一种电熔镁熔坨的余热回收装置的制作方法

本实用新型涉及电熔镁熔坨余热回收技术领域，尤其涉及一种电熔镁熔坨的余热回收装置。

背景技术：

在电熔镁镁砂生产过程中，菱镁矿熔炼后会形成镁熔坨。生产工艺要求镁熔坨只能进行自然冷却，不能进行强制冷却，以免影响镁砂的结晶效果；同时镁熔坨中含有巨大的余热资源可供回收利用。

目前，国内的余热回收装置普遍采用隧道式余热回收锅炉，炽热的镁熔坨在隧道内纵向前进，隧道外壁即为吸热管束，随着时间的推移，镁熔坨被逐渐冷却，散发的热量由余热回收装置回收。镁熔坨根据生产工艺的要求逐个送入余热回收装置，冷却一定时间后，从余热回收装置内逐一排出。由于电熔镁镁熔坨自然冷却时间长(4h以上)，初始冷却温度1200℃，与排出温度(大约为200℃)相差较大，因此余热回收装置的吸热量波动很大。余热回收装置的吸热量随镁熔坨自然冷却的进行时间逐渐递减，当新的镁熔坨送入余热回收装置后，余热回收的吸热量突然升高，然后逐渐减少，如此循环往复。

上述余热回收方法存在的主要问题是余热回收装置在余热回收前期与后期的热量分布不均匀，余热回收装置的外供蒸汽量波动很大。而且隧道式余热回收装置的前部受热面与尾部受热面温差也较大。随着镁熔坨冷却时间的推移，尾部受热面的吸热量快速减少。由于传热温差的减少，根据辐射传热原理，尾部受热面吸热量以四次方比例急速减少，冷却速度快速降低，镁熔坨冷却时间延长。与不进行余热回收时的自然冷却过程相比，其冷却温差更小，冷却时间长，生产效率较低，金属材料消耗量大。同时也会造成余热回收装置的汽水流动不畅，循环倍率下降过快，进而使尾部受热面无法产汽，影响整个余热回收装置的余热回收效果。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种电熔镁熔坨的余热回收装置，能够有效提高电熔镁熔坨的余热回收效率，省时、省料，同时可稳定输出热能。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种电熔镁熔坨的余热回收装置，包括环形余热回收室、蓄热容器、回转式台车及台车驱动装置；所述环形余热回收室由顶部水冷壁、内环水冷壁、外环水冷壁共同组成封闭的环形空间，该环形空间的侧面设余热回收室进口及余热回收室出口，余热回收室进口及余热回收室出口相邻设置，并分别通过进口门和出口门封闭；环形余热回收室的上方设蓄热容器，蓄热容器通过上升管和下降管连接环形余热回收室的各个水冷壁；回转式台车设置在环形余热回收室内，由台车驱动装置驱动沿环形轨道做圆周运动，回转式台车用于承载电熔镁熔坨。

所述外环水冷壁的底端通过下集箱外环连通，内环水冷壁的底端通过下集箱内环连通；外环水冷壁的顶端与顶部水冷壁的外端通过上集箱外环连通，内环水冷壁的顶端与顶部水冷壁的内端通过上集箱内环连通；下集箱内环通过中心管连通，中心管通过内部下降管与蓄热容器连通；下集箱外环通过外部下降管与蓄热容器连通；上集箱内环通过多个上升管与蓄热容器相连。

所述顶部水冷壁、内环水冷壁、外环水冷壁均为膜式水冷壁；各个水冷壁的外侧分别设有绝热层及防护层；内环水冷壁围成的圆形空间顶部设防水板。

所述环形余热回收室的外侧设钢结构支架，环形余热回收室吊挂在钢结构支架上，下集箱内环、下集箱外环的底部与地面之间通过柔性密封件密封连接；蓄热容器设置在钢结构支架上。

所述回转式台车包括承载台面、轮组及独立悬架；承载台面由多段台面连接组成，每段台面的下方设一组或多组轮组，且每段台面和对应轮组之间均通过独立悬架连接；轮组包括内圈轮组和外圈轮组，其中外圈轮组的回转半径大于内圈轮组的回转半径；环形轨道内侧设沿周向设多个限位座，限位座朝向回转式台车的一侧在对应台面的位置设有滚动滑轮；所述台车驱动装置设于环形余热回收室外，由电机、减速器及传动装置组成。

所述回转式台车由耐热钢制造，回转式台车的外表面设有低发射率材料涂层或热辐射反射层。

所述余热回收室进口沿环形空间的切向设置进口通道，余热回收室出口沿环形空间的切向设置出口通道，进口通道、出口通道均由耐火材料构筑而成，通道内侧分别设有低发射率材料涂层或热辐射反射层。

所述低发射率材料涂层为镀铬层，热辐射反射层为锡箔反射层。

所述进口门和出口门均为快速启闭型卷帘门。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型所述余热回收装置与现有的余热回收装置相比，余热回收效率可提高50％以上，采用回转式冷却工艺，余热回收装置的受热面受热更加均匀，同时由于汽水流动改善，使汽水系统循环倍率提高，从而大幅增加了传热系数，提高了传热效率；

2)本实用新型由于提高了余热回收效率，从而能够用更少的受热面吸收同样多的热量，节省了制造成本，节省了投资；

3)本实用新型中的各个水冷壁的壁温相对恒定，回转式台车的转动速度可调，并可正、反双向转动，操作灵活；通过控制回转式台车的转动速度，能够控制电熔镁熔坨的温降速率，进而模拟电熔镁熔坨的自然冷却过程，既可以保证产品的品质，也可以减少冷却时间，提高生产效率；

4)通过蓄热容器稳定外供蒸汽参数，大大减小因电熔镁熔坨加入—冷却—排出—加入的循环过程中所造成的热量回收的大幅波动，为后续的工艺创造相对稳定的气源；

5)余热回收装置采用圆形结构，占地面积大大减小，土地利用度更高；

6)台车驱动装置布置在环形余热回收室外，可以有效提高设备使用寿命，降低故障率；

7)余热回收室进口和余热回收室出口可以设置在任意方向，工程应用时工艺布置非常灵活，对环境的适应性强；

8)蓄热容器用于产生饱和蒸汽，可用于采暖、制冷或发电；

9)回转式台车、进口通道、出口通道等不参与余热回收的部分均采用低发射率材料涂层或热辐射反射层包覆，既可以限制对应部位的温升，提高其使用寿命，也可以防止辐射热的散失，减少热损失，提高吸热效率；

10)环形余热回收室的底部设有柔性密封结构，顶部设防水板，整体为全密封结构，对环境友好，污染粉尘不扩散；

11)电熔镁熔坨在余热回收装置内的冷却过程为自然辐射冷却,无须强制风冷,电熔镁熔坨结晶效果好,彻底解决了强制风冷带来的弊端。

附图说明

图1是本实用新型所述一种电熔镁熔坨的余热回收装置的主视图。

图2为图1中的A-A视图。

图3为图1中的B-B视图。

图4为图1中的C-C视图。

图中：1.环形余热回收室 1-1.顶部水冷壁 1-2.内环水冷壁 1-3.外环水冷壁 1-4.余热回收室进口 1-5.余热回收室出口 1-6.耐火材料 1-7.低发射率材料涂层/热辐射反射层 2.回转式台车 2-1.承载台面 2-2.轮组 2-3.独立悬架 3.台车驱动装置 3-1电机 3-2.减速器 3-3.传动装置 4.环形轨道 5.限位座 6.滚动滑轮 7.镁熔坨输送小车 8.蓄热容器 8-1.安全阀 8-2.外供蒸汽阀 8-3.压力表 8-4.水位计 9.下集箱内环 10.下集箱外环 11.上集箱内环 12.上集箱外环 13.柔性密封件 14.绝热层 15.防护层 16.防水板 17.内部下降管 18.外部下降管 19.中心管 20.电熔镁熔坨 21.输送小车轨道 22.钢结构支架

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1-图4所示，本实用新型所述一种电熔镁熔坨的余热回收装置，包括环形余热回收室1、蓄热容器8、回转式台车2及台车驱动装置3；所述环形余热回收室1由顶部水冷壁1-1、内环水冷壁1-2、外环水冷壁1-3共同组成封闭的环形空间，该环形空间的侧面设余热回收室进口1-4及余热回收室出口1-5，余热回收室进口1-4及余热回收室出口1-5相邻设置，并分别通过进口门和出口门封闭；环形余热回收室1的上方设蓄热容器8，蓄热容器8通过上升管和下降管17、18连接环形余热回收室1的各个水冷壁1-1、1-2、1-3；回转式台车2设置在环形余热回收室1内，由台车驱动装置3驱动沿环形轨道5做圆周运动，回转式台车2用于承载电熔镁熔坨20。

所述外环水冷壁1-3的底端通过下集箱外环10连通，内环水冷壁1-2的底端通过下集箱内环9连通；外环水冷壁1-3的顶端与顶部水冷壁1-1的外端通过上集箱外环12连通，内环水冷壁1-2的顶端与顶部水冷壁1-1的内端通过上集箱内环11连通；下集箱内环9通过中心管19连通，中心管19通过内部下降管17与蓄热容器8连通；下集箱外环10通过外部下降管18与蓄热容器8连通；上集箱内环11通过多个上升管与蓄热容器8相连。

所述顶部水冷壁1-1、内环水冷壁1-2、外环水冷壁1-3均为膜式水冷壁；各个水冷壁1-1、1-2、1-3的外侧分别设有绝热层14及防护层15；内环水冷壁1-2围成的圆形空间顶部设防水板16。

所述环形余热回收室1的外侧设钢结构支架22，环形余热回收室1吊挂在钢结构支架22上，下集箱内环9、下集箱外环10的底部与地面之间通过柔性密封件14密封连接；蓄热容器8设置在钢结构支架22上。

所述回转式台车2包括承载台面2-1、轮组2-2及独立悬架2-3；承载台面2-1由多段台面连接组成，每段台面的下方设一组或多组轮组2-2，且每段台面和对应轮组2-2之间均通过独立悬架2-3连接；轮组2-2包括内圈轮组和外圈轮组，其中外圈轮组的回转半径大于内圈轮组的回转半径；环形轨道4的内侧设沿周向设多个限位座5，限位座5朝向回转式台车2的一侧在对应台面的位置设有滚动滑轮6；所述台车驱动装置3设于环形余热回收室1外，由电机3-1、减速器3-2及传动装置3-3组成。

所述回转式台车2由耐热钢制造，回转式台车2的外表面设有低发射率材料涂层或热辐射反射层1-7。

所述余热回收室进口1-4沿环形空间的切向设置进口通道，余热回收室出口1-5沿环形空间的切向设置出口通道，进口通道、出口通道均由耐火材料1-6构筑而成，通道内侧分别设有低发射率材料涂层或热辐射反射层1-7。

所述低发射率材料涂层为镀铬层，热辐射反射层为锡箔反射层。

所述进口门和出口门均为快速启闭型卷帘门。

采用本实用新型所述一种电熔镁熔坨的余热回收装置回收电熔镁熔坨余热的工艺过程如下：

1)电熔镁熔坨20由镁熔坨输送小车7装载，经余热回收室进口1-4进入环形余热回收室1内，通过搭载在镁熔坨输送小车7上的推料装置将电熔镁熔坨20推到回转式台车2上，待卸料后的镁熔坨输送小车7退出环形余热回收室1后，立即关闭进口门；

2)启动台车驱动装置3，电熔镁熔坨20随回转式台车2沿环形轨道4移动；蓄热容器8内的压力维持在1.2～1.6MPa，水温为190～200℃；蓄热容器8内的水通过内部下降管17进入下集箱内环9，同时由外部下降管18进入下集箱外环10，然后进入组成环形余热回收室1的各个水冷壁1-1、1-2、1-3内；电熔镁熔坨20的表面温度为1000～1200℃，其在移动过程中与各个水冷壁1-1、1-2、1-3之间进行辐射传热，通过调整回转式台车2的移动速度，保证对各处水冷壁进行相对均匀的换热；

3)在环形余热回收室1内，第1个电熔镁熔坨20经过一段时间的换热冷却后，按步骤1)加入第2个电熔镁熔坨20，回转式台车2根据电熔镁熔坨20的冷却情况在环形轨道4上进行反向或同向转动；依次加入第3个、第4个电熔镁熔坨20，最终保证在环形余热回收室1内至少同时有4个电熔镁熔坨20进行换热冷却；

4)环形余热回收室1吸收的电熔镁熔坨热量主要储存在蓄热容器8中，由蓄热容器8进行能量的储存和外供；首先计算出最佳的额定外供蒸汽量，通过压力调节阀控制外供蒸汽的压力；在电熔镁熔坨20冷却初期，吸收热量大于外供热量，吸收的热量储存在蓄热容器8中，此时蓄热容器8内的压力升高，各个水冷壁1-1、1-2、1-3内的温度升高，辐射吸热速率相对降低；在电熔镁熔坨20冷却末期，吸收热量小于外供热量，通过蓄热容器8内压力与外供压力的压力差，利用水的闪蒸原理，释放出蒸汽；此时各个水冷壁1-1、1-2、1-3内的温度降低，辐射吸热速率相对增加；利用蓄热容器8，既能够维持输出蒸汽参数的稳定，也能够调节热辐射的吸热速率，两者趋势相反，从而实现余热回收系统的自平衡；

5)冷却后的电熔镁熔坨20通过搭载在镁熔坨输送小车7的卸料装置从回转式台车2的承载台面2-1卸到镁熔坨输送小车7上外运，镁熔坨输送小车7沿输送小车轨道21移动。

蓄热容器8布置在环形余热回收室1的上方，包括汽水分离装置、安全阀8-1、外供蒸汽阀8-2、压力表8-3、水位计8-4等附件，蓄热容器8优选为以水为介质、大容量、兼有蓄热能力的压力容器。蓄热容器8与外部供汽管道或供水管路连接。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。