CN200996787Y

CN200996787Y - 平四管五带烧结还原炉

Info

Publication number: CN200996787Y
Application number: CN 200620079565
Authority: CN
Inventors: 朱树伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2016-08-10

Abstract

本实用新型设计一种金属粉末冶炼工业非标设备，特别是关于一种平四管五带烧结还原炉，其特征是：炉体(1)内并接有炉管，炉体(1)一端通过矩形炉管连接件(2)与炉管进料密封装置连接，炉体(1)另一端通过矩形炉管连接件(2)与炉管出料装置连接，炉体(1)的上方一侧通过支架连接有氢回收装置，炉管进料密封装置与炉管出料装置的下方分别连接有炉管滚动轴架。它采取气缸推料、密封效果好；氢气提纯回收，循环使用、成本低；炉管减少焊缝、避免了膨胀鼓包，使用寿命长；炉腔内多块保温材料交错叠加，炉体温度均匀，降低了热量损耗。

Description

平四管五带烧结还原炉

技术领域

本实用新型属于金属粉末冶炼工业非标设备，特别是关于平四管五带烧结还原炉。

背景技术

在现有金属粉末冶炼、提取生产工艺中，是将金属盐化合物通过一定温度、时间、炉内气温控制，大部分以氢气、氨分解气体等还原气体作为还原剂，并在高温状态下使金属盐化合物还原为金属粉末的生产工艺流程。而平四管五带烧结还原炉设备是目前在国内金属粉末烧结还原用途较广泛的炉型。“平四管”系指炉内纵向设置水平单排四根炉管，“五带”系指炉体内部分别设置五个控制温度加热区，从而满足金属化合物制取金属粉末时所需各个不同生产工艺温度要求。由于传统生产设备制取所需产品环节能耗高，不能很好满足现在金属粉末制取科技生产发展工艺技术水平需求。目前存在以下几个方面的明显缺陷：

1、采用平四管烧结还原炉在金属粉末制取工艺中，所需大量氢气摩尔(mol)量是所需还原氧原子摩尔(mol)量的几倍。由于传统平四管烧结还原炉水平设置，横向炉管摆放结构尺寸较宽，在结构上传统炉型难以实现进料炉门密封，在进料端点燃所排大量氢气及水蒸气。这样大量氢气不能充分利用白白浪费，导致生产环节成本高、能耗大，造成工作环境温度过高，给操作者身心健康带来危害。

2、目前采用平四管、上下两排四管烧结还原炉，在进料端推送料舟均为机械螺旋推送器，推送炉管内料舟。由于炉管长度11米左右，内部料舟30多个，每个料舟盛物料后12Kg左右，假设料舟及炉管摩擦系数取0.6，那么每个炉管内所推送一次料舟，机械螺旋推送器推杆所承受反向推力12*0.6*30＝216Kg。由于频繁在炉管内推送料舟，机械传动零部件及螺旋副磨损极快，造成停炉维修频繁，维修待停炉时间长，使加热能耗高、损失较大。

3、四管炉主要部件一炉管长期工作在890～960℃五个控制温区范围内。单根炉管组焊原四条焊缝，由于炉管工作冷热区域差异较大，炉管升温、降温使炉管热胀冷缩变化较大，伸长变化量200mm左右。常规平四管炉炉管在900℃加热区与环境温度交接区引起炉管膨胀鼓包，焊接缝胀开或炉管上顶部在高温状态塌陷等缺陷，造成设备不能正常运转，导致经济损失严重。

4、平四管烧结还原炉加热装置---电阻丝为上下两层均匀分布加热，形成四炉管共用炉腔，虽然上下辐射加热均匀，1与4炉管两侧为承重炉腔砌体无加热辐射与2和3炉管差异温度20～30℃。控制温区各炉管温度差异，造成物料在高温反应状态下不一致，使产品质量出现明显差异。

发明内容

针对上述各种缺陷，本实用新型的目的是提供一种平四管五带烧结还原炉，它采取气缸推料、密封效果好；氢气提纯回收，循环使用、成本低；炉管减少焊缝、避免了膨胀鼓包，使用寿命长；炉腔内多块保温材料交错叠加，炉体温度均匀，降低了热量损耗。

本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案，设计一种平四管五带烧结还原炉，其特征是：炉体1内并接有炉管，炉体1一端通过矩形炉管连接件2与炉管进料密封装置连接，炉体1另一端通过矩形炉管连接件2与炉管出料装置连接，炉体1的上方一侧通过支架连接有氢回收装置，炉管进料密封装置与炉管出料装置的下方分别连接有炉管滚动轴架。

所述的炉管滚动轴架是长方形槽钢框架结构，它的炉管进、出料端底部有炉管滚动轴架：出料端滚动轴架14与进料端滚动轴架7；进料端滚动轴架7作为支撑件在整个炉管进料密封装置的底部，在进料端滚动轴架7上方四个角上分别连接有轴承，轴承与其上方的气缸滑动托架9滑动连接，推料气缸8固定在气缸滑动托架9上。

所述的炉管进料密封装置包括推料气缸8、进料端炉门密封机构10、炉门开启小气缸11、推料手动阀17、炉门开启手动阀18、密封垫19、送料台25、料舟26；在进料端滚动轴架7端面两侧分别并列固定有推料手动阀17和炉门开启手动阀18，在气缸滑动托架9上方固定连接有推料气缸8和送料台25，料舟26在送料台25上，推料气缸8上的推料杆与料舟26搭接，送料台25的另一侧连接有炉门密封机构10；在炉门开启手动阀18和推料手动阀17的左右两端连接有压缩空气管，推料手动阀17两端通过压缩空气管与推料气缸8前后连通，炉门开启手动阀18两端通过压缩空气管与炉门开启小气缸11前后连通；气缸滑动托架9与矩形炉管进料端6固定连接，矩形炉管进料端6上连接有进料端炉门密封机构10、炉门开启小气缸11，进料端炉门密封机构10、炉门开启小气缸11为连杆装置，在进料端炉门密封机构10上连接有密封垫19。

所述的氢气回收装置包括回氢净化管22、回氢防爆器5、回氢管21、水、气冷凝分离装置12、洗涤箱13、球阀28；氢气回收装置通过连接件固定连接在炉体1上，回氢净化管22一端与氢气净化源相连，另一端与回氢主回管线II相连，回氢主回管线II及回氢主回管线I自上而下贯通，在回氢主回管线II上连接有球阀28、回氢主回管线I上连接有回氢防爆器5，回氢主回管线I下方连接有水、气冷凝分离装置12，水、气冷凝分离装置12上的氢气净化管与洗涤箱13连通，洗涤箱13与回氢管21连通，回氢管21与矩形炉管进料端6连通，洗涤箱13的侧面连接有洗涤箱防爆装置27。

所述的炉管出料装置包括氢气管23、进氢汇流排24、矩形炉管出料端15、出料炉门装置16；氢气管23通过球阀28管路垂直连接有进氢汇流排24，进氢汇流排24横向管路连接有矩形炉管出料端15，矩形炉管出料端15的一端连接有机械手动开启出料炉门装置16，另一端与矩形炉管连接件2连接，在矩形炉管出料端15的下方滑动连接有出料端炉管滚动轴架14。

所述的炉体1的内腔为连接有保温砖、加热元器件的长方形空腔，在炉腔内设有两侧砌体，在两侧砌体之间有保温层，保温层是多块炉腔保温材料20交错叠加成3-5层的结构。

所述的炉管的上顶板是炉管弓形盖板3，下部是炉管槽形下底板4，炉管弓形盖板3连接在炉管槽形下底板4的上方，炉管槽形下底板4为一体结构。

本实用新型的特点是：

1、在进料端设计安装一套气动推料、密封装置。通过改变手动阀两极限位置，实现气动推舟、炉门密封。本结构设置气动管路及气动元气件，运行简单、密封效果佳、易于操作、使用寿命长。气缸进料推力均匀、速度快，易损配件容易更换及维修时间短；不用停炉待修、耗费成本低、节能降耗明显。

2、在平四管炉进料端与炉体之间加设氢气回收装置：将炉管内氢气在高温气氛与物料发生反应后的废气、部分残余氢气排出进入氢气回收装置中，经***净化提纯回收，进行循环使用，降低制取金属粉末生产过程成本；使单台炉氢气用量降低消耗58％。车间内部操作环境温度降低15～20℃。[改造前车间内部环境温度50～60℃]。

3、在炉体内各炉管上顶板为上弓弧形，下底及两侧直接折弯成形，为槽形下底板，使炉管在冷热交变状态下能够自由伸缩，消除由摩擦阻力带来炉管内应力鼓胀、胀开焊缝上顶塌陷等缺陷。

4、四炉管共用炉腔，炉膛两侧砌体砌制高强度保温砖，在两侧砌体之间采用导热率和热容量低，热稳定性和抗机械振动性能优良的耐火硅酸铝纤维制品做保温层，温材层采用多块保温材料交错叠加成3-5层结构，故使炉腔温度均匀、热量散失得到有效控制。

附图说明

下面结合实施例附图对本实用新型做进一步说明。

图1是平四管烧结还原炉实用新型整体构造示意图；

图2是炉管进料密封装置结构示意图；

图3是炉管进料密封装置俯视结构示意图；

图4是图1E-E剖视炉体内腔结构示意图；

图5是矩形炉管结构示意图。

图中：1、炉体；2、矩形炉管连接件；3、炉管弓形盖板；4、炉管糟形下底板；5、回氢防爆器；6、矩形炉管进料端；7、进料端滚动轴架；8、推料气缸；9、气缸滑动托架；10、进料端炉门密封机构；11、炉门开启小气缸；12、水、气冷凝分离装置；13、洗涤箱；14、出料端滚动轴架；15、矩形炉管出料端；16、出料炉门装置；17、推料手动阀；18、炉门开启手动阀；19、密封垫；20、炉腔保温材料；21、回氢管；22、回氢净化管；23、氢气管；24、进氢汇流排；25、送料台；26、料舟；27、洗涤箱防爆装置；28、球阀。

具体实施方式

实施例如图1所示，平四管五带烧结还原炉包括：炉体1、炉管进料密封装置、氢回收装置、炉管滚动轴架、炉管出料装置；炉体1内并接有炉管，炉管为四根平行的矩形炉管(如图4所示)，长方体炉体1一端通过矩形炉管连接件2与炉管进料密封装置连接，炉体1另一端通过矩形炉管连接件2与炉管出料装置连接，炉体1的上方及一侧通过支架连接有氢回收装置，炉管进料密封装置与炉管出料装置的下方分别连接有炉管滚动轴架。在进料端安装推料气缸托架单元体，与进料端炉管用螺栓连接，在气缸托架下设置炉管伸缩滚动支架。进、出料端炉管与主体炉管采用法兰连接。进料端炉门采用机械弹簧与气缸伸缩压紧炉门密封；出料端炉门密封采用机械手动炉门开启。新鲜氢气经净化装置进入出料端进氢汇流排分别通过流量计阀门进入各炉管，炉管氢气在高温气氛下与物料发生反应，产生的高压水蒸气并与多余氢气从进料端排气管排向氢气回收装置，经提纯、净化装置后进入炉体循环再生使用。

如图1所示，炉管滚动轴架为长方形槽钢框架结构，它包括进料端滚动轴架7、气缸滑动托架9；进料端滚动轴架7作为支撑件在整个炉管进料密封装置的底部，在进料端滚动轴架7上方四个角上分别连接有轴承，轴承与其上方的气缸滑动托架9滑动连接，推料气缸8固定在气缸滑动托架9上。为了使整个炉管在加热炉腔经膨胀变形自由伸缩，故在炉管进、出料端底部设置炉管滚动轴架(出料端滚动轴架14、进料端滚动轴架7)，保证整个炉管能够水平伸缩，避免出现卡舟现象。

如图2、图3所示，炉管进料密封装置包括推料气缸8、进料端炉门密封机构10、炉门开启小气缸11、推料手动阀17、炉门开启手动阀18、密封垫19、送料台25、料舟26；在进料端滚动轴架7端面两侧分别并列固定有推料手动阀17和炉门开启手动阀18，在进料端滚动轴架7端面上侧滑动连接有气缸滑动托架9，在气缸滑动托架9上方固定连接有推料气缸8和送料台25，料舟26放在送料台25上，推料气缸8上的推料杆与料舟26搭接，送料台25的另一侧连接有炉门密封机构10；在炉门开启手动阀18和推料手动阀17的左右两端连接有压缩空气管，推料手动阀17两端通过压缩空气管与推料气缸8前后连通，炉门开启手动阀18两端通过压缩空气管与炉门开启小气缸11前后连通；气缸滑动托架9与矩形炉管进料端6固定连接，矩形炉管进料端6上连接有炉门密封机构10、炉门开启小气缸11，炉门密封机构10、炉门开启小气缸11为连杆装置，在炉门密封机构10上连接有密封垫19。

炉管进料密封装置是通过压缩空气管将压缩空气压进推料气缸8，手动推料手动阀17、炉门开启手动阀18将压缩空气压进推料气缸8，炉门启闭机构(包括进料端炉门密封机构10、炉门开启小气缸11)工作，进料端炉门密封机构10向上旋转、炉门开启小气缸11回缩转动连接，打开炉门，推料气缸8伸长，将送料台25上的料舟26上的物料推向矩形炉管进料端6内部；手动推料手动阀17、炉门开启手动阀18，推料气缸8回缩，同时，炉门开启小气缸11伸长，炉门密封机构10向下旋转，将炉门密封机构10内的带有耐高温硅橡胶海绵密封垫19的密封板密封炉门，保证氢气能在整个炉管内与物料充分发生反应。

如图1所示，氢气回收装置包括回氢净化管22、回氢防爆器5、回氢管21、水、气冷凝分离装置12、洗涤箱13、球阀28；氢气回收装置通过连接件固定连接在炉体1上，回氢净化管22一端与氢气净化源相连，另一端与回氢主回管线II相连，回氢主回管线II及回氢主回管线I自上而下贯通，在回氢主回管线II上连接有球阀28、回氢主回管线I上连接有回氢防爆器5，回氢防爆器5起防爆作用，回氢主回管线I下方连接有水、气冷凝分离装置12，水、气冷凝分离装置12上的氢气净化管与洗涤箱13连通，洗涤箱13与回氢管21连通，回氢管21与矩形炉管进料端6连通，洗涤箱13的侧面连接有洗涤箱防爆装置27。炉管内多余氢气及部分水蒸气、氧化金属经过氢气回收装置经净化提纯后的氢气可回收再使用。

如图1所示，炉管出料装置包括氢气管23、进氢汇流排24、矩形炉管出料端15、出料炉门装置16；氢气管23通过球阀28管路垂直连接有进氢汇流排24，进氢汇流排24横向管路连接有矩形炉管出料端15，矩形炉管出料端15的一端连接有机械手动开启出料炉门装置16，另一端与矩形炉管连接件2连接，新鲜的氢气经回氢净化管净化装置、氢气管23进入矩形炉管出料端15，进氢汇流排24分别通过阀门进入各炉管参加反应。在矩形炉管出料端15的下方滑动连接有出料端炉管滚动轴架14。

如图4所示，炉体1的内腔为砌有保温砖、加热元器件的长方形空腔，在炉腔内设有两侧砌体，在两侧砌体之间采用导热率和热容量低，热稳定性和抗机械振动性能优良的耐火硅酸铝纤维制品做保温材料层，保温材料层采用多块炉腔保温材料20交错叠加成3-5层结构，故使炉腔温度均匀、热量散失得到有效控制。

如图5所示，本实用新型矩形炉管的焊接方面采用了两条焊缝焊接，在炉体内各炉管上顶板采用炉管弓形盖板3，改善了抗变形，塌陷的缺陷，炉管下部采用炉管槽形下底板4，即下底及两侧直接折弯成形，炉管弓形盖板3连接在炉管槽形下底板4的上方，炉管槽形下底板4为一体结构，这样可以减少焊接变形，降低能耗，节约焊接炉管的时间，提高了整体制作效率，保证炉管整体质量及精度。

本实用新型的工作原理：

如图2、图3所示，在进料端设置气动推料、炉门密封装置，将料舟26上盛满金属氧化物放置在送料台25上，操作炉门开启手动阀18，经连接接头与耐高温、高压管相接带动炉门开启小气缸11回缩变化，从而实现密封炉门开启状态；同时操作推料手动阀17使推料气缸发生伸长变化，使料舟26被推进矩形炉管进料端6炉管内，操作两阀推料手动阀17、炉门开启手动阀18极限位置，实现推料气缸、炉门密封在各作用下回缩、关闭。

如图1所示，矩形炉管进料端6与炉体1之间设置一套氢气回收装置。将参加反应后的残余氢气、大量水蒸气及少量金属物在高压气流作用下从炉体1废气排出管回氢管21排出，经过回氢管21管路，最后排向氢气洗涤箱13内。由于大量水蒸气和剩余氢气及少量金属物被排放到洗涤箱13内，洗涤箱13主箱体水位下降，这时可根据水位调节板和水位截止阀门来调节水位。防止箱内气压过大损坏洗涤箱13，特在箱体左侧设置洗涤箱防爆装置27。根据氢气物理性质，在洗涤箱13内水面会产生大量的水气泡，氢气和少量的水蒸气通过氢气净化出管进入水、气冷凝分离装置12；少量金属物在洗涤箱13内沉淀，待停炉后可从沉淀物排出口排出沉淀物。大量经过提纯、净化的氢气通过回氢防爆器5、回氢主回管线I、回氢主回管线II、回氢球阀28进入氢气净化装置。这样大量氢气与新鲜氢气混合再次从出料端进进入炉体重新利用。

在炉管进料端与出料端下方各设置炉管滚动轴架，炉管滚动轴架为长方形槽钢框架结构，长方形槽钢框架上方连接有轴承，轴承与气缸滑动托架9滑动连接，为了保证炉管在冷热交变环境中，抗高温、弯曲等特性，在进料端设置气缸滑动托架9一方面解决推料气缸放置问题，另一方面保证各炉管伸缩量不受影响。

在炉体1内炉管底部铺设碳化硅板，减少电阻丝直接辐射炉管，增强炉管的均匀受热性，减少二者的摩擦力，使炉管能在冷热交变环境下应力得以释放，自由伸缩。

四炉管共用炉体1内炉腔，加宽了炉膛内腔两侧砌体宽度，内腔宽度为2380-2580mm.采用导热率和热容量低，热稳定性和抗机械振动性能优良的耐火硅酸铝纤维制品做保温材层，温材层采用多块炉腔保温材料20交错叠加成3-5层结构，故使炉腔温度均匀、热量散失得到有效控制。

主炉管上顶板改为炉管弓形盖板3，下底及两侧直接折弯成形，形成炉管槽形下底板4，减少焊缝焊接点使炉管使用寿命延长。

Claims

1、平四管五带烧结还原炉，其特征是：炉体(1)内并接有炉管，炉体(1)一端通过矩形炉管连接件(2)与炉管进料密封装置连接，炉体(1)另一端通过矩形炉管连接件(2)与炉管出料装置连接，炉体(1)的上方一侧通过支架连接有氢回收装置，炉管进料密封装置与炉管出料装置的下方分别连接有炉管滚动轴架。

2、根据权利要求1所述的平四管五带烧结还原炉，其特征是：所述的炉管滚动轴架是长方形槽钢框架结构，它的炉管进、出料端底部有炉管滚动轴架，出料端有滚动轴架(14)，进料端有滚动轴架(7)，进料端滚动轴架(7)作为支撑件在整个炉管进料密封装置的底部，在进料端滚动轴架(7)上方四个角上分别连接有轴承，轴承与其上方的气缸滑动托架(9)滑动连接，推料气缸(8)固定在气缸滑动托架(9)上。

3、根据权利要求1所述的平四管五带烧结还原炉，其特征是：所述的炉管进料密封装置包括推料气缸(8)、进料端炉门密封机构(10)、炉门开启小气缸(11)、推料手动阀(17)、炉门开启手动阀(18)、密封垫(19)、送料台(25)、料舟(26)；在进料端滚动轴架(7)端面两侧分别并列固定有推料手动阀(17)和炉门开启手动阀(18)，在气缸滑动托架(9)上方固定连接有推料气缸(8)和送料台(25)，料舟(26)在送料台(25)上，推料气缸(8)上的推料杆与料舟(26)搭接，送料台(25)的另一侧连接有炉门密封机构(10)；在炉门开启手动阀(18)和推料手动阀(17)的左右两端连接有压缩空气管，推料手动阀(17)两端通过压缩空气管与推料气缸(8)前后连通，炉门开启手动阀(18)两端通过压缩空气管与炉门开启小气缸(11)前后连通；气缸滑动托架(9)与矩形炉管进料端(6)固定连接，矩形炉管进料端(6)上连接有炉门密封机构(10)、炉门开启小气缸(11)，炉门密封机构(10)、炉门开启小气缸(11)为连杆装置，在炉门密封机构(10)上连接有密封垫(19)。

4、根据权利要求1所述的平四管五带烧结还原炉，其特征是：所述的氢气回收装置包括回氢净化管(22)、回氢防爆器(5)、回氢管(21)、水、气冷凝分离装置(12)、洗涤箱(13)、球阀(28)；氢气回收装置通过连接件固定连接在炉体(1)上，回氢净化管(22)一端与氢气净化源相连，另一端与回氢主回管线II相连，回氢主回管线II及回氢主回管线I自上而下贯通，在回氢主回管线II上连接有球阀(28)、回氢主回管线I上连接有回氢防爆器(5)，回氢主回管线I下方连接有水、气冷凝分离装置(12)，水、气冷凝分离装置(12)上的氢气净化管与洗涤箱(13)连通，洗涤箱(13)与回氢管(21)连通，回氢管(21)与矩形炉管进料端(6)连通，洗涤箱(13)的侧面连接有洗涤箱防爆装置(27)。

5、根据权利要求1所述的平四管五带烧结还原炉，其特征是：所述的炉管出料装置包括氢气管(23)、进氢汇流排(24)、矩形炉管出料端(15)、出料炉门装置(16)；氢气管(23)通过球阀(28)管路垂直连接有进氢汇流排(24)，进氢汇流排(24)横向管路连接有矩形炉管出料端(15)，矩形炉管出料端(15)的一端连接有机械手动开启出料炉门装置(16)，另一端与矩形炉管连接件(2)连接，在矩形炉管出料端(15)的下方滑动连接有出料端炉管滚动轴架(14)。

6、根据权利要求1所述的平四管五带烧结还原炉，其特征是：所述的炉体(1)的内腔为连接有保温砖、加热元器件的长方形空腔，在炉腔内设有两侧砌体，在两侧砌体之间有保温层，保温层是多块炉腔保温材料(20)交错叠加成3-5层的结构。

7、根据权利要求1所述的平四管五带烧结还原炉，其特征是：所述的炉管的上顶板是炉管弓形盖板(3)，下部是炉管槽形下底板(4)，炉管弓形盖板3连接在炉管槽形下底板(4)的上方，炉管槽形下底板(4)为一体结构。