本發明涉及有色冶金節能環保領域，具體涉及海綿鈦生產過程中所產余熱的回收領域，尤其是一種鎂熱法制備海綿鈦的余熱回收裝置及方法。

背景技術：

鎂熱還原法是目前工業生產海綿鈦的主要方法，其主要化學反應為：ticl4+mg＝ti+mgcl2+q，該還原過程是海綿鈦生產的關鍵環節，對最終產品的質量起到至關重要的作用。還原過程中會產生大量的熱量，如果多余的熱量不能及時排出，會造成反應區域溫度過高，影響海綿鈦的鈦結構和化學指標。

為保證還原時產生的熱量能夠及時排出，需要對海綿鈦還原爐進行通風冷卻。現有的還原爐如圖1所示，主要包括同軸套裝的爐體2和反應器4，在爐體2與反應器4之間設有冷卻風道3，在還原反應帶h部的上、下端分別設有上部出風口5和冷風口6。通過自然對流或強制對流將冷空氣從冷風口6進入到爐膛中，再通過還原爐的反應帶h上端設置的上部出風口5將熱量排放到外部環境中，從而帶走反應器4外壁的熱量，保證還原反應在適宜的溫度范圍內。

直接排放的方式造成大量熱量的浪費，不符合現代企業節能降耗、綠色環保的發展理念，而且對作業環境、尤其是酷暑時期作業造成較大的影響。現有技術中有關于鎂熱制備海綿鈦的余熱回收裝置，大部分是通過管路將其引入到換熱器內，與其他介質，如水，進行熱交換，然后將熱水收集應用，該方法一方面換熱效率低，另一方面該余熱的應用場地距離海綿鈦的生產場地一般較遠，需要鋪設管路將余熱或熱交換介質引出，增加投資成本，降低熱量利用率，管路鋪設也會增加場地的凌亂，存在一定的安全隱患。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種鎂熱法制備海綿鈦的余熱回收系統及方法，用以解決現有余熱回收投資成本高、效率低、還存在一定安全隱患的問題。

為實現上述目的，本發明方法將余熱直接引至余熱回收終端，該余熱回收終端可以布置在鎂熱法制備海綿鈦設備的一側，該終端即排布有鎂錠的保溫箱中，利用余熱將鎂錠烘烤干燥，一方面不需要架設太長的管路、投資成本低，另一方面余熱直接烘烤鎂錠、換熱效率高，烘烤后的鎂錠可直接用于海綿鈦的生產。具體地，該余熱回收方法利用還原爐出風口排出的高溫空氣，包括以下步驟：

a、在設有行走機構的保溫箱中排布待烘烤的鎂錠、密封，并將保溫箱推至所述還原爐一側、限位；

b、將保溫箱底部的進風管與所述還原爐出風口的管路連接，打開設置在進風管上的閥門，高溫空氣與保溫箱內的鎂錠進行熱交換，最后從保溫箱頂部的出風管排出；

c、烘烤鎂錠4-6小時后，將管路拆卸、保溫箱推走，然后將所述還原爐出風口的管路連接另一排布有待烘烤鎂錠的保溫箱。

優選的，上述方法采用的余熱回收系統，設置在還原爐出風口一側，所述余熱回收系統包括設有行走機構的保溫箱，在保溫箱的底部設置與還原爐出風口的管路連接的進風管、在保溫箱的頂部設置排空的出風管；在所述保溫箱內設置用于排布鎂錠的孔板。

優選的，所述保溫箱的一側面設有密封門，所述孔板水平設置2-5層。

相鄰層孔板的間距為2-5層鎂錠高度。

所述鎂錠在孔板上緊密排列、并在相鄰層孔板的左側或右側交替留出透氣間隔，形成高溫空氣自下而上錯流式上升的結構。

或者相鄰鎂錠之間留有透氣間隙，形成高溫空氣透過孔板上的通孔以及鎂錠之間的間隙曲折上升的結構。

鎂熱法海綿鈦生產要求所用原料鎂錠使用前必須烘烤干燥，方可裝爐使用，現有海綿鈦生產企業基本采取把鎂錠放置在保溫箱內，通入高溫蒸汽的方法烘烤干燥鎂錠，這就要求企業必須一年四季都有蒸汽，企業必須配置蒸汽存儲配送系統，但有些中小型海綿鈦企業就無法滿足此要求。上述技術方案中就近充分利用了海綿鈦生產過程中產生的余熱，保溫箱的結構簡單，可以循環、連續使用。

本發明方法具有如下優點：(1)本發明有效的解決了無蒸汽供給系統企業對鎂錠烘烤干燥的需求，采用本發明的方法和系統，鎂錠表面溫度可達45°以上，完全滿足海綿鈦生產對鎂錠烘烤干燥的要求；(2)本發明的保溫箱結構簡單、易于加工，不需要設置電加熱系統，節能、環保、簡單、實用，而且可移動、可循環使用，方便原料的取放；(3)本發明充分利用了鎂熱還原反應產生多余熱量，而且不需要架設太多的管路系統，投資成本低。

附圖說明

圖1是還原爐的結構示意圖；

圖2是本發明余熱回收系統的結構示意圖；

圖3是圖2的剖視結構示意圖

其中，1代表還原爐，2、爐體，3、冷卻風道，4、反應器，5、出風口，6、進風口，10代表保溫箱，101、行走機構，102、進風管，103、密封門，104、出風管，105、殼體，106、耐熱保溫層，107、鎂錠，108、孔板。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

實施例1

參見圖2和圖3，是鎂熱法制備海綿鈦的余熱回收系統，其設置在還原爐1出風口一側，通過管路直連到回收系統上。

所述余熱回收系統包括設有行走機構101的保溫箱10，在保溫箱10的底部設置與還原爐出風口5的管路連接的進風管102、在保溫箱10的頂部設置排空的出風管104；在所述保溫箱10內設置用于排布鎂錠107的孔板108。所述孔板108為其上密布通氣孔的導熱合金板。所述行走機構101為設置在保溫箱10底部、帶有剎車系統的萬向輪，移動的保溫箱一方面可以輕松轉運原料至投料處，另一方面將已經烘烤完成的鎂錠轉走，連接另外的保溫箱可以實現余熱的連續利用。

保溫箱可以自制，其箱體由槽鋼和角鋼拼接成框架、鋼板做殼體105，在殼體105內復合耐熱保溫層106。耐熱保溫層106可以選用石棉板等材料，在所述保溫箱10的一側面設有密封門103，方便鎂錠107的排布或碼垛。

孔板108用于盛放鎂錠，其在保溫箱內水平設置2-5層，如圖3所示。相鄰層孔板108的間距為2-5層鎂錠107高度。即每層孔板上可以排布2-5層的鎂錠。所述孔板108定位在保溫箱框架上，如定位在角鋼上(圖3中未畫出)，采用孔板的目的是讓高溫空氣穿過通孔向排布的鎂錠擴散，提高散熱效率。

可以將所述鎂錠107在孔板108上疏松排列，在相鄰鎂錠107之間留有透氣間隙，即相鄰鎂錠之間至少留有一排通孔，這樣高溫空氣自下而上透過通孔及鎂錠之間的間隙曲折上升，增加高溫空氣在保溫箱10中的停留時間，提高換熱效率。或者鎂錠107在孔板108上緊密排布、并在相鄰層孔板108的左側或右側交替留出透氣間隔，形成高溫空氣自下而上錯流式上升的結構，延長高溫空氣在保溫箱中的停留時間，如圖3所示，第一層孔板在左側留有透氣的通孔，第二層在右側留有透氣的通孔，如果鎂錠是緊密排布，則氣流通過錯流式上升。還可以綜合上述兩種排布方式，將鎂錠107在孔板108上疏松排列，并在相鄰層孔板108的兩側交替留出間隔，形成高溫空氣自下而上錯流式上升和透過通孔曲折上升的結構，充分實現熱量交換。

實施例2

本實施例提供了一種利用實施例1的系統進行預熱回收的方法，包括以下步驟：

a、在設有行走機構101的保溫箱10中排布待烘烤的鎂錠107、密封，并將保溫箱10推至所述還原爐1一側、限位。所述的行走機構101為設置在保溫箱10底部的萬向輪，其通過剎車功能實現保溫箱的限位。

所述鎂錠107在孔板108上緊密排列、并在相鄰層孔板108的左側或右側交替留出透氣間隔，形成高溫空氣自下而上錯流式上升的結構，或/和相鄰鎂錠107之間留有透氣間隙，形成高溫空氣透過孔板108上的通孔以及鎂錠之間的間隙曲折上升的結構。

b、將保溫箱10底部的進風管102與所述還原爐1出風口5的管路連接，打開設置在進風管102上的閥門，高溫空氣與保溫箱10內的鎂錠107進行熱交換，最后從保溫箱10頂部的出風管104排出。

步驟a中鎂錠的排布方式延長了高溫空氣在保溫箱中的停留時間。一般從還原爐1出風口5排出的高溫空氣約為90℃，經換熱后降至40℃，排至室溫中。

c、經換熱后的鎂錠表面溫度達到45℃以上，烘烤鎂錠4-6小時后，完全滿足海綿鈦對鎂錠的要求，將管路拆卸、保溫箱10推至還原爐的加料處，然后將所述還原爐出風口的管路連接另一排布有待烘烤鎂錠的保溫箱。

綜上所述，根據單爐產能制作保溫箱，保溫箱具體規格根據所放鎂錠量制作。基本存放量不少于2噸；保溫箱可移動使用，保溫箱材質采用適當規格槽鋼、角鐵、石棉板等。保溫箱是一個密封體。保溫箱下部側面為熱量進口，此進口通過法蘭和耐高溫軟連接連接到還原爐上部出風口上；保溫箱上部開孔為熱量出口，烘烤干燥時間一般為4-6小時，烘烤干燥后的鎂錠就可以投入使用，其表面溫度可達45度以上，完全滿足海綿鈦生產對鎂錠烘烤干燥的要求。

雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施例對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。