專利名稱：蓄熱式臥式金屬鎂還原爐的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬鎂還原爐，尤其是涉及一種橫罐式的蓄熱式金屬鎂還原爐。
背景技術：
傳統金屬鎂還原爐一般采用返熱加熱還原罐的結構，這種結構的還原爐中的火焰和煙氣翻過擋火墻進入爐膛，自上而下經過還原罐，很快的由過火孔排出爐膛排放到大氣中，排煙溫度高達1200℃左右，能源浪費嚴重。此外，傳統的金屬鎂還原爐以原煤為燃料，燃燒效率低下，污染嚴重，而且這種燃燒方式導致爐膛內溫度不均，燃燒溫度控制不靈活，造成還原罐的使用壽命不均一，生產出的成品金屬鎂品質不高。
現有的金屬鎂還原爐爐內無用空間大，還原罐的支撐墻占據較大空間，影響熱傳導；爐體采用耐火磚砌筑，并直接排煙，熱量損失巨大；爐膛內溫度不均勻，對還原罐的燒損有較大差異，最終影響還原罐使用壽命，并且影響物料反應的均勻性；還原爐加熱主要采用煤炭或發生爐煤氣直接燃燒，燃料燃燒不充分，產生大量的有害氣體和工業粉塵，污染環境。

發明內容
本發明是克服現有技術的不足，提供一種能耗低、爐內溫度均一、燃燒方式獨特、環保效果好、延長了還原罐的使用壽命、提高燃燒效率、降低了煙氣的熱量損失、提高生產能力、降低生產成本、安全可靠的蓄熱式環保金屬鎂還原爐。
本發明通過如下方式實現一種蓄熱式環保金屬鎂還原爐，由爐體基礎、爐體鋼結構、爐膛、爐頂、爐墻、蓄熱燒嘴、還原罐、爐底和管道系統、儀表控制系統組成，其特征是沿爐寬方向上的兩端爐墻的底部對應的布置有若干對雙蓄熱燒嘴，從而在兩端爐墻的下部各形成蓄熱室，爐體兩端基礎上各安裝一組換向閥，換向閥與控制系統連接，并通過管道系統蓄熱室連接。
所述爐膛內的還原罐采用水平方式布置，進料、出渣均由側邊操作。
還原爐的運行方式為，左側的蓄熱燒嘴處于燃燒狀態，參與燃燒的氣體經過蓄熱燒嘴中已蓄有熱量的陶瓷小球，被加熱后噴入爐內燃燒；高溫煙氣通過右側蓄熱燒嘴排到爐外，蓄熱燒嘴中的陶瓷小球吸收流經它的煙氣中的大部分顯熱；經過一個換向周期后，右側的蓄熱燒嘴工作在放熱狀態，加熱流經它的氣體，左側蓄熱燒嘴工作在吸熱狀態，吸收流經左側蓄熱體煙氣中的顯熱。通過儀表控制系統不斷的切換工作狀態，左右兩側的蓄熱燒嘴可以把煙氣中的顯熱傳遞給參與燃燒的氣體。
所述爐膛內的還原罐在爐體兩側對稱布置，每側上下兩排罐，上排罐每支罐的水平位置都位于下排兩支罐中間位置，兩支還原罐間隔一定距離。
在沿爐寬方向上的兩端爐墻上對應設置兩對所述空氣、煤氣蓄熱燒嘴。
在沿爐寬方向上的兩端爐墻上設置兩個用來點火烘爐和低溫長明火的點火燒嘴，每個燒嘴設置一個單獨的手動調節/切斷閥門，可自由地調節/切斷該燒嘴的氣體流量閥門。
所述換向閥為二位三通換向閥，該換向閥組與所述空氣、煤氣蓄熱燒嘴分別相應連接。
本發明有如下效果1)燃燒方式獨特、環保效果好、延長了爐子的使用壽命在傳統燃燒中，燃料和空氣是通過一個燒嘴噴入爐膛內的，燃料和空氣有較好的摻混，混合可燃氣體在爐膛內形成火焰，這種火焰燃燒在距噴口一定距離處有溫度和熱流量的高點。采用燃料和空氣的摻混燃燒將造成火焰高溫點溫度太高，爐溫不均，因此本發明蓄熱式燃燒采用完全不同的燃燒組織方式，經過蓄熱燒嘴預熱后的高溫空、煤氣通過相隔一定距離的噴口分別噴入爐膛，避免火焰出現高溫點，同時使燃燒反應區的氧含量一直保持在低水平，抑制NOx污染物的產生，這種特殊的燃燒方式將爐膛整體作為一個反應器，燃料和空氣的氧化反應遍及整個爐膛，沒有傳統燃燒方式所具有的可見火焰及其特有的火焰高溫區，整個爐內溫度十分均勻，這種燃燒方式徹底解決了高預熱溫度下燃燒所造成的高污染問題，同時，爐溫均勻和消除局部高溫改善了加熱工藝，提高產品質量，延長了爐子的使用壽命。
2)提高燃燒效率、降低了煙氣的熱量損失、提高產品質量本發明采用蓄熱式燃燒方式，空煤氣呈幕墻式噴入，然后充分混合進行燃燒，爐內溫度十分均勻，燃料充分燃燒，有害氣體大幅減少，且大大降低了排煙溫度，由原來的1000℃以上降低到150℃以下，充分回收熱量，并改善生產及周邊環境，不僅提高燃燒的燃燒率，而且降低了煙氣的熱量損失，提高了產品的質量，延長了爐子的使用壽命。
3)還原罐使用壽命長本發明的爐型采用全新的結構，兩端蓄熱式加熱，幕墻式噴入燃燒，爐內溫度的均勻性較傳統的金屬鎂還原工藝大大提高，消除了局部高溫點，延長了爐子和還原罐的使用壽命。
4)提高生產能力、降低成本本發明提供的還原爐以熱值為3400kcal/Nm3的發生爐煤氣為燃料，并將空氣、煤氣雙預熱到900℃以上高溫后，再噴入爐膛內進行燃燒，可在低氧下進行迅速燃燒，反應遍布整個爐膛，沒有局部高溫區。這樣可使爐膛溫度快速升高到反應溫度，并穩定在工藝要求范圍內，大量節約煤炭能源，因此不但可以提高鎂還原爐的生產能力，而且降低成本。
5)安全可靠本發明采用蓄熱式燒嘴形式，煤氣蓄熱燒嘴和空氣蓄熱平行噴入爐內，使煤氣和空氣在爐膛之外沒有相遇的可能性，減少了安全隱患；采用陶瓷小球為蓄熱體，換向周期長，煤氣浪費少，從而使煙氣中的煤氣含量低；采用了分散換向形式，故障點少，維護方便，爐內燃燒安全可靠。
6)本發明采用在兩端爐墻上的雙蓄熱燒嘴進行供熱，還原爐端墻在沿爐寬方向上設置六個供熱點。還原爐設置兩個點火燒嘴用來點火烘爐和低溫長明火，每個燒嘴設置一個單獨的手動調節/切斷閥門，可自由地調節/切斷該燒嘴的氣體流量，同時也為在線維護提供方便。在煤氣、空氣總管路中設置一個電動調節閥門，可調節主管道的氣體流量。煤氣主管道上面設置一個煤氣快切閥，保證煤氣使用安全。
7)現場施工非常方便、保溫效果好，密封性能好本發明的蓄熱燒嘴采用內置式，蓄熱體放置在爐墻內部，每側各兩個煤氣蓄熱燒嘴、兩個空氣蓄熱燒嘴，全爐共8個蓄熱燒嘴，燒嘴與爐墻一體澆注，現場施工非常方便，燒嘴全部埋在爐墻內，保溫效果好，密封性能好。
8)節能本發明的爐體采用高保溫材料，使保溫階段的熱能耗降到最低，大大減少了由于爐體散熱而損失的熱量。采用蓄熱式燃燒方式，排煙溫度降低了1000℃左右，按加熱裝置熱平衡計算，至少可以節約50％的燃料。


圖1為本發明的結構示意圖；圖2為本發明蓄熱式燃燒-左側放熱、右側吸熱原理圖；圖3為本發明蓄熱式燃燒-左側吸熱、右側放熱原理圖。
具體實施例方式
如圖1所示一種蓄熱式環保金屬鎂還原爐，由爐體基礎1、爐體鋼結構2、爐膛3、爐頂4、爐墻5、蓄熱燒嘴6和6′、還原罐7、爐底8和管道系統9、換向閥10和儀表控制系統組成。沿爐寬方向上的兩端爐墻5的底部對應的布置有若干對雙蓄熱燒嘴6(6′)，在兩端爐墻5的底部分別形成蓄熱室11和12。在每一空氣、煤氣蓄熱燒嘴6和6′的接口分別通過管道9與鼓風機16、煤氣源(未圖示)和煙囪1 5對應連接，在每一燒嘴6的連接管道9上各連接一個換向閥10，該換向閥10為一組空氣和煤氣的二位三通換向閥，其輸出端與煙囪15連接，一個輸入端與燒嘴6(6′)連接，另一個輸入端與鼓風機16(或煤氣源)連接。在圖1中只圖示了輸入空氣的一對燒嘴6(一端的燒嘴輸入空氣，另一端的燒嘴排煙)與一個換向閥10、鼓風機16以及煙囪15的連接結構，另外一對輸入煤氣的燒嘴6′(一端的燒嘴輸入煤氣，另一端的燒嘴排煙)的連接方式相同(未圖示)。各個換向閥10與儀表控制系統(未圖示)連接，以進行自動換向控制。爐膛3內的還原罐7采用水平方式布置，這樣能夠使進料、出渣均可在爐側操作，使操作更加方便。還原罐7在爐體兩側對稱布置，每側上下兩排罐，上排罐每支罐都位于下排兩支罐中間位置，兩支還原罐7間隔一定距離，各原罐7通過托罐磚墻17支撐固定。在沿爐寬方向上的兩端爐墻5上還設置有兩個用來點火烘爐和低溫長明火的點火燒嘴14。在每個蓄熱燒嘴6和點火燒嘴14的各連接管道上各設置一個單獨的手動調節/切斷閥門13，可自由地調節/切斷該燒嘴的氣體流量閥門。
如圖2所示，左側的蓄熱燒嘴6處于燃燒狀態，參與燃燒的氣體經過蓄熱燒嘴6的蓄熱室11中已蓄有熱量的陶瓷小球，被加熱后噴入爐內燃燒；高溫煙氣通過右側蓄熱燒嘴6排到爐外，蓄熱燒嘴6的蓄熱室12中的陶瓷小球吸收流經它的煙氣中的大部分顯熱。
圖3是整個系統(換向閥10)換向后的工作狀態，此時，右側的蓄熱燒嘴6工作在放熱狀態，加熱流經它的氣體，左側蓄熱燒嘴(6)工作在吸熱狀態，吸收流經左側蓄熱體煙氣中的顯熱，通過換向系統不斷的切換工作狀態，左右兩側的蓄熱燒嘴6可以把煙氣中的顯熱傳遞給工作氣體。
權利要求
1.一種蓄熱式臥式金屬鎂還原爐，包括爐體基礎(1)、爐體鋼結構(2)、爐膛(3)、爐頂(4)、爐墻(5)、蓄熱燒嘴(6)、還原罐(7)、爐底(8)和管道系統(9)、換向閥(10)和儀表控制系統，其特征是沿爐寬方向上的兩端爐墻(5)的底部對應的布置有若干對雙蓄熱燒嘴(6)，從而在兩端爐墻(5)的下部分別形成蓄熱室(11)和(12)；在爐體兩端基礎上各安裝一組換向閥(10)，每一換向閥(10)與蓄熱室(11)和(12)的接口之間通過管道系統(9)連接，各個換向閥(10)通過儀表控制系統進行自動換向控制。
2.如權利要求1所述的蓄熱式臥式金屬鎂還原爐，其特征是所述爐膛(3)內的還原罐(7)采用水平方式布置，進料、出渣均由還原罐(7)在爐外的唯一開口處操作。
3.如權利要求1或2所述的蓄熱式臥式金屬鎂還原爐，其特征是還原爐的運行方式為，左側的蓄熱燒嘴(6)處于燃燒狀態，參與燃燒的氣體經過蓄熱燒嘴(6)中已蓄有熱量的陶瓷小球，被加熱后噴入爐內燃燒；高溫煙氣通過右側蓄熱燒嘴(6)排到爐外，蓄熱燒嘴(6)中的陶瓷小球吸收流經它的煙氣中的大部分顯熱；經過一個換向周期后，右側的蓄熱燒嘴(6)工作在放熱狀態，加熱流經它的氣體，左側蓄熱燒嘴(6)工作在吸熱狀態，吸收流經左側蓄熱體煙氣中的顯熱。通過儀表控制系統(10)不斷的切換工作狀態，左右兩側的蓄熱燒嘴(6)可以把煙氣中的顯熱傳遞給參與燃燒的氣體。
4.如權利要求1或2所述的蓄熱式臥式金屬鎂還原爐，其特征是所述爐膛(3)內的還原罐(7)在爐體兩側對稱布置，每側上下兩排罐，上排罐每支罐的水平位置都位于下排兩支罐中間位置，兩支還原罐(7)間隔一定距離。
5.如權利要求1或2所述的蓄熱式臥式金屬鎂還原爐，其特征是在沿爐寬方向上的兩端爐墻(5)上對應設置兩對所述空氣、煤氣蓄熱燒嘴(6)。
6.如權利要求1或2所述的蓄熱式臥式金屬鎂還原爐，其特征是在沿爐寬方向上的兩端爐墻(5)上設置兩個用來點火烘爐和低溫長明火的點火燒嘴，每個燒嘴均設置一個單獨的手動調節/切斷閥門(13)，可自由地調節/切斷該燒嘴的氣體流量。
7.如權利要求1或2所述的蓄熱式臥式金屬鎂還原爐，其特征是所述換向閥為二位三通換向閥，該換向閥組與所述空氣、煤氣蓄熱燒嘴(6)分別相應連接。
全文摘要
一種蓄熱式臥式金屬鎂還原爐，包括爐體基礎(1)、爐體鋼結構(2)、爐膛(3)、爐頂(4)、爐墻(5)、蓄熱燒嘴(6)、還原罐(7)、爐底(8)和管道系統(9)、換向閥(10)和儀表控制系統，其特征是沿爐寬方向上的兩端爐墻(5)的底部對應的布置有若干對雙蓄熱燒嘴(6)，在爐體兩端基礎上各安裝一組換向閥(10)，每一換向閥(10)與蓄熱室(11)和(12)的接口之間通過管道系統(9)連接，各個換向閥(10)通過儀表控制系統進行自動換向控制。具有燃燒方式獨特、環保效果好、使用壽命長、燃燒效率高、節能環保、產品質量高、生產能力高、成本低、安全可靠、現場施工方便、保溫效果好，密封性能好的優點。
文檔編號C22B26/22GK101020967SQ20071006448
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月16日 優先權日2007年3月16日
發明者辛衛亞 申請人:北京勝亞恒源熱能技術開發有限公司