CN108620599A - 一种利用醇基燃料生产锌粉的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用醇基燃料生产锌粉的装置及方法，该装置包括醇基燃料燃烧系统、锌粉炉、排烟系统和锌粉收集装置，锌粉炉内部由横向设置的隔焰板分隔成熔化蒸发池和燃烧室，熔化蒸发池一侧连接锌粉收集装置；燃烧室一侧连接醇基燃料燃烧系统，另一侧连接排烟系统。本发明通过醇基燃料的燃烧系统向卧式锌粉炉炉体提供热量，锌粉炉炉体的锌锭被加热后熔化蒸发，进入锌粉收集装置后经冷却形成锌粉。本发明通过将醇基燃料燃烧系统与锌粉炉连接，利用醇基燃料提供热量，燃烧充分，醇基燃料燃烧后生成二氧化碳和水蒸气，不产生污染环境的气体，完全避免了使用煤为热源产生的弊病如大量废渣和难以处理的含酚废水等。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产锌粉的装置及方法，具体涉及一种利用醇基燃料生产锌粉的装置及方法。
背景技术
锌是一种金属元素，原子序数为30，密度为7.14g/cm3，熔点为419.5℃。锌金属在常温空气气氛下表面易生成一层致密的碳酸锌保护膜，阻止锌进一步氧化，因此锌具有优良的抗大气腐蚀性能。锌粉最广泛的用途为镀锌工业，主要用于各种钢材的表面镀层。
目前，锌粉的蒸馏冷凝法工业化生产所采用的炉型主要有卧式炉和塔式炉，其中卧式炉是应用最为广泛的炉型，其生产工艺是将金属锌锭加热到1000℃以上，使其挥发出锌蒸气，然后经冷凝获得锌粉的方法，该生产方法得到的锌粉活性较好。
现有工业化卧式锌粉炉的燃料绝大部分是采用煤，分为如下两种供应方式：一种是采用烟煤等煤块直接燃烧作为热源的卧式锌粉炉，此种炉型炉温波动大，劳动环境恶劣，环境污染严重，已经逐步被淘汰掉；另一种是目前普遍采用的以发生炉煤气作为燃料，此种炉型相比直接燃煤的锌粉炉炉温波动小，劳动条件好，但是在煤气发生炉制取发生炉煤气的过程中，产生大量的污染，如炉渣、除尘灰以及有毒的含酚废水等。一般两段式煤气发生炉气化烟煤冷凝液的产生约为100kg/t煤，冷凝液属于含酚废水，主要含有酚类、氰化物、焦油、悬浮物、硫化物和氨氮等，含酚量约为8500～10000mg/L。此外还有以电力为热源的锌粉炉，炉温比较稳定，但是能耗大，生产成本较高，只有在电力成本便宜的地区可采用。
醇基燃料以醇类物质为主体配置的燃料。它是以液体或者固体形式存在的。它也是一种生物质能，和核能、太阳能、风力能、水力能一样，是各国政府目前大力推广的环保洁净能源。醇基燃料的燃烧产物与天然气相同，它具有燃烧充分、热值转化率高、排放清洁环保等特点。
由于天然气的输送、储存对设备要求高，远离气源的地区不易获得，而且目前国内天然气供应严重紧缺，因此限制了天然气在锌粉炉上的使用。醇基燃料对环境无污染，价格低廉，储运、运输简便，安全性高，因此醇基燃料的推广应用，对弥补我国石油天然气的紧缺及推进环保治理具有极其重大的意义。醇基燃料作为新型清洁能源，目前在燃烧加热的应用多在锅炉领域，没有见到在锌粉炉上的使用，主要由于锌粉炉对于燃料燃烧的要求，不仅仅是达到燃烧温度，还与锌粉的生产工艺有关。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种利用醇基燃料生产锌粉的装置及方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种利用醇基燃料生产锌粉的装置，该装置包括醇基燃料燃烧系统、锌粉炉、排烟系统和锌粉收集装置，锌粉炉内部由横向设置的隔焰板分隔成熔化蒸发池和燃烧室，熔化蒸发池一侧连接锌粉收集装置；燃烧室一侧连接醇基燃料燃烧系统，另一侧连接排烟系统；醇基燃料燃烧系统包括烧嘴砖、设置在烧嘴砖通道内的燃烧器、及与燃料器连接的醇基燃料管道、压缩空气管道和供风管道，烧嘴砖设置在燃烧室内部，燃烧器穿过燃烧室的侧壁。
进一步的，熔化蒸发池另一侧设置有锌锭上料口。
进一步的，锌粉收集装置内设有冷却器，冷却器下方设有收集锌粉的料斗。
进一步的，燃烧室一侧连接有一个或多个醇基燃料燃烧系统。
进一步的，燃烧器一端设置有喷头，喷头位于燃烧室内。
进一步的，隔焰板为碳化硅材质。
本发明还提供了一种利用醇基燃料生产锌粉的方法，该方法包括以下步骤：
(1)通过醇基燃料管道向燃烧器内加入醇基燃料，采用压缩空气进行压力雾化，通过供风管道进行供风燃烧；
(2)锌粉炉内的锌锭被加热后熔化产生锌蒸气，锌蒸气进入锌粉收集装置经冷却形成锌粉；
(3)醇基燃料燃烧后通过排烟系统进行排放。
其中，醇基燃料由体积比为30-100％的甲醇和0-30％的添加物组成，添加物包括多元醇、溶剂油、燃料油中的一种或多种的混合物。
步骤(1)中，压缩空气的压力控制在0.4-0.8MPa；供风的压力为1-2KPa。
本发明提及到的醇基燃料，也被本领域技术人员称为：甲醇燃料、混合醇燃料、多元醇燃料、高碳醇燃料或航醇燃料等。
本发明的有益效果为：
(1)本发明通过上下设置的燃烧室和熔化蒸发池，很好的隔绝了燃烧室中的氧气，防止锌被氧化，生产出锌粉的活性高。
(2)本发明通过将醇基燃料燃烧系统与锌粉炉连接，利用醇基燃料燃烧提供热量，燃烧充分，醇基燃料燃烧后生成二氧化碳和水蒸气，不产生污染环境的气体，完全避免了使用煤为热源产生的弊病如大量废渣和难以处理的含酚废水等。
(3)本发明利用醇基燃料生产锌粉装置的燃烧效率在98％以上，排烟量小，烟气辐射性能好，可有效降低能耗。
附图说明
图1为本发明利用醇基燃料生产锌粉的装置的结构示意图；
附图标记说明：
1、醇基燃料燃烧系统；2、锌粉炉；3、排烟系统；4、锌粉收集装置；5、隔焰板；6、熔化蒸发池；7、燃烧室；8、烧嘴砖；9、燃烧器；10、醇基燃料管道；11、压缩空气管道；12、供风管道；13、喷头。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详尽的描述。
实施例1
如图1所示，本发明的一种利用醇基燃料生产锌粉的装置包括醇基燃料燃烧系统1、锌粉炉2、排烟系统3和锌粉收集装置4，锌粉炉2内部由横向设置的隔焰板5分隔成熔化蒸发池6和燃烧室7，熔化蒸发池6一侧连接锌粉收集装置4；燃烧室7一侧连接醇基燃料燃烧系统1，另一侧连接排烟系统3；醇基燃料燃烧系统1包括烧嘴砖8、设置在烧嘴砖8通道内的燃烧器9、及与燃料器9连接的醇基燃料管道10、压缩空气管道11和供风管道12，及安装在上述各种管道上的各种阀门等组成。烧嘴砖8设置在燃烧室7内部，燃烧器9穿过燃烧室7的侧壁。
本发明将醇基燃料燃烧系统1与锌粉炉2连接，通过醇基燃料的燃烧系统1向锌粉炉2炉体提供热量，隔焰板5将锌粉炉2分隔成上下两部分，上部分为燃烧室7，下部分为熔化蒸发池6，通过隔焰板5将热量传递到熔化蒸发池6，隔焰板5很好地隔绝了燃烧室7内的氧气，而且锌熔化后不会与隔焰板5接触，很好地防止了锌粉被氧化；醇基燃料燃烧后生成二氧化碳和水蒸气，经排烟系统3排出。
本发明的技术方案中，燃烧器9一端设置有喷头13，喷头13位于燃烧室7内。燃烧器9中的醇基燃料经喷头13喷出，进入燃烧室7内。
需要进一步说明的，熔化蒸发池6另一侧设置有锌锭上料口，通过锌锭上料口添加锌原料。
需要进一步说明的，锌粉收集装置4内设有冷却器，冷却器下方设有收集锌粉的料斗。锌蒸汽在锌粉收集装置4中经过冷却器的冷却作用，形成锌粉，并收集到冷却器下方的料斗中。
需要进一步说明的，燃烧室7一侧连接有一个或多个醇基燃料燃烧系统1，以提供足够的热量提供给熔化蒸发池6，多个醇基燃料燃烧系统1共用一个空气压缩机和鼓风机，分别通过压缩空气管道11和供风管道12来提供压缩空气和空气。
需要进一步说明的，隔焰板5采用耐火度高、导热率高的碳化硅材质，碳化硅材质的隔焰板5很好地隔绝了燃烧室7中的氧气。
实施例2
本发明采用实施例1所述的装置生产锌粉的方法，包括以下步骤：
(1)通过醇基燃料管道10向燃烧器9内加入醇基燃料(甲醇、乙醇、丁醇的体积比为5:1:1)，采用0.4MPa的压缩空气进行压力雾化，通过供风管道12进行供风燃烧，供风的压力为1KPa，以保证醇基燃料燃烧彻底，避免产生积碳等问题，位于燃烧室7内烧嘴砖8的温度为1200℃；
(2)通过锌锭上料口加入锌原料，锌粉炉2内的锌锭被加热后熔化产生锌蒸气，锌蒸气通过熔化蒸发池6侧面设置的通道进入锌粉收集装置4后，经冷却形成锌粉；
(3)醇基燃料燃烧后产生二氧化碳和水，通过排烟系统3进行排放。
实施例3
本发明采用实施例1所述的装置生产锌粉的方法，包括以下步骤：
(1)通过醇基燃料管道10向燃烧器9内加入醇基燃料(甲醇、乙醇、丁醇的质量比为6:2:2)，采用0.6MPa的压缩空气进行压力雾化，通过供风管道12进行供风燃烧，供风的压力为1.5KPa，以保证醇基燃料燃烧彻底，避免产生积碳等问题，位于燃烧室7内烧嘴砖8的温度为1250℃；
(2)通过锌锭上料口加入锌原料，锌粉炉2内的锌锭被加热后熔化产生锌蒸气，锌蒸气通过熔化蒸发池6侧面设置的通道进入锌粉收集装置4后，经冷却形成锌粉；
(3)醇基燃料燃烧后产生二氧化碳和水，通过排烟系统3进行排放。
实施例4
本发明采用实施例1所述的装置生产锌粉的方法，包括以下步骤：
(1)通过醇基燃料管道10向燃烧器9内加入醇基燃料(甲醇、乙醇、丁醇的质量比为5:1.5:1)，采用0.8MPa的压缩空气进行压力雾化，通过供风管道12进行供风燃烧，供风的压力为2KPa，以保证醇基燃料燃烧彻底，避免产生积碳等问题，位于燃烧室7内烧嘴砖8的温度为1300℃；
(2)通过锌锭上料口加入锌原料，锌粉炉2内的锌锭被加热后熔化产生锌蒸气，锌蒸气通过熔化蒸发池6侧面设置的通道进入锌粉收集装置4后，经冷却形成锌粉；
(3)醇基燃料燃烧后产生二氧化碳和水，通过排烟系统3进行排放。
本发明装置及方法中使用醇基燃料为锌粉炉提供热量，醇基燃料的理论燃烧温度能达到1600-1700℃，与天然气等气体燃料燃烧效率一致，而高于煤等固体燃料，同样也高于重油等液体燃料，能避免产生积碳等问题。其中，燃烧效率是指燃料燃烧后实际放出的热量占其完全燃烧后放出的热量的比值，它是考察燃料燃烧充分程度的重要指标。除燃烧效率高以外，醇基燃料本身化学成分中含有氧原子，可以在相同的热值供应范围下，大幅度减少烟气的排放量，降低烟气中氮元素的比例，同时提高烟气中CO2及H2O三原子气体的比例，大大增加烟气的辐射性能。因此，降低排烟量及增大辐射性能恰是目前靠辐射蒸发锌粉的锌粉炉迫切需要的燃料种类。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用醇基燃料生产锌粉的装置，其特征在于，该装置包括醇基燃料燃烧系统(1)、锌粉炉(2)、排烟系统(3)和锌粉收集装置(4)，锌粉炉内部由横向设置的隔焰板(5)分隔成熔化蒸发池(6)和燃烧室(7)，熔化蒸发池一侧连接锌粉收集装置；燃烧室一侧连接醇基燃料燃烧系统，另一侧连接排烟系统；醇基燃料燃烧系统包括烧嘴砖(8)、设置在烧嘴砖通道内的燃烧器(9)、及与燃料器连接的醇基燃料管道(10)、压缩空气管道(11)和供风管道(12)，烧嘴砖设置在燃烧室内部，燃烧器穿过燃烧室的侧壁。
2.根据权利要求1所述的利用醇基燃料生产锌粉的装置，其特征在于，燃烧器一端设置有喷头(13)，喷头位于燃烧室内。
3.根据权利要求1所述的利用醇基燃料生产锌粉的装置，其特征在于，熔化蒸发池另一侧设置有锌锭上料口。
4.根据权利要求1所述的利用醇基燃料生产锌粉的装置，其特征在于，锌粉收集装置内设有冷却器，冷却器下方设有收集锌粉的料斗。
5.根据权利要求1所述的利用醇基燃料生产锌粉的装置，其特征在于，燃烧室一侧连接有一个或多个醇基燃料燃烧系统。
6.根据权利要求1所述的利用醇基燃料生产锌粉的装置，其特征在于，隔焰板为碳化硅材质。
7.一种采用权利要求1所述的利用醇基燃料生产锌粉的装置生产锌粉的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)通过醇基燃料管道向燃烧器内加入醇基燃料，采用压缩空气进行压力雾化，通过供风管道进行供风燃烧；
(2)锌粉炉内的锌锭被加热后熔化产生锌蒸气，锌蒸气进入锌粉收集装置经冷却形成锌粉；
(3)醇基燃料燃烧后通过排烟系统进行排放。
8.根据权利要求7所述的利用醇基燃料生产锌粉的方法，其特征在于，醇基燃料由体积比为30-100％的甲醇和0-30％的添加物组成，添加物包括多元醇、溶剂油、燃料油中的一种或多种的混合物。
9.根据权利要求7所述的利用醇基燃料生产锌粉的方法，其特征在于，步骤(1)中，压缩空气的压力控制在0.4-0.8MPa。
10.根据权利要求7所述的利用醇基燃料生产锌粉的方法，其特征在于，步骤(1)中，供风的压力为1-2KPa。
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