海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置及冷卻方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海綿鈦生產(chǎn)制造領(lǐng)域，尤其是一種海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置及冷卻方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海綿鈦全部采用KrolI法生產(chǎn)工藝(鎂熱法)，采用液鎂與四氯化鈦反應(yīng)生產(chǎn)海綿鈦，該反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，加上反應(yīng)器內(nèi)溫度較高，海綿鈦、氯化鎂等物質(zhì)的傳熱效果較差，導(dǎo)致反應(yīng)區(qū)熱量無法有效散失，反應(yīng)區(qū)溫度較高(數(shù)據(jù)顯示反應(yīng)區(qū)溫度有時(shí)高達(dá)1200°C )，易導(dǎo)致海綿鈦與反應(yīng)器壁反應(yīng)生成鈦鐵合金，導(dǎo)致海綿鈦中鐵、鎳和鉻含量升高，同時(shí)高溫易導(dǎo)致海綿鈦致密度升高，硬心比例升高，影響海綿鈦質(zhì)量。另外高溫造成反應(yīng)器氧化加劇，壽命縮短，設(shè)備成本增加，因此在海綿鈦生產(chǎn)中必須對(duì)反應(yīng)區(qū)罐壁冷卻降低反應(yīng)區(qū)溫度以減少提高海綿鈦質(zhì)量降低高溫對(duì)反應(yīng)器壽命的影響，特別是采用高料速的反應(yīng)器。
[0003]目前，所有企業(yè)的海綿鈦還原反應(yīng)器的冷卻設(shè)施都是采用干空氣為冷卻介質(zhì)，多數(shù)企業(yè)采用自然風(fēng)冷方式，部分企業(yè)采用強(qiáng)制風(fēng)冷方式，該方式有以下弊端:
[0004]1、干空氣比熱小，冷卻效果較差，易造成反應(yīng)熱積聚，生成鈦鐵合金的同時(shí)，增大致密鈦和硬心鈦的比例，影響產(chǎn)品質(zhì)量；
[0005]2、反應(yīng)熱隨著四氯化鈦加料速度的增大而增大，反應(yīng)熱無法有效排出時(shí)就必須減小加料速度，從而導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，能耗增大；散熱效果不好，導(dǎo)致反應(yīng)器溫度高，反應(yīng)區(qū)氧化嚴(yán)重，反應(yīng)器壽命短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大大增加海綿鈦還原反應(yīng)器的冷卻效果的海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置及冷卻方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置，包括加熱電爐和設(shè)置于所述加熱電爐內(nèi)的還原反應(yīng)器，所述加熱電爐的爐腔進(jìn)氣口與水氣霧化設(shè)備相通，加熱電爐的水汽出口與含水空氣冷凝器相通，所述含水空氣冷凝器通過高位水槽與水氣霧化設(shè)備相通，所述霧化水汽經(jīng)由加熱電爐和還原反應(yīng)器之間的流道而對(duì)還原反應(yīng)器進(jìn)行冷卻。
[0008]進(jìn)一步的是，所述含水空氣冷凝器與高位水槽之間設(shè)置有過濾器。
[0009]進(jìn)一步的是，所述高位水槽與水氣霧化設(shè)備之間設(shè)置有流量計(jì)。
[0010]進(jìn)一步的是，所述流量計(jì)與高位水槽之間設(shè)置有流量控制閥。
[0011]進(jìn)一步的是，所述爐腔進(jìn)氣口與水氣霧化設(shè)備之間設(shè)置有風(fēng)機(jī)。
[0012]進(jìn)一步的是，利用所述的海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置所進(jìn)行的冷卻方法，將工業(yè)新水經(jīng)水氣霧化設(shè)備的霧化后形成小液滴，液滴與一定體積的空氣混合后進(jìn)入霧化水汽經(jīng)由加熱電爐和還原反應(yīng)器之間的流道并與還原反應(yīng)器接觸傳熱，經(jīng)加熱的水汽經(jīng)水汽出口排出后進(jìn)入含水空氣冷凝器，所述含水空氣冷凝器產(chǎn)生的新水再次進(jìn)入水氣霧化設(shè)備。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:采用強(qiáng)制冷卻方式，在空氣通道上增設(shè)水氣霧化裝置，在還原反應(yīng)進(jìn)行過程中，使用水霧(汽)和干空氣的混合氣體為冷卻介質(zhì)，提高冷卻介質(zhì)的比熱容，達(dá)到強(qiáng)化冷卻效果，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增大加料速度和減少設(shè)備損耗的目的。采用本發(fā)明所述冷卻方法和裝置具有如下優(yōu)點(diǎn):一、因提高了散熱效果，可以增大四氯化鈦加料速度，在反應(yīng)器產(chǎn)能相同的情況下，縮短還原時(shí)間30% -40%，降低了能耗；二、有效減少了反應(yīng)器壁對(duì)海綿鈦的污染和海綿鈦的燒結(jié)，可有效減少致密鈦和硬心鈦的比例，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量；三、有效減少了反應(yīng)器的氧化損失，采用該專利所述方法，反應(yīng)器每個(gè)反應(yīng)周期的損失厚度由Imm減少為0.6_，延長(zhǎng)了反應(yīng)器壽命，節(jié)約了成本。本發(fā)明尤其適用于各種海綿鈦生產(chǎn)裝置的還原反應(yīng)區(qū)的冷卻工藝中。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖中標(biāo)記為:含水空氣冷凝器1、爐腔進(jìn)氣口 2、水汽出口 3、霧化水進(jìn)口 4、還原反應(yīng)器5、加熱電爐6、過濾器7、高位水槽8、流量控制閥9、流量計(jì)10、水氣霧化設(shè)備11、空氣進(jìn)口管道12、風(fēng)機(jī)13。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0017]如圖1所示的海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置，包括加熱電爐6和設(shè)置于所述加熱電爐6內(nèi)的還原反應(yīng)器5，所述加熱電爐6的爐腔進(jìn)氣口 2與水氣霧化設(shè)備11相通，加熱電爐6的水汽出口 3與含水空氣冷凝器I相通，所述含水空氣冷凝器I通過高位水槽8與水氣霧化設(shè)備11相通，所述霧化水汽經(jīng)由加熱電爐6和還原反應(yīng)器5之間的流道而對(duì)還原反應(yīng)器5進(jìn)行冷卻。
[0018]一般的，用于冷卻的空氣絕對(duì)濕度為50-250g水/m3空氣，液滴直徑為1_10微米為最佳，于此同時(shí)的，所述水氣霧化設(shè)備11的霧化方式優(yōu)選為超聲波霧化、高壓泵霧化、高速離心霧化、噴射霧化或加熱汽化。這樣的結(jié)合可以保證進(jìn)入到加熱電爐6和還原反應(yīng)器5之間的流道的霧化水汽以最佳的效率對(duì)還原反應(yīng)器5進(jìn)行冷卻。
[0019]為了防止循環(huán)中出現(xiàn)的雜質(zhì)對(duì)設(shè)備的損壞，可以選擇在含水空氣冷凝器I與高位水槽8之間設(shè)置過濾器7。如圖1所示的，過濾器7可以很好的及時(shí)處理掉雜志，保證進(jìn)入到高位水槽8以及下游的水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)。
[0020]當(dāng)然，為了對(duì)整個(gè)過程的水量實(shí)現(xiàn)更精確的控制，可以選擇在所述高位水槽8與水氣霧化設(shè)備11之間設(shè)置有流量計(jì)10，如圖1所示的，甚至可以進(jìn)一步的在流量計(jì)10與高位水槽8之間設(shè)置流量控制閥9，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)冷卻過程的控制，進(jìn)一步的調(diào)高冷卻的品質(zhì)，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
[0021]另外，為了讓水汽更順暢的進(jìn)入到爐腔進(jìn)氣口 2，可以選擇在所述爐腔進(jìn)氣口 2與水氣霧化設(shè)備11之間設(shè)置風(fēng)機(jī)13，如圖1所示的，風(fēng)機(jī)13經(jīng)由空氣進(jìn)口管道12將霧化水進(jìn)口 4的水汽強(qiáng)制吹入到爐腔進(jìn)氣口 2內(nèi)，從而加強(qiáng)了冷卻的效率，進(jìn)一步的保證了冷卻的效率。
[0022]與此同時(shí)的，本發(fā)明還提供了一種新的利用上述海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置所進(jìn)行的冷卻方法，將工業(yè)新水經(jīng)水氣霧化設(shè)備11的霧化后形成小液滴，液滴與一定體積的空氣混合后進(jìn)入霧化水汽經(jīng)由加熱電爐6和還原反應(yīng)器5之間的流道并與還原反應(yīng)器5接觸傳熱，經(jīng)加熱的水汽經(jīng)水汽出口 3排出后進(jìn)入含水空氣冷凝器1，所述含水空氣冷凝器I產(chǎn)生的新水再次進(jìn)入水氣霧化設(shè)備11。
[0023]實(shí)施例
[0024]首先，設(shè)置還原反應(yīng)器5的反應(yīng)區(qū)高限溫度800°C _850°C，若反應(yīng)區(qū)溫度超過850°C，則啟動(dòng)風(fēng)機(jī)13和水氣霧化設(shè)備11，同時(shí)根據(jù)流量計(jì)10的顯示調(diào)整進(jìn)入水氣霧化設(shè)備11的速度，使進(jìn)水速度與的進(jìn)氣速度質(zhì)量比為0.05-0.25，從而既可以保證冷卻效果，水又不會(huì)在反應(yīng)器壁上凝結(jié)流下。混合后的含水空氣，在風(fēng)機(jī)13的推動(dòng)力下，與還原反應(yīng)器5的反應(yīng)器壁接觸傳熱，換熱后的尾氣經(jīng)水汽出口 3排出，尾氣進(jìn)入含水空氣冷凝器I中冷凝為液體水，空氣放空，冷凝水經(jīng)過濾器7的過濾后再次進(jìn)入高位水槽8備用，實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)再生。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置，包括加熱電爐(6)和設(shè)置于所述加熱電爐(6)內(nèi)的還原反應(yīng)器(5)，其特征在于:所述加熱電爐(6)的爐腔進(jìn)氣口(2)與水氣霧化設(shè)備(11)相通，加熱電爐(6)的水汽出口(3)與含水空氣冷凝器(I)相通，所述含水空氣冷凝器(I)通過高位水槽(8)與水氣霧化設(shè)備(11)相通，所述霧化水汽經(jīng)由加熱電爐(6)和還原反應(yīng)器(5)之間的流道而對(duì)還原反應(yīng)器(5)進(jìn)行冷卻。2.如權(quán)利要求1所述的海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置，其特征在于:所述含水空氣冷凝器(I)與高位水槽(8 )之間設(shè)置有過濾器(7 )。3.如權(quán)利要求1所述的海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置，其特征在于:所述高位水槽(8)與水氣霧化設(shè)備(11)之間設(shè)置有流量計(jì)(10)。4.如權(quán)利要求3所述的海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置，其特征在于:所述流量計(jì)(10)與高位水槽(8)之間設(shè)置有流量控制閥(9)。5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置，其特征在于:所述爐腔進(jìn)氣口(2)與水氣霧化設(shè)備(11)之間設(shè)置有風(fēng)機(jī)(13)。6.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置，其特征在于:水氣霧化設(shè)備(11)的霧化方式為超聲波霧化、高壓泵霧化、高速離心霧化、噴射霧化或加熱汽化。7.利用權(quán)利要求1所述的海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置所進(jìn)行的冷卻方法，其特征在于:工業(yè)新水經(jīng)水氣霧化設(shè)備(11)的霧化后形成小液滴，液滴與一定體積的空氣混合后進(jìn)入霧化水汽經(jīng)由加熱電爐(6)和還原反應(yīng)器(5)之間的流道并與還原反應(yīng)器(5)接觸傳熱，經(jīng)加熱的水汽經(jīng)水汽出口(3)排出后進(jìn)入含水空氣冷凝器(1)，所述含水空氣冷凝器(I)產(chǎn)生的新水再次進(jìn)入水氣霧化設(shè)備(11)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及海綿鈦生產(chǎn)制造領(lǐng)域，尤其是一種海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置及冷卻方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大大增加海綿鈦還原反應(yīng)器的冷卻效果的海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置及冷卻方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：海綿鈦生產(chǎn)還原反應(yīng)區(qū)的冷卻裝置，包括加熱電爐和設(shè)置于所述加熱電爐內(nèi)的還原反應(yīng)器，所述加熱電爐的爐腔進(jìn)氣口與水氣霧化設(shè)備相通，加熱電爐的水汽出口與含水空氣冷凝器相通，所述含水空氣冷凝器通過高位水槽與水氣霧化設(shè)備相通，所述霧化水汽經(jīng)由加熱電爐和還原反應(yīng)器之間的流道而對(duì)還原反應(yīng)器進(jìn)行冷卻。本發(fā)明尤其適用于各種海綿鈦生產(chǎn)裝置的還原反應(yīng)區(qū)的冷卻工藝中。
【IPC分類】C22B34/12
【公開號(hào)】CN104946907
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510411908
【發(fā)明人】苗慶東, 李開華, 程曉哲, 李亮, 張瑤, 朱福興
【申請(qǐng)人】攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年7月14日