CN211291045U - 一种高效环保的碳化硅冶炼炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于碳化硅加工技术领域，涉及一种高效环保的碳化硅冶炼炉。该碳化硅冶炼炉，包括炉体和烟尘收集罩；炉体包括侧墙，侧墙包括由外至内依次设置的钢筋混凝土层、泡沫玻璃板、粘土耐火砖层、燃烧室夹层、复合耐火砖层，烟尘收集罩包括收集罩单元，收集罩单元包括横梁、檩条、罩面和滑动机构，罩面为弧形面结构，烟尘收集罩位于炉体上方，轨道通过固定座固定于侧墙的钢筋混凝土层上。该碳化硅冶炼炉，将多层结构侧墙与弧形收集罩结合，保温效果好、环境污染小、运行成本低，可用于大型碳化硅冶炼加工。

Description

一种高效环保的碳化硅冶炼炉

技术领域

本实用新型属于碳化硅加工技术领域，涉及一种高效环保的碳化硅冶炼炉。

背景技术

碳化硅通常是以石英砂、精洗无烟煤或石油焦为炉料，经过高温冶炼获得。碳化硅的冶炼，首先，将炉料经过破碎设备加工成为合适的粒度，再经过化学计算按比例混合成为炉料；然后，炉料装在间歇式电阻炉内，电阻炉两侧设端墙，炉芯体连于两电极之间，炉芯周围是参加反应的炉料，外部是保温料；最后，电炉供电，炉芯体温度上升，达到2600℃～2700℃，电热通过炉芯逐步传热给炉料，使之达到1450℃以上时，即可发生化学反应，形成碳化硅，同时，逸出CO气体。

目前，国内外大多数碳化硅生产企业仍采用传统的开放式生产模式进行生产；一方面，炉料在加热过程中产生的热量容易从炉体的顶部流失，造成能源浪费，另一方面，冶炼炉逸出的CO气体点燃后产生的CO₂气体也直接散排于空气中，同时，水冷却过程中，粉尘和部分有害气体也直接散排于空气中，造成了严重的空气污染。另外，现有的冶炼炉炉墙结构较为简单，保温性能一般，使得冶炼时的热量也无法得以有效的集聚，增加了碳化硅冶炼的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高效环保的碳化硅冶炼炉，采用封闭式冶炼炉，有效聚集冶炼过程中的热量并收集产生的烟气，保温效果好，环境污染小。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下。

一种高效环保的碳化硅冶炼炉，包括炉体和烟尘收集罩；炉体包括侧墙，侧墙包括由外至内依次设置的钢筋混凝土层、泡沫玻璃板、粘土耐火砖层、燃烧室夹层、复合耐火砖层；燃烧室夹层为空腔结构，复合耐火砖层包括间隔排列的高强耐火砖和垫缝耐火砖；烟尘收集罩包括收集罩单元，收集罩单元包括横梁、檩条、罩面和滑动机构，滑动机构包括轨道，以及与轨道滚动连接的滑轮；横梁和檩条形成框架结构，横梁为弧形梁结构、且其两端分别连接有滑动机构，罩面为弧形面结构、并覆盖在框架结构的内表面；烟尘收集罩位于炉体上方，轨道通过固定座固定于侧墙的钢筋混凝土层上。上述技术方案，通过多层保温结构组成的侧墙与可移动的烟尘收集罩的结合，形成一个较为密闭的空间，使得整个冶炼炉在冶炼过程中，侧部保温性能好、顶部热量流失少，同时，烟气得以收集，有效减少环境污染。

进一步地，收集罩单元的数量为至少2个、且依次并排设置，相邻收集罩单元之间的罩面分处于不同的水平面上；更进一步地，收集罩单元的数量为3个、且依次并排设置，位于两端的个收集罩单元的罩面处于同一水平面上、且同时高于/低于位于中间的收集罩单元的罩面的水平高度，位于两端的个收集罩单元的滑动机构均设置于位于中间的收集罩单元的滑动机构的外侧/内侧。通过设置多个有高度差的收集罩单元，使得烟尘收集罩在移动的同时还可叠放设置，便于随时打开或封闭整个冶炼炉的炉体上方。

进一步地，收集罩单元还包括电动高温蝶阀，电动高温蝶阀设置于罩面上。通过设置电动高温蝶阀，用于紧急情况放散和开炉时临时外排。

进一步地，收集罩单元还包括密封滑槽，密封滑槽固定于侧墙的钢筋混凝土层上，罩面的最外侧嵌入密封滑槽内、并与密封滑槽滑动连接。通过设置密封滑槽，使得罩面可更加完整的将冶炼炉的炉体进行覆盖，进一步减少烟尘和热量的流失。

进一步地，收集罩单元还包括喷头，喷头的开口位于罩面的内部。通过设置喷头，并将其与冷却水管连接，方便对炉料进行冷却，减少烟尘的排放。

进一步地，罩面由厚度为1mm～3mm的不锈钢板加工而成的。采用薄的不锈钢板加工而成的罩面，有效减少其整体质量，利于收集罩的移动。

进一步地，侧墙还包括进风管和自锁手动蝶阀；进风管的一端自燃烧室夹层的内部贯通至钢筋混凝土层的外侧、且其末端连接有自锁手动蝶阀。通过设置进风管和自锁手动蝶阀，有效调节进风量，利于对炉体的加热送风。

进一步地，侧墙还包括活动盖板；活动盖板覆盖于燃烧室夹层的上方。通过设置活动盖板，可避免加料时，物料落入燃烧室夹层而影响煤气的逸出和燃烧。

进一步地，侧墙还包括内撑耐火砖；内撑耐火砖位于燃烧室夹层内、且其两端分别嵌入至粘土耐火砖层和复合耐火砖层的高强耐火砖上。通过设置内撑耐火砖，有效保证侧墙的强度。

进一步地，侧墙还包括空洞；空洞设置于复合耐火砖层的底部、且与燃烧室夹层的内部连通。通过设置空洞，使得燃烧室夹层内的物料可自动卸出至冶炼炉内，避免对燃烧室夹层的燃烧效果产生不良影响。

本实用新型高效环保的碳化硅冶炼炉的有益效果为，通过设置带有多层结构的侧墙，提高炉体侧墙的保温性能，有效储存冶炼过程中产生的热量，提高冶炼的热效率，减少能源浪费、降低生产成本；采用弧形顶面，并可移动叠放的收集罩结构，有效覆盖冶炼炉表面，进而有效收集冶炼过程的烟气，减少环境污染，同时，热量在收集罩的作用下，在冶炼炉内形成热循环，达到集聚热量、减少热量损失的效果，提高资源利用率；将多层结构侧墙与弧形收集罩结合，保温效果好、环境污染小、运行成本低，可用于大型碳化硅冶炼加工。

附图说明

图1为本实用新型高效环保的碳化硅冶炼炉的主视结构示意图；

图2为图1中A部分的局部放大图；

图3为图1中B部分的局部放大图；

图4为本实用新型烟尘收集罩的侧视结构示意图；

图5为本实用新型高效环保的碳化硅冶炼炉的使用结构图。

附图中的编码分别为：侧墙1、钢筋混凝土层1-1、泡沫玻璃板1-2、粘土耐火砖层1-3、燃烧室夹层1-4、复合耐火砖层1-5、进风管1-6、自锁手动蝶阀1-7、活动盖板1-8、内撑耐火砖1-9、空洞1-10、观察孔1-11；收集罩单元2、横梁2-1、檩条2-2、罩面2-3、滑动机构2-4、轨道2-41、滑轮2-42、电动高温蝶阀2-5、喷头2-6、密封滑槽2-7、限位块2-8；炉料3。

具体实施方式

如图1至图4所示，一种高效环保的碳化硅冶炼炉，包括炉体和烟尘收集罩。

炉体包括侧墙1，侧墙1包括由外至内依次设置的钢筋混凝土层1-1、泡沫玻璃板1-2、粘土耐火砖层1-3、燃烧室夹层1-4、复合耐火砖层1-5、进风管1-6、自锁手动蝶阀1-7、活动盖板1-8、内撑耐火砖1-9、空洞1-10、观察孔1-11、电子点火枪和护壁柱；钢筋混凝土层1-1的厚度为300mm，通过钢筋混凝土层1-1建立基本的炉墙结构；泡沫玻璃板1-2为厚度为50mm的硅钙板，其作用是隔热和保护钢筋混凝土层1；粘土耐火砖层1-3的厚度为120mm，其作用是进一步保温，以及抵抗酸性熔渣和酸性气体等的侵蚀；燃烧室夹层1-4为空腔结构，其厚度为150mm；复合耐火砖层1-5包括间隔排列的高强耐火砖和垫缝耐火砖，高强耐火砖由高铝耐火砖加工而成，通过高强耐火砖建立强度，再通过垫缝耐火砖有效密封相邻高强耐火砖之间的缝隙；进风管1-6的一端自燃烧室夹层1-4的内部贯通至钢筋混凝土层1-1的外侧、且其末端连接有自锁手动蝶阀1-7，可通过自动手动蝶阀1-7调节进风量；活动盖板1-8覆盖于燃烧室夹层1-4的上方，以避免加料时，物料落入燃烧室而影响煤气的逸出和燃烧；内撑耐火砖1-9位于燃烧室夹层1-4内、且其两端分别嵌入至粘土耐火砖层1-3和复合耐火砖层1-5的高强耐火砖上，同时，内撑耐火砖1-9由高铝耐火砖加工而成，可有效保证炉墙的强度；空洞1-10设置于复合耐火砖层1-5的底部、且与燃烧室夹层1-4的内部连通，使得燃烧室夹层1-4内的物料可自动卸出，避免堵塞燃烧室；观察孔1-11自燃烧室夹层1-4的内部贯通至钢筋混凝土层1-1的外侧，方便观察燃烧室内的情况；电子点火枪设置于燃烧室夹层1-4的内部，便于进行自动点火；护壁柱的数量为若干个、且间隔设置于复合耐火砖层1-5的内侧，护壁柱的外圈依次包裹有50mm厚的硅钙板和120mm厚的耐火砖。

烟尘收集罩包括收集罩单元2，收集罩单元2包括横梁2-1、檩条2-2、罩面2-3、滑动机构2-4、电动高温蝶阀2-5、喷头2-6、密封滑槽2-7、限位块2-8，滑动机构2-4包括轨道2-41，以及与轨道2-41滚动连接的滑轮2-42；横梁2-1采用H型钢加工而成，檩条2-2采用不锈钢矩形管加工而成，横梁2-1和檩条2-2形成框架结构，横梁2-1为弧形梁结构、且其两端分别连接有滑动机构2-4；罩面2-3为由厚度为2mm的不锈钢板加工而成的弧形面结构、并覆盖在框架结构的内表面，起到烟尘收集的作用；电动高温蝶阀2-5的阀口设置于罩面2-3上，并固定与框架结构上，用于放散烟尘；喷头2-6的开口位于罩面2-3的内部，且其一端与冷却水管连通，用于对炉料进行冷却；限位块2-8设置于轨道2-41的末端，用于限制滑轮2-42的移动终点。

收集罩单元2的数量为3个、且依次并排设置，位于两端的2个收集罩单元2的罩面2-3处于同一水平面上、且同时高于位于中间的收集罩单元2的罩面2-3的水平高度，位于两端的2个收集罩单元2的滑动机构2-4均设置于位于中间的收集罩单元2的滑动机构2-4的外侧。

烟尘收集罩位于炉体上方，轨道2-41通过固定座固定于侧墙1的钢筋混凝土层1-1上，密封滑槽2-7固定于侧墙1的钢筋混凝土层1-1上，罩面2-3的最外侧嵌入密封滑槽2-7内、并与密封滑槽2-7滑动连接，同时，由于烟气收集罩属于轻钢结构，重量轻、体积大、面积大，为防止被大风刮走或者破坏，在烟气收集罩的停放处的外墙上预埋钢板，焊接锚固钩，再用绳索将烟气收集罩固定在侧墙1上。

如图5所示，本实用新型高效环保的碳化硅冶炼炉，先加工炉体的侧墙1并形成一个炉墙结构，再在其侧墙1顶部安装烟尘收集罩；侧墙1的建筑过程为，通过由外层到内层逐步建设、砌筑、粘结等方式，加工出基本的侧墙1结构，再将各个功能通道和零件加装于该基本结构上，从而建设成内部中空的冶炼炉结构；将整个收集罩单元2放置于冶炼炉的上方，并通过轨道2-41和密封滑槽2-7固定于炉体侧墙1的方式，使该收集罩与冶炼炉连接，并将电机与滑轮2-42进行轴连接；最后，将碳化硅冶炼所需的炉料3加入炉体内进行冶炼。

在冶炼过程中，先将所有收集罩单元2依次排列，使其与冶炼炉形成密闭的集气空间；由于侧墙1由多层保温结构组成，使得其保温性能良好、热量损失较少，进而有效减少资源浪费、提高冶炼效率，带来良好的经济效益；当需要打开某特定区域的冶炼炉上方时，通过电机带动滑轮2-42的方式，将该区域的收集罩单元2叠放至相邻的收集罩单元2，即可实现收集罩的按需部分开启，操作方便快捷；另外，由于收集罩单元2整体为轻质结构，使得罩面2-3的移动更加方便。

Claims (10)

1.一种高效环保的碳化硅冶炼炉，其特征在于，包括炉体和烟尘收集罩；

所述炉体包括侧墙(1)，所述侧墙(1)包括由外至内依次设置的钢筋混凝土层(1-1)、泡沫玻璃板(1-2)、粘土耐火砖层(1-3)、燃烧室夹层(1-4)、复合耐火砖层(1-5)；所述燃烧室夹层(1-4)为空腔结构，所述复合耐火砖层(1-5)包括间隔排列的高强耐火砖和垫缝耐火砖；

所述烟尘收集罩包括收集罩单元(2)，所述收集罩单元(2)包括横梁(2-1)、檩条(2-2)、罩面(2-3)和滑动机构(2-4)，所述滑动机构(2-4)包括轨道(2-41)，以及与轨道(2-41)滚动连接的滑轮(2-42)；所述横梁(2-1)和檩条(2-2)形成框架结构，所述横梁(2-1)为弧形梁结构、且其两端分别连接有滑动机构(2-4)，所述罩面(2-3)为弧形面结构、并覆盖在框架结构的内表面；

所述烟尘收集罩位于炉体上方，所述轨道(2-41)通过固定座固定于侧墙(1)的钢筋混凝土层(1-1)上。

2.如权利要求1所述的高效环保的碳化硅冶炼炉，其特征在于，所述收集罩单元(2)的数量为3个、且依次并排设置，位于两端的2个收集罩单元(2)的罩面(2-3)处于同一水平面上、且同时高于/低于位于中间的收集罩单元(2)的罩面(2-3)的水平高度，位于两端的2个收集罩单元(2)的滑动机构(2-4)均设置于位于中间的收集罩单元(2)的滑动机构(2-4)的外侧/内侧。

3.如权利要求1所述的高效环保的碳化硅冶炼炉，其特征在于，所述收集罩单元(2)还包括电动高温蝶阀(2-5)；所述电动高温蝶阀(2-5)设置于罩面(2-3)上。

4.如权利要求1所述的高效环保的碳化硅冶炼炉，其特征在于，所述收集罩单元(2)还包括喷头(2-6)；所述喷头(2-6)的开口位于罩面(2-3)的内部。

5.如权利要求1所述的高效环保的碳化硅冶炼炉，其特征在于，所述收集罩单元(2)还包括密封滑槽(2-7)；所述密封滑槽(2-7)固定于侧墙(1)的钢筋混凝土层(1-1)上，所述罩面(2-3)的最外侧嵌入密封滑槽(2-7)内、并与密封滑槽(2-7)滑动连接。

6.如权利要求1所述的高效环保的碳化硅冶炼炉，其特征在于，所述罩面(2-3)由厚度为1mm～3mm的不锈钢板加工而成的。

7.如权利要求1所述的高效环保的碳化硅冶炼炉，其特征在于，所述侧墙(1)还包括进风管(1-6)和自锁手动蝶阀(1-7)；所述进风管(1-6)的一端自燃烧室夹层(1-4)的内部贯通至钢筋混凝土层(1-1)的外侧、且其末端连接有自锁手动蝶阀(1-7)。

8.如权利要求1所述的高效环保的碳化硅冶炼炉，其特征在于，所述侧墙(1)还包括活动盖板(1-8)；所述活动盖板(1-8)覆盖于燃烧室夹层(1-4)的上方。

9.如权利要求1所述的高效环保的碳化硅冶炼炉，其特征在于，所述侧墙(1)还包括内撑耐火砖(1-9)；所述内撑耐火砖(1-9)位于燃烧室夹层(1-4)内、且其两端分别嵌入至粘土耐火砖层(1-3)和复合耐火砖层(1-5)的高强耐火砖上。

10.如权利要求1所述的高效环保的碳化硅冶炼炉，其特征在于，所述侧墙(1)还包括空洞(1-10)；所述空洞(1-10)设置于复合耐火砖层(1-5)的底部、且与燃烧室夹层(1-4)的内部连通。

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