一種鎂熔坨余熱直接預熱物料工藝及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于以菱鎂礦為原料熔煉電熔鎂砂【技術領域】，特別涉及一種鎂熔坨余熱直接預熱物料工藝及裝置，所述裝置并行設有兩個散熱通道以及設置在兩個散熱通道之間的一個預熱通道，將熔煉完成的高溫鎂熔坨送入散熱通道內進行冷卻，高溫鎂熔坨結晶冷卻凝固放熱，結晶完成后進入脫殼室內進行脫殼后，再重新回到窯體內，散熱通道內的熱風通過夾層墻體孔排出到預熱通道，將物料預熱到300～400℃。
【專利說明】一種鎂熔坨余熱直接預熱物料工藝及裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于以菱鎂礦為原料熔煉電熔鎂砂【技術領域】，特別涉及一種鎂熔坨余熱直接預熱物料工藝及裝置。

【背景技術】
[0002]在以菱鎂礦為原料熔煉電熔鎂砂時，其產品鎂熔坨在結晶過程中中心溫度高達2800 V，外層砂皮表面溫度也在600°C以上。由于鎂熔坨體積大，外層砂皮導熱系數小，導致對鎂熔坨的取熱非常困難，鎂熔坨余熱資源的回收利用已經成為一個較大的難題。
[0003]目前，電熔鎂砂行業(yè)的余熱回收利用手段多集中于通過換熱器與中間介質的方式將留存在鎂熔坨內部的熱量回收回來，再將中間介質所含熱量用于其它生產或生活之中。這種工藝路線的換熱全部采用換熱器來實現(xiàn)，但由于換熱器本身存在換熱效率不高的問題，致使熱能利用不夠充分。另外，一般情況下需要兩組或者兩組以上的換熱系統(tǒng)，所采用的設備比較復雜，且對設備密封、保溫等性能要求也比較高。同時，不論中間介質所含的熱量是以蒸汽的形式存在還是熱風的形式存在，將其用來發(fā)電或者預熱物料，都需要利用后續(xù)的單獨設備加以實現(xiàn)。所以采用中間換熱器和中間介質的方式換熱存在著效果不佳、系統(tǒng)復雜、初始投資較高等問題。
[0004]電熔鎂行業(yè)的余熱回收方法還有一種就是采用鋼鐵行業(yè)的干熄焦技術，將鎂熔坨在高溫狀態(tài)下破碎，采用干熄法獲得高溫氣體。這種方法原理上可行，且在鋼鐵行業(yè)效果良好。但是，采用該方法需要一組完整的干熄裝置，欲對回收的高溫熱風進行利用仍然必須在后續(xù)工序中設立如物料預熱塔、余熱鍋爐等單獨的熱能回收利用設備。再者，由于鎂熔坨冷卻結晶工藝較復雜，目前還不能有效確定其最佳破碎時間，破碎過早會造成產品品質下降，嚴重影響經濟效益，破碎過晚，鎂熔坨內部溫度相對較低，不能滿足工藝要求且浪費大量余能。所以此方法的實際應用還有待于進一步研究和評估。


【發(fā)明內容】

[0005]為了克服電熔鎂砂行業(yè)余熱回收中存在的換熱效果不佳、系統(tǒng)復雜、初期投資較高等缺點，本發(fā)明提出了一種車載逆流式鎂熔坨余熱直接預熱物料裝置及工藝。根據本發(fā)明可以在不需要換熱器和中間介質的條件下將鎂熔坨的熱量直接傳遞給物料，解決了以往使用各裝置換熱效果不佳、系統(tǒng)復雜的問題。本發(fā)明不需要物料預熱塔、余熱鍋爐等后續(xù)帶有回收功能的設備，系統(tǒng)簡潔、初投資較小，減少了管路的布置及相應的能量損失，利用本裝置可以得到500°C以上的熱風，可將物料預熱到300?400°C左右。
[0006]根據本發(fā)明，一種鎂熔坨余熱直接預熱物料裝置主要由窯頭爐門、窯頭物料門、窯體、側門、窯尾爐門、窯尾物料門、引風機和夾層墻組成，其中，窯體包括窯頭和窯尾，在窯頭處對稱地設置有兩個窯頭爐門，窯頭物料門設置在兩個窯頭爐門之間，窯體內沿長度方向并行地設置有兩個散熱通道以及設置在兩個散熱通道之間的一個預熱通道，兩個散熱通道正下方的地面上鋪設有窯車軌道，窯尾處對稱地設置有兩個窯尾爐門，窯尾物料門設置在兩個窯尾爐門之間，在窯體的沿著其長度方向的兩側的中間位置對稱地設置有兩個側門，每個側門的外側各設有一個鎂熔坨的脫殼室，散熱通道和預熱通道之間通過夾層墻相互分開，同樣在預熱通道正下方的地面上鋪設有裝載料筐的料車軌道，在窯體的沿其長度方向的兩側的靠近窯尾處對稱地開有吸氣孔，在靠近窯頭處的夾層墻上開有夾層墻體孔，引風機一側管道與預熱通道靠近窯尾部位底部的排氣口相連，另一側的管道與外界環(huán)境相連接。
[0007]根據本發(fā)明的一種余熱直接預熱物料工藝包括以下操作:將經過三相電弧爐熔煉生產得到的未脫殼鎂熔坨通過窯車經窯頭爐門送入散熱通道，未脫殼鎂熔坨沿散熱通道底部的窯車軌道向窯尾移動，當窯車和未脫殼鎂熔坨到達側門處時，將側門開啟，將已結晶完全的未脫殼鎂熔坨送入脫殼室內進行脫殼，將經脫殼后的脫殼鎂熔坨重新送回散熱通道并繼續(xù)向窯尾方向運動，到達窯尾爐門后將脫殼鎂熔坨移出，在進行破碎、篩選等后續(xù)工序；將經加工后已被破碎的物料裝入料筐中，物料的孔隙率為0.3?0.4，將料筐經窯尾物料門送入預熱通道，將料筐沿料筐的軌道向窯頭方向移動，最后經窯頭物料門被移出；冷空氣經吸氣孔從窯尾處進入散熱通道向窯頭方向流動，經與鎂熔坨的表面進行對流換熱后溫度逐步升高，在窯頭處經夾層墻體孔流入預熱通道，并由窯頭流動到窯尾，將其能量傳遞給物料后降溫，最后經引風機排出，窯內空氣的流速為2.5?3.5m/s。
[0008]根據本發(fā)明的一方面，每12h將兩個鎂熔坨對稱地送入兩個散熱通道，每6小時將一個裝滿物料的料筐送入預熱區(qū)域，鎂熔坨與物料在窯內滯留時間均為84h，窯長為22.4m。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0010](I)物料預熱與鎂熔坨余熱回收一體化，夾層墻體把鎂熔坨散熱區(qū)域與物料預熱區(qū)域相隔開，系統(tǒng)結構簡單；
[0011](2)物料由料筐運送，便于運輸和調整，物料實現(xiàn)雙面預熱，預熱效果好，溫度均勻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步說明。
[0013]圖1是本發(fā)明的工藝技術設備的平面布置圖。
[0014]圖2是夾層式隧道余熱回收窯結構主視圖。
[0015]圖3是沿圖1的A-A線截取的夾層式隧道余熱回收窯結構的剖視圖。
[0016]圖4是夾層式隧道余熱回收窯夾層墻結構圖。
[0017]附圖中:1.三相電弧爐，2.窯頭爐門，3.窯頭物料門，4.窯體，5.脫殼室，6.未脫殼鎂熔坨，7.側門，8.脫殼鎂熔坨，9.窯尾爐門，10.窯尾物料門，11.菱鎂礦，12.引風機，13.夾層墻，14.窯車軌道，15.夾層墻體孔，16.窯車車輪，17.窯車車體，18.排氣口，19.料筐，20.窯車支架，21.窯車橫梁。

【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步說明。
[0019]如圖1至圖4所示，根據本發(fā)明的一種鎂熔坨余熱直接預熱物料裝置主要由窯頭爐門2、窯頭物料門3、窯體4、側門7、窯尾爐門9、窯尾物料門10、引風機12和夾層墻13組成，其中，窯體4包括窯頭和窯尾，在窯頭處對稱地設置有兩個窯頭爐門2，窯頭物料門3設置在兩個窯頭爐門2之間，窯體4內沿長度方向并行地設置有兩個散熱通道以及設置在兩個散熱通道之間的一個預熱通道，兩個散熱通道正下方的地面上鋪設有窯車軌道14，窯尾處對稱地設置有兩個窯尾爐門9，窯尾物料門10設置在兩個窯尾爐門9之間，在窯體4的沿著其長度方向的兩側的中間位置對稱地設置有兩個側門7，每個側門7的外側各設有一個鎂熔坨的脫殼室5，散熱通道和預熱通道之間通過夾層墻13相互分開，同樣在預熱通道正下方的地面上鋪設有裝載料筐的料車軌道，在窯體4的沿其長度方向的兩側的靠近窯尾處對稱地開有吸氣孔，在靠近窯頭處的夾層墻13上開有夾層墻體孔15，引風機12 —側管道與預熱通道靠近窯尾部位底部的排氣口相連，另一側的管道與外界環(huán)境相連接。
[0020]菱鎂礦11破碎后裝入料筐19，料筐19經過窯尾物料門10后進入預熱通道，隨著生產的進行，經窯頭物料門3移出，卸料后直接將菱鎂礦11送入三相電弧爐I中進行熔煉。熔煉后的未脫殼鎂熔坨6通過窯車17經過窯頭爐門2進入窯體4的散熱通道，通過輻射將能量傳給夾層墻13和料筐19，通過對流將能量傳給窯內空氣。當未脫殼鎂熔坨6內部完成潔凈凝固后，打開側門7，未脫殼鎂熔坨6沿窯車軌道14進入脫殼室5，完成脫殼后再回到窯內。最后經窯尾爐門9移出，進行破碎、分選。冷空氣在引風機12的作用下，由吸氣孔18吸入，沿散熱通道由窯尾運動到窯頭，在經過夾層墻體孔15時進入預熱通道，最后經引風機12排出。
[0021]窯車包括窯車軌道14、窯車車輪16、窯車車體17、連接窯車車輪16的窯車橫梁21和支撐窯車車體17的窯車支架20。
[0022]進入到散熱通道的鎂熔坨的表面溫度很高，既可以與空氣實現(xiàn)對流換熱，還可以與夾層墻和物料實現(xiàn)輻射換熱。
[0023]使用上述裝置，其操作方法如下:將經過三相電弧爐I熔煉生產得到的鎂熔坨6通過窯車經過窯頭爐門2送入散熱通道，未脫殼鎂熔坨6沿散熱通道底部的窯車軌道14向窯尾移動，當窯車和未脫殼鎂熔坨6到達側門7處時，將側門7打開，將未脫殼的鎂熔坨6沿軌道14進入脫殼室5，完成脫殼后再重新送回散熱通道并繼續(xù)向窯尾方向運動，到達窯尾爐門9后將脫殼鎂熔坨8移出，進行破碎、分選；將破碎后的物料(例如，菱鎂礦11)裝入料筐18，物料的孔隙率為0.3?0.4，將料筐經窯尾物料門10后送入預熱通道，將料筐沿料筐的軌道向窯頭方向移動，被加熱后經窯頭物料門3移出；冷空氣在引風機12的作用下，由吸氣孔18吸入，在散熱通道上由窯尾運動到窯頭，在經過夾層墻體孔20進入預熱通道，并由窯頭流動到窯尾，最后經引風機12排出，窯內空氣的流速為2.5?3.5m/s。
[0024]上述操作無固定的執(zhí)行順序，例如，可同時執(zhí)行鎂熔坨的散熱、物料的加熱和通冷空氣，也可不同時執(zhí)行。
[0025]破碎后的物料尺寸可為1cm左右。在預熱通道中預熱的物料可直接送入三相電弧爐I中進行熔煉。
[0026]每12小時可將兩個鎂熔坨對稱地送入兩個散熱通道，每6小時可將一個裝滿物料的料筐送入預熱區(qū)域，鎂熔坨與物料在窯內滯留時間均為84h，窯長為22.4m。
[0027]使用本發(fā)明的裝置，最后可將物料預熱到320°C左右。
【權利要求】
1.一種鎂熔坨余熱直接預熱物料裝置，其特征在于，所述裝置主要由窯頭爐門、窯頭物料門、窯體、側門、窯尾爐門、窯尾物料門、引風機和夾層墻組成，其中，窯體包括窯頭和窯尾，在窯頭處對稱地設置有兩個窯頭爐門，窯頭物料門設置在兩個窯頭爐門之間，窯體內沿長度方向并行地設置有兩個散熱通道以及設置在兩個散熱通道之間的一個預熱通道，兩個散熱通道正下方的地面上鋪設有窯車軌道，在窯尾處對稱地設置有兩個窯尾爐門，窯尾物料門設置在兩個窯尾爐門之間，在窯體的沿著其長度方向的兩側的中間位置對稱地設置有兩個側門，每個側門的外側各設有一個鎂熔坨的脫殼室，散熱通道和預熱通道之間通過夾層墻相互分開，同樣在預熱通道正下方的地面上鋪設有裝載料筐的料車軌道，在窯體的沿其長度方向的兩側的靠近窯尾處對稱地開有吸氣孔，在靠近窯頭處的夾層墻上開有夾層墻體孔，引風機的一側的管道與預熱通道靠近窯尾部位底部的排氣口相連，引風機的另一側的管道與外界環(huán)境相連接。
2.一種利用如權利要求1所述的鎂熔坨余熱直接預熱物料裝置的工藝，其特征在于，所述工藝包括以下操作: 將經過三相電弧爐熔煉生產得到的未脫殼的鎂熔坨通過窯車經窯頭爐門送入散熱通道，未脫殼鎂熔坨沿散熱通道底部的窯車軌道向窯尾移動，當窯車和未脫殼鎂熔坨到達側門處時，將側門開啟，將已結晶完全的未脫殼鎂熔坨送入脫殼室內進行脫殼，將經脫殼后的脫殼鎂熔坨重新送回散熱通道并繼續(xù)向窯尾方向運動，到達窯尾爐門后將脫殼鎂熔坨移出，再進行破碎、篩選等后續(xù)工序； 將經加工后已被破碎的物料裝入料筐中，物料的孔隙率為30%?40%，將料筐經窯尾物料門送入預熱通道，將料筐沿料筐的軌道向窯頭方向移動，最后經窯頭物料門被移出； 冷空氣經吸氣孔從窯尾處進入散熱通道向窯頭方向流動，經與鎂熔坨的表面進行對流換熱后溫度逐步升高，在窯頭處經夾層墻體孔流入預熱通道，并由窯頭流動到窯尾，將其能量傳遞給物料后降溫，最后經引風機排出，窯內空氣的流速為2.5?3.5m/s。
3.根據權利要求2所述的工藝，其特征在于，每12小時將兩個鎂熔坨對稱地送入兩個散熱通道，每6小時將一個裝滿物料的料筐送入預熱區(qū)域，鎂熔坨與物料在窯內滯留時間均為84小時，窯長為22.4m。
【文檔編號】F27D13/00GK104236315SQ201410436588
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權日:2014年8月29日
【發(fā)明者】張衛(wèi)軍, 伊智, 楊強大, 池中源, 劉竹昕, 高秀平, 司鵬, 崔俊峰, 林宇, 崔薇薇 申請人:東北大學, 沈陽東大工業(yè)爐有限公司, 營口東吉科技（集團）有限公司