬保温效果好,相比传统的采用保温砖作为内衬的炉子,其具有炉体内衬比热小、吸热少、升温快、保温性能好等特点。本发明单炉产能达到了11t,电耗降低至4000kw.h/t。

Description

一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉
技术领域
本发明属于海绵钛生产还-蒸炉技术领域,具体涉及一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉。
背景技术
海绵钛冶炼过程中,在前期原料及设备满足要求的情况下,还蒸工序生产决定了产品质量、电耗,是海绵钛冶炼工艺中关键及重要的环节。
我国钛工业生产的能源利用率近年来得到大幅度提高,但与世界先进水平仍有差距。以还原蒸馏联合法生产海绵钛为例进行分析,目前我国吨钛电耗由11000 kWh/t降至6000 kWh/t~8000 kWh/t,而日本的联合法工艺中还蒸工序吨钛电耗小于3000 kWh/t。
目前,由于国外对钛冶金技术实行严密封锁,迫使我国海绵钛生产走自主研发之路,致使国内海绵钛行业生产技术水平与国外先进技术相比差距较大,主要表现在生产工艺和设备的优化和生产过程的自动化等方面。国内目前海绵钛企业在氯化、精制、电解等关键工序的发展方向的技术来源均为国外引进技术。而还蒸工序国外先进技术生产线未有引进先例,封锁严密。而国内海绵钛行业为增强企业竞争力,目前均陆续进行还蒸炉的技术提升和改造工作,单炉产能吨位向大型化方向发展。
国内目前采用大型倒“U”型还-蒸炉技术的主要是海绵钛行业龙头企业遵义钛厂和业内成长较快的洛阳双瑞万基钛业有限公司。遵义钛厂和洛阳双瑞万基钛业有限公司通过生产经验积累和实践,在提升自身市场竞争力的推动下,已成功相继研发了12t、10t大型节能型倒“U”型还-蒸炉技术,并对原系统进行了技术改造和提升,投入生产,提高了单炉产能和年产能,降低产品单耗和生产成本。
国内最大的12t联合还-蒸炉产能属世界之最,但是由于设备、工艺配置不完善,钛坨芯部硬芯比较明显,致密度较高,硬度较大,破碎困难。而双瑞10t联合还-蒸炉产能相对于12t联合还-蒸炉单炉产能少了近2t。同时,国内现有4t、5t、6t、8t、12t炉保温层均采用普通的保温粘土砖,硅酸铝纤维毡,石英沙。隔热材料采用粘土质隔热砖以及普通镁砖,由于粘土砖及镁砖较重,在高温环境下长时间使用,会出现炉砖下塌的现象,并且这种耐火材料的比热系数相对较大,这种联合还-蒸炉的升温速度、保温性较差,电耗较高。虽然,双瑞10t联合还—蒸炉采用了硅酸铝纤维块作为保温材料,但对硅酸铝纤维块的要求没有明确,硅酸铝纤维块的选择非常重要,密度过小,质量过轻,表面没有固化处理的,如果进行采用,容易导致内衬材料在使用过程中出现塌陷,这在国内海绵钛行业推广中受限的最大因素。
不同吨位的炉型对应的联合还-蒸炉的长径比不同。5t、6t、8t、10t、12t的还蒸炉长径比分别为2.07、2.08、2.51、2.43、2.52。从而对应的反应器尺寸的长径比也不同。10t炉的长径比为1.94。目前,排氯化镁的爬壁管开裂问题,影响氯化镁的排放,属于海绵钛行业中存在的普遍问题,急需得到解决。另外,目前传统的电阻丝结构的还蒸炉,单台炉电热元件消耗量大,制造成本高,组数多,制造不经济,并且由于承托电阻丝的搁丝砖数量较多,无形增加了炉体内衬材料的重量和吸热量,增加了炉体内衬下榻现象发生的可能性和电耗。同时,传统炉型结构不能有效的避免低成本的碳钢反应器氧化铁皮脱落搭接电阻丝的现象,容易导致还蒸炉电热元件接地,无法使还蒸炉达到工艺控制温度而被迫中止生产。其次,传统还蒸炉的进出风口采用自然通风方式,不能有效地带走反应器内由于放热反应产生的大量热量,造成海绵钛产品结构致密,硬芯较大。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题,提供一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉,包括炉体和竖直设置在炉体内的U型反应器筒体,所述U型反应器筒体的法兰安装在炉体顶部,所述U型反应器筒体内设有排氯化镁管,所述U型反应器筒体上设有反应器大盖,所述反应器大盖上设有加料管、反应器抽真空管、加热管、内加热器和外加热器,所述U型反应器筒体的长度与直径之比为2.48,所述炉体的长度与直径之比为2.16,所述炉体内壁上粘接有硅酸铝纤维毡,紧贴硅酸铝纤维毡自上而下砌筑硅酸钙隔热砖,紧贴硅酸钙隔热砖自上而下砌筑硅酸铝纤维预制块,所述硅酸铝纤维预制块上自上而下设有电阻带,所述炉体底部自下而上依次为硅酸铝纤维毡和高铝轻质保温砖,所述高铝轻质保温砖与炉体内壁上的硅酸铝纤维预制块相连,所述炉体外壁上设有抽炉体真空管、进风带和出风带,所述出风带位于进风带的下方,所述进风带和出风带上分别设有进风管和出风管,所述进风管与风机相连,所述炉体内部对应进风带和出风带的位置处设有风口。
作为本发明的进一步改进,所述排氯化镁管为整管结构。
作为本发明的进一步改进,所述硅酸铝纤维预制块上通过中空的陶钉穿过防氧化铁皮刚玉质帽檐的固定孔自上而下固定有7组电阻带,所述电阻带与外接接线柱焊接,所述中空的陶钉内设有镍络棒。
作为本发明的进一步改进,所述进风管为两个且每个进风管上分别设有进风调节阀。
作为本发明的进一步改进,所述出风管为一个。
作为本发明的进一步改进,所述炉体内壁上设有2层调心柱,每层调心柱为8个且均布在炉体内壁一周。
作为本发明的进一步改进,所述炉体顶部与U型反应器筒体的法兰上分别设有相互对应的密封槽,所述密封槽内设有密封圈。
作为本发明的进一步改进,所述U型反应器筒体与反应器大盖通过螺栓连接且U型反应器筒体与反应器大盖之间设有真空橡胶密封垫。
作为本发明的进一步改进,所述炉体外壁不同位置上分别设有7个热电偶。
作为本发明的进一步改进,所述 U型反应器筒体内底部设有筛板。
本发明相对现有技术具有以下有益效果:
1、本发明采用硅酸铝纤维预制块和硅酸钙隔热砖使得炉体内衬保温效果好,相比传统的采用保温砖作为内衬的炉子,其具有炉体内衬比热小、吸热少、升温快、保温性能好等特点,炉底耐热保温砖采用高铝轻质保温砖,在高温环境下抗压强度和荷软强度提高。相比普通的硅酸铝纤维块,硅酸铝纤维预制块密度大,强度高,采用这种复合结构,既减少了炉温热量的散失,又保证了炉体的强度,确保了接线柱、热电偶、风口不受炉体内衬材料下沉而缩短联合还-蒸炉寿命和测温的准确性。本发明单炉产能达到了11t,电耗降低至4000kw.h/t。另外,本发明采用风机强制通风,根据反应区域反应液面波动设置上部双进风风道、下出风风道,对反应器内反应区的散热,相比传统的自然通风效果非常好,不仅使还原料速达到500kg/h以上,缩短了还原周期,而且解决了大炉型海绵钛易产生硬芯的问题。
2、本发明U型反应器筒体排氯化镁管采用整管结构,解决了传统排氯化镁管焊缝易开裂的问题。
3、本发明采用特殊结构的防氧化铁皮刚玉帽檐和陶钉,有效地将电阻带与帽檐结合在一起,起到了防止氧化铁皮搭接反应器的问题,减少了还-蒸炉的故障,可以实现还-蒸炉的连续作业,实现前炉结束后,无需停炉降温检修,直接可以将反应器入热炉生产,提高余热的利用率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明接线柱的结构示意图;
图3为图1中A部局部放大示意图。
附图标记含义如下:1、U型反应器筒体;2、反应器大盖;3、反应器抽真空管;4、加料管;5、加热管;6、内加热器;7、外加热器;8、密封圈;9、真空橡胶密封垫;10、炉体;11、调心柱;12、风机;13、进风管;14、进风调节阀;17、进风带;18、出风带;19、出风管;20、抽炉体真空管; 21、硅酸铝纤维毡;22、硅酸钙隔热砖;23、硅酸铝纤维预制块;24、电阻带;25、陶钉;26、防氧化铁皮刚玉质帽檐;27、镍络棒;28、接线柱;29、热电偶;30、排氯化镁管;31、筛板;32、高铝轻质保温砖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
如图1-3所示,一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉,包括炉体10和竖直设置在炉体10内的U型反应器筒体1,U型反应器筒体1的法兰安装在炉体10顶部,炉体10顶部与U型反应器筒体1的法兰上分别设有相互对应的密封槽,密封槽内设有密封圈8,U型反应器筒体1内设有为整管结构的排氯化镁管30,U型反应器筒体1内底部设有筛板31,U型反应器筒体1上设有反应器大盖2,U型反应器筒体1与反应器大盖2通过螺栓连接且U型反应器筒体1与反应器大盖2之间设有真空橡胶密封垫9,反应器大盖2上设有加料管4、反应器抽真空管3、加热管5、内加热器6和外加热器7,U型反应器筒体1的长度与直径之比为2.48,炉体10的长度与直径之比为2.16。
炉体10内壁上粘接有硅酸铝纤维毡21,紧贴硅酸铝纤维毡21自上而下砌筑硅酸钙隔热砖22,紧贴硅酸钙隔热砖22自上而下砌筑硅酸铝纤维预制块23,硅酸铝纤维预制块23上通过中空的陶钉25穿过防氧化铁皮刚玉质帽檐26的固定孔自上而下固定有7组电阻带24,电阻带24与外接接线柱28焊接,中空的陶钉25内设有3-4mm的镍络棒27,如果生产中陶钉25断裂,可确保陶钉25依然可以支撑电阻带24,减少电气故障,通过这种方式固定电阻带24,可靠性高,同时又对电阻带24的起到了防氧化铁皮搭接的现象。炉体10底部自下而上依次为硅酸铝纤维毡21和高铝轻质保温砖32,高铝轻质保温砖32与炉体10内壁上的硅酸铝纤维预制块23相连,炉体10内壁上设有2层调心柱11,每层调心柱11为8个且均布在炉体10内壁一周,用于U型反应器筒体1吊入炉膛的定位,避免撞坏炉体内衬及电热元件。
炉体10外壁不同位置上分别设有7个热电偶29。炉体10外壁上设有抽炉体真空管20、进风带17和出风带18,出风带18位于进风带17的下方,进风带17和出风带18上分别设有进风管13和出风管19,进风管13与风机12相连,进风管13为两个且每个进风管13上分别设有进风调节阀14,出风管19为一个,炉体10内部对应进风带17和出风带18的位置均设置有与炉膛相同的风口,这些风口均布在炉膛内部,主要保证进风的均匀性和出风的均匀性,还原过程中根据U型反应器筒体1内反应物料的液面,打开进风管13上对应的进风调节阀14,风机12将冷风鼓入进风带17,通过进风带17与炉膛之间的风口,将冷风分流,均匀进入炉膛对反应器反应区域进行散热,确保反应器内的热量得到充分的换热,利于反应的进行和海绵钛结构的改善。

Claims (10)

1.一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉,包括炉体(10)和竖直设置在炉体(10)内的U型反应器筒体(1),所述U型反应器筒体(1)的法兰安装在炉体(10)顶部,所述U型反应器筒体(1)内设有排氯化镁管(30),所述U型反应器筒体(1)上设有反应器大盖(2),所述反应器大盖(2)上设有加料管(4)、反应器抽真空管(3)、加热管(5)、内加热器(6)和外加热器(7),其特征在于:所述U型反应器筒体(1)的长度与直径之比为2.48,所述炉体(10)的长度与直径之比为2.16,所述炉体(10)内壁上粘接有硅酸铝纤维毡(21),紧贴硅酸铝纤维毡(21)自上而下砌筑硅酸钙隔热砖(22),紧贴硅酸钙隔热砖(22)自上而下砌筑硅酸铝纤维预制块(23),所述硅酸铝纤维预制块(23)上自上而下设有电阻带(24),所述炉体(10)底部自下而上依次为硅酸铝纤维毡(21)和高铝轻质保温砖(32),所述高铝轻质保温砖(32)与炉体(10)内壁上的硅酸铝纤维预制块(23)相连,所述炉体(10)外壁上设有抽炉体真空管(20)、进风带(17)和出风带(18),所述出风带(18)位于进风带(17)的下方,所述进风带(17)和出风带(18)上分别设有进风管(13)和出风管(19),所述进风管(13)与风机(12)相连,所述炉体(10)内部对应进风带(17)和出风带(18)的位置处设有风口。
2.根据权利要求1所述的一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉,其特征在于:所述排氯化镁管(30)为整管结构。
3.根据权利要求1所述的一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉,其特征在于:所述硅酸铝纤维预制块(23)上通过中空的陶钉(25)穿过防氧化铁皮刚玉质帽檐(26)的固定孔自上而下固定有7组电阻带(24),所述电阻带(24)与外接接线柱(28)焊接,所述中空的陶钉(25)内设有镍络棒(27)。
4.根据权利要求1所述的一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉,其特征在于:所述进风管(13)为两个且每个进风管(13)上分别设有进风调节阀(14)。
5.根据权利要求1所述的一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉,其特征在于:所述出风管(19)为一个。
6.根据权利要求1所述的一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉,其特征在于:所述炉体(10)内壁上设有2层调心柱(11),每层调心柱(11)为8个且均布在炉体(10)内壁一周。
7.根据权利要求1所述的一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉,其特征在于:所述炉体(10)顶部与U型反应器筒体(1)的法兰上分别设有相互对应的密封槽,所述密封槽内设有密封圈(8)。
8.根据权利要求1所述的一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉,其特征在于:所述U型反应器筒体(1)与反应器大盖(2)通过螺栓连接且U型反应器筒体(1)与反应器大盖(2)之间设有真空橡胶密封垫(9)。
9.根据权利要求1所述的一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉,其特征在于:所述炉体(10)外壁不同位置上分别设有7个热电偶(29)。
10.根据权利要求1所述的一种适用于海绵钛生产的11t联合还-蒸炉,其特征在于:所述 U型反应器筒体(1)内底部设有筛板(31)。
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