[发明专利]一种脉冲燃烧蓄热式金属镁还原炉

说明书

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，特别是涉及一种脉冲燃烧蓄热式金属镁还原炉，应用脉冲燃烧控制技术的蓄热式高温还原法提炼镁的竖罐还原炉。

背景技术

国内的镁还原炉一般都采用连续燃烧控制的形式，这种模式下烧嘴的调节比一般为1∶4左右，当还原炉处在升温工况时，烧嘴满负荷工作，燃气流速、火焰形状、热效率均可达到最佳设计状态；但当还原炉处在保温工况时，烧嘴流量接近其最小流量，热负荷最小，燃气流速大大降低，火焰长度达不到要求，造成还原炉中部炉温明显低于两端炉温，达不到工艺的炉温均匀性要求，所以目前大多数镁还原炉控制效果不佳。

现行的竖罐金属镁还原炉烧嘴沿两侧端墙相对布置，火焰燃烧在距烧嘴喷口一定距离处达到温度和热流量的高点，火焰最高温度点温度过高，导致炉温不均，并使得布置在炉中间和两端的还原罐在炉长方向上温差过大，由于温度波动大，致使还原罐易损耗；随着还原炉安装还原罐数量的增加，炉体更长，连续燃烧控制无法实现炉内温度场的均匀性。

而传统横罐金属镁还原炉中火焰和烟气翻过挡火墙进入炉膛，自上而下经过还原罐，很快由吸火孔排出炉膛，排烟温度高达1000℃左右；还原罐平卧固定在炉膛中，这种还原罐的结构以及布罐方式十分不便于进出料的操作，不利于采用机械化手段，严重影响了生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脉冲燃烧蓄热式金属镁还原炉，解决了现有竖罐金属镁还原炉的缺陷，应用脉冲燃烧控制技术，提高烧嘴的负荷调节比，稳定燃气喷出速度，提高传热效率，实现燃烧气氛的精确控制；燃烧器沿炉膛长度方向布置，燃烧气体沿炉宽方向形成U型火焰，增加炉膛内的对流换热，强化温度场的均匀性，减少燃料的消耗，并提高还原罐的使用寿命；应用蓄热式燃烧技术以及利用虹吸原理产生的烟气卷吸效应，充分利用烟气余热，最大限度的节约能源，并且减少污染物的排放。

本发明包括炉顶1、炉体2、还原罐3、蓄热式烧嘴4、烟气管路5、空气管路6、煤气管路7、脉冲燃烧蓄热式控制系统8，以“脉冲燃烧蓄热式控制系统”替代传统的连续燃烧控制系统，脉冲燃烧蓄热式控制系统8连接烟气管路5、空气管路6和煤气管路7，通过控制管路气体流量与流速来控制蓄热式烧嘴4的火焰燃烧状态，保证炉内温度场均匀稳定：在沿炉长方向上的单侧炉墙上均匀布置蓄热式烧嘴4，根据炉墙高度要求布置2-4层，相邻两列烧嘴为一组，相继作为燃烧口与排烟口，进行燃烧与蓄热，气体在炉膛内沿炉宽方向形成U型火焰，加大气体流动换热；同组烧嘴的空气管路6和煤气管路7分别接脉冲燃烧蓄热式控制系统8所控I、II换向阀的左上接口，烟气管路5接脉冲燃烧蓄热式控制系统8所控I、II两个换向阀的右上接口，脉冲燃烧蓄热式控制系统8所控I换向阀的左下接口接A组蓄热式烧嘴4的煤气入口，右下接口接B组蓄热式烧嘴4的煤气入口，脉冲燃烧蓄热式控制系统8所控II换向阀的左下接口接A组蓄热式烧嘴4的空气入口，右下接口接B组蓄热式烧嘴4的空气入口；脉冲燃烧蓄热式控制系统8根据炉体2上所布置的炉温和炉压检测装置反馈的信号，通过PLC预设程序进行自动周期换向控制与脉冲时间控制；炉顶1由耐高温预制盖板拼接而成，预制盖板以耐高温的陶瓷锚固砖替代传统的金属锚固钩作为填充物，预制盖板上根据还原罐直径以及间距进行开孔，还原罐的中心距为650-850mm。

所述的脉冲燃烧蓄热式系统8包括炉温和炉压检测装置、PLC中枢控制系统、执行装置。炉温和炉压检测装置布置于炉体2上，通过补偿导线连接PLC中枢控制系统；执行装置布置于燃气管路接口处，通过电缆连接于PLC中枢控制系统上；PLC中枢控制系统根据炉体炉温和炉压检测装置反馈的信号，通过预设的PLC程序对燃气管路实施操控，进行自动周期换向控制与脉冲时间控制。脉冲燃烧蓄热式系统8采用间断燃烧的方式，使用脉宽调制技术，通过调节燃烧时间的占空比(即通断比：指在一串理想的脉冲序列中，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值)实现还原炉的温度控制。

所述还原罐3在炉膛内采取垂直方式布置，两排为一组，每组还原罐之间根据燃气的流速与流量留有800-1250mm的燃烧通道，作为烧嘴喷射所形成的U型火焰的区域，出渣方式为上部进料上部出渣，或上部进料下部出渣。

所述蓄热式烧嘴4为空煤气双蓄热烧嘴或空气单蓄热烧嘴。

本发明的工作原理在于：