CN107299232A - 镁热法制备海绵钛的余热回收系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镁热法制备海绵钛的余热回收系统及方法，属于反应热回收领域。所述余热回收系统设置在还原炉出风口一侧，包括设有行走机构的保温箱，在保温箱的底部设置与还原炉出风口的管路连接的进风管、顶部设置排空的出风管；在所述保温箱内设置用于排布镁锭的孔板。所述方法基于上述系统。本发明利用余热将保温箱中的镁锭烘烤干燥，一方面不需要架设太长的管路、投资成本低，另一方面余热直接烘烤镁锭、换热效率高，烘烤后的镁锭可直接用于海绵钛的生产。
Description
技术领域
本发明涉及有色冶金节能环保领域，具体涉及海绵钛生产过程中所产余热的回收领域，尤其是一种镁热法制备海绵钛的余热回收装置及方法。
背景技术
镁热还原法是目前工业生产海绵钛的主要方法，其主要化学反应为：TiCl4+Mg＝Ti+MgCl2+Q，该还原过程是海绵钛生产的关键环节，对最终产品的质量起到至关重要的作用。还原过程中会产生大量的热量，如果多余的热量不能及时排出，会造成反应区域温度过高，影响海绵钛的钛结构和化学指标。
为保证还原时产生的热量能够及时排出，需要对海绵钛还原炉进行通风冷却。现有的还原炉如图1所示，主要包括同轴套装的炉体2和反应器4，在炉体2与反应器4之间设有冷却风道3，在还原反应带H部的上、下端分别设有上部出风口5和冷风口6。通过自然对流或强制对流将冷空气从冷风口6进入到炉膛中，再通过还原炉的反应带H上端设置的上部出风口5将热量排放到外部环境中，从而带走反应器4外壁的热量，保证还原反应在适宜的温度范围内。
直接排放的方式造成大量热量的浪费，不符合现代企业节能降耗、绿色环保的发展理念，而且对作业环境、尤其是酷暑时期作业造成较大的影响。现有技术中有关于镁热制备海绵钛的余热回收装置，大部分是通过管路将其引入到换热器内，与其他介质，如水，进行热交换，然后将热水收集应用，该方法一方面换热效率低，另一方面该余热的应用场地距离海绵钛的生产场地一般较远，需要铺设管路将余热或热交换介质引出，增加投资成本，降低热量利用率，管路铺设也会增加场地的凌乱，存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镁热法制备海绵钛的余热回收系统及方法，用以解决现有余热回收投资成本高、效率低、还存在一定安全隐患的问题。
为实现上述目的，本发明方法将余热直接引至余热回收终端，该余热回收终端可以布置在镁热法制备海绵钛设备的一侧，该终端即排布有镁锭的保温箱中，利用余热将镁锭烘烤干燥，一方面不需要架设太长的管路、投资成本低，另一方面余热直接烘烤镁锭、换热效率高，烘烤后的镁锭可直接用于海绵钛的生产。具体地，该余热回收方法利用还原炉出风口排出的高温空气，包括以下步骤：
a、在设有行走机构的保温箱中排布待烘烤的镁锭、密封，并将保温箱推至所述还原炉一侧、限位；
b、将保温箱底部的进风管与所述还原炉出风口的管路连接，打开设置在进风管上的阀门，高温空气与保温箱内的镁锭进行热交换，最后从保温箱顶部的出风管排出；
c、烘烤镁锭4-6小时后，将管路拆卸、保温箱推走，然后将所述还原炉出风口的管路连接另一排布有待烘烤镁锭的保温箱。
优选的，上述方法采用的余热回收系统，设置在还原炉出风口一侧，所述余热回收系统包括设有行走机构的保温箱，在保温箱的底部设置与还原炉出风口的管路连接的进风管、在保温箱的顶部设置排空的出风管；在所述保温箱内设置用于排布镁锭的孔板。
优选的，所述保温箱的一侧面设有密封门，所述孔板水平设置2-5层。
相邻层孔板的间距为2-5层镁锭高度。
所述镁锭在孔板上紧密排列、并在相邻层孔板的左侧或右侧交替留出透气间隔，形成高温空气自下而上错流式上升的结构。
或者相邻镁锭之间留有透气间隙，形成高温空气透过孔板上的通孔以及镁锭之间的间隙曲折上升的结构。
镁热法海绵钛生产要求所用原料镁锭使用前必须烘烤干燥，方可装炉使用，现有海绵钛生产企业基本采取把镁锭放置在保温箱内，通入高温蒸汽的方法烘烤干燥镁锭，这就要求企业必须一年四季都有蒸汽，企业必须配置蒸汽存储配送系统，但有些中小型海绵钛企业就无法满足此要求。上述技术方案中就近充分利用了海绵钛生产过程中产生的余热，保温箱的结构简单，可以循环、连续使用。
本发明方法具有如下优点：(1)本发明有效的解决了无蒸汽供给系统企业对镁锭烘烤干燥的需求，采用本发明的方法和系统，镁锭表面温度可达45°以上，完全满足海绵钛生产对镁锭烘烤干燥的要求；(2)本发明的保温箱结构简单、易于加工，不需要设置电加热系统，节能、环保、简单、实用，而且可移动、可循环使用，方便原料的取放；(3)本发明充分利用了镁热还原反应产生多余热量，而且不需要架设太多的管路系统，投资成本低。
附图说明
图1是还原炉的结构示意图；
图2是本发明余热回收系统的结构示意图；
图3是图2的剖视结构示意图
其中，1代表还原炉，2、炉体，3、冷却风道，4、反应器，5、出风口，6、进风口，10代表保温箱，101、行走机构，102、进风管，103、密封门，104、出风管，105、壳体，106、耐热保温层，107、镁锭，108、孔板。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
参见图2和图3，是镁热法制备海绵钛的余热回收系统，其设置在还原炉1出风口一侧，通过管路直连到回收系统上。
所述余热回收系统包括设有行走机构101的保温箱10，在保温箱10的底部设置与还原炉出风口5的管路连接的进风管102、在保温箱10的顶部设置排空的出风管104；在所述保温箱10内设置用于排布镁锭107的孔板108。所述孔板108为其上密布通气孔的导热合金板。所述行走机构101为设置在保温箱10底部、带有刹车系统的万向轮，移动的保温箱一方面可以轻松转运原料至投料处，另一方面将已经烘烤完成的镁锭转走，连接另外的保温箱可以实现余热的连续利用。
保温箱可以自制，其箱体由槽钢和角钢拼接成框架、钢板做壳体105，在壳体105内复合耐热保温层106。耐热保温层106可以选用石棉板等材料，在所述保温箱10的一侧面设有密封门103，方便镁锭107的排布或码垛。
孔板108用于盛放镁锭，其在保温箱内水平设置2-5层，如图3所示。相邻层孔板108的间距为2-5层镁锭107高度。即每层孔板上可以排布2-5层的镁锭。所述孔板108定位在保温箱框架上，如定位在角钢上(图3中未画出)，采用孔板的目的是让高温空气穿过通孔向排布的镁锭扩散，提高散热效率。
可以将所述镁锭107在孔板108上疏松排列，在相邻镁锭107之间留有透气间隙，即相邻镁锭之间至少留有一排通孔，这样高温空气自下而上透过通孔及镁锭之间的间隙曲折上升，增加高温空气在保温箱10中的停留时间，提高换热效率。或者镁锭107在孔板108上紧密排布、并在相邻层孔板108的左侧或右侧交替留出透气间隔，形成高温空气自下而上错流式上升的结构，延长高温空气在保温箱中的停留时间，如图3所示，第一层孔板在左侧留有透气的通孔，第二层在右侧留有透气的通孔，如果镁锭是紧密排布，则气流通过错流式上升。还可以综合上述两种排布方式，将镁锭107在孔板108上疏松排列，并在相邻层孔板108的两侧交替留出间隔，形成高温空气自下而上错流式上升和透过通孔曲折上升的结构，充分实现热量交换。
实施例2
本实施例提供了一种利用实施例1的系统进行预热回收的方法，包括以下步骤：
a、在设有行走机构101的保温箱10中排布待烘烤的镁锭107、密封，并将保温箱10推至所述还原炉1一侧、限位。所述的行走机构101为设置在保温箱10底部的万向轮，其通过刹车功能实现保温箱的限位。
所述镁锭107在孔板108上紧密排列、并在相邻层孔板108的左侧或右侧交替留出透气间隔，形成高温空气自下而上错流式上升的结构，或/和相邻镁锭107之间留有透气间隙，形成高温空气透过孔板108上的通孔以及镁锭之间的间隙曲折上升的结构。
b、将保温箱10底部的进风管102与所述还原炉1出风口5的管路连接，打开设置在进风管102上的阀门，高温空气与保温箱10内的镁锭107进行热交换，最后从保温箱10顶部的出风管104排出。
步骤a中镁锭的排布方式延长了高温空气在保温箱中的停留时间。一般从还原炉1出风口5排出的高温空气约为90℃，经换热后降至40℃，排至室温中。
c、经换热后的镁锭表面温度达到45℃以上，烘烤镁锭4-6小时后，完全满足海绵钛对镁锭的要求，将管路拆卸、保温箱10推至还原炉的加料处，然后将所述还原炉出风口的管路连接另一排布有待烘烤镁锭的保温箱。
综上所述，根据单炉产能制作保温箱，保温箱具体规格根据所放镁锭量制作。基本存放量不少于2吨；保温箱可移动使用，保温箱材质采用适当规格槽钢、角铁、石棉板等。保温箱是一个密封体。保温箱下部侧面为热量进口，此进口通过法兰和耐高温软连接连接到还原炉上部出风口上；保温箱上部开孔为热量出口，烘烤干燥时间一般为4-6小时，烘烤干燥后的镁锭就可以投入使用，其表面温度可达45度以上，完全满足海绵钛生产对镁锭烘烤干燥的要求。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种镁热法制备海绵钛的余热回收系统，设置在还原炉(1)出风口一侧，其特征在于，所述余热回收系统包括设有行走机构(101)的保温箱(10)，在保温箱(10)的底部设置与还原炉出风口(5)的管路连接的进风管(102)、在保温箱(10)的顶部设置排空的出风管(104)；在所述保温箱(10)内设置用于排布镁锭(107)的孔板(108)。
2.根据权利要求1所述的镁热法制备海绵钛的余热回收系统，其特征在于，所述保温箱(10)的一侧面设有密封门(103)，所述孔板(108)水平设置2-5层。
3.根据权利要求2所述的镁热法制备海绵钛的余热回收系统，其特征在于，相邻层孔板(108)的间距为2-5层镁锭(107)高度。
4.根据权利要求1所述的镁热法制备海绵钛的余热回收系统，其特征在于，所述行走机构(101)为设置在保温箱(10)底部、带有刹车系统的万向轮。
5.根据权利要求1所述的镁热法制备海绵钛的余热回收系统，其特征在于，所述镁锭(107)在孔板(108)上紧密排列、并在相邻层孔板(108)的左侧或右侧交替留出透气间隔，形成高温空气自下而上错流式上升的结构。
6.根据权利要求1或5所述的镁热法制备海绵钛的余热回收系统，其特征在于，相邻镁锭(107)之间留有透气间隙，形成高温空气透过孔板(108)上的通孔以及镁锭之间的间隙曲折上升的结构。
7.根据权利要求1所述的镁热法制备海绵钛的余热回收系统，其特征在于，所述保温箱(10)的箱体由槽钢和角钢拼接成框架、钢板做壳体(105)，在壳体(105)内复合耐热保温层(106)。
8.一种镁热法制备海绵钛的余热回收方法，其利用还原炉(1)出风口排出的高温空气，其特征在于，包括以下步骤：
a、在设有行走机构(101)的保温箱(10)中排布待烘烤的镁锭(107)、密封，并将保温箱(10)推至所述还原炉(1)一侧、限位；
b、将保温箱(10)底部的进风管(102)与所述还原炉(1)出风口(5)的管路连接，打开设置在进风管(102)上的阀门，高温空气与保温箱(10)内的镁锭(107)进行热交换，最后从保温箱(10)顶部的出风管(104)排出；
c、烘烤镁锭(107)4-6小时后，将管路拆卸、保温箱(10)推走，然后将所述还原炉出风口的管路连接另一排布有待烘烤镁锭的保温箱。
9.根据权利要求8所述的镁热法制备海绵钛的余热回收方法，其特征在于，所述保温箱(10)的一侧面设有密封门(103)，所述孔板(108)水平设置2-5层，相邻层孔板(108)的间距为2-5层镁锭(107)高度。
10.根权利要求8所述的镁热法制备海绵钛的余热回收方法，其特征在于，所述镁锭(107)在孔板(108)上紧密排列、并在相邻层孔板(108)的左侧或右侧交替留出透气间隔，形成高温空气自下而上错流式上升的结构，或/和相邻镁锭(107)之间留有透气间隙，形成高温空气透过孔板(108)上的通孔以及镁锭之间的间隙曲折上升的结构。
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