CN200988857Y

CN200988857Y - 煤基环保型钢带式还原炉

Info

Publication number: CN200988857Y
Application number: CN 200620099185
Authority: CN
Inventors: 李森蓉; 李雄
Original assignee: GUIKUN SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd WUHAN
Current assignee: GUIKUN SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd WUHAN
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2016-09-28

Abstract

本实用新型涉及一种煤基环保型钢带式还原炉，该炉分为五个工作带和六个运行系统，按物料在炉内的运行的长度方向划分为装料带、加热带、缓冷带、水冷带和出料带，钢带通过主动辊和被动辊控制匀速向前运动，依次经过炉的装料带、加热带、缓冷带、水冷带和出料带，加热炉膛装有加热装置，出料带与水冷带之间设有磁帘和辊式密封装置，炉膛加热装置为炉排机，炉排机上的燃煤产生的高温气流对炉膛进行加热，加热炉膛内采用整体宽断面SiC/Si₃N₄/SiO₂马弗。本实用新型在供电有限或电价过高又无煤气的企业，可实行一次还原或二次还原的自动化连续生产；并实行炉温自动控制，保证了工艺自动化的顺利操作，自带燃煤除烟除酸系统，实现煤基环保加热。

Description

煤基环保型钢带式还原炉

技术领域

本实用新型涉及一种粉末冶金工业的技术装备，涉及一种煤基环保型钢带式还原炉。

背景技术

钢带式还原炉是金属粉末生产中的关键设备之一，金属粉末精还原是还原和雾化生产过程中的关键工序，经过该工序的处理，金属粉末的氧、碳、硫等杂质含量进一步降低，金属含量相对提高，同时前道工序产生的金属粉末加工硬化得到消除，大大提高并改善金属粉末的化学成分、物理与工艺性能。传统的粉末冶金工业大多采用推舟炉或钢带炉进行金属粉末如铁粉、铜粉等的还原和精还原。钢带式还原炉如图1。

钢带式还原炉大致分为五个工作带和六个运行系统，在运行长度方向上划分为装料带、加热带、缓冷带、水冷带和出料带；运行系统分为自动装料系统、马弗及炉膛加热系统、钢带传动系统、保护气体系统、自动纠偏系统和自动控制系统。其工作原理是：金属粉末1经过装料器2自动布到宽1m的不锈钢带3上，料层为10-40mm厚×850mm宽，钢带通过主动辊4及被动辊5匀速向前运动，经过装料带进入有马弗6的加热炉膛7也就是加热带，由加热炉内的电热丝41进行加热还原后继续进入缓冷带8和水冷带9，再通过弹性密封辊10进入受料斗11也就是出料带，完成整个还原过程。废气由钢带式还原炉上部的废气口42排出。

传统的钢带式还原炉存在以下几个方面的缺点：

1、马弗及连接结构：马弗是钢带还原炉的核心部件之一，它要保证高温下通入H₂而不泄漏，使还原工艺稳定，保证安全。

(1)传统马弗缺点之一：不锈钢马弗12：通常用3-5mm厚的310S类不锈钢板压制成波纹状整体焊接而成，底部垫一层用多块不锈钢板折成的平面滑板组成不锈钢底板滑道13，如图2b。由于310S不锈钢能在950℃左右有良好的抗氧化性和耐热强度，故常用于制造马弗炉膛。但此炉膛长期使用时，由于受热不均和冷热变化会变形或开裂。由于只有3-5mm厚，炉内温度受加热条件变化而变化。310S不锈钢板价格昂贵。尽管如此，它在开式炉体钢带式还原炉中还是广为应用。

(2)传统马弗缺点之二：SiC/Si₃N₄马弗：有些炉体采用全封闭结构的钢带炉，用上下两块SiC/Si₃N₄板14组合而成，如图3。这种马弗工作温度可达1100℃，刚性好，不变型；恒温性好、价格仅为310S不锈钢板的1/5-1/3；但由于连接处15太多容易漏H₂，所以多数为保安全采用全封闭式炉体，马弗外长期通N₂保安全，增加了炉体制造成本和运行费用，检修不够方便。

2、加热系统及环保系统：

通常钢带式还原炉采用电加热和煤气加热，但是有些企业的现场条件供电不足，又无煤气，过去采用人工烧煤方式，因环保条件太差，达不到环保要求，工人劳动条件差，需强制性淘汰。

3、密封系统：

传统钢带式还原炉在出料端设计有布帘和泡沫辊式密封装置，泡沫辊式密封装置由上压辊39、泡沫密封辊10和下压辊40组成，防止炉内H₂在出料时泄漏和防止空气进入炉内而爆炸，但往往仍有H₂漏出。在炉内压力小时，外部空气仍有可能进入炉内。一般采用长期内燃电热器将H₂点燃防止事故。尽管如此复杂，但仍会由于电热丝烧断等种种原因，在炉头时有放炮现象，少许H₂与空气混合在燃烧时就产生放炮。有的钢带式还原炉在布帘与辊密封处通有N₂气17来阻止空气进入炉内，如图4a。采用布帘16和密封辊10时，但H₂仍能部分流入布帘与辊式密封之间造成H₂+N₂的混合气体，并且在辊式密封的两端三角区18如图4b，仍可与外界空气相混合，存在可能放炮的安全隐患。

4、传统钢带式还原炉外部连接分解氨系统不仅复杂，而且增加了投资。

发明内容

本实用新型为了克服上述现有技术存在的缺陷和问题，提供一种煤基环保型钢带式还原炉如图10a，在供电有限或电价过高又无煤气的企业，采用本实用新型可实行一次还原和二次还原及自动化连续生产；并实行炉温自动控制，保证了工艺自动化的顺利操作；本实用新型可连续进行还原和氨分解同步进行，节省能耗和投资，操作方便。

本实用新型的技术方案为：

煤基环保型钢带式还原炉，该炉分为五个工作带和六个运行系统，六个运行系统为自动装料系统、马弗及炉膛加热系统、钢带传动系统、保护气体系统、自动纠偏系统和自动控制系统，五个工作带是按物料在炉内的运行的长度方向划分为装料带、加热带、缓冷带、水冷带和出料带，钢带通过主动辊和被动辊控制匀速向前运动，依次经过炉的装料带、带有马弗的加热炉膛也就是进入炉的加热带、缓冷带、水冷带和出料带，加热炉膛装有加热装置，出料带也就是受料斗与水冷带之间设有磁帘和辊式密封装置，还原炉的上部设有废气排出口，炉膛的加热装置为国产自动燃烧的炉排机，炉排机上的燃料通过底部吹入的空气燃烧和水滴入燃煤中产生的水煤气燃烧产生的高温气流对炉膛进行加热，加热炉膛内采用整体宽断面SiC/Si₃N₄/SiO₂马弗。

1、采用整体宽断面SiC/Si₃N₄/SiO₂马弗和预应力连接结构，如图5。这种宽断面整体马弗保留了传统SiC/Si₃N₄的优点：工作温度高，可达1100℃；恒温性好；价格比310S不锈钢便宜1/5-1/3。且采用专用接缝封口泥19连接和两头预应力20结构后，新的SiC马弗6的气密性好。专用接缝封口泥由SiC粉、牛皮胶水、工业磷酸组成，其中各组成成分按重量份计，粒度≤0.15mm的SiC为100，浓度为85％的工业磷酸为15～17.5；牛皮胶水为20～40，将这几种物质混合均匀就形成了专用接缝封口泥。

整体马弗随炉温升降而伸缩，能够克服停炉后由于热胀冷缩导致马弗接头处开裂而增加重新开炉前的维修及费用。如图6。

其预应力装置可以采用强力弹簧、油压、气压或配重等形式达到预应力目的即可，简便易行。

2、将国产成熟的自动燃烧的炉排机43和水煤气化装置引入作为钢带式还原炉的加热系统，其结构如图7。实现了(1)机械化燃烧；(2)电脑自动控温；(3)加水汽化产生H2+CO水煤气燃烧；(4)烟气排放采取碱液循环22除SO2，水浴除尘器23除尘，达到清洁环保要求；(5)燃料几乎全部燃尽，节能效果明显。

3、将密封辊前面的布帘密封改为磁帘密封24，有效的阻止炉内H₂外泻。其原理是：在冷却出料端25与马弗内离密封辊50mm处，沿密封辊两侧和顶面设计一套宽20-200mm的磁铁26，再由磁铁吸上还原铁粉，就形成了磁帘。由于物料经钢带式炉还原后大多成烧结板块，在通过此区时，被磁化的铁粉帘随被还原烧结成块的物料形状而变形，实行全方位密封，如图8。磁帘尾端断面尺寸控制在50～100mm高，磁粉穗长度为10-50mm，磁场宽度控制在20～200mm，磁帘用铁粉粒度控制在100-200目左右。

4、同炉设置分解氨系统，节省投资。引入传统煤基推舟炉中安装氨分解管的方式，在加热炉中于进料端28和靠近缓冷端29的炉膛内安装两个300×400×炉内高的直立加热通道，利用其中一个安装一套(Φ150-Φ200)_外×(Φ130-Φ180)_内×(1000-2000)_高的不锈钢管47“U”形管，如图9，并设置分解氨气进气口45和出气口46，管内加入Ni+Fe触媒30。触媒加热室31中部安有一个热电偶。在炉排机43的燃烧室32与触媒加热室的通道中安装一道闸板33来调节氨分解温度，如图10b，温度控制在800-950℃。

本实用新型为钢带式还原炉系统节省一套氨分解设备，同时简化了氨分解设备，实行一炉双热两用之目的。

本实用新型的特点如下：

1、在供电有限或电价过高又无煤气的企业，采用煤基环保型还原炉可实行一次还原和二次还原及自动化连续生产；

2、采用煤基和水直接汽化生产部分水煤气，在常压下生产实行完全燃烧，并有吸尘和碱液循环除去SO₂系统，实行煤基绿色环保安全加热；

3、燃煤自动进料燃烧及汽化并与工艺炉实行炉温自动控制，保证了工艺自动化的顺利操作；

4、燃煤在自动化燃烧中全部燃烧，节能效果显著。煤渣自动连续排出，改善了劳动环境；

5、一炉两用：钢带式连续还原和氨分解同步进行，节省能耗和投资，操作方便；

6、采用SiC/Si₃N₄系列高温陶瓷马弗及密封结构：1)、价格比310S不锈钢马弗便宜；2)、热容量是钢制马弗的数倍，导热好，热稳定性好，还原工艺温度稳定，产品质量稳定；3)、在正常使用情况下比钢制马弗刚性好，不易变形，减少维修量和费用；4)、还原工艺温度宽，在850℃-1100℃之间，可对多品种进行快速还原，如Cu粉、Ni粉、还原铁粉、水雾化钢粉......；

7、采用磁帘密封结构，有效隔绝H₂与空气的接触，提高了安全性和气密性。由于采用宽而窄的马弗断面，使马弗内空间适度，比钢制马弗小，气密性好，使保护气体比钢制马弗用量少1/3-1/2。比如1m宽5000t/年铁粉精还原炉中，保护气体用量为60-80m³/h，而本实用新型的炉只需30-40m³/h，节约了生产成本。

附图说明

图1为钢带式还原炉结构示意图。

图2a为传统的310S类不锈钢马弗端面示意图。

图2b为传统的310S类不锈钢马弗连接示意图。

图3为传统的SiC/Si₃N₄马弗示意图。

图4a为传统钢带式还原炉的密封系统纵向示意图。

图4b为传统钢带式还原炉的密封系统截面示意图。

图5a为本实用新型的整体宽断面SiC/Si₃N₄/SiO₂马弗端面示意图。

图5b为本实用新型的整体宽断面SiC/Si₃N₄/SiO₂马弗连接示意图。

图6为本实用新型的马弗的预应力连接结构示意图。

图7为本实用新型的加热系统及环保系统结构示意图。

图8为本实用新型的磁帘密封示意图。

图9为本实用新型的分解氨系统“U”形管示意图。

图10a为本实用新型钢带炉结构总图示意图。

图10b为本实用新型钢带炉结构图俯视图。

具体实施方式

本实用新型分为五个工作带和六个运行系统，五个工作带为装料带长3m、加热带长10m、缓冷带长2m、水冷带长10m和出料带长3m六个运行系统为自动装料系统、马弗及炉膛加热系统、钢带传动系统、保护气体系统、自动纠偏系统和自动控制系统，钢带通过主动辊和被动辊控制匀速向前运动，依次经过炉的装料带、带有马弗的加热炉膛也就是进入炉的加热带、缓冷带、水冷带和出料带，加热炉膛装有加热装置，出料带也就是受料斗与水冷带之间设有磁帘和辊式密封装置，还原炉的上部设有废气排出口，炉膛的加热装置为国产自动燃烧的炉排机，炉排机上的燃料通过底部吹入的空气燃烧和水滴入燃煤中产生的水煤气燃烧产生的高温气流对炉膛进行加热，加热炉膛内采用整体宽断面SiC/Si₃N₄/SiO₂马弗。

1、钢带式还原炉的钢带经炉子出料端也就是炉尾的主动辊4和炉子进料端的被动辊5贯穿全炉，并匀速向前运动。

2、金属粉末1经过布料器2自动布到宽1m的不锈钢带3上，经过布料带进入加热带进行加热还原。

3、加热炉膛的马弗6采用整体宽断面SiC/Si₃N₄/SiO₂结构，且采用专用接缝封口泥19连接和两头预应力20结构。专用接缝封口泥由粒度≤0.15mmSiC粉、牛皮胶水、浓度为85％的工业磷酸组成，其中各组成成分按重量份计，粒度≤0.15mm的SiC为100，浓度为85％的工业磷酸为16.5；牛皮胶水为25，将这几种物质混合均匀就形成了专用接缝封口泥。两头预应力20结构采用强力弹簧，当然也可以油压、气压或配重等形式达到预应力目的即可，加热系统采用节能型煤基自动控温加热的国产炉排机43。煤基自控加热的热气流均匀分布于马弗四周。

4、还原后的金属粉末进入缓冷带8被缓慢冷却，在加热带与缓冷带连接处的H₂进口34通入H₂。

5、从缓冷带出来的物料进入有水冷套38的水冷带9被快速冷却，冷却水从底部进水口35流入，其流动方向与钢带运行方向相反，从侧面出水口36流出。

6、从水冷带出来的物料再通过有磁帘密封24和密封辊10的双层密封系统进入受料斗11，完成整个还原过程。

在磁帘密封中，磁帘尾端断面尺寸控制在100mm，磁粉穗长度为30mm，磁场宽度控制在200mm，铁粉粒度控制在200目左右。

7、从钢带式还原炉出口处出来的金属粉末37落入破碎设备进料口，钢带经过主传动轮从炉底返回。

8、引入传统煤基推舟炉中安装氨分解管的方式，在加热炉中的进料端28或靠近缓冷端29的炉膛7内安装一个分解氨系统，在加热炉中于进料端28和靠近缓冷端29的炉膛内安装两个300mm×400mm×炉内高的直立加热通道，利用其中一个安装一套Φ170_外×Φ150_内×1500_高的不锈钢管47“U”形管，如图9，并设置分解氨气进气口45和出气口46，管内加入Ni+Fe触媒30，触媒加热室31中部安有一个热电偶，在炉排机43的燃烧室32与触媒加热室的通道中安装一道闸板33来调节氨分解温度，如图10b，温度控制在900℃～950℃。

Claims

1、煤基环保型钢带式还原炉，该炉分为五个工作带和六个运行系统，六个运行系统为自动装料系统、马弗及炉膛加热系统、钢带传动系统、保护气体系统、自动纠偏系统和自动控制系统，五个工作带是按物料在炉内的运行的长度方向划分为装料带、加热带、缓冷带、水冷带和出料带，钢带通过主动辊和被动辊控制匀速向前运动，依次经过炉的装料带、带有马弗的加热炉膛也就是进入炉的加热带、缓冷带、水冷带和出料带，加热炉膛装有加热装置，出料带也就是受料斗与水冷带之间设有磁帘和辊式密封装置，还原炉的上部设有废气排出口，其特征在于：炉膛的加热装置为国产自动燃烧的炉排机，加热炉膛内采用整体宽断面SiC/Si₃N₄/SiO₂马弗。

2、根据权利要求1所述的钢带式还原炉，其特征在于：所述马弗每节长500-2000mm，宽500-2000mm，内高100-300mm，每节两端带连接子母扣。

3、根据权利要求2所述的钢带式还原炉，其特征在于：所述马弗之间的预应力连接采用强力弹簧、油压、气压或配重形式连接。

4、根据权利要求1所述的钢带式还原炉，其特征在于：所述马弗之间的连接处涂上接缝封口泥。

5、根据权利要求1所述的钢带式还原炉，其特征在于：所述密封帘为磁帘，在水冷带与密封辊处，沿密封辊两侧和顶面设计一套宽20-200mm的磁铁，再由磁铁吸上还原铁粉，就形成了磁帘。

6、根据权利要求5所述的钢带式还原炉，其特征在于：所述磁帘的尾端断面尺寸控制在50～100mm，磁粉穗长度为10-50mm，磁场宽度控制在20～200mm，铁粉粒度控制在100-200目。

7、根据权利要求1所述的钢带式还原炉，其特征在于：在煤基加热炉中安装氨分解管，在加热炉中于进料端和靠近缓冷带端的炉膛内安装两个300mm×400mm×炉内高的直立加热通道，其中一个通道安装一套不锈钢管“U”形管，“U”形管并设置分解氨气进气口和出气口，管内加入Ni+Fe触媒，触媒加热室中部安有一个热电偶，在炉排机燃烧室与触媒加热室的通道中安装一道闸板来调节氨分解温度。

8、根据权利要求7所述的钢带式还原炉，其特征在于：“U”形管外径为150-200mm，内径为130-180mm，高为1000-2000mm。