[发明专利]一种氧气加热炉

说明书

本发明公开了一种氧气加热炉，该加热炉包括辐射室、辐射盘管、燃烧设备、支撑结构、吊挂结构、烟囱、对流室和空气预热系统；辐射盘管的受热部分设置在辐射室内，辐射盘管的上下两端分别通过吊挂结构和支撑结构进行支撑固定；燃烧设备对辐射盘管进行辐射加热，辐射室上方的对流室内设置氧气预热管，氧气预热管与辐射盘管的入口相连，氧气预热管的上方设置水蒸气预热管；空气预热系统实现将环境空气利用烟囱内的热烟气预热后送入辐射室参与燃烧。本发明结构简单，制造方便，能够能满足生产装置大型化的需求。

技术领域

本发明涉及一种氧气加热炉，属于精细化工管式加热炉设备技术领域。

背景技术

世界钛白粉产业中，主要生产工艺有氯化法和硫酸法。随着技术的研发进步，硫酸法已逐渐淘汰。中国钛白行业起步晚、规模小、产量低、成本高、产品质量不稳定。技术来源单一且需要引进国外技术，主要设备全部由国外进口。

氯化法生产工艺主要分为，配料工序、氯化工序、精制工序、氧化工序和后处理工序等五个主要工序。在氧化工序中，把常温氧气加热到设计温度，输送到氧化反应器中与四氯化钛迅速混合，发生反应生产二氧化钛和氯气。氧气加热温度的控制，是本工序最重要的反应参数。氧气加热炉是该工艺装置中最核心的设备，其运行的稳定性直接影响反应深度和产品质量。

但现有技术仍存在以下问题：

1、氧气加热炉结构复杂，应用规模小无法满足大中型生产工艺的需求。

2、结构设计局限性，导致传热盘管单方向受热，工艺介质受热不均匀，盘管局部过热，导致使用寿命低，生产稳定性差，安全存在隐患。

3、未设计合理的换热流程和余热利用系统，热效率偏低，能耗偏高，浪费严重。三废排放量大，易形成温室气体效应，不利于环境保护。

4、盘管支撑系统在炉内受高温烟气冲刷，受力复杂，材质等级高，投资成本上升。

5、管路操作压降大，运行费用高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种氧气加热炉，其结构简单，制造方便，能够能满足生产装置大型化的需求。

一种氧气加热炉，该加热炉包括辐射室、辐射盘管、燃烧设备、支撑结构、吊挂结构、烟囱和对流室；

所述辐射盘管的受热部分设置在辐射室内，辐射盘管的上下两端分别通过吊挂结构和支撑结构进行支撑固定；燃烧设备对辐射盘管进行辐射加热，辐射室上方的对流室内设置氧气预热管，氧气预热管与辐射盘管的入口相连，氧气预热管的上方设置水蒸气预热管；环境空气由空气送风机送入辐射室内参与燃烧设备的燃烧。

进一步地，所述辐射盘管由上集合管、下集合管和炉管组成，上集合管和下集合管水平布置，炉管并列联接在上集合管和下集合管之间，炉管的两端同时与上集合管和下集合管相贯通。

进一步地，所述吊挂结构和支撑结构受辐射盘管的重力之比为3:7。

有益效果：

1、本发明的辐射室呈矩形结构设计，结构简单，制造方便。当需要扩大规模时，只要把长度方向延伸设计或镜像设计即可，这种结构设计占地小，主要结构设计不发生改变，方案设计多样化且成熟度高，能满足生产装置大型化的需求。

2、本发明将盘管竖直设置在辐射室中心，单排管双面受热，使介质在管内加热均匀性更优，可解决传统式氧气加热炉，单面受热的不均匀性，避免出现炉管向火面局部热强度高，从而产生的管壁减薄及破裂的情况；此外，燃烧器设置在盘管两侧，实现了炉内供热稳定和烟气温度场分布均匀。

3、本发明通过设置合理的换热流程，利用换热介质不同的入口温度，布置水(或)蒸汽预热管、氧气预热管对介质换热的同时，又降低了烟气出对流室的温度。