CN109163563B - 一种全急冷冶金炉及在其内壁构建保护层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种全急冷冶金炉及在其内壁构建保护层的方法，全急冷冶金炉包括由内壳壁及其外侧的外壳壁；所述内壳壁由导热材料制成；所述内壳壁与外壳壁之间通过隔离组件分隔成若干独立的冷却体，在内壳壁内部形成封闭的腔体。本发明创造提供的全急冷冶金炉将传统工业炉窑的冷却壁与炉壳合为一体，结构简单、热膨胀一致性好。同时，内壳壁在实际生产环境下以熔渣为原料自建保护层，以渣护炉、以渣抗渣，此外，在开炉时实现烘炉和保护层构建两道工序合二为一。相对于传统工业炉窑，本发明创造提供的全急冷冶金炉制造成本和后期维护成本低，整体性和安全性更好，避免了现有工业炉窑耐火材料脱落造成的意外事故。

Description

一种全急冷冶金炉及在其内壁构建保护层的方法

技术领域

本发明创造属于工业技术领域，尤其是涉及一种全急冷冶金炉及在其内壁构建保护层的方法。

背景技术

工业窑炉炉壁的主要组成部分为内层的耐火材料和外层的钢板，作为外壳的钢板用于使炉体坚固并保证气密性良好，承受和保护炉衬耐火材料；而耐火材料的主要作用是抵抗高温及熔体的侵蚀，保护炉壳，耐火材料按外观分类可分为耐火砖和不定形耐火材料，根据实际应用的不同，不同炉壁内耐火材料的种类和层数也不相同，这些耐火材料通常都是筑炉时同步砌筑或者浇筑的。需要说明的是，工业窑炉在高温环境使用中，仅靠耐火材料不足以抵抗高温对炉壳的烧损，通常需要引入水冷系统，水冷系统是由多块分离的水冷元件(单元)构成的，一般水冷元件(单元)是由一段呈螺旋或排状分布的水冷管组成，每个冷却元件的面积通常在0.32-2m²之间，敷设在炉内易受损的部位，表面全敷盖耐火材料。由于高温窑炉的体积一般较大，炉体通常需要很多块水冷元件，例如，高炉的冷却壁可由数百块水冷元件组成。

由于在炉壁中要排布多块分离的水冷元件，因此，相邻的水冷元件之间要预留伸缩缝，使用中，与这些伸缩缝对应的内壁的耐火材料与其他的位置相比冷却不均，在炉体内层的耐火材料中会出现质地疏松的轮廓线，破坏了整个内层耐火材料的密度的一致性和连续性，使耐火材料易脱落。此外，分离的冷却元件一般是分别挂装在外层钢板上的，整个炉壁结构的整体性和稳定性并不好，在大量炉料长期的冲刷和侵蚀下，内层的耐火材料脱落，导致穿炉事故时有发生。

综上所述，目前带有水冷系统的工业窑炉炉壁结构复杂，水冷元件造价高、用量大，炉壁结构的整体性和一致性不好，导致耐火材料和水冷元件需要经常修理、定期更换，维护成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种全急冷冶金炉及在其内壁构建保护层的方法。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种全急冷冶金炉，包括由内壳壁及其外侧的外壳壁；所述内壳壁由导热材料制成；所述内壳壁与外壳壁之间通过隔离组件分隔成若干独立的冷却体，在内壳壁内部形成封闭的腔体。

进一步，所述隔离组件包括若干隔挡板，每一隔挡板均一侧与内壳壁连接，另一侧与外壳壁连接，每两隔挡板之间的腔体均构成一个冷却体。

进一步，所述内壳壁、隔挡板均由导热材料制成。

进一步，所述隔离组件包括中间隔离板，该中间隔离板与内壳壁之间形成内层壳体，中间隔离板与外壳壁之间形成外层壳体；所述内层壳体的空腔内部通过若干内分隔板分隔为若干独立的内层冷却体；所述外层壳体的空腔内部通过若干外分隔板分隔为若干独立的外层冷却体。

进一步，所述内壳壁、中间隔离板、内分隔板、以及外分隔板均由导热材料制成。

进一步，所述隔离组件包括至少一层中间隔离板，最内侧的中间隔离板与内壳壁之间形成内层壳体，最外侧的中间隔离板与外壳壁之间形成外层壳体，每两中间隔离板之间形成中间层壳体；所述内层壳体的空腔内部通过若干内分隔板分隔为若干独立的内层冷却体；所述外层壳体的空腔内部通过若干外分隔板分隔为若干独立的外层冷却体；所述中间层壳体的空腔内部通过若干中间层分隔板分隔为若干独立的中间层冷却体。

进一步，所述内壳壁、中间隔离板、内分隔板、外分隔板、以及中间层分隔板均由导热材料制成。

进一步，上述工业炉窑应用于冶金。

一种应用上述全急冷冶金炉构建保护层的方法，包括如下步骤：

①在工业炉窑处于低温段时，先行向各个冷却体内供给足量的冷媒；

②向炉内加入燃料和含氧气体，使炉温逐步上升，同时加入炉料或炉渣；

③进一步升高炉腔内温度，当有炉料或炉渣开始熔化时，使炉料或炉渣形成的熔体黏附在内壳壁上，并迅速冷却固化，形成了原始保护层；

④继续不断加入炉渣或炉料，同时继续升高炉温，使其最终温度保持在正常生产时的工作温度，上述原始保护层表面在炉温和冷煤的双层作用下不断固化增厚或熔化减薄，最终，保护层厚度达到动态平衡。

进一步，步骤②中所述的燃料为煤、焦炭、天然气、重油、柴油、煤气中的一种或多种；所述含氧气体为空气、富氧气体、纯氧中的一种。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本发明创造提供的全急冷冶金炉将传统工业炉窑的冷却壁与炉壳合为一体，结构简单、热膨胀一致性好。同时，内壳壁在实际生产环境下以熔渣为原料自建保护层，以渣护炉、以渣抗渣，此外，在开炉时实现烘炉和保护层构建两道工序合二为一，简化了生产工艺。相对于传统工业炉窑，本发明创造提供的全急冷冶金炉制造成本和后期维护成本低、整体性和安全性更好，可以有效的避免现有工业炉窑耐火材料脱落造成的意外事故。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造采用单层壳体时炉壳部分的结构示意图；

图2为本发明创造采用单层壳体时整体结构的示意图；

图3为本发明创造采用双层壳体时炉壳部分的结构示意图；

图4为本发明创造采用双层壳体时整体结构的示意图；

图5为本发明创造中炉腔内壁形成保护层后的整体结构示意图；

图6为本发明创造实施例中采用复合材料构建的全急冷冶金炉的结构示意图；

图7为本发明创造实施例中用于实现钒钛磁铁矿闪速熔炼的“天闪炉”的熔池结构示意图；

图8为本发明创造实施例中“天闪炉”的炉体结构示意图。

附图中：1-腔体；2-隔挡板；3-中间隔离板；4-保护层；5-熔池；6-顶板；7-上升烟道；8-铁水层、9-渣层、10-焦滤层；11-给料装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面结合实施例来详细说明本发明创造。

一种全急冷冶金炉，如图1至8所示，包括由内壳壁及其外侧的外壳壁；所述内壳壁由导热材料制成；所述内壳壁S₁与外壳壁S₂之间通过隔离组件分隔成若干独立的冷却体，在内壳壁内部形成封闭的腔体1。

上述隔离组件包括若干隔挡板2，每一隔挡板均一侧与内壳壁连接，另一侧与外壳壁连接，每两隔挡板之间的腔体构成一个冷却体。上述内壳壁、隔挡板均由导热材料制成。

单层结构的全急冷冶金炉，内外壳壁间为中空结构，充满了冷媒，内壳壁的组成材料，要求具有良好的导热性，以便内壳壁的内表面在工作环境中能挂渣形成保护层。实际上，本发明创造提供的单层结构的工业炉窑，在制造时仅由内、外壳壁及其间充满的冷媒组成，在正式生产后，内壳壁表面会形成一层挂渣保护层。

需要说明的是，内、外壳壁之间的垂直距离(即炉壁的厚度)，在炉子的不同部位可以有所不同。在内、外壳壁之间有形成的一些冷却体B₁、B₂…B_n,,它的形状和容积，在炉子的不同部位也会有所不同，是由该部位的工作环境的需求决定的，同时也要兼顾炉体结构稳定性的需要。

两层结构的全急冷冶金炉，如图4所示，上述隔离组件包括中间隔离板S₃，该中间隔离板与内壳壁S₁之间形成内层壳体，中间隔离板S₃与外壳壁S₂之间形成外层壳体；所述内层壳体的空腔内部通过若干内分隔板分隔为若干独立的内层冷却体；所述外层壳体的空腔内部通过若干外分隔板分隔为若干独立的外层冷却体。上述内壳壁S₁、中间隔离板S₃、内分隔板、以及外分隔板均由导热材料制成。此时，相当于采用了三层壳壁及两个中空的壳体组成炉体。

如图5所示的结构中，B_1-n表示的是彼此独立的小空间，组成的是全急冷工业窑炉的内层壳体和内壁，每个小空间里都充满了流动的冷媒(每一个冷却体内的冷媒可以是同一种物质和形态，也可以是不同的物质和形态)，在炉壁的内面形成了独立的冷却体。A_1-n是彼此独立的大一些的空间，组成的是全急冷工业窑炉的外层壳体和外壳面，它与B空间共用的一个壳壁S₃(即中间隔离板),也必须是导热体，A空间里充满了可以流动的冷媒。把工业窑炉的冷媒分成多个独立的冷却体的目的是增强炉子的可控性，从而提高炉子的可靠性。

需要说明的是，由B空间组成的炉子内壁面，可以是如图5所示的凹凸面，也可以是如图4所示的平面，或圆弧面等其他形状的面。B空间的断面可以是矩形，也可以是圆形或其他形状，决定B空间形状和材质的因素是利于导热、挂渣、耐磨、抗冲击和炉体的结构牢固。

另需指出的是，上述的B空间的形状和大小，因所处于炉子的部位的不同而不同。例如，把位于炉子的易损带(如气液交界面)的B空间的尺寸做得很小，则每一个B空间的作用都可以被相邻的两个B空间和一个A空间所分担、替代。

上述的结构设计保证即使在极端情况下，炉子也难以被烧穿，例如：若炉腔内某处的热液冲过S1表面进入炉壁，则该处上下方是相邻B空间的冷媒，后方是A空间的冷媒，在这三面冷媒的包围下，很快会凝固，不必专门为此停炉检修。在这种情况下，临近故障点的A空间和B空间的冷媒可以加速流动，而其他A空间的冷媒可以继续保持常规的备用状态，不动或少动。

针对上述实施例的拓展，本发明创造提供的全急冷冶金炉中还可以是多层壳体结构，隔离组件包括至少一层中间隔离板，最内侧的中间隔离板与内壳壁之间形成内层壳体，最外侧的中间隔离板与外壳壁之间形成外层壳体，每两中间隔离板之间形成中间层壳体；所述内层壳体的空腔内部通过若干内分隔板分隔为若干独立的内层冷却体；所述外层壳体的空腔内部通过若干外分隔板分隔为若干独立的外层冷却体；所述中间层壳体的空腔内部通过若干中间层分隔板分隔为若干独立的中间层冷却体。此时，相当于采用了多(N)层壳壁及多(N-1)个中空的壳体组成炉体。可以根据实际工况需要，设置相应的层数。在实际应用中，在同一个炉子内可以有多种结构型式并存，也可以只用其中一种结构型式。

本发明创造中所述的内壳壁、中间隔离板、内分隔板、外分隔板、以及中间层分隔板均由导热材料制成。本发明创造中所述的导热材料均是指导热系数大于10W/(K*m)且有一定硬度的材料；这其中，内壳壁的材料可以是金属，如钢、铜、铸铁等，也可以是非金属，如碳化硅纤维板复合碳化硅、碳化硅纤维板、碳化硅纤维板复合氮化硅等；可以是这些材料的单独使用，也可以是这些材料的组合使用。中间隔离板、内分隔板、外分隔板、中间层分隔板和外壳壁的材料选型可以与内壳壁一样，当然，也可以不同。

如果内壳壁的基材是金属，那么该窑炉的内壁保护层在生产中通常是由一种陶瓷复合材料构成，它是一种更牢固、更耐环境侵蚀的层状结构。利用本发明创造的急冷壁(内壳壁内表面)来捕获炉渣中一些化合物反应生成陶瓷复合材料层。

在工况稳定时，陶瓷层的厚度主要由冷却体中冷媒的流量决定，厚度范围通常是3-300mm,会自动平衡、稳定，使用中的消耗，从渣中自动获得补充。

需要指出的是，本发明创造提供的全急冷冶金炉，在实际应用中，可以是在同一个炉子内可以有多种结构型式并存(如：炉子上部构建的是双层全急冷炉壁结构，下部构建的是三层全急冷炉壁结构)，也可以仅应用其中一种结构型式。

另外，由于炉子不同部位所处工作环境(如温度、气流和熔体腐蚀和冲刷强度)不同，对炉壁结构的要求也是不同的，其中，可能只有部分炉体使用了上述全急冷炉壁结构型式，而其余炉体部分仍使用常规耐火材料构建，这种方法构建的工业窑炉，也应视为本发明创造的应用实施例之一，落入了本发明创造的保护范围。

在一个可选的实施例中，可以选择为每个空间(冷却体内)都装上独立工作的传感器，通过各传感器连接的控制系统来实时监控炉内各处的温度，可以保证该工业窑炉在“透明”可控的状态下运行，可靠性极高。

本发明创造提供的全急冷冶金炉的冷却壁与炉壳是合为一体的，相当于建造一个冷却壁，顺带的得到了一个炉体，而没有去单独建炉，或是相当于建造一个炉体，顺带的得到了一个冷却壁，而没有去单独建一个冷却壁。

冶金领域常见的工业窑炉通常都带有熔池，本发明创造提供的的全急冷冶金炉应用于冶金领域，可以构建带有熔池的全急冷冶金炉。

利用本发明提出的炉壁结构，根据导热原理，在工业窑炉的实际生产环境下，采用生产中产生的废料炉渣或烟尘，为工业窑炉制成一个优于预制耐火材料的具有自修复功能的保护层。具体的，下面提供一种应用上述的全急冷冶金炉构建保护层的方法，包括如下步骤：

①在工业炉窑处于低温段时，先行向各个冷却体内供给足量的冷媒。

②向炉内加入燃料和含氧气体，使炉温逐步上升，同时加入炉料或炉渣；通常，燃料为煤、焦炭、天然气、重油、柴油、煤气中的一种或多种，含氧气气体为空气、富氧气体、纯氧中的一种。

③进一步升高炉腔内温度，当有炉料或炉渣开始熔化，碰到导热性能良好的内壳壁时，由于冷媒的冷却作用，使炉料或炉渣形成的熔体黏附在内壳壁上，并迅速冷却固化，形成了原始保护层。

④继续不断加入炉渣或炉料，同时继续升高炉温，使其最终温度保持在正常生产时的工作温度，上述原始保护层表面在炉温和冷煤的双重作用下不断固化增厚或熔化减薄，最终，保护层4厚度达到动态平衡。一般来说，炉底处的保护层厚度最大。

上述方法和原理简述如下：在开炉时，不断加入炉渣或炉料并升高炉温，使最终温度保持在正常生产时的工作温度。在此过程中，保护层表面在炉温和冷煤的双层作用下不断固化增厚或熔化减薄，随着初始保护层厚度增加，热阻逐渐增大，带有冷媒的内壳壁的冷却效果逐步降低，保护层靠近炉腔的表面的熔滴则越来越难以固化，当炉温稳定一段时间后，保护层即可达到动态平衡，维持一个相对稳定的厚度。

在生产中，一旦炉内某处的保护层遇到如大块炉料冲刷等意外情况的影响而减薄时，由于该处冷媒的作用，与该处接触的熔滴会迅速冷凝固化，补充保护层，达到一个自修复的作用。

在保护层形成过程中及形成后，通过调节冷媒进入炉壁冷却体的初使温度和流速，可以控制保护层的厚度。

本发明创造所述的冷媒可以是液体，如水、油等，也可以是气体，如蒸汽、空气等，在同一炉子的不同的冷却体中，可以只用一种冷媒，也可以同时使用多种冷媒。

传统的工业窑炉砌筑或浇筑的耐火材料在首次开炉时需要进行烘炉：目的是为了脱除耐火材料中的自然水和结晶水，以免在开工时由于炉温上升太快，水份大量膨胀造成炉体胀裂、鼓泡或变形甚至炉墙倒塌，影响炉壁的强度和使用寿命。烘炉过程温度只能缓慢上升，整个过程耗时长、能耗大、效率低。而本发明创造中“烘炉”工序即为自建保护层的过程，烘炉和保护层构建这两道工序合二为一，且烘炉过程炉温可以快速提升，烘炉(保护层构建)完成后，可以直接进行正常生产，工艺无缝衔接、易于操作、效率高、能耗低。同时，挂渣保护层在炉窑实际生产中能够达到自平衡，无需额外维护和保养，极大的降低了使用、维护成本，无需停炉检修，使用寿命长、生产效率高。

下面列举单层壳体构建的全急冷冶金炉的具体实施例。

如图6所示，在该工业炉窑中，可选择碳化硅纤维复合碳化硅的复合材料作为壳壁，其耐冲击、耐腐蚀及机械强度都非常优异，而导热性又很好，完全能够替代优质碳砖的作用，可以保证在有熔体浸泡的熔池侧壁上，建立50-100毫米厚的渣壳保护层，如此构建的炉体，具有宽泛的适应性，几乎可以用于各类熔体的熔炼和冶炼，极具保值性，同时，采用碳化硅纤维复合碳化硅复合材料，较之优质碳砖，其后期的使用成本会低很多，有效的节约了成本。

下面列举应用本发明创造设计的一种带有熔池的冶金炉——“天闪炉”来实现钒钛磁铁矿闪速熔炼的具体实施例。

如图8所示，“天闪炉”主要由“上部空间”、“中部空间”、“下部空间”、“熔池”、“上升烟道”五部分组成，熔池5从下至上依次分为铁水层8、渣层9、焦滤层10。

利用所制造的“天闪炉”进行冶金的过程如下:

把粉煤和氧气喷入“天闪炉”的上部空间，粉煤在这里燃烧和气化，高温(1200-1700℃)、高浓度的还原气体充满了上部空间，该气体在上部空间下部的出口处受到约束而形成高速气流，冲入“天闪炉”的中部空间，在此与通过给料装置11加入的钒钛磁铁矿矿粉混合后，进入下部空间。钒钛磁铁矿矿粉在下部空间呈漂浮态下降，在下降的过程中逐渐还原，在到达熔池5之前，已还原过半。如图8所示，上部空间和中部空间加入的物料从熔池左边的下部空间中的下降通道落入熔池，烟气从熔体上面、熔池顶板下面的连通烟道向右侧的上升烟道方向流动，经由上升烟道排出炉外。

在熔池的侧壁、熔体液面之下，侧吹喷入粉煤和氧气，用以保持熔体的温度，同时促进剩余铁氧化物的还原反应及造渣反应的快速完成，铁水和熔渣从远离还原空间的侧壁放出。

“天闪炉”炉体的熔池壁和烟道壁部分均是由两层壳体构建的，如图7所示。

熔池壁的材料选择：内壳壁S₁用轧制铜板，厚度18-22mm；内壳体隔断W₁(即上述技术方案中所指的隔挡板2)用轧制铜板，厚度5-8mm；中间壳壁S₃(即上述技术方案中所指的中间隔离板3)及外壳壁S₂用普通钢板，厚度12-22mm；外壳体隔断W₂用普通钢板，厚度8-10mm。

炉壁冷却体A、冷却体B的尺寸选择：在熔池液面以下及炉底，承重及冲刷最重，温度较高，要求该处保护层厚、冷却效果好，故该处内层和外层壳体中相邻的两个隔挡板间的距离设置的相对较近，而炉体上部的炉壁受的冲刷较小，相邻的两个隔挡板的距离可以设置的相对较远，例如，外层壳体中隔挡板W_n至W_n+1的间距可设置为10倍W₁至W₂的距离。具体的，熔池液面以下及炉底处的炉壳内相邻隔挡板间的净空尺寸可以选择30-80mm；壳壁之间的净空距离S₁到S₃、S₃到S₂,可选50-100mm。

冷媒选择及流动方向：A空间和B空间都用软水。如图8所示，在熔池的底部，左右两个侧面，顶板6及顶板两边向上的延长部分，冷媒按垂直于纸面的方向流动；炉子前后两个面，冷媒按平行于纸面的方向流动，在沿长度方向流动的冷媒可以分成二段或多段分别流入，引出冷却水。

“天闪炉”冶炼工艺中，矿粉是在空间及熔池两处完成还原熔炼的，由于空间冶炼部分没有熔体盛装的需要，故“天闪炉”空间熔炼部分的炉体结构不一定需要采用本发明创造设计方案设计的全急冷冶金炉的结构，不在本申请的讨论范围内，在此不再赘述。

在冶炼钒钛磁铁矿时，“天闪炉”内壁保护层的构建过程如下：

具体操作步骤是：当温升开始时，从给料装置11喷入粒度小于30um的矿粉和粉煤及氧气，并减小出风量，使矿粉和粉煤在空间弥散的浓度达20％-30％；之后，在炉腔内温度升到950℃后，将温度迅速拉升至1350℃，使炉腔内壁附着物快速生成MgO-2TiO₂、AL₂O₃TiO₂和FeO的固熔体；然后继续升高温度至1550℃，使炉腔内壁生成TiC以及TiC为主的固熔体。

在熔池中，正常生产时，熔体的温度为1550℃-1650℃左右，保护层的主要成分如下：TiC、CaO、MgO、Al₂O₃、SiO₂、FeO，TiC在低于1150℃就开始结晶，此时，内壳壁的温度低于80℃，TiC在内壁生成致密的结晶层，紧紧的贴在内壁面上。保护层从内壳壁的内面向炉腔延伸中，TiC与FeO及增强相的Al₂O₃、MgAl₂O₄等复合成固熔体，由硬到软过渡，在最外层形成一个流态化的软熔层，在这个面的温度就是熔体温度，约1550℃左右。该保护层有合理的温度梯度分布，综合导热系数为1.2-2.0W/(K*m),厚度约为150-250mm(冷却体中水的流速可调0.8-2.5m/s)，这是一种陶瓷保温材料(如附图7中的4所示)。

熔池之上的空间，钒钛磁铁矿的还原程度要低一些，飞溅的熔体中的主要成分是TiO₂、Al₂O₃、SiO₂、FeO及少量的TiC等，碰到冷却壁形成SiC-TiC、TiO₂-FeO-Al₂O₃的共熔体。TiO₂和TiC是紧贴炉壁的致密层的主要成分，从里到外过渡，在到达空间最外层呈流态化，该保护层的厚度约为50-150mm。

正常生产时，气相中的尘渣浓度最低的位置是烟气的上升烟道7中。天闪炉在烟道段的烟尘浓度为给料量的5％，满足补充保护层损失的需要，当烟气中的含尘量很少时，可用其他技术，提高这一段的烟尘量，或在给料中加入一些其他成分，只要这种采用其他技术的办法或添加其他成分的办法，不改变“全急冷冶金炉”的结构特征。

本发明创造提出的全急冷工业窑炉炉壁只由壳壁加冷媒构成，结构简单，炉壳结构新颖、独特，炉壁的保护层是在生产中形成的，且具有自修复功能，相比传统工业窑炉，结构大大简化，经久耐用，可靠性好，制造和维护成本大大降低。同时，相比传统的带水冷系统的工业窑炉，无需敷设大量的水冷单元，降低了加工和安装精度的要求，且无需预先砌筑或浇筑成本较高的耐火材料，建造成本低。

本发明创造提供的工业炉窑将传统工业炉窑的冷却壁与炉壳合为一体，伸缩性和整体性好，避免了传统带水冷系统的工业窑炉炉壁结构中钢板、水冷系统、耐火材料这三部分热膨胀系数并不一致的缺陷，从而避免了现有工业炉窑中的耐火材料脱落造成的意外事故的情况发生。同时，传统的水冷系统是由多个分散的水冷单元构成，并不是一个整体，其缝隙处的热膨胀效应与其他位置相差大，因而炉壁出现裂痕的概率较大。相对于传统工业炉窑，本发明创造的整体性和安全性都较好。

本发明创造炉壁保护层中陶瓷复合材料可由炉渣中一些化合物反应生成。在生产中，利用本发明创造提供的全急冷冶金炉的急冷壁来捕获熔融的炉渣、灰渣、烟渣，使其在内壁遇冷而结晶，生产一个全覆盖内壁的保护层，彻底的实现了行业一直在追求的“以渣抗渣”、“以渣护炉”的目标。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种全急冷工业炉窑，其特征在于：包括内壳壁及其外侧的外壳壁；所述内壳壁由导热材料制成；所述内壳壁与外壳壁之间通过隔离组件分隔成若干独立的冷却体，在内壳壁内部形成封闭的腔体；所述隔离组件包括至少一层中间隔离板，最内侧的中间隔离板与内壳壁之间形成内层壳体，最外侧的中间隔离板与外壳壁之间形成外层壳体；所述内层壳体的空腔内部通过若干内分隔板分隔为若干独立的内层冷却体；所述外层壳体的空腔内部通过若干外分隔板分隔为若干独立的外层冷却体。

2.根据权利要求1所述的一种全急冷工业炉窑，其特征在于：所述内壳壁、中间隔离板、内分隔板、外分隔板以及中间层分隔板均由导热材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种全急冷工业炉窑，其特征在于：应用于冶金。

4.一种应用权利要求1所述的全急冷工业炉窑构建保护层的方法，其特征在于，包括如下步骤：

①在工业炉窑处于低温段时，先行向各个冷却体内供给足量的冷媒；

②向炉内加入燃料和含氧气体，使炉温逐步上升，同时加入炉料或炉渣；

③进一步升高炉腔内温度，当有炉料或炉渣开始熔化时，使炉料或炉渣形成的熔体黏附在内壳壁上，并迅速冷却固化，形成了原始保护层；

④继续不断加入炉渣或炉料，同时继续升高炉温，使其最终温度保持在正常生产时的工作温度，上述原始保护层表面在炉温和冷煤的双层作用下不断固化增厚或熔化减薄，最终，保护层厚度达到动态平衡。

5.根据权利要求4所述的全急冷工业炉窑构建保护层的方法，其特征在于：步骤②中所述的燃料为煤、焦炭、天然气、重油、柴油、煤气中的一种或多种；所述含氧气体为空气、富氧气体、纯氧中的一种。

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