[实用新型]内热式半连续化生产金属镁、钙、锶的还原炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属还原设备，具体为内热式金属镁、钙、锶的还原设备。

背景技术

目前，工业化生产金属镁钙锶的还原工艺基本相同，还原过程中的主要设备即还原炉也大致相同。还原炉是用耐火材料砌筑而成的窑样卧式结构，直接建造在地面上，其中还原罐横向或竖向放置在还原炉内，炉体前后左右按照工艺要求布置烧嘴，燃料在炉内燃烧，热量通过还原罐传递到罐内的物料进行还原反应。当还原罐横向放置时，由于必须取出结晶罐并进行出渣和加料操作，就存在加料和出渣时间较长，操作工劳动强度大，燃料在此期间空耗而造成浪费等问题；当还原罐竖向放置时(如该申请人在专利号为200610012977.0的专利申请中所公开的还原设备)，可有效解决上述问题。

无论还原罐在还原炉内是横向放置还是竖向放置，就目前传统的窑样卧式还原炉结构而言，均存在以下几个方面的问题：

1.必须使用还原罐装料进行还原反应，还原罐长时间在还原炉内的高温氧化气氛中必然会大量消耗，由此而增加生产成本的问题始终是生产中的一大难题；

2.还原罐外充满加热介质，对其内的原料进行加热，属于外热式结构，考虑到还原罐中心的物料必须充分加热到需要的温度(1180-1220℃)，所以还原罐截面积不能太大，而还原罐的长度由于高温下容易变形的缺点也不能太长，这样还原罐的体积不能太大，导致一次装料量受到限制，由此而造成的生产效率低下问题；

3.相对还原炉本身的容积来说，其中装载的还原罐的容积是非常小的，而对于还原罐中的物料而言，有效的容积利用率就更小，这就造成炉内热量有相当一部分浪费在炉内的广阔空间和支撑还原罐等的耐火材料以及因变形而拔出的还原罐上。所以，目前还原炉的燃烧方式普遍存在热利用率低或者说燃料利用率低的问题；

4、还原罐与还原炉为独立式分体结构，当还原完成后，需要将还原罐盖打开并将结晶镁或钙或锶取出，同时将还原罐底内的废渣排出，才能再次装料并进行下一次还原反应，这样，整个生产过程是间歇式的，产量较小，劳动强度大，生产成本高；

5.还原炉建造占地面积大。

发明内容

本实用新型为了解决现有钙、镁、锶还原设备为外热式结构存在还原罐体积小、一次容量少以及还原罐与还原炉为独立式分体结构，造成出料不连续、劳动强度大、燃料利用率低、生产成本高、产量较小等问题，提供一种内热式半连续化生产金属镁、钙、锶的还原炉。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：内热式半连续化生产金属镁、钙、锶的还原炉，包括炉体，炉体上方设有加料斗，炉体内设有还原仓，还原仓上方设有与结晶器相连的真空抽气管，还原仓内横向贯穿设置有内加热管，相邻内加热管之间作为加料反应间隙，内加热管两端分别设有蓄热室，蓄热室内填充有与助燃风管连通的蓄热体，蓄热体内插入与燃料连接的燃料芯管，蓄热体内还贯穿设有点火孔，内加热管中间段为燃烧腔。所述还原仓内的内加热管数量可根据炉体体积及还原温度确定，所适合的燃料可为焦炉煤气、发生炉煤气、天然气、油料等燃料；所述蓄热体可采用蜂窝状陶瓷蓄热体或蓄热小球等现有公知材料。

采用本实用新型的结构设计，炉体为竖向结构，燃料与助燃空气混合后在内加热管内燃烧，产生热量，内加热管中的燃烧过程是按照蓄热式空气预热的方式进行燃料和烟气定期交换来完成，燃料与通过蓄热体的助燃空气混合后在内加热管中燃烧，燃烧火焰在内加热管的中间段(燃烧腔)定期换向，实现高温空气燃烧过程，并保证管内温度均匀，从而保证传递到管外物料的温度均匀，在此过程中，内加热管两端不断的交替作为燃料点火端和烟气排放端，而原料经加料斗并依靠自身重力落入还原仓内的相邻内加热管间隙，形成了内加热管管内为加热介质、管外为被加热原料的内热式结构，不仅可以使原料受热均匀，反应完全，而且炉体的体积可根据生产规模相应放大，只需确定好内加热管的数量及炉体高度即可，大大提高了生产效率，提高了燃料利用率，并大幅度降低了生产成本，同时也大大减少了还原炉的建设面积。如上所述本实用新型采用的助燃风管包围燃料管的结构形式，提高了燃料的燃烧效果，而且在内加热管两端增加蓄热室，当内加热管一端作为燃料点火端，另一端作为烟气排放端时，位于烟气排放端的蓄热体充分吸收烟气中的热量，以便下次作为点火端时，先将助燃风预热至一定温度后再与燃气混合燃烧，这样，可大大减少能耗，提高燃料利用率。