专利名称：一种高温空气低氧燃烧的立式镁还原炉的制作方法
技术领域：
一种高温空气低氧燃烧的立式镁还原炉技术领域本发明属于有色金属生产领域，特别涉及一种高温空气低氧燃烧的立式镁还 原炉，适用于硅热法还原金属镁。
技术背景目前国内98%以上的企业都是采用硅热还原法炼镁，其方法是将回转窑或竖 窑煅烧后的白云石和硅铁磨成细粉，按一定配比混合压成团块装入用耐热钢制成 的还原罐内，在120(TC左右及抽真空至绝对压力为10 20pa范围内进行还原得 到金属镁。还原罐平卧在炉膛中的，且只有一个开口，装、出料都必须通过这唯 一通道；这种还原罐的结构以及布罐方式十分不便于进出料的操作，严重影响了 生产效率；罐的上部很难装满球团，存在空闲区，降低了还原罐的利用率；还原 罐安放在支撑墙上，该墙对加热还原罐十分不利，影响还原罐的传热；由于罐体 水平放置，大量粉尘随镁蒸气凝结在结晶器上，粗镁的纯度较低；同时，现行的 镁还原产业热损失十分严重，回转窑筒体散热、煅白、炉料的物理热和高温烟气 的余热等庞大的热损失，直接导致了镁产业能源利用率低下、成本过高等问题； 燃煤、炉料排放、烟气排放等也给环境带来严重污染。 发明内容本发明目的是要縮短装出料时间，强化传热效果，提高能源利用率，降低能耗，降低生产成本，减轻环境污染，縮短还原周期，提高还原罐利用率，提高粗镁纯度，提高炉子的生产率，延长还原罐的寿命。一种高温空气低氧燃烧的立式金属镁还原炉，该还原炉包括高温空气燃烧系统，炉体18和立式镁还原罐15、还原罐安装托圈四个部分。炉体18由耐火材料砌筑而成，呈长方体型，炉膛内部为自然空间，炉顶和炉 底对称布置还原罐安装托圈13、 16，炉体侧面或者端面安装高温空气低氧燃烧系 统。高温空气低氧燃烧系统主要部件包括换向阀17和蓄热烧嘴12、 14,蓄热烧 嘴12、 14通过换向阀17连接。立式镁还原罐15是竖直放置在还原炉中的,安放在炉顶和炉底的还原罐安装托圈13、 16上，数量为2-100个。立式镁还原罐包括上端盖l，上密封垫圈2， 水套3，还原罐体4，结晶器5，挡火板6，出镁排渣耐热管7，套筒8，底部密封 圈9，底部密封法兰IO，罐底密封装置ll。上端盖l置于水套顶口；上密封垫圈2置于上端盖和水套之间；水套3焊接在还原罐上部，作为还原罐的外延延伸出炉顶，呈圆筒型，座于炉顶托圈上；结晶器4置于水套内侧，挡火板上部；挡火板5置于结晶器下部，还原罐体上部；还原罐体6竖直放置于还原炉内，其上端镶嵌在炉顶内，并与水套焊接，通过水套延伸出炉顶，还原罐下部镶嵌在炉底内，并与套筒焊接，通过套筒延伸出炉底;出镁排渣耐热管7置于挡火板下部，还原罐正中心；该耐热管壁面带孔，孔径小于锻白球团半径；套筒8焊接在还原罐体的下部，并作为还原罐的外延延伸出炉底，座于炉底托圈上；底部密封圈9:置于套筒和底部密封法兰之间；底部密封法兰10置于炉底；罐底密封装置11置于炉底钢结构上。 本发明主要特征在于(1 )通过高温空气低氧燃烧系统，可实现烟气与煤气和空气之间的高效换热， 可以空气单蓄热换热，也可以空煤气双蓄热换热，预热温度只比炉温低150-200 °C，排烟温度降到15(TC以下；换向时间可根据工艺要求零活调整(0-500秒)；煤气与空气进入炉膛后首先与烟气混合，然后才相互混合燃烧，实现低氧燃烧(2-15%)，达到均匀炉温和减排氮氧化物的目的。(2) 还原罐是竖直放置在还原炉中的，安放在炉顶和炉底的托圈上，避免了 卧式罐体在高温下的弯曲变形；减少了炉膛的支撑墙体，减少耐材消耗；避免了 支撑墙体对罐体传热的遮蔽作用，加热均匀且速度加快，縮短还原时伺；从炉顶 装料，从炉底排渣，装出料快速方便，縮短了操作周期。(3) 该还原罐系统可以减少粗镁中的粉尘含量，可实现粗镁的分级结晶。 与传统燃煤、燃气卧式罐还原工艺相比，本发明具有高效节能、低氮氧化物排放、加热均匀、还原时间短、装出料方便，劳动环境好等优点。
图l.是高温空气低氧燃烧的立式镁还原炉纵向剖面示意图。图2.是立式还原罐的纵剖面示意图。
具体实施方式
实施本发明的还原炉和还原罐实例如附图1和附图2所示。高温空气低氧燃烧系统包括换向阀17和蓄热烧嘴12、 14，蓄热烧嘴中装有 蓄热介质(小球一直径8—50mm;或者蜂窝体一孔径0.5—10mm，壁厚 0.5—5mm)。在图1所示情况下，空气通过右侧蓄热烧嘴14，吸收蓄热介质的热 量后进入炉膛实现高温空气燃烧，而炉膛废气在引风机的抽吸下经由左侧蓄热箱 体排出，高温废气在经过蓄热烧嘴12时把热量传递给蓄热介质，半个周期后，换 向阀工作，空气改由经过左侧蓄热烧嘴12,吸收左侧蓄热介质的热量后进入炉膛 燃烧，而废气则在引风机的抽吸下经过右侧蓄热烧嘴，把热量传递给蓄热介质后 排出，再经过半个周期后，换向阀再次工作，周而复始。还原罐是竖直放置在还原炉中的，安放在炉顶和炉底的托圈上，避免了卧式 罐体在高温下的弯曲变形；减少了炉膛的支撑墙体，减少耐材消耗；避免了支撑 墙体对罐体传热的遮蔽作用，加热均匀且速度加快，縮短还原时间；从炉顶装料， 从炉底排渣，装出料快速方便，縮短了操作周期。立式还原罐的各组成部件的位置及作用上端盖1:置于水套顶口，装料时打开上端盖，装料后上端盖盖在水套上， 并用上密封垫圈密封；上密封垫圈2:置于上端盖和水套之间，在抽真空时，大气压力作用在上端 盖上，使得上端盖压紧垫圈，达到密封效果；水套3:焊接在还原罐上部，作为还原罐的外延延伸出炉顶，呈圆筒型，座 于炉顶托圈上；结晶器4:置于水套内侧，挡火板上部；挡火板5:置于结晶器下部，还原罐体上部；还原罐体6:还原罐体竖直放置于还原炉内，其上端镶嵌在炉顶内，并与水 套焊接，通过水套延伸出炉顶，还原罐下部镶嵌在炉底内，并与套筒焊接，通过 套筒延伸出炉底；出镁排渣耐热管7;置于挡火板下部，还原罐正中心。该耐热管壁面带孔， 孔径小于锻白球团半径，在金属镁还原过程中，为镁蒸汽提供到达结晶器的通道， 排渣时，打开上端盖和下端盖，搅动耐热管排除炉渣；套筒8:焊接在还原罐体的下部，并作为还原罐的外延延伸出炉底，座于炉 底托圈上；底部密封圈9:置于套筒和底部密封法兰之间，通过大气压力压紧密封圈达到密封效果；底部密封法兰10:置于炉底，在还原反应过程中，和底部密封圈共同密封还原罐的下部，还原反应结束后，由液压或者机械机构打开法兰排渣；罐底密封装置ll:置于炉底钢结构上，采用液压或者机械法密封，实现机械化自动化操作。
权利要求1、一种高温空气低氧燃烧的立式金属镁还原炉，其特征是还原炉包括高温空气燃烧系统、炉体(18)和立式镁还原罐(15)、还原罐安装托圈四个部分；炉体(18)由耐火材料砌筑而成，呈长方体型，炉膛内部为自然空间，炉顶和炉底对称布置还原罐安装托圈(13)、(16)，炉体侧面或者端面安装高温空气低氧燃烧系统；高温空气低氧燃烧系统主要部件包括换向阀(17)和蓄热烧嘴(12)、(14)，蓄热烧嘴(12)、(14)通过换向阀(17)连接；立式镁还原罐(15)是竖直放置在还原炉中的，安放在炉顶和炉底的还原罐安装托圈(13)、(16)上，数量为2-100个；立式镁还原罐包括上端盖(1)，上密封垫圈(2)，水套(3)，还原罐体(4)，结晶器(5)，挡火板(6)，出镁排渣耐热管(7)，套筒(8)，底部密封圈(9)，底部密封法兰(10)，罐底密封装置(11)；上端盖(1)置于水套顶口；上密封垫圈(2)置于上端盖和水套之间；水套(3)焊接在还原罐上部，作为还原罐的外延延伸出炉顶，呈圆筒型，座于炉顶托圈上；结晶器(4)置于水套内侧，挡火板上部；挡火板(5)置于结晶器下部，还原罐体上部；还原罐体(6)竖直放置于还原炉内，其上端镶嵌在炉顶内，并与水套焊接，通过水套延伸出炉顶，还原罐下部镶嵌在炉底内，并与套筒焊接，通过套筒延伸出炉底；出镁排渣耐热管(7)置于挡火板下部，还原罐正中心；套筒(8)焊接在还原罐体的下部，并作为还原罐的外延延伸出炉底，座于炉底托圈上；底部密封圈(9)置于套筒和底部密封法兰之间；底部密封法兰(10)置于炉底；罐底密封装置(11)置于炉底钢结构上。
2、 根据权利要求l所述的一种高温空气低氧燃烧的立式金属镁还原炉，其特 征在于蓄热烧嘴中装有蓄热介质，蓄热介质为小球或者蜂窝体，小球直径 8—50mm;蜂窝体孔径0.5—10mm，壁厚0.5—5mm。
3、 根据权利要求l所述的一种高温空气低氧燃烧的立式金属镁还原炉，其特 征在于出镁排渣耐热管(7)壁面带孔，孔径小于锻白球团半径，下部出口采用液 压密封。
专利摘要一种高温空气低氧燃烧的立式金属镁还原炉，属于有色金属生产领域，适用于硅热法还原金属镁。其特征是还原炉由高温空气低氧燃烧系统、立式还原罐以及炉体组成。煤气和助燃空气经过蓄热换热被预热到1000℃左右，分别通过煤气和空气烧口喷入炉膛进行混合燃烧，实现高余热回收率，低氮氧化物排放；还原罐垂直安装，原料从上部加入，还原后的渣从下部排出，实现炉膛内部还原罐不需要支撑墙，以及还原罐的四面加热。与传统燃煤、燃气卧式罐还原工艺相比，本实用新型具有高效节能、低氮氧化物排放、加热均匀、还原时间短、装出料方便，劳动环境好等优点。
文档编号F23C5/08GK201116834SQ20072017358
公开日2008年9月17日 申请日期2007年10月11日 优先权日2007年10月11日
发明者飞 于, 于思静, 冯俊小, 程奇伯 申请人:北京科技大学