[发明专利]大型固体电熔镁熔坨余热潜能开发利用的方法及设备

说明书

技术领域：本发明涉及电熔镁生产过程中的大型固体熔坨余热潜能开发利用的方法与设备研制。

背景技术：《国家中长期科学和技术发展规划纲要》指出节能降耗是重点领域的优先主题，实施节能降耗工程有利于经济和社会又好又快发展。

我国菱镁矿资源相当丰富，镁质材料生产占世界第一位，可是生产电熔镁的设备与工艺仍是原始落后状态，仍然为敞口熔炼，人工生产，自动化水平较低，熔炼后的高温熔坨全是自然散热7天以上，这样将大量的热能白白浪费掉了，又造成环境严重污染，导致能源和资源利用率很低。因此电熔镁生产中节能减排势在必行。目前每生产一吨电熔镁砂，需要耗电3000度左右，耗电量占据总成本的60％以上，大量的电耗已经给电熔镁产业发展造成了严重影响，同时由于电耗成本太大，使利润空间太小。因此电熔镁产业的节能是人们十分重视的研究课题，我们通过实地测量和计算发现了电熔镁熔坨潜藏着巨大的余热。而这些余热的利用研究在国内外仍是一项空白。

发明内容：

发明目的：本发明目的在于研制一套将电熔镁熔坨的巨大余热迅速集聚存储起来的设备，并利用该设备使余热变成巨大有用能源的方法，直接用于生产镁砂。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实施的：

大型固体电熔镁熔坨余热潜能开发利用装置的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(1)对熔坨余热取热，通过实际测量和理论计算，确定电熔镁熔坨余热的数量和余热利用的价值；根据任何高于零度物体所具能量值与物质的比热容、物质质量、密度、物质所具有的温度变化有关，采用如下公式：Q＝CP×ρ×V×(T2-T1)KJ；

(2)在强制取热状态下，分时取热计算；设计出温时控制表，使熔坨分时分段间断式取热并快速积聚和储存，在此基础上建立ARM9智能控制曲线，并且实现控制余热回收储存和分两级矿石直接加热过程。

所述步骤(1)中对熔坨余热取热时采用分段分时取热方法。

大型固体电熔镁熔坨余热潜能开发利用方法的应用设备，其特征在于：所述设备由以下部分连接组成：余热储能换热窑、矿石储能加热釜、高温风机和高温电磁阀门热平衡通道、余热回收利用装置智能控制系统、强电配电系统、分层隔离熔坨车、扰流子网壳。

优点及效果：本发明是以抓住电熔镁砂在熔炼过程中损失大量余热着手，认真研究余热的物理化学性质、潜能数量和应用价值，并且研究出一套能够迅速集聚热能、强化传导并存储、直接应用于镁砂生产中的方法和现代化装置。此项技术与研制的设备将实现节约电能20％以上，是一项电熔镁砂生产工艺和生产设备的重大改革。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明进行具体说明：

本发明研究是以抓住电熔镁砂在熔炼过程中损失大量余热着手，认真研究余热的物理化学性质、潜能数量和应用价值，并且研究出一套能够迅速集聚热能、强化传导并存储、直接应用于镁砂生产中的方法和现代化装置。此项技术与研制的设备将实现节约电能20％以上，是一项电熔镁砂生产工艺和生产设备的重大改革。

本发明所述方法包括以下步骤：

(1)对熔坨余热取热，通过实际测量和理论计算，确定电熔镁熔坨余热的数量和余热利用的价值；由于熔坨属于大型圆柱体非稳态传导和对流换热方式，由根据任何高于零度物体所具能量值与物质的比热容、物质质量、密度、物质所具有的温度变化有关，应用如下公式：

Q＝CP×P×V×T2-T1)KJ；

为使余热取热符合析晶有利，我们采用分段分时取热方法，在本实施例中分为两个取热阶段，即2000℃-1280℃阶段和1280℃-812℃的取热，下面表1即为2000℃-1280℃阶段熔坨余热所放出的热能，表2为从1280℃-812℃熔坨余热所放出的热能。

表1

表2

由表1、表2计算可见电熔镁熔坨的余热数量巨大，并且用这些余热的能量要比去加工矿石至700℃以上实现分解状态所需要的热量大得很多。完全有生产直接利用的价值。

(2)强制取热h＝60状态下，并且分时取热的计算。设计温时表由表3和表4通过计算公式，设计出温时控制表使熔坨分时分段间断式取热并快速积聚和储存。在此基础建立ARM9智能控制曲线，并且实现在保证质量前提下，控制余热回收储存和分两级矿石直接加热过程。见表3、表4为熔坨在非稳态传热降温速率表，是分时段取热和控制高温风机和高温电磁阀门智能控制的依据。

表3

表4

熔坨余热的回收并生产自利用是比较困难的，应用表3、表4的计算研究理想的控制曲线，这就保证了产品质量前提下余热回收利用，并且还要研制出相应的设备装置来实现这种控制，本装置由以下部分连接组成：余热储能换热窑、矿石储能加热釜、高温风机和高温电磁阀门热平衡通道、余热回收利用装置智能控制系统、强电配电系统、分层隔离熔坨车、扰流子网壳。