一种镁熔坨余热直接预热物料工艺及装置制造方法
【专利摘要】本发明属于以菱镁矿为原料熔炼电熔镁砂【技术领域】，特别涉及一种镁熔坨余热直接预热物料工艺及装置，所述装置并行设有两个散热通道以及设置在两个散热通道之间的一个预热通道，将熔炼完成的高温镁熔坨送入散热通道内进行冷却，高温镁熔坨结晶冷却凝固放热，结晶完成后进入脱壳室内进行脱壳后，再重新回到窑体内，散热通道内的热风通过夹层墙体孔排出到预热通道，将物料预热到300～400℃。
【专利说明】一种镁熔坨余热直接预热物料工艺及装置
【技术领域】
[0001]本发明属于以菱镁矿为原料熔炼电熔镁砂【技术领域】，特别涉及一种镁熔坨余热直接预热物料工艺及装置。
【背景技术】
[0002]在以菱镁矿为原料熔炼电熔镁砂时，其产品镁熔坨在结晶过程中中心温度高达2800 V，外层砂皮表面温度也在600°C以上。由于镁熔坨体积大，外层砂皮导热系数小，导致对镁熔坨的取热非常困难，镁熔坨余热资源的回收利用已经成为一个较大的难题。
[0003]目前，电熔镁砂行业的余热回收利用手段多集中于通过换热器与中间介质的方式将留存在镁熔坨内部的热量回收回来，再将中间介质所含热量用于其它生产或生活之中。这种工艺路线的换热全部采用换热器来实现，但由于换热器本身存在换热效率不高的问题，致使热能利用不够充分。另外，一般情况下需要两组或者两组以上的换热系统，所采用的设备比较复杂，且对设备密封、保温等性能要求也比较高。同时，不论中间介质所含的热量是以蒸汽的形式存在还是热风的形式存在，将其用来发电或者预热物料，都需要利用后续的单独设备加以实现。所以采用中间换热器和中间介质的方式换热存在着效果不佳、系统复杂、初始投资较高等问题。
[0004]电熔镁行业的余热回收方法还有一种就是采用钢铁行业的干熄焦技术，将镁熔坨在高温状态下破碎，采用干熄法获得高温气体。这种方法原理上可行，且在钢铁行业效果良好。但是，采用该方法需要一组完整的干熄装置，欲对回收的高温热风进行利用仍然必须在后续工序中设立如物料预热塔、余热锅炉等单独的热能回收利用设备。再者，由于镁熔坨冷却结晶工艺较复杂，目前还不能有效确定其最佳破碎时间，破碎过早会造成产品品质下降，严重影响经济效益，破碎过晚，镁熔坨内部温度相对较低，不能满足工艺要求且浪费大量余能。所以此方法的实际应用还有待于进一步研究和评估。
【发明内容】
[0005]为了克服电熔镁砂行业余热回收中存在的换热效果不佳、系统复杂、初期投资较高等缺点，本发明提出了一种车载逆流式镁熔坨余热直接预热物料装置及工艺。根据本发明可以在不需要换热器和中间介质的条件下将镁熔坨的热量直接传递给物料，解决了以往使用各装置换热效果不佳、系统复杂的问题。本发明不需要物料预热塔、余热锅炉等后续带有回收功能的设备，系统简洁、初投资较小，减少了管路的布置及相应的能量损失，利用本装置可以得到500°C以上的热风，可将物料预热到300?400°C左右。
[0006]根据本发明，一种镁熔坨余热直接预热物料装置主要由窑头炉门、窑头物料门、窑体、侧门、窑尾炉门、窑尾物料门、引风机和夹层墙组成，其中，窑体包括窑头和窑尾，在窑头处对称地设置有两个窑头炉门，窑头物料门设置在两个窑头炉门之间，窑体内沿长度方向并行地设置有两个散热通道以及设置在两个散热通道之间的一个预热通道，两个散热通道正下方的地面上铺设有窑车轨道，窑尾处对称地设置有两个窑尾炉门，窑尾物料门设置在两个窑尾炉门之间，在窑体的沿着其长度方向的两侧的中间位置对称地设置有两个侧门，每个侧门的外侧各设有一个镁熔坨的脱壳室，散热通道和预热通道之间通过夹层墙相互分开，同样在预热通道正下方的地面上铺设有装载料筐的料车轨道，在窑体的沿其长度方向的两侧的靠近窑尾处对称地开有吸气孔，在靠近窑头处的夹层墙上开有夹层墙体孔，引风机一侧管道与预热通道靠近窑尾部位底部的排气口相连，另一侧的管道与外界环境相连接。
[0007]根据本发明的一种余热直接预热物料工艺包括以下操作:将经过三相电弧炉熔炼生产得到的未脱壳镁熔坨通过窑车经窑头炉门送入散热通道，未脱壳镁熔坨沿散热通道底部的窑车轨道向窑尾移动，当窑车和未脱壳镁熔坨到达侧门处时，将侧门开启，将已结晶完全的未脱壳镁熔坨送入脱壳室内进行脱壳，将经脱壳后的脱壳镁熔坨重新送回散热通道并继续向窑尾方向运动，到达窑尾炉门后将脱壳镁熔坨移出，在进行破碎、筛选等后续工序；将经加工后已被破碎的物料装入料筐中，物料的孔隙率为0.3?0.4，将料筐经窑尾物料门送入预热通道，将料筐沿料筐的轨道向窑头方向移动，最后经窑头物料门被移出；冷空气经吸气孔从窑尾处进入散热通道向窑头方向流动，经与镁熔坨的表面进行对流换热后温度逐步升高，在窑头处经夹层墙体孔流入预热通道，并由窑头流动到窑尾，将其能量传递给物料后降温，最后经引风机排出，窑内空气的流速为2.5?3.5m/s。
[0008]根据本发明的一方面，每12h将两个镁熔坨对称地送入两个散热通道，每6小时将一个装满物料的料筐送入预热区域，镁熔坨与物料在窑内滞留时间均为84h，窑长为22.4m。
[0009]本发明的优点在于:
[0010](I)物料预热与镁熔坨余热回收一体化，夹层墙体把镁熔坨散热区域与物料预热区域相隔开，系统结构简单；
[0011](2)物料由料筐运送，便于运输和调整，物料实现双面预热，预热效果好，温度均匀。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面结合附图对本发明进行进一步说明。
[0013]图1是本发明的工艺技术设备的平面布置图。
[0014]图2是夹层式隧道余热回收窑结构主视图。
[0015]图3是沿图1的A-A线截取的夹层式隧道余热回收窑结构的剖视图。
[0016]图4是夹层式隧道余热回收窑夹层墙结构图。
[0017]附图中:1.三相电弧炉，2.窑头炉门，3.窑头物料门，4.窑体，5.脱壳室，6.未脱壳镁熔坨，7.侧门，8.脱壳镁熔坨，9.窑尾炉门，10.窑尾物料门，11.菱镁矿，12.引风机，13.夹层墙，14.窑车轨道，15.夹层墙体孔，16.窑车车轮，17.窑车车体，18.排气口，19.料筐，20.窑车支架，21.窑车横梁。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明进行进一步说明。
[0019]如图1至图4所示，根据本发明的一种镁熔坨余热直接预热物料装置主要由窑头炉门2、窑头物料门3、窑体4、侧门7、窑尾炉门9、窑尾物料门10、引风机12和夹层墙13组成，其中，窑体4包括窑头和窑尾，在窑头处对称地设置有两个窑头炉门2，窑头物料门3设置在两个窑头炉门2之间，窑体4内沿长度方向并行地设置有两个散热通道以及设置在两个散热通道之间的一个预热通道，两个散热通道正下方的地面上铺设有窑车轨道14，窑尾处对称地设置有两个窑尾炉门9，窑尾物料门10设置在两个窑尾炉门9之间，在窑体4的沿着其长度方向的两侧的中间位置对称地设置有两个侧门7，每个侧门7的外侧各设有一个镁熔坨的脱壳室5，散热通道和预热通道之间通过夹层墙13相互分开，同样在预热通道正下方的地面上铺设有装载料筐的料车轨道，在窑体4的沿其长度方向的两侧的靠近窑尾处对称地开有吸气孔，在靠近窑头处的夹层墙13上开有夹层墙体孔15，引风机12 —侧管道与预热通道靠近窑尾部位底部的排气口相连，另一侧的管道与外界环境相连接。
[0020]菱镁矿11破碎后装入料筐19，料筐19经过窑尾物料门10后进入预热通道，随着生产的进行，经窑头物料门3移出，卸料后直接将菱镁矿11送入三相电弧炉I中进行熔炼。熔炼后的未脱壳镁熔坨6通过窑车17经过窑头炉门2进入窑体4的散热通道，通过辐射将能量传给夹层墙13和料筐19，通过对流将能量传给窑内空气。当未脱壳镁熔坨6内部完成洁净凝固后，打开侧门7，未脱壳镁熔坨6沿窑车轨道14进入脱壳室5，完成脱壳后再回到窑内。最后经窑尾炉门9移出，进行破碎、分选。冷空气在引风机12的作用下，由吸气孔18吸入，沿散热通道由窑尾运动到窑头，在经过夹层墙体孔15时进入预热通道，最后经引风机12排出。
[0021]窑车包括窑车轨道14、窑车车轮16、窑车车体17、连接窑车车轮16的窑车横梁21和支撑窑车车体17的窑车支架20。
[0022]进入到散热通道的镁熔坨的表面温度很高，既可以与空气实现对流换热，还可以与夹层墙和物料实现辐射换热。
[0023]使用上述装置，其操作方法如下:将经过三相电弧炉I熔炼生产得到的镁熔坨6通过窑车经过窑头炉门2送入散热通道，未脱壳镁熔坨6沿散热通道底部的窑车轨道14向窑尾移动，当窑车和未脱壳镁熔坨6到达侧门7处时，将侧门7打开，将未脱壳的镁熔坨6沿轨道14进入脱壳室5，完成脱壳后再重新送回散热通道并继续向窑尾方向运动，到达窑尾炉门9后将脱壳镁熔坨8移出，进行破碎、分选；将破碎后的物料(例如，菱镁矿11)装入料筐18，物料的孔隙率为0.3?0.4，将料筐经窑尾物料门10后送入预热通道，将料筐沿料筐的轨道向窑头方向移动，被加热后经窑头物料门3移出；冷空气在引风机12的作用下，由吸气孔18吸入，在散热通道上由窑尾运动到窑头，在经过夹层墙体孔20进入预热通道，并由窑头流动到窑尾，最后经引风机12排出，窑内空气的流速为2.5?3.5m/s。
[0024]上述操作无固定的执行顺序，例如，可同时执行镁熔坨的散热、物料的加热和通冷空气，也可不同时执行。
[0025]破碎后的物料尺寸可为1cm左右。在预热通道中预热的物料可直接送入三相电弧炉I中进行熔炼。
[0026]每12小时可将两个镁熔坨对称地送入两个散热通道，每6小时可将一个装满物料的料筐送入预热区域，镁熔坨与物料在窑内滞留时间均为84h，窑长为22.4m。
[0027]使用本发明的装置，最后可将物料预热到320°C左右。
【权利要求】
1.一种镁熔坨余热直接预热物料装置，其特征在于，所述装置主要由窑头炉门、窑头物料门、窑体、侧门、窑尾炉门、窑尾物料门、引风机和夹层墙组成，其中，窑体包括窑头和窑尾，在窑头处对称地设置有两个窑头炉门，窑头物料门设置在两个窑头炉门之间，窑体内沿长度方向并行地设置有两个散热通道以及设置在两个散热通道之间的一个预热通道，两个散热通道正下方的地面上铺设有窑车轨道，在窑尾处对称地设置有两个窑尾炉门，窑尾物料门设置在两个窑尾炉门之间，在窑体的沿着其长度方向的两侧的中间位置对称地设置有两个侧门，每个侧门的外侧各设有一个镁熔坨的脱壳室，散热通道和预热通道之间通过夹层墙相互分开，同样在预热通道正下方的地面上铺设有装载料筐的料车轨道，在窑体的沿其长度方向的两侧的靠近窑尾处对称地开有吸气孔，在靠近窑头处的夹层墙上开有夹层墙体孔，引风机的一侧的管道与预热通道靠近窑尾部位底部的排气口相连，引风机的另一侧的管道与外界环境相连接。
2.一种利用如权利要求1所述的镁熔坨余热直接预热物料装置的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下操作: 将经过三相电弧炉熔炼生产得到的未脱壳的镁熔坨通过窑车经窑头炉门送入散热通道，未脱壳镁熔坨沿散热通道底部的窑车轨道向窑尾移动，当窑车和未脱壳镁熔坨到达侧门处时，将侧门开启，将已结晶完全的未脱壳镁熔坨送入脱壳室内进行脱壳，将经脱壳后的脱壳镁熔坨重新送回散热通道并继续向窑尾方向运动，到达窑尾炉门后将脱壳镁熔坨移出，再进行破碎、筛选等后续工序； 将经加工后已被破碎的物料装入料筐中，物料的孔隙率为30%?40%，将料筐经窑尾物料门送入预热通道，将料筐沿料筐的轨道向窑头方向移动，最后经窑头物料门被移出； 冷空气经吸气孔从窑尾处进入散热通道向窑头方向流动，经与镁熔坨的表面进行对流换热后温度逐步升高，在窑头处经夹层墙体孔流入预热通道，并由窑头流动到窑尾，将其能量传递给物料后降温，最后经引风机排出，窑内空气的流速为2.5?3.5m/s。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，每12小时将两个镁熔坨对称地送入两个散热通道，每6小时将一个装满物料的料筐送入预热区域，镁熔坨与物料在窑内滞留时间均为84小时，窑长为22.4m。
【文档编号】F27D13/00GK104236315SQ201410436588
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】张卫军, 伊智, 杨强大, 池中源, 刘竹昕, 高秀平, 司鹏, 崔俊峰, 林宇, 崔薇薇 申请人:东北大学, 沈阳东大工业炉有限公司, 营口东吉科技（集团）有限公司