专利名称：节能型氧化锌窑炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化锌制备装置，尤其涉及一种节能型氧化锌窑炉。
背景技术：
氧化锌窑炉是一种常用的氧化锌制备装置。图1中示出了这种氧化锌窑炉。该 氧化锌窑炉包括氧化室1’，氧化室空气进口 2’，炉膛3’，内坩埚(蒸发锅)4’，外坩埚(熔 锌锅)5’，烟道入口 6’，燃烧腔7’，烟道8’，二次空气通道9’，以及自然引风式扩散燃烧器 10’。其中二次空气依靠渗透进入炉膛3’，且二次空气量依靠手动调节风口大小来控制。图 2中示出了图1中的燃烧器10’的示意图，燃烧器10’中，燃气管道出口处开孔，依靠燃气压 力吸入一次空气即该燃烧器10’包括燃气入口 11’，一次空气入口 12’，燃气-空气混合物 出口 13，。传统氧化锌窑炉基本上都是自然引风式扩散燃烧方式，其采用比较简易的燃烧 器，也没有自动控制装置，燃气管道出口处开孔混入一次空气，二次空气依靠二次空气通道 渗透进入炉膛，人工调节风口控制二次空气风量，导致过剩空气系数α (燃料燃烧过程中， 实际供给的空气量V与理论空气需要量Vtl之比称为过剩空气系数a，S卩α = V/V0)较大， 一般α >2. 5，从而烟气带走的热量很大，能源浪费比较严重。而且，传统氧化锌窑炉的竖井状的燃烧腔燃烧空间小，部分预混空气与二次空气 混合的不均勻，导致燃气在炉膛内继续燃烧，对炉顶和内坩埚烧损较大。此外，传统氧化锌窑炉的炉温由手动燃气阀开度控制，调节滞后；其也没有燃烧安 全控制系统，手动点火，容易产生爆燃。
发明内容
为解决现有技术中的技术问题的至少一个方面，提出本发明。根据本发明的一个方面，提出了一种氧化锌窑炉，其包括设置在窑炉上部的氧化 室；设置在氧化室下方的炉膛；设置在炉膛下方并且与炉膛相通的燃烧腔；设置在燃烧腔 下方的燃烧器；与炉膛相通的烟道；设置在烟道中的熔锌锅，以及设置在炉膛中的蒸发锅， 包括延伸到氧化室的挥发通道，其中在熔锌锅中受热熔化的锌经由导流管流入到蒸发锅 中，且在蒸发锅中被进一步加热的熔化的锌挥发并经由所述挥发通道进入氧化室，在氧化 室中的挥发的锌被氧化而生成氧化锌；且所述燃烧器为完全预混式燃烧器。可选地，所述燃烧腔形成为从燃烧器向炉膛逐渐扩大的扩口形状。进一步地，所述 氧化锌窑炉包括多个蒸发锅和多个对应的熔锌锅，其中所述多个蒸发锅沿所述燃烧腔到炉 膛的开口布置。进一步地，炉膛包括炉墙，所述多个熔锌锅沿所述炉墙在炉膛外布置，且所 述多个蒸发锅沿炉墙在炉膛内等距离间隔开布置。可选地，氧化锌窑炉还包括空气预热器，设置在氧化锌窑炉本体之外的烟道中， 用于预热供给到燃烧器的空气；和风机，由风机加压的空气通过所述空气预热器后供给到 燃烧器。进一步地，向燃烧器供给燃气的燃气通道上设置有空气-燃料比例调节阀，所述空气-燃料比例调节阀包括阀门和阀开度控制装置，从空气预热器出来的空气通道上设置有 与该空气通道流体连通的压力连通管，其中所述压力连通管与所述控制装置压力连通，且 所述控制装置根据来自压力连通管的压力反馈控制所述阀门的开度以保持预定的过剩空 气系数。 有利地，从空气预热器出来的空气通道上设置有空气蝶阀；炉膛内设置有用于测 量炉膛内温度的测温装置，基于测得的炉膛内温度改变所述空气蝶阀的开度。
有利地，所述燃烧器上设置有火焰监测元件。所述燃烧器上还可设置有点火变压 器和点火电极。通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易 见，并可帮助对本发明有全面的理解。
图1为现有技术中氧化锌窑炉的结构示意图；图2为图1中使用的燃烧器的结构示意图；图3为根据本发明的一个实施例的氧化锌窑炉的结构示意图；图4为根据本发明的一个实施例的管道系统示意图；以及图5为根据本发明的一个实施例的氧化锌窑炉的燃气、空气系统的示意图。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明 书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的 说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。为了清楚地表述和理解本发明，下面对本文中的技术术语给出解释和说明。过剩空气系数燃料燃烧过程中，实际供给的空气量V与理论空气需要量Vtl之比称为过剩空气系 数 α，即 α = V/V。。一次空气系数燃烧时预先混入的那部分助燃空气量与理论空气量之比称为一次空气系数α ‘， 即 α ‘ =V /Vo。完全预混式燃烧燃气和空气在着火前预先混合均勻(α = α ‘彡1)，在燃烧区内瞬间燃烧的方式 称为完全预混式燃烧，又称无焰燃烧。完全预混式燃烧器按照完全预混燃烧方法设计的燃烧器称为完全预混式燃烧器。在燃烧之前燃气与 空气实现全部预混，即α = α ‘彡1。自然引风式扩散燃烧依靠自然抽力供给助燃空气，且供给的燃气和空气不预先混合，一次空气系数 α ‘ = 0。自然引风式扩散燃烧器
按照自然引风式扩散燃烧方式设计的燃烧器称为自然引风式扩散燃烧器，扩散式 燃烧器的一次空气系数α ‘ =0，助燃空气依靠自然抽力供给。如图3中所示，根据本发明的一个实施例的氧化锌窑炉100包括设置在窑炉上部 的氧化室1 ；设置在氧化室下方的炉膛3 ；设置在炉膛3下方并且与炉膛相通的燃烧腔7 ；设 置在燃烧腔7下方的燃烧器8 ；与炉膛3相通的烟道6 ；设置在烟道6中的熔锌锅5，以及设 置在炉膛3中的蒸发锅4，其包括延伸到氧化室1的挥发通道41，其中在熔锌锅5中受热 熔化的锌经由导流管51流入到蒸发锅4中，且在蒸发锅4中被进一步加热的熔化的锌挥发 并经由挥发通道41进入氧化室1，在氧化室1中的挥发的锌被氧化而生成氧化锌；且燃烧 器8为完全预混式燃烧器。如上所述，按照完全预混燃烧方法设计的燃烧器称为完全预混式燃烧器，这样，在 燃烧之前燃气与空气实现全部预混。因此，在根据本发明的氧化锌窑炉中，不存在向炉膛中 通入二次空气的情形，这也体现在附图3中。全预混燃烧器使得燃气和空气预先混合，在燃 烧腔7内实现完全燃烧，这样，炉膛3内辐射传热增强，温度均勻，减少了烟气对窑炉的烧损率。如图3中所示，燃烧腔7形成为从燃烧器8向炉膛3逐渐扩大的扩口形状。燃烧腔 由现有技术中的竖井状改为扩口型，可以改善氧化锌窑炉100内气流流动，增强换热效果， 这有助于烟气在炉膛中均勻传热，从而有效减轻了对炉顶和坩埚的烧损程度。图3中的箭头A示出了物料锌的流程。锌块加入熔锌锅5内，受热熔化，经导流管 51进入蒸发锅4，在蒸发锅4内经高温烟气加热后挥发至氧化室1内，和进入氧化室1的空 气反应后生成氧化锌。该氧化锌窑炉100可以包括多个蒸发锅4和多个对应的熔锌锅5，其中多个蒸发锅 4沿燃烧腔7到炉膛3的开口布置。如图3中所示，炉膛3包括炉墙31，多个熔锌锅5沿炉 墙31在炉膛3外布置，且多个蒸发锅4沿炉墙31在炉膛3内等距离间隔开布置。烟气从蒸发锅4之间的间隙通过后加热熔锌锅5，然后烟气通过烟道入口通过烟 道6排出。图3中的箭头B和B’示出了烟气的流动。尽管没有示出，但是，图3中的两侧 烟道可以在窑炉100背面汇总至总烟道。如图4中所示，氧化锌窑炉100还可包括空气预热器50，其设置在氧化锌窑炉本 体之外的烟道中(例如，设置在总烟道中)，用于预热供给到燃烧器8的空气；和风机60，由 风机60加压的空气通过空气预热器50后供给到燃烧器8。使用空气预热器50可以回收利 用烟气余热，有效地节省燃料。如图5中所示，向燃烧器8供给燃气的燃气通道上设置有空气-燃料比例调节阀 70,空气-燃料比例调节阀70包括阀门和阀开度控制装置，从空气预热器50出来的空气通 道上设置有与该空气通道流体连通的压力连通管20，其中压力连通管20与阀开度控制装 置压力连通，且阀开度控制装置根据来自压力连通管20的压力反馈控制所述阀门的开度 以保持预定的过剩空气系数。如图5中所示，燃烧器8上设置有火焰监测元件81。燃烧器 上还可设置有点火变压器82和点火电极83。根据本发明的氧化锌窑炉100可以实现自动 点火、火焰监测、空燃比调节等自动控制技术，在完全燃烧的前提下，这可尽可能减少过剩 空气量，提高窑炉热效率，而且，这可以减少安全事故的发生。从空气预热器50出来的空气通道上设置有空气蝶阀51 ；炉膛3内设置有用于测
6量炉膛内温度的测温装置，例如温度计或热电偶，基于测得的炉膛内温度改变空气蝶阀51 的开度。空气蝶阀51与测温装置可以与空气-燃料比例调节阀70结合使用，也可以单独 使用。通过配置温度控制模块，可以根据工艺要求自动调节燃气及助燃空气量，精确控制炉 温，响应及时。采用燃烧自动控制系统，过剩空气系数得到有效控制(一般< 1.5)，烟气量明显 减少。下面以图5为例具体说明根据本发明的一个实施例的氧化锌窑炉的燃气、空气系统。燃气通道在燃气流动方向上依次设置有手动截止阀11，减压阀12，压力表13，高 压开关14，低压开关15，安全阀16，操作阀17，空气-燃料比例调节阀70，手动调节阀18 ； 空气通道在空气流动方向上依次设置有风机60，空气预热器50，手动调节阀19，风压开关 21，空气蝶阀51以及控制其的电机22 ；完全预混式燃烧器8上设置有火焰监测元件81，点 火变压器82和点火电极83。空气-燃料比例调节阀70的阀开度控制装置通过压力连通管20与空气通道连 通，根据空气通道的压力反馈，阀开度控制装置控制空气-燃料比例调节阀70的阀门的开 度，从而实现燃气空气的等比例调节，保持过剩空气系数的恒定。过剩空气系数的大小可通 过空气-燃料比例调节阀70上的旋钮螺丝调节。炉膛3中可装设热电偶，测量的信号通过 控制柜中的转换模块显示温度，手动设置温度大小，信号反馈至伺服电机22以改变空气蝶 阀51的开度。空气-燃料比例调节阀70可再根据测量的空气压力信号改变燃气的流量， 调节炉膛温度并保持恒定的过剩空气系数。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由 所附权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种氧化锌窑炉，包括 设置在窑炉上部的氧化室； 设置在氧化室下方的炉膛；设置在炉膛下方并且与炉膛相通的燃烧腔； 设置在燃烧腔下方的燃烧器； 与炉膛相通的烟道； 设置在烟道中的熔锌锅，以及设置在炉膛中的蒸发锅，包括延伸到氧化室的挥发通道， 其中在熔锌锅中受热熔化的锌经由导流管流入到蒸发锅中，且在蒸发锅中被进一步加热的 熔化的锌挥发并经由所述挥发通道进入氧化室，在氧化室中的挥发的锌被氧化而生成氧化 锌；且所述燃烧器为完全预混式燃烧器。
2.根据权利要求1所述的氧化锌窑炉，其中所述燃烧腔形成为从燃烧器向炉膛逐渐扩大的扩口形状。
3.根据权利要求2所述的氧化锌窑炉，其中所述氧化锌窑炉包括多个蒸发锅和多个对应的熔锌锅，其中所述多个蒸发锅沿所述燃 烧腔到炉膛的开口布置。
4.根据权利要求3所述的氧化锌窑炉，其中炉膛包括炉墙，所述多个熔锌锅沿所述炉墙在炉膛外布置，且所述多个蒸发锅沿炉墙 在炉膛内等距离间隔开布置。
5.根据权利要求1所述的氧化锌窑炉，还包括空气预热器，设置在氧化锌窑炉本体之外的烟道中，用于预热供给到燃烧器的空气；和 风机，由风机加压的空气通过所述空气预热器后供给到燃烧器。
6.根据权利要求5所述的氧化锌窑炉，其中向燃烧器供给燃气的燃气通道上设置有空气-燃料比例调节阀，所述空气-燃料比例 调节阀包括阀门和阀开度控制装置，从空气预热器出来的空气通道上设置有与该空气通道流体连通的压力连通管， 其中所述压力连通管与所述阀开度控制装置压力连通，且所述阀开度控制装置根据来自压 力连通管的压力反馈控制所述阀门的开度以保持预定的过剩空气系数。
7.根据权利要求6所述的氧化锌窑炉，其中 从空气预热器出来的空气通道上设置有空气蝶阀；炉膛内设置有用于测量炉膛内温度的测温装置，基于测得的炉膛内温度改变所述空气 蝶阀的开度。
8.根据权利要求1所述的氧化锌窑炉，其中 从空气预热器出来的空气通道上设置有空气蝶阀；炉膛内设置有用于测量炉膛内温度的测温装置，基于测得的炉膛内温度改变所述空气 蝶阀的开度。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的氧化锌窑炉，其中 所述燃烧器上设置有火焰监测元件。
10.根据权利要求9所述的氧化锌窑炉，其中 所述燃烧器上还设置有点火变压器和点火电极。
全文摘要
本发明涉及一种氧化锌窑炉，包括设置在窑炉上部的氧化室；设置在氧化室下方的炉膛；设置在炉膛下方并且与炉膛相通的燃烧腔；设置在燃烧腔下方的燃烧器；与炉膛相通的烟道；设置在烟道中的熔锌锅，以及设置在炉膛中的蒸发锅，包括延伸到氧化室的挥发通道，其中在熔锌锅中受热熔化的锌经由导流管流入到蒸发锅中，且在蒸发锅中被进一步加热的熔化的锌挥发并经由所述挥发通道进入氧化室，在氧化室中的挥发的锌被氧化而生成氧化锌；且所述燃烧器为完全预混式燃烧器。
文档编号C01G9/03GK102092775SQ20101060048
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者丁哲波, 吴竺, 姚钰锋, 张冬霞 申请人:上海新奥能源科技有限公司