專利名稱：一種高溫空氣低氧燃燒的立式鎂還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種高溫空氣低氧燃燒的立式鎂還原爐技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬于有色金屬生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種高溫空氣低氧燃燒的立式鎂還 原爐，適用于硅熱法還原金屬鎂。
技術(shù)背景目前國內(nèi)98%以上的企業(yè)都是采用硅熱還原法煉鎂，其方法是將回轉(zhuǎn)窯或豎 窯煅燒后的白云石和硅鐵磨成細(xì)粉，按一定配比混合壓成團塊裝入用耐熱鋼制成 的還原罐內(nèi)，在120(TC左右及抽真空至絕對壓力為10 20pa范圍內(nèi)進行還原得 到金屬鎂。還原罐平臥在爐膛中的，且只有一個開口，裝、出料都必須通過這唯 一通道；這種還原罐的結(jié)構(gòu)以及布罐方式十分不便于進出料的操作，嚴(yán)重影響了 生產(chǎn)效率；罐的上部很難裝滿球團，存在空閑區(qū)，降低了還原罐的利用率；還原 罐安放在支撐墻上，該墻對加熱還原罐十分不利，影響還原罐的傳熱；由于罐體 水平放置，大量粉塵隨鎂蒸氣凝結(jié)在結(jié)晶器上，粗鎂的純度較低；同時，現(xiàn)行的 鎂還原產(chǎn)業(yè)熱損失十分嚴(yán)重，回轉(zhuǎn)窯筒體散熱、煅白、爐料的物理熱和高溫?zé)煔?的余熱等龐大的熱損失，直接導(dǎo)致了鎂產(chǎn)業(yè)能源利用率低下、成本過高等問題； 燃煤、爐料排放、煙氣排放等也給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是要縮短裝出料時間，強化傳熱效果，提高能源利用率，降低能耗，降低生產(chǎn)成本，減輕環(huán)境污染，縮短還原周期，提高還原罐利用率，提高粗鎂純度，提高爐子的生產(chǎn)率，延長還原罐的壽命。一種高溫空氣低氧燃燒的立式金屬鎂還原爐，該還原爐包括高溫空氣燃燒系統(tǒng)，爐體18和立式鎂還原罐15、還原罐安裝托圈四個部分。爐體18由耐火材料砌筑而成，呈長方體型，爐膛內(nèi)部為自然空間，爐頂和爐 底對稱布置還原罐安裝托圈13、 16，爐體側(cè)面或者端面安裝高溫空氣低氧燃燒系 統(tǒng)。高溫空氣低氧燃燒系統(tǒng)主要部件包括換向閥17和蓄熱燒嘴12、 14,蓄熱燒 嘴12、 14通過換向閥17連接。立式鎂還原罐15是豎直放置在還原爐中的,安放在爐頂和爐底的還原罐安裝托圈13、 16上，數(shù)量為2-100個。立式鎂還原罐包括上端蓋l，上密封墊圈2， 水套3，還原罐體4，結(jié)晶器5，擋火板6，出鎂排渣耐熱管7，套筒8，底部密封 圈9，底部密封法蘭IO，罐底密封裝置ll。上端蓋l置于水套頂口；上密封墊圈2置于上端蓋和水套之間；水套3焊接在還原罐上部，作為還原罐的外延延伸出爐頂，呈圓筒型，座于爐頂托圈上；結(jié)晶器4置于水套內(nèi)側(cè)，擋火板上部；擋火板5置于結(jié)晶器下部，還原罐體上部；還原罐體6豎直放置于還原爐內(nèi)，其上端鑲嵌在爐頂內(nèi)，并與水套焊接，通過水套延伸出爐頂，還原罐下部鑲嵌在爐底內(nèi)，并與套筒焊接，通過套筒延伸出爐底;出鎂排渣耐熱管7置于擋火板下部，還原罐正中心；該耐熱管壁面帶孔，孔徑小于鍛白球團半徑；套筒8焊接在還原罐體的下部，并作為還原罐的外延延伸出爐底，座于爐底托圈上；底部密封圈9:置于套筒和底部密封法蘭之間；底部密封法蘭10置于爐底；罐底密封裝置11置于爐底鋼結(jié)構(gòu)上。 本發(fā)明主要特征在于(1 )通過高溫空氣低氧燃燒系統(tǒng)，可實現(xiàn)煙氣與煤氣和空氣之間的高效換熱， 可以空氣單蓄熱換熱，也可以空煤氣雙蓄熱換熱，預(yù)熱溫度只比爐溫低150-200 °C，排煙溫度降到15(TC以下；換向時間可根據(jù)工藝要求零活調(diào)整(0-500秒)；煤氣與空氣進入爐膛后首先與煙氣混合，然后才相互混合燃燒，實現(xiàn)低氧燃燒(2-15%)，達到均勻爐溫和減排氮氧化物的目的。(2) 還原罐是豎直放置在還原爐中的，安放在爐頂和爐底的托圈上，避免了 臥式罐體在高溫下的彎曲變形；減少了爐膛的支撐墻體，減少耐材消耗；避免了 支撐墻體對罐體傳熱的遮蔽作用，加熱均勻且速度加快，縮短還原時伺；從爐頂 裝料，從爐底排渣，裝出料快速方便，縮短了操作周期。(3) 該還原罐系統(tǒng)可以減少粗鎂中的粉塵含量，可實現(xiàn)粗鎂的分級結(jié)晶。 與傳統(tǒng)燃煤、燃?xì)馀P式罐還原工藝相比，本發(fā)明具有高效節(jié)能、低氮氧化物排放、加熱均勻、還原時間短、裝出料方便，勞動環(huán)境好等優(yōu)點。

圖l.是高溫空氣低氧燃燒的立式鎂還原爐縱向剖面示意圖。圖2.是立式還原罐的縱剖面示意圖。
具體實施方式
實施本發(fā)明的還原爐和還原罐實例如附圖1和附圖2所示。高溫空氣低氧燃燒系統(tǒng)包括換向閥17和蓄熱燒嘴12、 14，蓄熱燒嘴中裝有 蓄熱介質(zhì)(小球一直徑8—50mm;或者蜂窩體一孔徑0.5—10mm，壁厚 0.5—5mm)。在圖1所示情況下，空氣通過右側(cè)蓄熱燒嘴14，吸收蓄熱介質(zhì)的熱 量后進入爐膛實現(xiàn)高溫空氣燃燒，而爐膛廢氣在引風(fēng)機的抽吸下經(jīng)由左側(cè)蓄熱箱 體排出，高溫廢氣在經(jīng)過蓄熱燒嘴12時把熱量傳遞給蓄熱介質(zhì)，半個周期后，換 向閥工作，空氣改由經(jīng)過左側(cè)蓄熱燒嘴12,吸收左側(cè)蓄熱介質(zhì)的熱量后進入爐膛 燃燒，而廢氣則在引風(fēng)機的抽吸下經(jīng)過右側(cè)蓄熱燒嘴，把熱量傳遞給蓄熱介質(zhì)后 排出，再經(jīng)過半個周期后，換向閥再次工作，周而復(fù)始。還原罐是豎直放置在還原爐中的，安放在爐頂和爐底的托圈上，避免了臥式 罐體在高溫下的彎曲變形；減少了爐膛的支撐墻體，減少耐材消耗；避免了支撐 墻體對罐體傳熱的遮蔽作用，加熱均勻且速度加快，縮短還原時間；從爐頂裝料， 從爐底排渣，裝出料快速方便，縮短了操作周期。立式還原罐的各組成部件的位置及作用上端蓋1:置于水套頂口，裝料時打開上端蓋，裝料后上端蓋蓋在水套上， 并用上密封墊圈密封；上密封墊圈2:置于上端蓋和水套之間，在抽真空時，大氣壓力作用在上端 蓋上，使得上端蓋壓緊墊圈，達到密封效果；水套3:焊接在還原罐上部，作為還原罐的外延延伸出爐頂，呈圓筒型，座 于爐頂托圈上；結(jié)晶器4:置于水套內(nèi)側(cè)，擋火板上部；擋火板5:置于結(jié)晶器下部，還原罐體上部；還原罐體6:還原罐體豎直放置于還原爐內(nèi)，其上端鑲嵌在爐頂內(nèi)，并與水 套焊接，通過水套延伸出爐頂，還原罐下部鑲嵌在爐底內(nèi)，并與套筒焊接，通過 套筒延伸出爐底；出鎂排渣耐熱管7;置于擋火板下部，還原罐正中心。該耐熱管壁面帶孔， 孔徑小于鍛白球團半徑，在金屬鎂還原過程中，為鎂蒸汽提供到達結(jié)晶器的通道， 排渣時，打開上端蓋和下端蓋，攪動耐熱管排除爐渣；套筒8:焊接在還原罐體的下部，并作為還原罐的外延延伸出爐底，座于爐 底托圈上；底部密封圈9:置于套筒和底部密封法蘭之間，通過大氣壓力壓緊密封圈達到密封效果；底部密封法蘭10:置于爐底，在還原反應(yīng)過程中，和底部密封圈共同密封還原罐的下部，還原反應(yīng)結(jié)束后，由液壓或者機械機構(gòu)打開法蘭排渣；罐底密封裝置ll:置于爐底鋼結(jié)構(gòu)上，采用液壓或者機械法密封，實現(xiàn)機械化自動化操作。
權(quán)利要求1、一種高溫空氣低氧燃燒的立式金屬鎂還原爐，其特征是還原爐包括高溫空氣燃燒系統(tǒng)、爐體(18)和立式鎂還原罐(15)、還原罐安裝托圈四個部分；爐體(18)由耐火材料砌筑而成，呈長方體型，爐膛內(nèi)部為自然空間，爐頂和爐底對稱布置還原罐安裝托圈(13)、(16)，爐體側(cè)面或者端面安裝高溫空氣低氧燃燒系統(tǒng)；高溫空氣低氧燃燒系統(tǒng)主要部件包括換向閥(17)和蓄熱燒嘴(12)、(14)，蓄熱燒嘴(12)、(14)通過換向閥(17)連接；立式鎂還原罐(15)是豎直放置在還原爐中的，安放在爐頂和爐底的還原罐安裝托圈(13)、(16)上，數(shù)量為2-100個；立式鎂還原罐包括上端蓋(1)，上密封墊圈(2)，水套(3)，還原罐體(4)，結(jié)晶器(5)，擋火板(6)，出鎂排渣耐熱管(7)，套筒(8)，底部密封圈(9)，底部密封法蘭(10)，罐底密封裝置(11)；上端蓋(1)置于水套頂口；上密封墊圈(2)置于上端蓋和水套之間；水套(3)焊接在還原罐上部，作為還原罐的外延延伸出爐頂，呈圓筒型，座于爐頂托圈上；結(jié)晶器(4)置于水套內(nèi)側(cè)，擋火板上部；擋火板(5)置于結(jié)晶器下部，還原罐體上部；還原罐體(6)豎直放置于還原爐內(nèi)，其上端鑲嵌在爐頂內(nèi)，并與水套焊接，通過水套延伸出爐頂，還原罐下部鑲嵌在爐底內(nèi)，并與套筒焊接，通過套筒延伸出爐底；出鎂排渣耐熱管(7)置于擋火板下部，還原罐正中心；套筒(8)焊接在還原罐體的下部，并作為還原罐的外延延伸出爐底，座于爐底托圈上；底部密封圈(9)置于套筒和底部密封法蘭之間；底部密封法蘭(10)置于爐底；罐底密封裝置(11)置于爐底鋼結(jié)構(gòu)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高溫空氣低氧燃燒的立式金屬鎂還原爐，其特 征在于蓄熱燒嘴中裝有蓄熱介質(zhì)，蓄熱介質(zhì)為小球或者蜂窩體，小球直徑 8—50mm;蜂窩體孔徑0.5—10mm，壁厚0.5—5mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高溫空氣低氧燃燒的立式金屬鎂還原爐，其特 征在于出鎂排渣耐熱管(7)壁面帶孔，孔徑小于鍛白球團半徑，下部出口采用液 壓密封。
專利摘要一種高溫空氣低氧燃燒的立式金屬鎂還原爐，屬于有色金屬生產(chǎn)領(lǐng)域，適用于硅熱法還原金屬鎂。其特征是還原爐由高溫空氣低氧燃燒系統(tǒng)、立式還原罐以及爐體組成。煤氣和助燃空氣經(jīng)過蓄熱換熱被預(yù)熱到1000℃左右，分別通過煤氣和空氣燒口噴入爐膛進行混合燃燒，實現(xiàn)高余熱回收率，低氮氧化物排放；還原罐垂直安裝，原料從上部加入，還原后的渣從下部排出，實現(xiàn)爐膛內(nèi)部還原罐不需要支撐墻，以及還原罐的四面加熱。與傳統(tǒng)燃煤、燃?xì)馀P式罐還原工藝相比，本實用新型具有高效節(jié)能、低氮氧化物排放、加熱均勻、還原時間短、裝出料方便，勞動環(huán)境好等優(yōu)點。
文檔編號F23C5/08GK201116834SQ20072017358
公開日2008年9月17日 申請日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月11日
發(fā)明者飛 于, 于思靜, 馮俊小, 程奇伯 申請人:北京科技大學(xué)