CN104129787A - 适于尾气回收的碳化硅冶炼设备 - Google Patents

Abstract

一种适于尾气回收的碳化硅冶炼设备，包括：炉体、基座、气体回收装置；基座包括凸台和卸料槽，卸料槽设置在凸台长度方向的两侧，卸料槽槽底低于凸台顶部，炉体安置在基座的凸台上，炉体两侧的下部设有炉门，炉顶为可开式结构，炉门、炉顶与炉体采用密封连接，在炉体两侧上设有管道接头，管道接头与炉腔联通，气体回收装置与管道接头连接。本发明当反应进行时，尾气通过内壁、气道进入排气支管，再由排气总管送入气体回收装置进行尾气的收集利用；当SiC合成反应完成后，通过控制炉体两侧下部炉门的打开，使保温乏料方便的排入卸料槽，打开炉顶，通过天车将产物吊出，之后关闭炉体两侧下部炉门，填料，关闭炉顶即可进行下一周期的生产。

Description

适于尾气回收的碳化硅冶炼设备

技术领域：

本发明涉及碳化硅冶炼技术领域，特别涉及一种适于尾气回收的碳化硅冶炼设备。

背景技术：

碳化硅又称金钢砂或耐火砂。分子式为SiC，其硬度介于刚玉和金刚石之间，机械强度高于刚玉，可作为磨料和其他某些工业材料使用。工业用碳化硅于1891年研制成功，是最早的人造磨料，在陨石和地壳中虽有少量碳化硅存在，但迄今尚未找到可供开采的矿源。

人造碳化硅的工业化生产，已有1百多年历史，是由美国人艾奇逊发明的，到现在人们仍然沿用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一氧化碳尾气，仍大量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，还对操作人员构成中毒的潜在危险。 

一些较为先进的碳化硅冶炼炉采用密闭结构，虽然能回收气体，但限于结构，体积较传统碳化硅冶炼炉小很多，应用受限。 

还有一种碳化硅冶炼炉采用可拆卸式设计，在能回收尾气同时客服了前种的体积限制，但其每次反应完毕卸料、加料时，必须由工人将侧墙拆开，由吊车吊走，再将反应得到的产物吊走，将疺料卸下，之后再用吊车吊回侧墙，由工人连接密封好，填料……步骤繁琐，工时长，人工多，往往每炉需要10~20个工人做一周。 

发明内容： 

鉴于此，有必要设计一种大型且便于装卸料的适于尾气回收的碳化硅冶炼设备。

一种适于尾气回收的碳化硅冶炼设备，包括：炉体、基座、气体回收装置；基座包括凸台和卸料槽，卸料槽设置在凸台长度方向的两侧，卸料槽槽底低于凸台顶部，炉体安置在基座的凸台上，炉体两侧的下部设有炉门，炉顶为可开式结构，炉门、炉顶与炉体采用密封连接，在炉体两侧上设有管道接头，管道接头与炉腔联通，气体回收装置与管道接头连接用于将反应生成的尾气抽出、除尘、暂存。 

优选的，炉体包括：炉墙、炉体壳、侧炉门机构、炉顶门机构、石墨电极、导电铜排、尾气回收机构；其中，炉墙设置在凸台两端且垂直于凸台，在两炉墙之间的凸台上安置有炉体壳，炉体壳上间隔固定有垂直于炉体壳长度方向的加强肋，炉体壳两端之间固定有石墨电极，石墨电极与固定在炉墙外侧的导电铜排电性连接，在相邻的加强肋之间的炉体壳两侧下部设有乏料出料口，在乏料出料口外侧与其密封连接有侧炉门机构，炉体壳上方敞口并在敞口处连续排布有与敞口密封连接的炉顶门机构，并且相邻的炉顶门机构之间也采用密封连接，尾气回收机构与炉体壳上部联通。 

优选的，炉体壳其金属壁结构包括：外壁、气道、内壁；其中，内壁指与物料接触的金属面，外壁为与外界接触的金属面；外壁为密闭结构，内壁设有气孔，外壁和内壁在它们的末端密封，在外壁和内壁之间的空腔为气道。 

优选的，侧炉门机构包括：转轴、侧炉门、锁定机构、密封装置；其中，转轴通过其固定臂固定在乏料出料口上方的炉体壳上，转轴的转动臂与侧炉门的上部固定，侧炉门朝向乏料出料口的一面的边沿设有一圈与乏料出料口轮廓相适配的密封装置；锁定机构包括固定在侧炉门中下部的液压油缸、与液压油缸活塞杆连接的楔形块及锁定部；楔形块斜面向外的与活塞杆连接且与活塞杆连接的是楔形块较大的一端，锁定部一端固定在乏料出料口下方炉体壳上，锁定部另一端向外伸出，锁定部伸出端固定有一个与活塞杆垂直的金属柱，该金属柱与锁定部固定端之间的空隙可使楔形块部分地插入。 

优选的，侧炉门机构包括：转轴、侧炉门、锁定机构、密封装置；其中，转轴通过其固定臂固定在乏料出料口上方的炉体壳上，转轴的转动臂与侧炉门的上部固定，侧炉门朝向乏料出料口的一面的边沿设有一圈与乏料出料口轮廓相适配的密封装置；锁定机构包括固定在侧炉门下部外侧的斜铁、从乏料出料口下方炉体壳向外伸出的转柱、与转柱转动连接的转动手柄；其中，斜铁为扇形，其端面一端较薄另一端较厚且两端面之间平滑过渡，斜铁较薄的端面与侧炉门下端面齐平；转动手柄轴线与侧炉门平行，转动手柄与侧炉门之间的距离要使转动手柄能从斜铁较薄一端转进且不能从斜铁较厚一端转出。 

优选的，炉顶门机构一侧与炉体壳铰接，另一侧通过锁定装置与炉体壳开合，炉顶门机构与炉体壳接触部焊有金属板；金属板一部分固定在炉顶门机构上，另一端向外伸出，伸出端的下方设有密封条，炉体壳上方敞口对应密封条处开有与密封条配合进行密封的槽口。 

优选的，尾气回收机构包括：排气支管、排气总管、压力表、阀门；其中，排气支管一端与气道联通，另一端与排气总管联通，在每一个排气支管上分别设有压力表和阀门。 

优选的，内壁的气孔处固定有阻物机构，阻物机构下端与气孔的下沿固定，阻物机构上部向气道延伸，阻物机构可有效阻止物料进入气道。 

优选的，密封装置为包裹有硅橡胶的密封条。 

优选的，炉体壳中部两侧向外凸出，即：中间大、上下小。因为反应集中在石墨电极附近，即炉体中部，该设计可减少投料量，使反应效率更高，同时便于保温乏料的排出。 

本发明当反应进行时，尾气通过内壁、气道进入排气支管，再由排气总管送入气体回收装置进行尾气的收集利用；当SiC合成反应完成后，通过控制炉体两侧下部炉门的打开，使保温乏料方便的排入卸料槽，打开炉顶，通过天车将产物吊出，之后关闭炉体两侧下部炉门，填料，关闭炉顶即可进行下一周期的生产，免除了拆卸炉体的麻烦。 

附图说明：

附图1是一幅较佳实施方式的适于尾气回收的碳化硅冶炼设备的侧视示意图。

附图2是一幅较佳实施方式的适于尾气回收的碳化硅冶炼设备的俯视示意图。 

附图3是一幅较佳实施方式的适于尾气回收的碳化硅冶炼设备的剖视示意图。 

附图4是附图1A部的局部放大示意图。 

附图5是一幅较佳实施方式的炉体壳金属壁结构的截面示意图。 

附图6是一幅较佳实施方式的侧炉门机构的结构示意图。 

附图7是一幅较佳实施方式的炉顶门机构的结构示意图。 

附图8是另一种实施方式的侧炉门机构的结构示意图。 

附图9是另一种实施方式的侧炉门机构中斜铁的立体示意图。 

图中：炉体1、基座9、凸台91、卸料槽92、炉墙10、炉体壳20、侧炉门机构30、炉顶门机构40、石墨电极50、尾气回收机构60、加强肋21、乏料出料口22、外壁23、气道24、内壁25、气孔251、转轴31、侧炉门32、锁定机构33、密封装置34、固定臂311、转动臂312、液压油缸331、活塞杆332、楔形块333、锁定部334、金属柱335、金属板41、密封条42、排气支管61、排气总管62、压力表63、阀门64、阻物机构252、斜铁335、转柱336、转动手柄337、端面3351。 

具体实施方式：

如图1所示，一种适于尾气回收的碳化硅冶炼设备，包括：炉体1、基座9、气体回收装置；基座9包括凸台91和卸料槽92，卸料槽92设置在凸台91长度方向的两侧，卸料槽92槽底低于凸台91顶部，炉体1安置在基座9的凸台91上，炉体1两侧的下部设有炉门，炉顶为可开式结构，炉门、炉顶与炉体1采用密封连接，在炉体两侧上设有管道接头，管道接头与炉腔联通，气体回收装置与管道接头连接用于将反应生成的尾气抽出、除尘、暂存。

在本实施方式中，炉体1包括：炉墙10、炉体壳20、侧炉门机构30、炉顶门机构40、石墨电极50、导电铜排、尾气回收机构60；其中，炉墙10设置在凸台91两端且垂直于凸台91，在两炉墙10之间的凸台91上安置有炉体壳20，炉体壳20上间隔固定有垂直于炉体壳20长度方向的加强肋21，炉体壳20两端之间固定有石墨电极50，石墨电极50与固定在炉墙10外侧的导电铜排电性连接，在相邻的加强肋21之间的炉体壳20两侧下部设有乏料出料口22，在乏料出料口22外侧与其密封连接有侧炉门机构30，炉体壳20上方敞口并在敞口处连续排布有与敞口密封连接的炉顶门机构40，并且相邻的炉顶门机构40之间也采用密封连接，尾气回收机构60与炉体壳20上部联通。 

炉体壳20其金属壁结构包括：外壁23、气道24、内壁25；其中，内壁25指与物料接触的金属面，外壁23为与外界接触的金属面；外壁23为密闭结构，内壁25设有气孔251，外壁23和内壁25在它们的末端密封，在外壁23和内壁25之间的空腔为气道24。 

侧炉门机构30包括：转轴31、侧炉门32、锁定机构33、密封装置34；其中，转轴31通过其固定臂311固定在乏料出料口22上方的炉体壳20上，转轴31的转动臂312与侧炉门32的上部固定，侧炉门32朝向乏料出料口22的一面的边沿设有一圈与乏料出料口22轮廓相适配的密封装置34；锁定机构33包括固定在侧炉门32中下部的液压油缸331、与液压油缸331活塞杆332连接的楔形块333及锁定部334；楔形块333斜面向外的与活塞杆332连接且与活塞杆332连接的是楔形块333较大的一端，锁定部334一端固定在乏料出料口22下方炉体壳20上，锁定部334另一端向外伸出，锁定部334伸出端固定有一个与活塞杆332垂直的金属柱335，该金属柱335与锁定部334固定端之间的空隙可使楔形块333部分地插入，密封装置34为包裹有硅橡胶的密封条。 

在另一种实施方式中，侧炉门机构30包括：转轴31、侧炉门32、锁定机构33、密封装置34；其中，转轴31通过其固定臂311固定在乏料出料口22上方的炉体壳20上，转轴31的转动臂312与侧炉门32的上部固定，侧炉门32朝向乏料出料口22的一面的边沿设有一圈与乏料出料口22轮廓相适配的密封装置34；锁定机构33包括固定在侧炉门32下部外侧的斜铁335、从乏料出料口22下方炉体壳20向外伸出的转柱336、与转柱336转动连接的转动手柄337；其中，斜铁335为扇形，其端面3351一端较薄另一端较厚且两端面3351之间平滑过渡，斜铁335较薄的端面3351与侧炉门32下端面齐平；转动手柄337轴线与侧炉门32平行，转动手柄337与侧炉门32之间的距离要使转动手柄337能从斜铁335较薄一端转进且不能从斜铁335较厚一端转出。 

    在本实施方式中，炉顶门机构40一侧与炉体壳20铰接，另一侧通过锁定装置与炉体壳20开合，炉顶门机构40与炉体壳20接触部焊有金属板41；金属板41一部分固定在炉顶门机构40上，另一端向外伸出，伸出端的下方设有密封条42，炉体壳20上方敞口对应密封条42处开有与密封条42配合进行密封的槽口。 

在本实施方式中，尾气回收机构60包括：排气支管61、排气总管62、压力表63、阀门64；其中，排气支管61一端与气道24联通，另一端与排气总管62联通，在每一个排气支管61上分别设有压力表63和阀门64。 

在本实施方式中，内壁25的气孔251处固定有阻物机构252，阻物机构252下端与气孔251的下沿固定，阻物机构252上部向气道24延伸，阻物机构252可有效阻止物料进入气道24。 

在本实施方式中，炉体壳20中部两侧向外凸出，即：中间大、上下小。因为反应集中在石墨电极50附近，即炉体中部，该设计可减少投料量，使反应效率更高，同时便于保温乏料的排出。 

Claims (10)

1.一种适于尾气回收的碳化硅冶炼设备，包括：炉体、基座、气体回收装置；其特征在于：基座包括凸台和卸料槽，卸料槽设置在凸台长度方向的两侧，卸料槽槽底低于凸台顶部，炉体安置在基座的凸台上，炉体两侧的下部设有炉门，炉顶为可开式结构，炉门、炉顶与炉体采用密封连接，在炉体两侧上设有管道接头，管道接头与炉腔联通，气体回收装置与管道接头连接用于将反应生成的尾气抽出、除尘、暂存。

2.如权利要求1所述的适于尾气回收的碳化硅冶炼设备，其特征在于：炉体包括：炉墙、炉体壳、侧炉门机构、炉顶门机构、石墨电极、导电铜排、尾气回收机构；其中，炉墙设置在凸台两端且垂直于凸台，在两炉墙之间的凸台上安置有炉体壳，炉体壳上间隔固定有垂直于炉体壳长度方向的加强肋，炉体壳两端之间固定有石墨电极，石墨电极与固定在炉墙外侧的导电铜排电性连接，在相邻的加强肋之间的炉体壳两侧下部设有乏料出料口，在乏料出料口外侧与其密封连接有侧炉门机构，炉体壳上方敞口并在敞口处连续排布有与敞口密封连接的炉顶门机构，并且相邻的炉顶门机构之间也采用密封连接，尾气回收机构与炉体壳上部联通。

3.如权利要求2所述的适于尾气回收的碳化硅冶炼设备，其特征在于：炉体壳其金属壁结构包括：外壁、气道、内壁；外壁为密闭结构，内壁设有气孔，外壁和内壁在它们的末端密封，在外壁和内壁之间的空腔为气道。

4.如权利要求2所述的适于尾气回收的碳化硅冶炼设备，其特征在于：侧炉门机构包括：转轴、侧炉门、锁定机构、密封装置；其中，转轴通过其固定臂固定在乏料出料口上方的炉体壳上，转轴的转动臂与侧炉门的上部固定，侧炉门朝向乏料出料口的一面的边沿设有一圈与乏料出料口轮廓相适配的密封装置；锁定机构包括固定在侧炉门中下部的液压油缸、与液压油缸活塞杆连接的楔形块及锁定部；楔形块斜面向外的与活塞杆连接且与活塞杆连接的是楔形块较大的一端，锁定部一端固定在乏料出料口下方炉体壳上，锁定部另一端向外伸出，锁定部伸出端固定有一个与活塞杆垂直的金属柱，该金属柱与锁定部固定端之间的空隙可使楔形块部分地插入。

5.如权利要求2所述的适于尾气回收的碳化硅冶炼设备，其特征在于：侧炉门机构包括：转轴、侧炉门、锁定机构、密封装置；其中，转轴通过其固定臂固定在乏料出料口上方的炉体壳上，转轴的转动臂与侧炉门的上部固定，侧炉门朝向乏料出料口的一面的边沿设有一圈与乏料出料口轮廓相适配的密封装置；锁定机构包括固定在侧炉门下部外侧的斜铁、从乏料出料口下方炉体壳向外伸出的转柱、与转柱转动连接的转动手柄；其中，斜铁为扇形，其端面一端较薄另一端较厚且两端面之间平滑过渡，斜铁较薄的端面与侧炉门下端面齐平；转动手柄轴线与侧炉门平行，转动手柄与侧炉门之间的距离要使转动手柄能从斜铁较薄一端转进且不能从斜铁较厚一端转出。

6.如权利要求2所述的适于尾气回收的碳化硅冶炼设备，其特征在于：炉顶门机构一侧与炉体壳铰接，另一侧通过锁定装置与炉体壳开合，炉顶门机构与炉体壳接触部焊有金属板；金属板一部分固定在炉顶门机构上，另一端向外伸出，伸出端的下方设有密封条，炉体壳上方敞口对应密封条处开有与密封条配合进行密封的槽口。

7.如权利要求2所述的适于尾气回收的碳化硅冶炼设备，其特征在于：尾气回收机构包括：排气支管、排气总管、压力表、阀门；其中，排气支管一端与气道联通，另一端与排气总管联通，在每一个排气支管上分别设有压力表和阀门。

8.如权利要求3所述的适于尾气回收的碳化硅冶炼设备，其特征在于：内壁的气孔处固定有阻物机构，阻物机构下端与气孔的下沿固定，阻物机构上部向气道延伸。

9.如权利要求4或权利要求5所述的适于尾气回收的碳化硅冶炼设备，其特征在于：密封装置为包裹有硅橡胶的密封条。

10.如权利要求2所述的适于尾气回收的碳化硅冶炼设备，其特征在于：炉体壳中部两侧向外凸出。