CN105546977A - 隔焰燃气节能双推板炉窑和钒氮合金装置及制备方法 - Google Patents

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Abstract

<b>本发明涉及钒氮合金技术领域，是一种隔焰燃气节能双推板炉窑和钒氮合金装置及制备方法；该隔焰燃气节能双推板炉窑，包括炉窑本体；对应高温段炉窑本体的上部前侧和上部后侧沿轴向分别分布有安装孔，在安装孔上固定安装有烧嘴，烧嘴的出气端位于对应高温段炉窑本体的预热通道内，在烧嘴的进气端上分别固定安装有燃气支管和助燃风支管。本发明热源采用燃气加热方式替代了传统用硅钼棒电加热方式生产钒氮合金，利用燃气加热产生的烟气对炉窑本体的第一预热段、炉窑本体的第二预热段和干燥窑进行预热，使烟气充分回收利用，大大降低了生产成本，杜绝了堵窑事故的发生，大大延长了检修频率和炉窑本体的使用寿命，降低了环境污染，提高了工作效率。</b>

Description

隔焰燃气节能双推板炉窑和钒氮合金装置及制备方法
技术领域
本发明涉及钒氮合金技术领域，是一种隔焰燃气节能双推板炉窑和钒氮合金装置及制备方法。
背景技术
钒氮合金即氮化钒，钒氮合金是一种新型合金添加剂，可以替代钒铁进行合金化钢生产。氮化钒添加于钢中能提高钢的强度、韧性、延展性及抗热疲劳性等综合机械性能，并使钢具有良好的可焊性。在达到相同强度下，添加钒氮合金可以节约钒加入量30%至40%，进而降低了成本。
目前国内钒氮合金生产企业有32家。其中，攀枝花钢铁集团年生产钒氮合金4000T；河南昱千鑫冶金耐材有限公司年生产钒氮合金2200T；宁夏中色东方集团年生产钒氮合金1500T；其次，在新疆境内钒氮合金生产企业现有2家，年产量1000T。
长期以来，钒氮合金生产企业，自动氮气保护推板炉窑生产工艺，热源采用硅钼棒电加热，这种传统生产装置工艺落后，能耗高，损耗大，硅钼棒不易更换，温度控制不稳定、运行周期短，物料反应区产生的一氧化碳气体排向室外，对大气造成严重污染。
发明内容
本发明提供了一种隔焰燃气节能双推板炉窑和钒氮合金装置及制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决传统钒氮合金工艺存在能耗高、损耗大、硅钼棒不易更换、温度控制不稳定、运行周期短、物料反应区产生的一氧化碳气体排向室外对大气造成严重污染的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种隔焰燃气节能双推板炉窑，包括炉窑本体；炉窑本体从右至左依次分为第一预热段、第二预热段、高温段和冷却段，对应第一预热段、第二预热段和高温段的炉窑本体的底部内沿轴向间隔设置有两个排烟通道，对应第一预热段、第二预热段和高温段的炉窑本体的腔体前侧和后侧对称固定连接有两块碳化硅隔焰板，两块碳化硅隔焰板与炉窑本体的顶部和底部形成反应通道，碳化硅隔焰板与炉窑本体的顶部、侧部和底部形成预热通道，对应第一预热段的炉窑本体的预热通道与两个排烟通道相连通，对应第一预热段的炉窑本体上设置有与排烟通道相连通的排烟端，对应高温段炉窑本体的上部前侧和上部后侧沿轴向分别分布有安装孔，炉窑本体的相邻上部前侧安装孔和上部后侧安装孔相错开，在安装孔上固定安装有烧嘴，烧嘴的出气端位于对应高温段炉窑本体的预热通道内，在烧嘴的进气端上分别固定安装有燃气支管和助燃风支管；在高温段和冷却段之间固定连接有高温挡火墙，高温挡火墙上设置有与高温段的反应通道和冷却段的腔体相通的连通通道，对应冷却段的炉窑本体上沿轴向分布有与冷却段的腔体相通的氮气进口端。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述在炉窑本体的底部固定安装有底座；或/和，炉窑本体包括外壳、保温层和耐火层，在外壳的内侧固定连接有保温层，在保温层的内侧固定连接有耐火层；或/和，外壳为不锈钢外壳，在第一预热段反应通道底部的耐火层、第二预热段反应通道底部的耐火层、高温段反应通道底部的耐火层、高温挡火墙的连通通道底部的耐火层和冷却段的腔体底部的耐火层上分别固定连接有耐磨底板。
上述对应第一预热段的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯，对应第一预热段的底部保温层为轻质粘土，对应第一预热段的顶部耐火层、侧部耐火层和底部耐火层均为高铝聚轻砖，对应第一预热段的耐磨底板和耐火层之间固定连接有至少一层高铝砖；或/和，对应第二预热段的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯，对应第二预热段的底部保温层为轻质粘土，对应第二预热段的顶部耐火层、侧部耐火层和底部耐火层均为高铝聚轻砖，对应第二预热段的耐磨底板和耐火层之间固定连接有至少一层高铝砖；或/和，对应高温段的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯，对应高温段的底部保温层为高铝聚轻砖，对应高温段的顶部耐火层从外至内依次为含锆纤维毯和氧化铝空心球砖，对应高温段的侧部耐火层从外至内依次为含锆纤维毯、轻质莫来石砖和氧化铝空心球砖，对应高温段的底部耐火层从外至内依次为轻质莫来石砖和氧化铝空心球砖，对应高温段的耐磨底板和耐火层之间固定连接有一层刚玉；或/和，高温挡火墙的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯，高温挡火墙的底部保温层为轻质粘土，高温挡火墙的顶部耐火层为轻质莫来石砖，高温挡火墙的侧部耐火层从外至内依次为轻质粘土、刚玉和轻质莫来石砖，高温挡火墙的底部耐火层为刚玉，高温挡火墙的连通通道底部耐火层和耐磨底板之间固定连接有一层轻质莫来石砖；或/和，对应冷却段的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯，对应冷却段的底部保温层为轻质粘土，对应冷却段的顶部耐火层和侧部耐火层均为不锈钢，对应冷却段底部的耐火层为高铝聚轻砖，对应冷却段的耐磨底板和耐火层之间固定连接有一层轻质莫来石砖。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用隔焰燃气节能双推板炉窑的钒氮合金装置，包括炉窑本体和干燥窑；在干燥窑的腔体中部沿轴向有一排滚动杆，滚动杆的两端通过轴安装在干燥窑的侧壁上，在干燥窑的上部沿轴向分布有与干燥窑的腔体相连通的排湿端，在干燥窑的下部沿轴向分布有与干燥窑的腔体相连通的烟气进口端，在干燥窑的外侧通过支架固定安装有两端被盲死的集烟管，集烟管和炉窑本体的排烟端通过烟气回用管固定连接在一起，在集烟管上固定分布有烟气分配管，烟气分配管和对应干燥窑的烟气进口端固定连接在一起，在炉窑本体和干燥窑之间的左侧有左导轨，在炉窑本体和干燥窑之间的右侧有右导轨。
下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：
上述在炉窑本体的外侧通过支架固定安装有氮气主管，在氮气主管上固定分布有氮气支管，氮气支管和对应的炉窑本体的氮气进口端固定连接在一起，在氮气支管上固定安装有阀门；或/和，在干燥窑的外侧通过支架固定安装有集湿管，在集湿管上固定分布有集湿支管，集湿支管和对应干燥窑的排湿端固定连接在一起。
上述在炉窑本体的外侧有换热器，在炉窑本体的外侧通过支架固定安装有助燃风主管，助燃风主管和换热器的出口端固定连接在一起，在助燃风主管上固定分布有助燃风支管，助燃风支管和对应的烧嘴的进气端固定连接在一起，在助燃风支管上分别固定安装有助燃风执行器、助燃风取压管和阀门，在助燃风取压管上固定安装有阀门；或/和，在炉窑本体的外侧有助燃风机，助燃风机的出口端和换热器的进口端通过软管固定连接在一起。
上述在炉窑本体的外侧通过支架固定安装有燃气主管，在燃气主管上固定分布有燃气支管，燃气支管和对应的烧嘴的进气端固定连接在一起，在燃气主管上分别固定安装有压力表、过滤器、稳压调节阀、电磁阀、低压开关阀和高压开关阀，在燃气支管上分别固定安装有电磁阀、比例阀、燃气取压管和阀门，在燃气取压管上固定安装有阀门；或/和，在炉窑本体的外侧有排烟供热风机，排烟供热风机的进口端和炉窑本体的排烟端通过软管固定连接在一起，排烟供热风机的出口端和集烟管通过烟气回用管固定连接在一起；或/和，在左导轨的一侧有顶车机，在烟气回用管上固定安装有阀门；或/和，在右导轨和干燥窑之间设置有装卸区。
本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种钒氮合金制备方法，按下述步骤进行：第一步，将五氧化二钒和石墨依次加入球磨机中进行研磨均化，研磨均化后得到混合料；第二步，混合料加入喷淋搅拌机进行喷淋搅拌，喷淋搅拌后送入压球机中进行压制，压制后得到生球；第三步，通过燃气支管向烧嘴通入燃气，通过助燃风支管向烧嘴通入助燃气体，烧嘴点火对炉窑本体的高温段进行加热，同时通过氮气主管和氮气支管向炉窑本体内通入氮气，燃烧后的烟气依次经炉窑本体的第二预热段和第一预热段的预热通道对第二预热段和第一预热段进行加热，加热后的烟气最后经烟气回用管、集烟管和烟气分配管进入干燥窑中对干燥窑进行加热；第四步，将压制好的生球装入碳化硅坩埚中，然后把装有生球的碳化硅坩埚排好放置在干燥窑的滚动杆上，在干燥窑内温度为180℃至220℃下干燥3.5h至4.5h；第五步，把装有干燥后的生球的碳化硅坩埚放置在炉窑本体内的耐磨底板上，在炉窑本体的第一预热段和第二预热段温度为200℃至650℃下预热2.5h至3.5h；第六步，预热后在温度为650℃至950℃温区的炉窑本体的高温段反应2.5h至3.5h，反应后在温度为950℃至1200℃温区的炉窑本体的高温段反应2.3h至2.7h，反应后再在温度为1200℃至1400℃温区的炉窑本体的高温段反应7.5h至8.5h，反应后最后在温度为1400℃至1500℃温区的炉窑本体的高温段反应2.5h至3.5h；第七步，反应后在炉窑本体的冷却段冷却2.3h至2.7h，冷却后得到钒氮合金。
下面是对上述发明技术方案之三的进一步优化或/和改进：
上述五氧化二钒和石墨按质量比为78.02：21.98；或/和，五氧化二钒为片状五氧化二钒，石墨为鳞片石墨。
上述燃气为煤气或天然气，燃气的压力为0.25MPa至0.35MPa，燃气的流量为120m3/h至130m3/h；或/和，助燃气体为空气或/和富氧空气，助燃气体的压力为0.25MPa至0.35MPa，助燃气体的流量为45m3/h至55m3/h。
本发明热源采用燃气加热方式替代了传统用硅钼棒电加热方式生产钒氮合金，利用燃气加热产生的烟气对炉窑本体的第一预热段、炉窑本体的第二预热段和干燥窑进行预热，使烟气充分回收利用，大大降低了生产成本，杜绝了堵窑事故的发生，大大延长了检修频率和炉窑本体的使用寿命，降低了环境污染，提高了工作效率。
附图说明
附图1为实施例2的平面布置示意图。
附图2为实施例2的主视局部透视结构示意图。
附图3为附图2的俯视结构示意图。
附图4为实施例1的第一预热段的径向截面放大结构示意图。
附图5为实施例1的第二预热段的径向截面放大结构示意图。
附图6为实施例1的高温段的径向截面放大结构示意图。
附图7为实施例1的高温挡火墙的轴向截面放大结构示意图。
附图8为实施例1的冷却段的径向截面放大结构示意图。
附图9为本发明中干燥窑的径向截面放大结构示意图。
附图10为本发明钒氮合金制备方法的工艺流程框图。
附图中的编码分别为：1为炉窑本体，2为排烟通道，3为碳化硅隔焰板，4为反应通道，5为预热通道，6为烧嘴，7为燃气支管，8为助燃风支管，9为高温挡火墙，10为连通通道，11为底座，12为外壳，13为耐磨底板，14为硅酸铝纤维毯，15为轻质粘土，16为高铝聚轻砖，17为高铝砖，18为含锆纤维毯，19为氧化铝空心球砖，20为轻质莫来石砖，21为刚玉，22为不锈钢，23为干燥窑，24为滚动杆，25为集烟管，26为烟气回用管，27为烟气分配管，28为左导轨，29为右导轨，30为液压站，31为氮气主管，32为氮气支管，33为阀门，34为集湿管，35为集湿支管，36为换热器，37为助燃风主管，38为助燃风机，39为燃气主管，40为压力表，41为过滤器，42为稳压调节阀，43为电磁阀，44为低压开关阀，45为高压开关阀，46为比例阀，47为排烟供热风机，48为顶车机，49为装卸区。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
实施例1，如附图2、3所示，该隔焰燃气节能双推板炉窑包括炉窑本体1；炉窑本体1从右至左依次分为第一预热段、第二预热段、高温段和冷却段，对应第一预热段、第二预热段和高温段的炉窑本体1的底部内沿轴向间隔设置有两个排烟通道2，对应第一预热段、第二预热段和高温段的炉窑本体1的腔体前侧和后侧对称固定连接有两块碳化硅隔焰板3，两块碳化硅隔焰板3与炉窑本体1的顶部和底部形成反应通道4，碳化硅隔焰板3与炉窑本体1的顶部、侧部和底部形成预热通道5，对应第一预热段的炉窑本体1的预热通道5与两个排烟通道2相连通，对应第一预热段的炉窑本体1上设置有与排烟通道2相连通的排烟端，对应高温段炉窑本体1的上部前侧和上部后侧沿轴向分别分布有安装孔，炉窑本体1的相邻上部前侧安装孔和上部后侧安装孔相错开，在安装孔上固定安装有烧嘴6，烧嘴6的出气端位于对应高温段炉窑本体1的预热通道5内，在烧嘴6的进气端上分别固定安装有燃气支管7和助燃风支管8；在高温段和冷却段之间固定连接有高温挡火墙9，高温挡火墙9上设置有与高温段的反应通道4和冷却段的腔体相通的连通通道10，对应冷却段的炉窑本体1上沿轴向分布有与冷却段的腔体相通的氮气进口端。
可根据实际需要，对上述实施例1作进一步优化或/和改进：
如附图4、5、6、7、8、9、10所示，在炉窑本体1的底部固定安装有底座11；或/和，炉窑本体1包括外壳12、保温层和耐火层，在外壳12的内侧固定连接有保温层，在保温层的内侧固定连接有耐火层；或/和，外壳12为不锈钢外壳，在第一预热段反应通道4底部的耐火层、第二预热段反应通道4底部的耐火层、高温段反应通道4底部的耐火层、高温挡火墙9的连通通道10底部的耐火层和冷却段的腔体底部的耐火层上分别固定连接有耐磨底板13。外壳12可为方管外框。
如附图4、5、6、7、8、9、10所示，对应第一预热段的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯14，对应第一预热段的底部保温层为轻质粘土15，对应第一预热段的顶部耐火层、侧部耐火层和底部耐火层均为高铝聚轻砖16，对应第一预热段的耐磨底板13和耐火层之间固定连接有至少一层高铝砖17；或/和，对应第二预热段的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯14，对应第二预热段的底部保温层为轻质粘土15，对应第二预热段的顶部耐火层、侧部耐火层和底部耐火层均为高铝聚轻砖16，对应第二预热段的耐磨底板13和耐火层之间固定连接有至少一层高铝砖17；或/和，对应高温段的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯14，对应高温段的底部保温层为高铝聚轻砖16，对应高温段的顶部耐火层从外至内依次为含锆纤维毯18和氧化铝空心球砖19，对应高温段的侧部耐火层从外至内依次为含锆纤维毯18、轻质莫来石砖20和氧化铝空心球砖19，对应高温段的底部耐火层从外至内依次为轻质莫来石砖20和氧化铝空心球砖19，对应高温段的耐磨底板13和耐火层之间固定连接有一层刚玉21；或/和，高温挡火墙9的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯14，高温挡火墙9的底部保温层为轻质粘土15，高温挡火墙9的顶部耐火层为轻质莫来石砖20，高温挡火墙9的侧部耐火层从外至内依次为轻质粘土15、刚玉21和轻质莫来石砖20，高温挡火墙9的底部耐火层为刚玉21，高温挡火墙9的连通通道10底部耐火层和耐磨底板13之间固定连接有一层轻质莫来石砖20；或/和，对应冷却段的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯14，对应冷却段的底部保温层为轻质粘土15，对应冷却段的顶部耐火层和侧部耐火层均为不锈钢22，对应冷却段底部的耐火层为高铝聚轻砖16，对应冷却段的耐磨底板13和耐火层之间固定连接有一层轻质莫来石砖20。
实施例2，如附图1、2、3所示，该使用隔焰燃气节能双推板炉窑的钒氮合金装置包括炉窑本体1和干燥窑23；在干燥窑23的腔体中部沿轴向有一排滚动杆24，滚动杆24的两端通过轴安装在干燥窑23的侧壁上，在干燥窑23的上部沿轴向分布有与干燥窑23的腔体相连通的排湿端，在干燥窑23的下部沿轴向分布有与干燥窑23的腔体相连通的烟气进口端，在干燥窑23的外侧通过支架固定安装有两端被盲死的集烟管25，集烟管25和炉窑本体1的排烟端通过烟气回用管26固定连接在一起，在集烟管25上固定分布有烟气分配管27，烟气分配管27和对应干燥窑23的烟气进口端固定连接在一起，在炉窑本体1和干燥窑23之间的左侧有左导轨28，在炉窑本体1和干燥窑23之间的右侧有右导轨29。干燥窑23长可为30米。干燥窑23可采用装配式框架结构，用方管焊接而成，外为彩色钢板，美观适用。头尾两个单元顶部作成风罩形式；干燥窑23的保温墙可用100mm厚耐火纤维板保温。在炉窑本体1的外侧可设置液压站30，便于对原料进行输送。
可根据实际需要，对上述实施例2作进一步优化或/和改进：
如附图2、3所示，在炉窑本体1的外侧通过支架固定安装有氮气主管31，在氮气主管31上固定分布有氮气支管32，氮气支管32和对应的炉窑本体1的氮气进口端固定连接在一起，在氮气支管32上固定安装有阀门33；或/和，在干燥窑23的外侧通过支架固定安装有集湿管34，在集湿管34上固定分布有集湿支管35，集湿支管35和对应干燥窑23的排湿端固定连接在一起。
如附图1、2、3所示，在炉窑本体1的外侧有换热器36，在炉窑本体1的外侧通过支架固定安装有助燃风主管37，助燃风主管37和换热器36的出口端固定连接在一起，在助燃风主管37上固定分布有助燃风支管8，助燃风支管8和对应的烧嘴6的进气端固定连接在一起，在助燃风支管8上分别固定安装有助燃风执行器、助燃风取压管和阀门33，在助燃风取压管上固定安装有阀门33；或/和，在炉窑本体1的外侧有助燃风机38，助燃风机38的出口端和换热器36的进口端通过软管固定连接在一起。
如附图1、2、3所示，在炉窑本体1的外侧通过支架固定安装有燃气主管39，在燃气主管39上固定分布有燃气支管7，燃气支管7和对应的烧嘴6的进气端固定连接在一起，在燃气主管39上分别固定安装有压力表40、过滤器41、稳压调节阀42、电磁阀43、低压开关阀44和高压开关阀45，在燃气支管7上分别固定安装有电磁阀43、比例阀46、燃气取压管和阀门33，在燃气取压管上固定安装有阀门33；或/和，在炉窑本体1的外侧有排烟供热风机47，排烟供热风机47的进口端和炉窑本体1的排烟端通过软管固定连接在一起，排烟供热风机47的出口端和集烟管25通过烟气回用管26固定连接在一起；或/和，在左导轨28的一侧有顶车机48，在烟气回用管26上固定安装有阀门33；或/和，在右导轨29和干燥窑23之间设置有装卸区49。装卸区49可为8米。每个烧嘴6上助燃风支管8上的压力通过压力信号传输给燃气支管7上的比例阀46，自动实现燃气与助燃风的比例调节。可使用人工智能调节器作为主控仪表，PLC加继电器控制系统进行优化管理，触摸屏人机界面操作。系统能够实现窑温、火焰检测/自动点火、机电设备连锁/安全保护等功能。人工智能仪表具有手/自动无忧切换功能。窑温控制采用每只烧嘴6为1个控制回路，共18区温度控制。控制回路中的人工智能温度调节器会依据当前工艺曲线要求的温度而自动按比例调节燃气流量和助燃风流量，从而保证窑内温度达到烧成曲线要求。烧嘴6前设有火焰检测、自动点火装置，当某只烧嘴6熄火时，系统会自动关闭该烧嘴6前燃料管路上的电磁阀43，发出声光报警，系统执行人工或自动点火控制程序。系统设有机电设备连锁动作保护功能，并设有窑压过高/过低报警、窑温超限报警等功能。以上火焰检测/自动点火、机电设备连锁、报警保护等功能可由控制柜集成。
实施例3，如附图1、10所示，该钒氮合金制备方法，按下述步骤进行：第一步，将五氧化二钒和石墨依次加入球磨机中进行研磨均化，研磨均化后得到混合料；第二步，混合料加入喷淋搅拌机进行喷淋搅拌，喷淋搅拌后送入压球机中进行压制，压制后得到生球；第三步，通过燃气支管7向烧嘴6通入燃气，通过助燃风支管8向烧嘴6通入助燃气体，烧嘴6点火对炉窑本体1的高温段进行加热，同时通过氮气主管31和氮气支管32向炉窑本体1内通入氮气，燃烧后的烟气依次经炉窑本体1的第二预热段和第一预热段的预热通道5对第二预热段和第一预热段进行加热，加热后的烟气最后经烟气回用管26、集烟管25和烟气分配管27进入干燥窑23中对干燥窑23进行加热；第四步，将压制好的生球装入碳化硅坩埚中，然后把装有生球的碳化硅坩埚排好放置在干燥窑23的滚动杆24上，在干燥窑23内温度为180℃至220℃下干燥3.5h至4.5h；第五步，把装有干燥后的生球的碳化硅坩埚放置在炉窑本体1内的耐磨底板13上，在炉窑本体1的第一预热段和第二预热段温度为200℃至650℃下预热2.5h至3.5h；第六步，预热后在温度为650℃至950℃温区的炉窑本体1的高温段反应2.5h至3.5h，反应后在温度为950℃至1200℃温区的炉窑本体1的高温段反应2.3h至2.7h，反应后再在温度为1200℃至1400℃温区的炉窑本体1的高温段反应7.5h至8.5h，反应后最后在温度为1400℃至1500℃温区的炉窑本体1的高温段反应2.5h至3.5h；第七步，反应后在炉窑本体1的冷却段冷却2.3h至2.7h，冷却后得到钒氮合金。这样，在冷却段冷却到80℃至100℃后得到钒氮合金，氮气压力可为0.1MPa至0.2MPa；得到的钒氮合金经检验合格后自动计量包装；烧嘴6可采用天然气专用烧嘴，它的特点是燃气与助燃风混合均匀，燃烧充分，不回火达到节约燃料、断面温度均匀的目的；烧嘴6固定安装在炉窑本体1的侧墙壁上，火焰加热对应高温段炉窑本体1的预热通道5，通过碳化硅隔焰板3传热给反应通道4，对反应通道4内的物料进行加热反应。对应高温段炉窑本体1的侧墙壁上可间隔固定安装18支烧嘴6。通过烟气中的一氧化碳气体回收点燃余热再利用，使烟气充分回收利用，大大降低了生产成本。本发明采取燃气碳化硅隔焰板3加热，每一温区温度稳定，故障率和用电相比，基本没有，炉窑大修从1年可延长至3年，本发明与现有工艺相比，其综合成本平均可降低5150元/吨；年平均节约成本600万元左右；在已有的氮气自动保护双推板炉窑生产钒氮合金装置中，常见的就是硅钼棒电加热生产技术，这些装置对于生产钒氮合金的缺陷是硅钼棒不易更换，电耗大，产生的一氧化碳没法回收，生产成本较大，利润率较低，因此，在当今市场上没有价格竞争优势。
本发明炉窑本体1总长可为38米，按长度分为以下六个温区：
第一段：200℃长可为6米，排烟段。
第二段：200℃至650℃，长可为4.5米。
第三段：650℃至950℃，长可为4米；升温段，窑炉左右可布置3支烧嘴6加热。
第四段：950℃至1200℃，长可为3.5米；升温段，窑炉左右可布置3支烧嘴6加热。
第五段：1200℃至1400℃，长可为11.5米；升温段，窑炉左右可布置8支烧嘴6加热。
第六段：1400℃至1500℃，长可为4.5米；高温段，窑炉左右可布置4支烧嘴6加热。
第七段：成品冷却段，长可为4米，通入氮气冷却。
本发明可共设置20个烧嘴6（含两个辅助烧嘴6）；各温区内胆为物料反应区，将现有物料反应石墨坩埚改为碳化硅坩埚；物料通过液压双推板向前移动；在低温区至中温区，大于500℃时，生球中的V2O5表面开始液化，至650℃至670℃完全被液化，开始脱氧。即失去氧与碳起氧化反应，反应过程如下：
V2O5（S）+C(S)→V2O4（S）+CO（g）943k
V2O5（S）+C(S)→V2O4（S）+CO2（g）生成少部分CO2（g）气体943k
V2O4（S）+C(S)→VO（S）+2CO（g）↓
VO（S）+C(S)→V2C（S）+2CO（g）1723K
V2C（S）+N2(g)→VN（S）+CO（S）1723K
随着CO（g）气体分压降低，起始反应温度也会降低，温度上升至1250℃左右，V2O5与碳粉起碳化还原反应；渗氮温度在1000℃至1450℃左右，运行6h至8h，再冷却至80℃以内，通过运动系统推出钒氮合金成品球体（熟球）。
可根据实际需要，对上述实施例3作进一步优化或/和改进：
根据需要，五氧化二钒和石墨按质量比为78.02：21.98；或/和，五氧化二钒为片状五氧化二钒，石墨为鳞片石墨。
根据需要，燃气为煤气或天然气，燃气的压力为0.25MPa至0.35MPa，燃气的流量为120m3/h至130m3/h；或/和，助燃气体为空气或/和富氧空气，助燃气体的压力为0.25MPa至0.35MPa，助燃气体的流量为45m3/h至55m3/h。富氧空气可通过制氮装置进行制取，制氮装置产生的氮气通过氮气主管31和氮气支管32向炉窑本体1内通入氮气，制氮装置产生的富氧空气通过助燃风支管8向烧嘴6通入富氧空气。
实施例4，如附图1、10所示，该钒氮合金制备方法，按下述步骤进行：第一步，将五氧化二钒和石墨按质量比为78.02：21.98依次加入球磨机中进行研磨均化，研磨均化后得到混合料；第二步，混合料加入喷淋搅拌机进行喷淋搅拌，喷淋搅拌后送入压球机中进行压制，压制后得到生球；第三步，通过燃气支管7向烧嘴6通入燃气，通过助燃风支管8向烧嘴6通入助燃气体，烧嘴6点火对炉窑本体1的高温段进行加热，同时通过氮气主管31和氮气支管32向炉窑本体1内通入氮气，燃烧后的烟气依次经炉窑本体1的第二预热段和第一预热段的预热通道5对第二预热段和第一预热段进行加热，加热后的烟气最后经烟气回用管26、集烟管25和烟气分配管27进入干燥窑23中对干燥窑23进行加热；第四步，将压制好的生球装入碳化硅坩埚中，然后把装有生球的碳化硅坩埚排好放置在干燥窑23的滚动杆24上，在干燥窑23内温度为190℃下干燥4h；第五步，把装有干燥后的生球的碳化硅坩埚放置在炉窑本体1内的耐磨底板13上，在炉窑本体1的第一预热段和第二预热段温度为200℃至650℃下预热2.5h；第六步，预热后在温度为650℃至950℃温区的炉窑本体1的高温段反应2.5h，反应后在温度为950℃至1200℃温区的炉窑本体1的高温段反应2.3hh，反应后再在温度为1200℃至1400℃温区的炉窑本体1的高温段反应7.5h，反应后最后在温度为1400℃至1500℃温区的炉窑本体1的高温段反应2.5h；第七步，反应后在炉窑本体1的冷却段冷却2.3h，冷却后得到钒氮合金。
实施例5，如附图1、10所示，该钒氮合金制备方法，按下述步骤进行：第一步，将五氧化二钒和石墨按质量比为78.02：21.98依次加入球磨机中进行研磨均化，研磨均化后得到混合料；第二步，混合料加入喷淋搅拌机进行喷淋搅拌，喷淋搅拌后送入压球机中进行压制，压制后得到生球；第三步，通过燃气支管7向烧嘴6通入燃气，通过助燃风支管8向烧嘴6通入助燃气体，烧嘴6点火对炉窑本体1的高温段进行加热，同时通过氮气主管31和氮气支管32向炉窑本体1内通入氮气，燃烧后的烟气依次经炉窑本体1的第二预热段和第一预热段的预热通道5对第二预热段和第一预热段进行加热，加热后的烟气最后经烟气回用管26、集烟管25和烟气分配管27进入干燥窑23中对干燥窑23进行加热；第四步，将压制好的生球装入碳化硅坩埚中，然后把装有生球的碳化硅坩埚排好放置在干燥窑23的滚动杆24上，在干燥窑23内温度为220℃下干燥4.5h；第五步，把装有干燥后的生球的碳化硅坩埚放置在炉窑本体1内的耐磨底板13上，在炉窑本体1的第一预热段和第二预热段温度为200℃至650℃下预热3.5h；第六步，预热后在温度为650℃至950℃温区的炉窑本体1的高温段反应3.5h，反应后在温度为950℃至1200℃温区的炉窑本体1的高温段反应2.7h，反应后再在温度为1200℃至1400℃温区的炉窑本体1的高温段反应8.5h，反应后最后在温度为1400℃至1500℃温区的炉窑本体1的高温段反应3.5h；第七步，反应后在炉窑本体1的冷却段冷却2.7h，冷却后得到钒氮合金。
实施例6，如附图1、10所示，该钒氮合金制备方法，按下述步骤进行：第一步，将五氧化二钒和石墨按质量比为78.02：21.98依次加入球磨机中进行研磨均化，研磨均化后得到混合料；第二步，混合料加入喷淋搅拌机进行喷淋搅拌，喷淋搅拌后送入压球机中进行压制，压制后得到生球；第三步，通过燃气支管7向烧嘴6通入燃气，通过助燃风支管8向烧嘴6通入助燃气体，烧嘴6点火对炉窑本体1的高温段进行加热，同时通过氮气主管31和氮气支管32向炉窑本体1内通入氮气，燃烧后的烟气依次经炉窑本体1的第二预热段和第一预热段的预热通道5对第二预热段和第一预热段进行加热，加热后的烟气最后经烟气回用管26、集烟管25和烟气分配管27进入干燥窑23中对干燥窑23进行加热；第四步，将压制好的生球装入碳化硅坩埚中，然后把装有生球的碳化硅坩埚排好放置在干燥窑23的滚动杆24上，在干燥窑23内温度为200℃下干燥4h；第五步，把装有干燥后的生球的碳化硅坩埚放置在炉窑本体1内的耐磨底板13上，在炉窑本体1的第一预热段和第二预热段温度为200℃至650℃下预热3h；第六步，预热后在温度为650℃至950℃温区的炉窑本体1的高温段反应3h，反应后在温度为950℃至1200℃温区的炉窑本体1的高温段反应2.5h，反应后再在温度为1200℃至1400℃温区的炉窑本体1的高温段反应8.0h，反应后最后在温度为1400℃至1500℃温区的炉窑本体1的高温段反应3h；第七步，反应后在炉窑本体1的冷却段冷却2.5h，冷却后得到钒氮合金。
本发明的总投资和产能如下（本发明隔焰燃气节能双推板炉窑长按38米计）：
（1）总投资：1680万元，
其中，主要设备：隔焰炉窑投资260万元*2台=520万元，附属设备及设施：380万元，厂房及土地：780万元，产量：1.5-1.7吨/天，年产量：1.5-1.7T/台*2台*28天*12个月=1008-1200T/年。
表1为各现有钒氮合金工艺的经济指标对照表；表2为现有同窑型电加热窑炉生产钒氮合金工艺和本发明实施例3钒氮合金制备方法生产钒氮合金的经济指标对照表；表3为年产1000T/年VN不同工艺对比与本发明实施例3钒氮合金制备方法生产钒氮合金的经济指标对照表；表4为现有钒氮合金标准与本发明实施例4至实施例6得到的钒氮合金的数据对比表。
从表1至表3可以看出，现有钒氮合金工艺存在工艺落后，能耗高，损耗大，硅钼棒不易更换，温度控制不稳定、运行周期短，物料反应区产生的一氧化碳气体排向室外，对大气造成严重污染；而本发明生产成本较低，杜绝了堵窑事故的发生，大大延长了检修频率和炉窑本体1的使用寿命，降低了环境污染，提高了工作效率；从表4可以看出，本发明得到的钒氮合金能够达到标准。
综上所述，本发明热源采用燃气加热方式替代了传统用硅钼棒电加热方式生产钒氮合金，利用燃气加热产生的烟气对炉窑本体1的第一预热段、炉窑本体1的第二预热段和干燥窑23进行预热，使烟气充分回收利用，大大降低了生产成本，杜绝了堵窑事故的发生，大大延长了检修频率和炉窑本体1的使用寿命，降低了环境污染，提高了工作效率。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种隔焰燃气节能双推板炉窑，其特征在于包括炉窑本体；炉窑本体从右至左依次分为第一预热段、第二预热段、高温段和冷却段，对应第一预热段、第二预热段和高温段的炉窑本体的底部内沿轴向间隔设置有两个排烟通道，对应第一预热段、第二预热段和高温段的炉窑本体的腔体前侧和后侧对称固定连接有两块碳化硅隔焰板，两块碳化硅隔焰板与炉窑本体的顶部和底部形成反应通道，碳化硅隔焰板与炉窑本体的顶部、侧部和底部形成预热通道，对应第一预热段的炉窑本体的预热通道与两个排烟通道相连通，对应第一预热段的炉窑本体上设置有与排烟通道相连通的排烟端，对应高温段炉窑本体的上部前侧和上部后侧沿轴向分别分布有安装孔，炉窑本体的相邻上部前侧安装孔和上部后侧安装孔相错开，在安装孔上固定安装有烧嘴，烧嘴的出气端位于对应高温段炉窑本体的预热通道内，在烧嘴的进气端上分别固定安装有燃气支管和助燃风支管；在高温段和冷却段之间固定连接有高温挡火墙，高温挡火墙上设置有与高温段的反应通道和冷却段的腔体相通的连通通道，对应冷却段的炉窑本体上沿轴向分布有与冷却段的腔体相通的氮气进口端。
2.根据权利要求1所述的隔焰燃气节能双推板炉窑，其特征在于炉窑本体的底部固定安装有底座；或/和，炉窑本体包括外壳、保温层和耐火层，在外壳的内侧固定连接有保温层，在保温层的内侧固定连接有耐火层；或/和，外壳为不锈钢外壳，在第一预热段反应通道底部的耐火层、第二预热段反应通道底部的耐火层、高温段反应通道底部的耐火层、高温挡火墙的连通通道底部的耐火层和冷却段的腔体底部的耐火层上分别固定连接有耐磨底板。
3.根据权利要求2所述的隔焰燃气节能双推板炉窑，其特征在于对应第一预热段的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯，对应第一预热段的底部保温层为轻质粘土，对应第一预热段的顶部耐火层、侧部耐火层和底部耐火层均为高铝聚轻砖，对应第一预热段的耐磨底板和耐火层之间固定连接有至少一层高铝砖；或/和，对应第二预热段的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯，对应第二预热段的底部保温层为轻质粘土，对应第二预热段的顶部耐火层、侧部耐火层和底部耐火层均为高铝聚轻砖，对应第二预热段的耐磨底板和耐火层之间固定连接有至少一层高铝砖；或/和，对应高温段的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯，对应高温段的底部保温层为高铝聚轻砖，对应高温段的顶部耐火层从外至内依次为含锆纤维毯和氧化铝空心球砖，对应高温段的侧部耐火层从外至内依次为含锆纤维毯、轻质莫来石砖和氧化铝空心球砖，对应高温段的底部耐火层从外至内依次为轻质莫来石砖和氧化铝空心球砖，对应高温段的耐磨底板和耐火层之间固定连接有一层刚玉；或/和，高温挡火墙的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯，高温挡火墙的底部保温层为轻质粘土，高温挡火墙的顶部耐火层为轻质莫来石砖，高温挡火墙的侧部耐火层从外至内依次为轻质粘土、刚玉和轻质莫来石砖，高温挡火墙的底部耐火层为刚玉，高温挡火墙的连通通道底部耐火层和耐磨底板之间固定连接有一层轻质莫来石砖；或/和，对应冷却段的顶部保温层和侧部保温层均为硅酸铝纤维毯，对应冷却段的底部保温层为轻质粘土，对应冷却段的顶部耐火层和侧部耐火层均为不锈钢，对应冷却段底部的耐火层为高铝聚轻砖，对应冷却段的耐磨底板和耐火层之间固定连接有一层轻质莫来石砖。
4.一种使用根据权利要求1或2或3所述的隔焰燃气节能双推板炉窑的钒氮合金装置，其特征在于包括炉窑本体和干燥窑；在干燥窑的腔体中部沿轴向有一排滚动杆，滚动杆的两端通过轴安装在干燥窑的侧壁上，在干燥窑的上部沿轴向分布有与干燥窑的腔体相连通的排湿端，在干燥窑的下部沿轴向分布有与干燥窑的腔体相连通的烟气进口端，在干燥窑的外侧通过支架固定安装有两端被盲死的集烟管，集烟管和炉窑本体的排烟端通过烟气回用管固定连接在一起，在集烟管上固定分布有烟气分配管，烟气分配管和对应干燥窑的烟气进口端固定连接在一起，在炉窑本体和干燥窑之间的左侧有左导轨，在炉窑本体和干燥窑之间的右侧有右导轨。
5.根据权利要求4所述的钒氮合金装置，其特征在于炉窑本体的外侧通过支架固定安装有氮气主管，在氮气主管上固定分布有氮气支管，氮气支管和对应的炉窑本体的氮气进口端固定连接在一起，在氮气支管上固定安装有阀门；或/和，在干燥窑的外侧通过支架固定安装有集湿管，在集湿管上固定分布有集湿支管，集湿支管和对应干燥窑的排湿端固定连接在一起。
6.根据权利要求4或5所述的钒氮合金装置，其特征在于炉窑本体的外侧有换热器，在炉窑本体的外侧通过支架固定安装有助燃风主管，助燃风主管和换热器的出口端固定连接在一起，在助燃风主管上固定分布有助燃风支管，助燃风支管和对应的烧嘴的进气端固定连接在一起，在助燃风支管上分别固定安装有助燃风执行器、助燃风取压管和阀门，在助燃风取压管上固定安装有阀门；或/和，在炉窑本体的外侧有助燃风机，助燃风机的出口端和换热器的进口端通过软管固定连接在一起。
7.根据权利要求4或5或6所述的钒氮合金装置，其特征在于炉窑本体的外侧通过支架固定安装有燃气主管，在燃气主管上固定分布有燃气支管，燃气支管和对应的烧嘴的进气端固定连接在一起，在燃气主管上分别固定安装有压力表、过滤器、稳压调节阀、电磁阀、低压开关阀和高压开关阀，在燃气支管上分别固定安装有电磁阀、比例阀、燃气取压管和阀门，在燃气取压管上固定安装有阀门；或/和，在炉窑本体的外侧有排烟供热风机，排烟供热风机的进口端和炉窑本体的排烟端通过软管固定连接在一起，排烟供热风机的出口端和集烟管通过烟气回用管固定连接在一起；或/和，在左导轨的一侧有顶车机，在烟气回用管上固定安装有阀门；或/和，在右导轨和干燥窑之间设置有装卸区。
8.一种使用根据权利要求4或5或6或7所述钒氮合金装置的钒氮合金制备方法，其特征在于按下述步骤进行：第一步，将五氧化二钒和石墨依次加入球磨机中进行研磨均化，研磨均化后得到混合料；第二步，混合料加入喷淋搅拌机进行喷淋搅拌，喷淋搅拌后送入压球机中进行压制，压制后得到生球；第三步，通过燃气支管向烧嘴通入燃气，通过助燃风支管向烧嘴通入助燃气体，烧嘴点火对炉窑本体的高温段进行加热，同时通过氮气主管和氮气支管向炉窑本体内通入氮气，燃烧后的烟气依次经炉窑本体的第二预热段和第一预热段的预热通道对第二预热段和第一预热段进行加热，加热后的烟气最后经烟气回用管、集烟管和烟气分配管进入干燥窑中对干燥窑进行加热；第四步，将压制好的生球装入碳化硅坩埚中，然后把装有生球的碳化硅坩埚排好放置在干燥窑的滚动杆上，在干燥窑内温度为180℃至220℃下干燥3.5h至4.5h；第五步，把装有干燥后的生球的碳化硅坩埚放置在炉窑本体内的耐磨底板上，在炉窑本体的第一预热段和第二预热段温度为200℃至650℃下预热2.5h至3.5h；第六步，预热后在温度为650℃至950℃温区的炉窑本体的高温段反应2.5h至3.5h，反应后在温度为950℃至1200℃温区的炉窑本体的高温段反应2.3h至2.7h，反应后再在温度为1200℃至1400℃温区的炉窑本体的高温段反应7.5h至8.5h，反应后最后在温度为1400℃至1500℃温区的炉窑本体的高温段反应2.5h至3.5h；第七步，反应后在炉窑本体的冷却段冷却2.3h至2.7h，冷却后得到钒氮合金。
9.根据权利要求8所述的钒氮合金制备方法，其特征在于五氧化二钒和石墨按质量比为78.02：21.98；或/和，五氧化二钒为片状五氧化二钒，石墨为鳞片石墨。
10.根据权利要求8或9所述的钒氮合金制备方法，其特征在于燃气为煤气或天然气，燃气的压力为0.25MPa至0.35MPa，燃气的流量为120m3/h至130m3/h；或/和，助燃气体为空气或/和富氧空气，助燃气体的压力为0.25MPa至0.35MPa，助燃气体的流量为45m3/h至55m3/h。
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