專利名稱：車式快速反應(yīng)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車式快速反應(yīng)爐。
背景技術(shù)：
車式爐是目前陶瓷、耐火、直接還原鐵(DRI)等行業(yè)中廣泛使用的比較先進(jìn)的窯爐。它的窯室是隧道形的，頂部有爐頂，兩側(cè)有爐墻，下部有軌道，軌道上有裝載制品的爐車，爐車上面鋪有耐火襯磚，構(gòu)成了可移動(dòng)爐底。需焙燒的物料裝在爐車上，隨爐車從爐首進(jìn)入爐內(nèi)，在爐內(nèi)經(jīng)過加熱，發(fā)生一系列物理化學(xué)變化后成為成品，冷卻后在從爐尾隨爐車推出爐外。車式爐具有產(chǎn)量高、燃料消耗低、燒成制度穩(wěn)定、勞動(dòng)條件好、勞動(dòng)強(qiáng)度小、易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，是目前使用廣泛的窯爐。車式爐灌裝法生產(chǎn)直接還原鐵，是瑞典人在1911年首先用于工業(yè)生產(chǎn)的，經(jīng)過多年發(fā)展，已是一種有效的還原鐵生產(chǎn)方法。直接還原鐵工藝(DRI)已進(jìn)入技術(shù)成熟、穩(wěn)步發(fā)展階段。據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)公布 2008年世界DRI產(chǎn)量為6845萬噸，我國(guó)60萬噸。但現(xiàn)在還沒有一種專門針對(duì)低品位鎳礦綜合利用而設(shè)計(jì)的車式快速反應(yīng)爐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種車式快速反應(yīng)爐，它為低品位鎳礦綜合利用開辟了新的節(jié)能、環(huán)保的途徑。將紅土鎳礦烘干粉碎后， 加入煤基還原劑，配料混勻后，裝入車式快速反應(yīng)爐窯車容器，在車式快速反應(yīng)爐中進(jìn)行 900-1350°C的還原焙燒。為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種車式快速反應(yīng)爐，所述車式快速反應(yīng)爐由爐體和爐車及車下冷卻系統(tǒng)構(gòu)成；所述爐體包括爐墻和爐頂及爐內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)，由預(yù)熱段、燃燒段和冷卻段構(gòu)成； 所述預(yù)熱段設(shè)置有排煙系統(tǒng)，所述燃燒段設(shè)置有燃燒系統(tǒng)，所述冷卻段設(shè)置有冷卻系統(tǒng)。所述爐墻結(jié)構(gòu)為內(nèi)壁為耐火磚，中間為輕質(zhì)隔熱磚和保溫性能優(yōu)良的硅酸鋁纖維，外層為紅磚；預(yù)熱段和冷卻段內(nèi)壁采用粘土磚，燃燒段采用高鋁磚；內(nèi)壁厚度 115-230mm ；爐頂為平頂?shù)蹴斀Y(jié)構(gòu)，預(yù)熱段和冷卻段采用輕質(zhì)磚吊頂結(jié)構(gòu)，燃燒段采用高鋁磚吊頂結(jié)構(gòu)；爐體中設(shè)有燒嘴的部分為燃燒段，燃燒段為1000°C到最高燃燒溫度段，燃燒段前后分別為預(yù)熱段和冷卻段；預(yù)熱段為自爐首至爐內(nèi)溫度1000°c段，最高溫度至出爐為冷卻段。預(yù)熱段爐首設(shè)置兩道爐門，分別為外爐門和內(nèi)爐門；預(yù)熱段排煙系統(tǒng)包括排煙孔、 支煙道、主煙道、排煙風(fēng)機(jī)和煙 ，排煙孔設(shè)在預(yù)熱帶兩側(cè)爐墻內(nèi)壁上、采用前密后稀的方式布置，排煙孔通過支煙道與主煙道相連，所述支煙道上設(shè)有排煙分間，支煙道通過排煙分閘連接主煙道，主煙道設(shè)置于爐頂上方，所述主煙道通過排煙風(fēng)機(jī)和煙 連接。燃燒段設(shè)置有燃燒室和多個(gè)燒嘴，燒嘴間距ail，每個(gè)燒嘴均和燃燒室相連，每個(gè)燒嘴連接助燃風(fēng)支管和煤氣支管，每個(gè)助燃風(fēng)支管連接助燃風(fēng)主管道，每個(gè)煤氣支管連接煤氣主管道。所述冷卻段由急冷段和終冷段兩部分構(gòu)成；急冷段設(shè)有多道急冷氣幕，急冷段后部終冷段前部設(shè)有熱風(fēng)抽出口，終冷段靠近車面處設(shè)有多道冷風(fēng)噴口，爐頂設(shè)有多道熱風(fēng)抽出口。爐車由車架、車輪及耐火材料砌筑的襯磚所組成；兩車相連接的車架之間設(shè)置有密封，車架一端設(shè)一凹槽，內(nèi)填石棉繩，另一端凸出一鐵條，兩車相連接時(shí)，凸出鐵條壓入凹槽內(nèi)石棉繩內(nèi)，形成密封結(jié)構(gòu)。車式快速反應(yīng)爐爐首裝有推車機(jī)，所述推車機(jī)采用液壓式，由油泵站和油缸、導(dǎo)向滑車三部分組成。車下冷卻系統(tǒng)由車下鼓風(fēng)機(jī)、車下抽風(fēng)機(jī)組成。本發(fā)明針對(duì)紅土鎳礦的特點(diǎn)，在部分借鑒直接還原鐵(DRI)工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)的車式快速反應(yīng)爐。車式快速反應(yīng)爐為低品位鎳礦綜合利用開辟了新的節(jié)能、環(huán)保的途徑。將紅土鎳礦烘干粉碎后，加入煤基還原劑，配料混勻后，裝入車式快速反應(yīng)爐窯車容器，在車式快速反應(yīng)爐中進(jìn)行900-1350°C的還原焙燒。其特點(diǎn)如下1、綜合成本低。本發(fā)明所用原料為紅土鎳礦原礦，生產(chǎn)過程中僅對(duì)原礦進(jìn)行烘干粉磨，不需選礦、 燒結(jié)等其它工藝處理。烘干原料所需熱源為車式爐余熱，不需外來熱源。所需還原劑為碳沫。所需燃料為煤氣。均為低硫磷的褐煤通過煤氣爐生產(chǎn)的，褐煤無粘結(jié)指數(shù)，無法用作焦煤，在國(guó)內(nèi)及國(guó)外儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低。以采用高鐵低鎳礦生產(chǎn)塊狀鎳鐵為例，本發(fā)明生產(chǎn)工藝中所用還原劑及燃料折合標(biāo)準(zhǔn)煤850Kg/噸鐵，而如用高爐冶煉需冶金焦IOOOKg/噸鐵，冶金焦價(jià)格比蘭炭高700元/ 噸，僅此一項(xiàng)噸鐵成本即可降低約600元/噸。同時(shí)低硫磷的褐煤生產(chǎn)的蘭炭作為還原劑生產(chǎn)的鎳鐵，產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)品中硫磷含量均低于0. 03%，產(chǎn)品市場(chǎng)空間大。2.生產(chǎn)工藝過程易控制，設(shè)備利用率高。車式快速反應(yīng)爐煤基還原工藝的核心設(shè)備車式爐作為熱工設(shè)備已有百年歷史，其熱工參數(shù)包括溫度、壓力、氣氛全部實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)控制，技術(shù)成熟，突破了傳統(tǒng)冶煉對(duì)人員經(jīng)驗(yàn)、素質(zhì)要求較高的限制。隨著車式爐相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，車式爐運(yùn)行已十分穩(wěn)定、可靠， 小修周期2-3年，大修周期10-15年。較其它工藝的設(shè)備利用率高。3.工藝路線易配置，節(jié)能、環(huán)保。該工藝的另一主要設(shè)備為半焦?fàn)t，現(xiàn)已在國(guó)內(nèi)規(guī)?；瘧?yīng)用。該爐以褐煤為原料，經(jīng)干餾、氣化過程，產(chǎn)生三種產(chǎn)品煤氣、蘭炭、焦油。煤氣作為車式爐燃料，蘭炭作為還原劑， 焦油是市場(chǎng)緊缺的產(chǎn)品。該工藝路線投資規(guī)模遠(yuǎn)小于同等規(guī)模的焦化-高爐工藝路線。本發(fā)明的節(jié)能、環(huán)保性能還表現(xiàn)在余熱的充分利用，無三廢排放。車式快速反應(yīng)爐的部分余熱用于發(fā)電，每條車式快速反應(yīng)爐的余熱日發(fā)電量ieooKWh，其余部分余熱用于原料干燥，無能源浪費(fèi)。最終產(chǎn)生的廢渣是生產(chǎn)水泥的良好原料。
4.產(chǎn)量大，自動(dòng)化程度高。隨著輕質(zhì)爐體材料和大功率高性能燒嘴的開發(fā)使用，寬斷面車式快速反應(yīng)爐也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，解決了以往車式爐斷面溫差大、燒成周期長(zhǎng)的弊端，單條車式快速反應(yīng)爐產(chǎn)能有了大幅度提高。本發(fā)明每條車式快速反應(yīng)爐年處理紅土鎳礦達(dá)20萬噸。同時(shí)自動(dòng)裝卸技術(shù)的成功應(yīng)用，使裝卸實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化，在降低勞動(dòng)強(qiáng)度、 改善勞動(dòng)環(huán)境的同時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。5.投資少，見效快。以高鐵低鎳礦生產(chǎn)塊狀鎳鐵為例，車式快速反應(yīng)爐每?jī)蓷l一組，產(chǎn)能可達(dá)20萬噸 /年，噸鐵固定資產(chǎn)投資僅為150-200元，遠(yuǎn)低于其它工藝。投資回收期低于6個(gè)月。6.易于靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。車式快速反應(yīng)爐熱工參數(shù)易于調(diào)整，且參數(shù)變更時(shí)間短，易于根據(jù)原料及市場(chǎng)情況靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。紅土鎳礦品質(zhì)變化范圍大，車式快速反應(yīng)爐熱工參數(shù)易于方便靈活地進(jìn)行調(diào)整， 有利于紅土鎳礦的綜合利用和提高產(chǎn)品品質(zhì)。成品鎳金屬的市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)大，車式快速反應(yīng)爐熱工參數(shù)易于方便靈活地進(jìn)行調(diào)整，有利于及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，以取得最大經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明燃燒段剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明排煙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明爐門結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明爐車車架之間密封結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，車式快速反應(yīng)爐由爐體和爐車及車下冷卻系統(tǒng)構(gòu)成；所述爐體包括爐墻和爐頂及爐內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)，由預(yù)熱段100、燃燒段200和冷卻段300構(gòu)成；所述預(yù)熱段設(shè)置有排煙系統(tǒng)，所述燃燒段設(shè)置有燃燒系統(tǒng)，所述冷卻段設(shè)置有冷卻系統(tǒng)。如圖2和圖3所示，本發(fā)明車式快速反應(yīng)爐爐體由爐墻1、爐頂2組成。為加固爐體，爐體內(nèi)設(shè)有鋼架結(jié)構(gòu)3。爐墻的作用是a.與爐頂、爐車襯磚一起構(gòu)成爐道。爐道內(nèi)特別是燃燒段溫度很高，因此爐墻必須長(zhǎng)期經(jīng)受高溫的作用；b.爐墻內(nèi)外溫差大，有熱量自內(nèi)壁通過爐墻向外壁散失，因此要求爐墻起隔熱作用c.爐墻自重大，必須承受一定載荷。因而，根據(jù)爐墻的作用，必須具備以下條件a.能耐高溫和煙氣的侵蝕；b.具有良好的保溫性能；
c.具有足夠的強(qiáng)度。爐墻砌筑時(shí)，由于一種材料不能同時(shí)滿足使用要求和經(jīng)濟(jì)性的要求，通常是采用幾種不同的材料來砌筑窯墻。本發(fā)明爐墻結(jié)構(gòu)是內(nèi)壁耐火磚，中間輕質(zhì)隔熱磚和保溫性能優(yōu)良的硅酸鋁纖維，外層紅磚。內(nèi)壁用耐火磚砌筑，可滿足耐高溫、抵抗煙氣侵蝕、自身強(qiáng)度高的要求。不同溫度帶內(nèi)壁材料不同。預(yù)熱段和冷卻段內(nèi)壁采用粘土磚，燃燒段采用高鋁磚。內(nèi)壁厚度 115-230mm。爐頂?shù)淖饔门c爐墻相似，但爐頂支撐在鋼架上，且工作條件較惡劣。因此，爐頂除滿足爐墻的條件外，還必須具備以下條件a.結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，不漏氣，堅(jiān)固耐用，不易下沉塌陷；b.質(zhì)量輕，減小鋼架負(fù)荷；c.橫推力小，少用加固鋼材；d.有利于減少爐內(nèi)氣體分層。本發(fā)明為平頂?shù)蹴斀Y(jié)構(gòu)。預(yù)熱段和冷卻段采用輕質(zhì)磚吊頂結(jié)構(gòu)，燃燒段采用高鋁磚吊頂結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)包括立柱、橫梁、縱梁。用來支撐爐頂，克服橫向推力。另外鋼結(jié)構(gòu)還是各種管道、燒嘴、電氣設(shè)備的支撐體。車式爐預(yù)熱段需要維持一定的負(fù)壓，為了防止?fàn)t外冷空氣漏入爐內(nèi)，從而減少氣體分層，減少預(yù)熱段上下溫差，如圖4所示，爐首設(shè)置兩道爐門，分別為外爐門4和內(nèi)爐門5， 進(jìn)車時(shí)，開啟外爐門，關(guān)閉內(nèi)爐門，爐車進(jìn)入車室后，關(guān)閉外爐門，開啟內(nèi)爐門。以保證進(jìn)車時(shí)爐內(nèi)不直接和外界相通。如圖3所示，排煙系統(tǒng)包括排煙孔6、支煙道7、主煙道8、排煙風(fēng)機(jī)9和煙囪10。排煙孔設(shè)在預(yù)熱帶兩側(cè)爐墻內(nèi)壁上，呈矩形，孔的下緣與爐車臺(tái)面平齊，有利于把預(yù)熱段上部氣體拉向下部，克服氣體分層，減小上下溫差。排煙孔通過支煙道與主煙道相連。支煙道上設(shè)有排煙分閘11，用來調(diào)節(jié)預(yù)熱帶內(nèi)溫度制度和壓力制度。排煙孔采用前密后稀的方式布置。主煙道在爐頂上方，先將支煙道連接，最后匯總與排煙風(fēng)機(jī)相連。排煙風(fēng)機(jī)和煙囪的作用是產(chǎn)生足夠的抽力，克服爐內(nèi)阻力，把廢氣送到室外。攪拌氣幕又叫擾動(dòng)氣幕，是高速自爐頂向爐內(nèi)噴風(fēng)，迫使?fàn)t內(nèi)上部熱氣體向下流動(dòng)，產(chǎn)生攪動(dòng)作用，均勻爐內(nèi)溫度。由于使用的車式爐是還原氣氛焙燒，在預(yù)熱段增加了氣氛轉(zhuǎn)換氣幕，噴入空氣，使?fàn)t內(nèi)從還原段流來的CO和其它未燃的可燃成分燃盡，節(jié)約能量，減少污染。如圖2所示，燃燒段設(shè)置有燃燒室12和多個(gè)燒嘴13，燒嘴間距2m，每個(gè)燒嘴均和燃燒室相連，每個(gè)燒嘴連接助燃風(fēng)支管14和煤氣支管15，每個(gè)助燃風(fēng)支管連接助燃風(fēng)主管道16，每個(gè)煤氣支管連接煤氣主管道17。本發(fā)明使用蘭炭爐煤氣作燃料。煤氣經(jīng)煤氣燒嘴噴入燃燒室，大部分在燃燒室內(nèi)燃燒，燃燒產(chǎn)物再噴入爐內(nèi)焙燒制品。燒嘴，布置在預(yù)熱段后部及燃燒段。燒嘴間距an。如圖1所示，冷卻段包括急冷段18和終冷段19兩部分。急冷段設(shè)有多道急冷氣幕20，其主要作用是使以焙燒好的高溫制品快速冷卻。在高溫階段，如果冷卻慢，會(huì)使還原了的制品氧化。急冷氣幕的另一作用是阻擋燃燒段的煙氣流入冷卻段。急冷段后部終冷段前部設(shè)有熱風(fēng)抽出口 21，其主要作用是降低急冷段爐壓，減少流入燃燒段的氣流，減少對(duì)燃燒段溫度氣氛的影響，同時(shí)避免熱風(fēng)漏入車下，降低車下溫度。這部分熱風(fēng)用于助燃，降低燃料消耗。終冷段靠近車面處設(shè)有多道冷風(fēng)噴口 22，爐頂設(shè)有多道熱風(fēng)抽出口。將冷卻制品后的熱風(fēng)抽出，用于坯體入爐前的干燥。如圖2、圖3和圖5所示，本發(fā)明中爐車23既是運(yùn)載制品的工具，又是爐道的重要組成部分。爐車由車架對(duì)、車輪25及耐火材料砌筑的襯磚沈所組成。車架由型鋼焊接而成，車架兩側(cè)裝有鋼制裙板，裙板和砂封槽配合組成砂封結(jié)構(gòu)， 形成爐車與爐體之間的密封結(jié)構(gòu)。車輪的材料為鑄鋼，具有較好的耐磨性能和較高的強(qiáng)度。采用單輪緣結(jié)構(gòu)。車輪軸承采用高溫單列向心滾子軸承，適合高溫下工作，避免了熱膨脹時(shí)軸承卡死。軸承的潤(rùn)滑采用高溫潤(rùn)滑脂。爐車襯磚是車式爐的活動(dòng)爐底，它既要在高溫下承載制品，又要保護(hù)金屬車架溫度不高，保證爐車正常運(yùn)行，還要經(jīng)受周期性的熱沖擊，并在它上面裝卸制品。曲封的作用是阻擋輻射熱由爐內(nèi)向曲封下傳遞，增大上下漏風(fēng)的阻力。砂封是由爐車裙板和砂封槽構(gòu)成的爐車與爐體間的密封，阻止上下漏風(fēng)。砂封槽設(shè)在兩側(cè)爐墻下方，內(nèi)裝粒度為0. 5-4mm的石英砂，隔斷了爐車上下空間，使外界冷空氣不漏入爐內(nèi)，爐內(nèi)熱氣體也不漏出爐外。砂封槽由L形的耐火磚砌成。砂封槽內(nèi)的砂子由裙板段動(dòng)，自冷卻段末端流出爐外，爐墻兩側(cè)設(shè)有2對(duì)加砂斗，冷卻段末端設(shè)有1對(duì)出砂坑。車封是爐車與爐車之間的密封，包括耐火襯磚之間的密封和車架之間的密封。爐車襯磚之間有曲封，阻擋輻射熱向下傳遞，增大漏風(fēng)阻力。推車時(shí)只能使相鄰爐車之間的鋼架受力，襯磚之間切不可互相接觸。如圖5所示，車架之間的密封是車架一端設(shè)一凹槽，內(nèi)填石棉繩27，另一端凸出一鐵條觀，兩車相連接時(shí)，凸出鐵條壓入凹槽內(nèi)石棉繩內(nèi)，隔斷爐車上下空間。為使?fàn)t車在爐內(nèi)移動(dòng)，在隧道爐爐頭裝有推車機(jī)。推車機(jī)采用液壓式，由油泵站和油缸、導(dǎo)向滑車三部分組成。在推車機(jī)的推動(dòng)下，爐車在爐內(nèi)間歇運(yùn)動(dòng)。一輛爐車一次推入爐內(nèi)。托車是車式爐兩端轉(zhuǎn)運(yùn)爐車的設(shè)備。車下冷卻風(fēng)結(jié)構(gòu)是為冷卻爐車金屬部件，平衡爐車上下壓力而設(shè)置的。由車下鼓風(fēng)機(jī)、車下抽風(fēng)機(jī)組成。本發(fā)明車式快速反應(yīng)爐的工作流程為裝載在爐車上的坯體，在推車機(jī)的推動(dòng)下， 不斷地從爐首進(jìn)入窯內(nèi)。燃料在設(shè)于燃燒段的燒嘴內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物進(jìn)入窯內(nèi)，從燃燒段流向預(yù)熱段，與坯體進(jìn)行熱交換后經(jīng)排煙孔、支煙道、主煙道，從排煙風(fēng)機(jī)排出。坯體和燃燒產(chǎn)物的運(yùn)行方向相反，在燃燒產(chǎn)物的作用下，發(fā)生一系列物理化學(xué)變化。到達(dá)燃燒段末端，坯體燒熟，焙燒結(jié)束。冷卻段的作用是使制品快速安全冷卻。經(jīng)冷卻的制品從爐尾隨爐車推出。本發(fā)明車式快速反應(yīng)爐其高溫帶爐底熱強(qiáng)度高達(dá)160KW/m2，約為陶瓷、耐火行業(yè)車式爐爐底熱強(qiáng)度的5-10倍；產(chǎn)量可達(dá)600噸/天，是一般陶瓷、耐火行業(yè)車式爐產(chǎn)量的 10-20 倍。根據(jù)車式快速反應(yīng)爐焙燒制度及復(fù)合添加劑的不同，可生產(chǎn)三種產(chǎn)品一種為原礦中的鎳、鐵完全還原為金屬的塊狀金屬鎳鐵；一種為原礦中的鎳完全還原為金屬、鐵部分還原為金屬的粒狀金屬鎳鐵；另一種為原礦中的鎳、鈷完全還原為金屬、鐵少部分還原為金屬大部分還原為磁性氧化鐵的還原焙燒砂，還原焙燒砂經(jīng)粉磨磁選，得到金屬鎳、鈷、鐵及鐵精粉等。三種工藝鎳鐵回收率均大于90%，產(chǎn)品中硫、磷含量均小于0. 03%。因?yàn)檐囀綘t內(nèi)和外界相通的，爐內(nèi)熱氣體密度小于爐外冷空氣的密度且爐內(nèi)有高度，所以爐內(nèi)熱氣體由下向上流動(dòng)。熱氣體溫度越高，向上流動(dòng)的趨勢(shì)越大。此外，由于燃燒段溫度高于預(yù)熱段和冷卻段，所以有熱氣體自燃燒段上部向預(yù)熱段和冷卻段流動(dòng)，同時(shí)有較低溫度的氣體自預(yù)熱段和冷卻段流向燃燒段，形成兩個(gè)循環(huán)。但爐內(nèi)氣體的主流方向是從冷卻段到燃燒段，再到預(yù)熱段。在預(yù)熱段上方，主流和循環(huán)氣流方向相同，而下部相反。 所以預(yù)熱段各橫斷面上，總的流速是上部大，下部小。冷卻段則是下部大，上部小。這是造成爐內(nèi)溫度不均勻的原因之一。車式爐內(nèi)氣體流動(dòng)的直接動(dòng)力是由風(fēng)機(jī)提供的。爐內(nèi)急冷段鼓入風(fēng)處呈正壓，抽出余熱處呈負(fù)壓；燃燒段向爐內(nèi)噴入燃燒產(chǎn)物而呈微正壓；預(yù)熱段自爐內(nèi)抽出煙氣而呈負(fù)壓。正壓和負(fù)壓的交界處呈零壓?？刂栖囀綘t零壓位至關(guān)重要。根據(jù)不同的工藝要求，零壓位一般控制在燃燒段和預(yù)熱段交界處或燃燒段后半部。如零壓位前移，則燃燒段正壓大，易造成熱氣外逸，損壞爐車鋼架，惡化操作環(huán)境，浪費(fèi)能源。如果零壓位后移，則預(yù)熱段負(fù)壓過大，易漏入冷空氣，造成氣體分層，上下溫差大。爐內(nèi)氣體流速越大，氣體紊亂程度越大，爐內(nèi)溫度越均勻。流速大，對(duì)流換熱系數(shù)大，換熱速率大，可縮短燒爐時(shí)間。阻力損失包括局部阻力損失、摩擦阻力損失和磚垛阻力損失等，爐內(nèi)這些阻力損失是靠風(fēng)機(jī)供風(fēng)來補(bǔ)充的。如果爐內(nèi)阻力損失過大，爐內(nèi)正壓和負(fù)壓都大。爐車上的磚垛，在爐內(nèi)形成多條氣體通道。一般磚垛與磚垛之間的內(nèi)部通道較小， 磚垛與爐墻、爐頂之間的外部通道較大。這些大小不同的通道中，氣體的流速和流量不同。通道越大，流速也越大。通道越大，則其流量越大。所以為了對(duì)磚垛均勻加熱，在制定裝車圖時(shí)應(yīng)力求使氣流分布合理。由于爐墻、爐頂散熱多，因此周邊通道應(yīng)比料垛內(nèi)部通道的截面積大，但過大又會(huì)造成內(nèi)外溫差大，甚至外部過燒、內(nèi)部生燒。車式爐內(nèi)預(yù)熱段、燃燒段與冷卻段的傳熱情況是不同的。在預(yù)熱段、燃燒段，制品被加熱，由常溫加熱至最高燒成溫度。在冷卻段，制品被冷卻，由燒成溫度冷卻至出爐溫度。車式爐的溫度、壓力、爐車運(yùn)動(dòng)等都采用自動(dòng)控制。自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、推車回車自動(dòng)控制系統(tǒng)五大部分。風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)用于控制各個(gè)風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和運(yùn)行。溫度控制系統(tǒng)用于控制爐爐內(nèi)部各點(diǎn)溫度，確保爐爐的溫度制度，并監(jiān)測(cè)車下溫度及排煙風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、余熱風(fēng)機(jī)的入口溫度，保護(hù)設(shè)備正常運(yùn)行。壓力控制系統(tǒng)包括煤氣壓力控制系統(tǒng)、助燃風(fēng)壓力控制系統(tǒng)和爐壓控制系統(tǒng)。煤氣壓力控制系統(tǒng)用于穩(wěn)定控制煤氣壓力，助燃風(fēng)壓力控制系統(tǒng)用于穩(wěn)定控制助燃風(fēng)壓力， 兩個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定為爐內(nèi)溫度、氣氛制度的穩(wěn)定奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。爐壓控制系統(tǒng)用于控制爐內(nèi)燃燒段和冷卻段壓力的穩(wěn)定，在確保爐內(nèi)壓力制度穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，為爐內(nèi)溫度、氣氛制度的穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)。安全控制系統(tǒng)用于控制煤氣的安全使用，在特殊情況下能自動(dòng)切斷煤氣供應(yīng)，確保設(shè)備及人員的安全。推車及回車自動(dòng)控制系統(tǒng)用于控制爐車自動(dòng)、定時(shí)入爐、出爐，確保產(chǎn)品燒成周期的穩(wěn)定性、可調(diào)性。同時(shí)控制爐門的自動(dòng)開關(guān)，托車自動(dòng)運(yùn)行，上下車機(jī)和步進(jìn)機(jī)的自動(dòng)運(yùn)行。與傳統(tǒng)車式爐相比，本發(fā)明車式快速反應(yīng)爐有以下幾大優(yōu)點(diǎn)1.整體布局合理充分考慮了工藝要求，在設(shè)計(jì)車式快速反應(yīng)爐時(shí)，采用的整體布局與傳統(tǒng)車式爐有明顯不同。傳統(tǒng)車式爐燃燒段的長(zhǎng)度約占爐爐總長(zhǎng)的20% 30%，燃燒段長(zhǎng)度占爐體總長(zhǎng)的約50%。2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)先進(jìn)在爐體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，其先進(jìn)性主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)2. 1爐首采用雙爐門結(jié)構(gòu)，確保爐體密封性，最大程度地減少了冷風(fēng)自爐首向爐內(nèi)的竄入量，減少氣流分層，減少上下溫差；2.2在燃燒段設(shè)有底鼓風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了爐底抽風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)平衡預(yù)熱段爐車上下壓力、減少自車下向爐內(nèi)的冷風(fēng)漏入有著積極的作用，有利于減少氣流分層，減少上下
溫差；2. 3采用平頂?shù)蹴斀Y(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，減少氣流分層，減少上下溫差；2. 4助燃風(fēng)與燃?xì)馔娇刂?，確保溫度、氣氛的同時(shí)穩(wěn)定。3.自動(dòng)化程度高3. 1爐內(nèi)燃燒段、冷卻段各點(diǎn)的溫度全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，且在準(zhǔn)確控制爐爐溫度的同時(shí)，保證爐內(nèi)氣氛穩(wěn)定；3. 2爐內(nèi)燃燒段、冷卻段的爐壓實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，保證爐爐零壓點(diǎn)即爐爐壓力制度的穩(wěn)定；3. 3煤氣壓力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，確保車式爐煤氣主管的壓力不因工廠煤氣管網(wǎng)壓力的波動(dòng)而波動(dòng)，不因本系統(tǒng)煤氣用量的波動(dòng)而波動(dòng)，為爐內(nèi)溫度、氣氛的穩(wěn)定創(chuàng)造了好的條件；3. 4助燃風(fēng)壓力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，其總管壓力不因助燃風(fēng)用量的波動(dòng)而波動(dòng)，也為爐內(nèi)溫度、氣氛的穩(wěn)定創(chuàng)造了另一個(gè)好的條件；3. 5推車及爐車的循環(huán)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，既降低了勞動(dòng)強(qiáng)度又有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。4.可調(diào)性好爐內(nèi)助燃風(fēng)各支主管道及個(gè)燒嘴前、煤氣各支主管道及燒嘴前及排煙、急冷風(fēng)、余熱、終冷風(fēng)等所有外風(fēng)系統(tǒng)的各支管道及底鼓、底抽的主管道都裝有手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可方便調(diào)整各個(gè)系統(tǒng)，方便爐內(nèi)溫度制度、氣氛制度及壓力制度的調(diào)整。
5.熱強(qiáng)度高，產(chǎn)量高燃燒段爐底熱強(qiáng)度高達(dá)160KW/m2，是傳統(tǒng)車式爐的5_10倍。同時(shí)爐內(nèi)預(yù)熱段、冷卻段配置的各個(gè)系統(tǒng)工作能力也相應(yīng)提高。由于爐內(nèi)熱強(qiáng)度大，爐內(nèi)氣流速度高，加強(qiáng)了對(duì)流換熱，提高了坯體加熱速度，降低了產(chǎn)品燒成周期，爐內(nèi)的燒成周期可低至14小時(shí)，是傳統(tǒng)爐內(nèi)燒成周期的1/5 1/10，在每個(gè)爐車裝載量相同的前提下，產(chǎn)量可高達(dá)傳統(tǒng)車式爐的5 10倍。車式爐的操作一方面要滿足產(chǎn)品焙燒工藝對(duì)操作的要求，另一方面要滿足車式爐本身對(duì)操作的要求。最后應(yīng)說明的是顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種車式快速反應(yīng)爐，其特征在于所述車式快速反應(yīng)爐由爐體和爐車及車下冷卻系統(tǒng)構(gòu)成；所述爐體包括爐墻和爐頂及爐內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)，由預(yù)熱段、燃燒段和冷卻段構(gòu)成；所述預(yù)熱段設(shè)置有排煙系統(tǒng)，所述燃燒段設(shè)置有燃燒系統(tǒng)，所述冷卻段設(shè)置有冷卻系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的車式快速反應(yīng)爐，其特征在于所述爐墻結(jié)構(gòu)為內(nèi)壁為耐火磚，中間為輕質(zhì)隔熱磚和保溫性能優(yōu)良的硅酸鋁纖維，外層為紅磚；預(yù)熱段和冷卻段內(nèi)壁采用粘土磚，燃燒段采用高鋁磚；內(nèi)壁厚度115-230mm ；爐頂為平頂?shù)蹴斀Y(jié)構(gòu)，預(yù)熱段和冷卻段采用輕質(zhì)磚吊頂結(jié)構(gòu)，燃燒段采用高鋁磚吊頂結(jié)構(gòu)；
3.如權(quán)利要求2所述的車式快速反應(yīng)爐，其特征在于爐體中設(shè)有燒嘴的部分為燃燒段，燃燒段為1000°c到最高燃燒溫度段，燃燒段前后分別為預(yù)熱段和冷卻段；預(yù)熱段為自爐首至爐內(nèi)溫度1000°c段，最高溫度至出爐為冷卻段。
4.如權(quán)利要求3所述的車式快速反應(yīng)爐，其特征在于預(yù)熱段爐首設(shè)置兩道爐門，分別為外爐門和內(nèi)爐門；預(yù)熱段排煙系統(tǒng)包括排煙孔、支煙道、主煙道、排煙風(fēng)機(jī)和煙 ，排煙孔設(shè)在預(yù)熱帶兩側(cè)爐墻內(nèi)壁上、采用前密后稀的方式布置，排煙孔通過支煙道與主煙道相連， 所述支煙道上設(shè)有排煙分間，支煙道通過排煙分間連接主煙道，主煙道設(shè)置于爐頂上方，所述主煙道通過排煙風(fēng)機(jī)和煙@連接。
5.如權(quán)利要求4所述的車式快速反應(yīng)爐，其特征在于燃燒段設(shè)置有燃燒室和多個(gè)燒嘴，燒嘴間距2m，每個(gè)燒嘴均和燃燒室相連，每個(gè)燒嘴連接助燃風(fēng)支管和煤氣支管，每個(gè)助燃風(fēng)支管連接助燃風(fēng)主管道，每個(gè)煤氣支管連接煤氣主管道。
6.如權(quán)利要求5所述的車式快速反應(yīng)爐，其特征在于所述冷卻段由急冷段和終冷段兩部分構(gòu)成；急冷段設(shè)有多道急冷氣幕，急冷段后部終冷段前部設(shè)有熱風(fēng)抽出口，終冷段靠近車面處設(shè)有多道冷風(fēng)噴口，爐頂設(shè)有多道熱風(fēng)抽出口。
7.如權(quán)利要求6所述的車式快速反應(yīng)爐，其特征在于爐車由車架、車輪及耐火材料砌筑的襯磚所組成；兩車相連接的車架之間設(shè)置有密封，車架一端設(shè)一凹槽，內(nèi)填石棉繩，另一端凸出一鐵條，兩車相連接時(shí)，凸出鐵條壓入凹槽內(nèi)石棉繩內(nèi)，形成密封結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的車式快速反應(yīng)爐，其特征在于車式快速反應(yīng)爐爐首裝有推車機(jī)，所述推車機(jī)采用液壓式，由油泵站和油缸、導(dǎo)向滑車三部分組成。
9.如權(quán)利要求8所述的車式快速反應(yīng)爐，其特征在于車下冷卻系統(tǒng)由車下鼓風(fēng)機(jī)、車下抽風(fēng)機(jī)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車式快速反應(yīng)爐，所述車式快速反應(yīng)爐由爐體和爐車及車下冷卻系統(tǒng)構(gòu)成；所述爐體包括爐墻和爐頂及爐內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)，由預(yù)熱段、燃燒段和冷卻段構(gòu)成；所述預(yù)熱段設(shè)置有排煙系統(tǒng)，所述燃燒段設(shè)置有燃燒系統(tǒng)，所述冷卻段設(shè)置有冷卻系統(tǒng)。本發(fā)明為低品位鎳礦綜合利用開辟了新的節(jié)能、環(huán)保的途徑。將紅土鎳礦烘干粉碎后，加入煤基還原劑，配料混勻后，裝入車式快速反應(yīng)爐窯車容器，在車式快速反應(yīng)爐中進(jìn)行900-1350℃的還原焙燒。
文檔編號(hào)F27B9/02GK102305534SQ20111028534
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者王凱 申請(qǐng)人:王凱