專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬還原設(shè)備，具體為內(nèi)熱式金屬鎂、鈣、鍶的還原設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，工業(yè)化生產(chǎn)金屬鎂鈣鍶的還原工藝基本相同，還原過(guò)程中的主要設(shè)備即還原爐也大致相同。還原爐是用耐火材料砌筑而成的窯樣臥式結(jié)構(gòu)，直接建造在地面上，其中還原罐橫向或豎向放置在還原爐內(nèi)，爐體前后左右按照工藝要求布置燒嘴，燃料在爐內(nèi)燃燒，熱量通過(guò)還原罐傳遞到罐內(nèi)的物料進(jìn)行還原反應(yīng)。當(dāng)還原罐橫向放置時(shí)，由于必須取出結(jié)晶罐并進(jìn)行出渣和加料操作，就存在加料和出渣時(shí)間較長(zhǎng)，操作工勞動(dòng)強(qiáng)度大，燃料在此期間空耗而造成浪
費(fèi)等問(wèn)題；當(dāng)還原罐豎向放置時(shí)(如該申請(qǐng)人在專(zhuān)利號(hào)為200610012977.0的專(zhuān)
利申請(qǐng)中所公開(kāi)的還原設(shè)備)，可有效解決上述問(wèn)題。
無(wú)論還原罐在還原爐內(nèi)是橫向放置還是豎向放置，就目前傳統(tǒng)的窯樣臥式還原爐結(jié)構(gòu)而言，均存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題
1. 必須使用還原罐裝料進(jìn)行還原反應(yīng)，還原罐長(zhǎng)時(shí)間在還原爐內(nèi)的高溫氧化氣氛中必然會(huì)大量消耗，由此而增加生產(chǎn)成本的問(wèn)題始終是生產(chǎn)中的一大難題；
2. 還原罐外充滿加熱介質(zhì)，對(duì)其內(nèi)的原料進(jìn)行加熱，屬于外熱式結(jié)構(gòu)，考慮到還原罐中心的物料必須充分加熱到需要的溫度(1180—1220°C)，所以還原罐截面積不能太大，而還原罐的長(zhǎng)度由于高溫下容易變形的缺點(diǎn)也不能太長(zhǎng)，這樣還原罐的體積不能太大，導(dǎo)致一次裝料量受到限制，由此而造成的生產(chǎn)效率低下問(wèn)題；
3.相對(duì)還原爐本身的容積來(lái)說(shuō)，其中裝載的還原罐的容積是非常小的，而對(duì)于還原罐中的物料而言，有效的容積利用率就更小，這就造成爐內(nèi)熱量有相當(dāng)一部分浪費(fèi)在爐內(nèi)的廣闊空間和支撐還原罐等的耐火材料以及因變形而拔出的還原罐上。所以，目前還原爐的燃燒方式普遍存在熱利用率低或者說(shuō)燃料利用率低的問(wèn)題；
4、 還原罐與還原爐為獨(dú)立式分體結(jié)構(gòu)，當(dāng)還原完成后，需要將還原罐蓋打開(kāi)并將結(jié)晶鎂或鈣或鍶取出，同時(shí)將還原罐底內(nèi)的廢渣排出，才能再次裝料并進(jìn)行下一次還原反應(yīng)，這樣，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程是間歇式的，產(chǎn)量較小，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)成本高；
5. 還原爐建造占地面積大。發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有鈣、鎂、鍶還原設(shè)備為外熱式結(jié)構(gòu)存在還原罐體積小、 一次容量少以及還原罐與還原爐為獨(dú)立式分體結(jié)構(gòu)，造成出料不連續(xù)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、燃料利用率低、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)量較小等問(wèn)題，提供一種內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還原爐。
本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還原爐，包括爐體，爐體上方設(shè)有加料斗，爐體內(nèi)設(shè)有還原倉(cāng)，還原倉(cāng)上方設(shè)有與結(jié)晶器相連的真空抽氣管，還原倉(cāng)內(nèi)橫向貫穿設(shè)置有內(nèi)加熱管，相鄰內(nèi)加熱管之間作為加料反應(yīng)間隙，內(nèi)加熱管兩端分別設(shè)有蓄熱室，蓄熱室內(nèi)填充有與助燃風(fēng)管連通的蓄熱體，蓄熱體內(nèi)插入與燃料連接的燃料芯管，蓄熱體內(nèi)還貫穿設(shè)有點(diǎn)火孔，內(nèi)加熱管中間段為燃燒腔。所述還原倉(cāng)內(nèi)的內(nèi)加熱管數(shù)量可根據(jù)爐體體積及還原溫度確定，所適合的燃料可為焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣、
天然氣、油料等燃料；所述蓄熱體可采用蜂窩狀陶瓷蓄熱體或蓄熱小球等現(xiàn)有公知材料。
采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，爐體為豎向結(jié)構(gòu)，燃料與助燃空氣混合后在內(nèi)加熱管內(nèi)燃燒，產(chǎn)生熱量，內(nèi)加熱管中的燃燒過(guò)程是按照蓄熱式空氣預(yù)熱的方式進(jìn)行燃料和煙氣定期交換來(lái)完成，燃料與通過(guò)蓄熱體的助燃空氣混合后在內(nèi)加熱管中燃燒，燃燒火焰在內(nèi)加熱管的中間段(燃燒腔)定期換向，實(shí)現(xiàn)高溫空氣燃燒過(guò)程，并保證管內(nèi)溫度均勻，從而保證傳遞到管外物料的溫度均勻，在此過(guò)程中，內(nèi)加熱管兩端不斷的交替作為燃料點(diǎn)火端和煙氣排放端，而原料經(jīng)加料斗并依靠自身重力落入還原倉(cāng)內(nèi)的相鄰內(nèi)加熱管間隙，形成了內(nèi)加熱管管內(nèi)為加熱介質(zhì)、管外為被加熱原料的內(nèi)熱式結(jié)構(gòu)，不僅可以使原料受熱均勻，反應(yīng)完全，而且爐體的體積可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模相應(yīng)放大，只需確定好內(nèi)加熱管的數(shù)量及爐體高度即可，大大提高了生產(chǎn)效率，提高了燃料利用率，并大幅度降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也大大減少了還原爐的建設(shè)面積。如上所述本實(shí)用新型采用的助燃風(fēng)管包圍燃料管的結(jié)構(gòu)形式，提高了燃料的燃燒效果，而且在內(nèi)加熱管兩端增加蓄熱室，當(dāng)內(nèi)加熱管一端作為燃料點(diǎn)火端，另一端作為煙氣排放端時(shí)，位于煙氣排放端的蓄熱體充分吸收煙氣中的熱量，以便下次作為點(diǎn)火端時(shí)，先將助燃風(fēng)預(yù)熱至一定溫度后再與燃?xì)饣旌先紵@樣，可大大減少能耗，提高燃料利用率。
為了進(jìn)一步完善本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所述爐體內(nèi)還原倉(cāng)下方設(shè)有出渣倉(cāng)，出渣倉(cāng)出口設(shè)有密封裝置；還原倉(cāng)與加料斗之間設(shè)有預(yù)熱倉(cāng)，出渣倉(cāng)及預(yù)熱倉(cāng)上均設(shè)有真空抽氣孔，這樣本實(shí)用新型所述爐體由上至下依次為加料斗、預(yù)熱倉(cāng)、還原倉(cāng)及出渣倉(cāng)，在生產(chǎn)過(guò)程中，預(yù)熱倉(cāng)、還原倉(cāng)、出渣倉(cāng)均處于真空狀態(tài)，加料和出渣均依靠物料的自身重力，物料通過(guò)加料斗定時(shí)定量加入預(yù)熱料倉(cāng)，預(yù)熱后的物料定時(shí)定量加入還原倉(cāng)進(jìn)行還原反應(yīng)，還原倉(cāng)中的相應(yīng)量的渣放入出渣倉(cāng)中；同時(shí)，還原倉(cāng)上方兩側(cè)設(shè)計(jì)安裝了真空管道并與結(jié)晶器連接，根據(jù)還原時(shí)間，定期切換拆裝結(jié)晶器取出產(chǎn)品，這樣就實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的半連續(xù)化。
在生產(chǎn)過(guò)程中，為了便于控制進(jìn)料量和出渣量，所述加料斗與預(yù)熱倉(cāng)之間、預(yù)熱倉(cāng)與還原倉(cāng)之間、還原倉(cāng)與出渣倉(cāng)之間均設(shè)有活動(dòng)密封裝置，便于人工操作，該活動(dòng)密封裝置是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員很容易實(shí)現(xiàn)的，可采用多種結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)，至少可為抽拉式活動(dòng)密封板。
所述的內(nèi)加熱管均勻排列在還原倉(cāng)內(nèi)，保證相鄰加熱管之間的間隙(作為物料還原反應(yīng)的空間)均勻一致。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 本設(shè)計(jì)采取還原爐整體豎式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了金屬鎂鈣鍶還原過(guò)程的半連續(xù)化生產(chǎn)，極大地降低了操作工人裝料和出渣的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大縮短了裝料出渣的工作時(shí)間，從而大大提高了生產(chǎn)效率，并有效解決了因裝料出渣過(guò)程中還原爐空燒造成的燃料浪費(fèi)問(wèn)題；
2. 在還原爐內(nèi)采用均勻排布的蓄熱室內(nèi)加熱管直接加熱物料，保證了物料之間熱量傳遞迅速而均勻，從而提高還原反應(yīng)速率，保證物料還原反應(yīng)充分，既提高了生產(chǎn)效率又提高了物料利用率；
3. 采用內(nèi)加熱方式的還原爐，相對(duì)物料而言，有效容積利用率大大提高，達(dá)到提高燃料利用率的目的；
4. 內(nèi)加熱管兩端的蓄熱室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于煙氣熱量的回收而降低能耗，提高燃料利用率；
5. 本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中完全取消了還原罐的使用，有效的降低了生產(chǎn)成本；
6. 本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的還原爐爐體大大減少了建造面積；
總之，本實(shí)用新型涉及的內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂鈣鍶的還原爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，爐體建造面積小，能耗低，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，適用于大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)，具有較大的推廣價(jià)值。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為圖1中爐體的剖面圖
圖3為圖1中內(nèi)加熱管的結(jié)構(gòu)示意圖
圖中l(wèi)-加料斗，2-還原倉(cāng)，3-結(jié)晶器，4-真空抽氣管，5-內(nèi)加熱管，6-燃料芯管，7-蓄熱體，8-點(diǎn)火孔，9-燃燒腔，10-出渣倉(cāng)，11-密封蓋，12-密封圈，13-預(yù)熱倉(cāng)，14-真空抽氣孔，15-活動(dòng)密封裝置。
具體實(shí)施方式

內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還原爐，如圖1、 2所示，包括爐體，爐體上方設(shè)有加料斗l，爐體內(nèi)設(shè)有還原倉(cāng)2，還原倉(cāng)2上方設(shè)有與結(jié)晶器3相連的真空抽氣管4，在還原倉(cāng)兩側(cè)分別設(shè)置結(jié)晶器及真空抽氣管，以便在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中交替使用；還原倉(cāng)2內(nèi)橫向貫穿設(shè)置有內(nèi)加熱管5，相鄰內(nèi)加熱管之間作為加料反應(yīng)間隙，內(nèi)加熱管5均勻排列在還原倉(cāng)2內(nèi)；如圖3所示，內(nèi)加熱管5兩端分別設(shè)有蓄熱室，蓄熱室內(nèi)填充有與助燃風(fēng)管連通的蓄熱體7，蓄熱體7內(nèi)插入與燃料連接的燃料芯管6，蓄熱體7內(nèi)還貫穿設(shè)有點(diǎn)火孔8，內(nèi)加熱管5中間段為燃燒腔9。爐體內(nèi)還原倉(cāng)2下方設(shè)有出渣倉(cāng)10，出渣倉(cāng)10出口設(shè)有密封蓋ll及密封圈12;還原倉(cāng)2與加料斗1之間設(shè)有預(yù)熱倉(cāng)13，出渣倉(cāng)10及預(yù)熱倉(cāng)13上均設(shè)有真空抽氣孔14;加料斗1與預(yù)熱倉(cāng)13之間、預(yù)熱倉(cāng)13與還原倉(cāng)2之間、還原倉(cāng)2與出渣倉(cāng)10之間均設(shè)有活動(dòng)密封裝置15。
具體實(shí)施時(shí)，打開(kāi)加料斗與預(yù)熱倉(cāng)之間的活動(dòng)密封裝置，原料依靠自身重力落入預(yù)熱倉(cāng)，利用還原倉(cāng)內(nèi)的傳導(dǎo)熱將預(yù)熱倉(cāng)中的原料預(yù)熱至一定溫度；打開(kāi)還原倉(cāng)與出渣倉(cāng)之間的活動(dòng)密封裝置,同時(shí)打開(kāi)預(yù)熱倉(cāng)與還原倉(cāng)之間的活動(dòng)密封裝置，還原倉(cāng)底部的還原渣依靠自身重力落入出渣倉(cāng)中,同時(shí)預(yù)熱倉(cāng)中的原料依靠自身重力落入還原倉(cāng)內(nèi)的相鄰內(nèi)加熱管間隙，根據(jù)生產(chǎn)情況確定每次出渣和加入還原倉(cāng)中原料的數(shù)量，然后關(guān)閉還原倉(cāng)與預(yù)熱倉(cāng)之間以及還原倉(cāng)與出渣倉(cāng)之間的活動(dòng)密封裝置；在上述的加料和出渣過(guò)程中，預(yù)熱倉(cāng)還原倉(cāng)和出渣倉(cāng)均處于真空狀態(tài)；在生產(chǎn)過(guò)程中，內(nèi)加熱管中的燃料與通過(guò)蓄熱體的助燃空氣混合后在內(nèi)加熱管中燃燒，燃燒火焰在內(nèi)加熱管的中間段(燃燒腔)定期換向，實(shí)現(xiàn)高溫空氣燃燒過(guò)程(在此過(guò)程中，內(nèi)加熱管兩端不斷的交替作為燃料點(diǎn)火端和煙氣排放端)，還原倉(cāng)內(nèi)所有的內(nèi)加熱管按照相同的工作方式產(chǎn)生熱量，對(duì)其間的原料進(jìn)行加熱，保持還原倉(cāng)內(nèi)溫度控制在1180-1280。C進(jìn)行還原反應(yīng)；同時(shí)還原倉(cāng)內(nèi)產(chǎn)生的金屬(鎂、鈣、鍶)氣體經(jīng)真空抽氣管進(jìn)入結(jié)晶器，冷卻后結(jié)晶，得到最終產(chǎn)品，還原倉(cāng)兩側(cè)分別設(shè)置的結(jié)晶器及真空抽氣管，在生產(chǎn)過(guò)程中交替使用，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的半連續(xù)化生產(chǎn)。
權(quán)利要求1、一種內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還原爐，包括爐體，爐體上方設(shè)有加料斗(1)，其特征是爐體內(nèi)設(shè)有還原倉(cāng)(2)，還原倉(cāng)(2)上方設(shè)有與結(jié)晶器(3)相連的真空抽氣管(4)，還原倉(cāng)(2)內(nèi)橫向貫穿設(shè)置有內(nèi)加熱管(5)，相鄰內(nèi)加熱管之間作為加料反應(yīng)間隙，內(nèi)加熱管(5)兩端分別設(shè)有蓄熱室，蓄熱室內(nèi)填充有與助燃風(fēng)管連通的蓄熱體(7)，蓄熱體內(nèi)插入與燃料連接的燃料芯管(6)，蓄熱體(7)內(nèi)還貫穿設(shè)有點(diǎn)火孔(8)，內(nèi)加熱管(5)中間段為燃燒腔(9)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還原爐， 其特征是爐體內(nèi)還原倉(cāng)(2)下方設(shè)有出渣倉(cāng)(10)，出渣倉(cāng)(10)出口設(shè)有密 封蓋(11)及密封圈(12);還原倉(cāng)(2)與加料斗(1)之間設(shè)有預(yù)熱倉(cāng)(13)， 出渣倉(cāng)(10)及預(yù)熱倉(cāng)(13)上均設(shè)有真空抽氣孔(14)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還原爐，. 其特征是加料斗(1)與預(yù)熱倉(cāng)(13)之間、預(yù)熱倉(cāng)(13)與還原倉(cāng)(2)之間、 還原倉(cāng)(2)與出渣倉(cāng)(10)之間均設(shè)有活動(dòng)密封裝置(15)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)熱式半連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂、鈣、鍶的還 原爐，其特征是所述的內(nèi)加熱管(5)均勻排列在還原倉(cāng)(2)內(nèi)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及金屬還原設(shè)備，具體為內(nèi)熱式金屬鎂、鈣、鍶的還原設(shè)備，解決現(xiàn)有還原設(shè)備為外熱式結(jié)構(gòu)存在還原罐體積小、一次容量少以及出料不連續(xù)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、燃料利用率低、產(chǎn)量較小等問(wèn)題，包括爐體，爐體上方設(shè)有加料斗，爐體內(nèi)設(shè)有還原倉(cāng)，還原倉(cāng)上方設(shè)有真空抽氣管，還原倉(cāng)內(nèi)橫向貫穿設(shè)置有內(nèi)加熱管，相鄰內(nèi)加熱管之間作為加料反應(yīng)間隙，內(nèi)加熱管兩端分別設(shè)有蓄熱室，蓄熱室內(nèi)填充有與助燃風(fēng)管連通的蓄熱體，蓄熱體內(nèi)插入與燃料連接的燃料芯管，蓄熱體內(nèi)還貫穿設(shè)有點(diǎn)火孔，內(nèi)加熱管中間段為燃燒腔。本實(shí)用新型的還原爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，爐體建造面積小，能耗低，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，適用于大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)，具有較大的推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)C22B5/02GK201309957SQ200820177649
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
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