金屬鎂還原爐是鎂生產的核心設備，國內外普遍採用的是外加熱臥式還原罐還原爐。 傳統金屬鎂還原爐一般採用返熱加熱還原罐的結構。這種傳統結構的還原爐中的火焰和煙氣翻過擋火牆進入爐膛，自上而下經過還原罐，很快的由過火孔排出爐膛，排煙溫度可以高達1200℃左右，不能很好的回收利用，能源浪費嚴重。此外，傳統的金屬鎂還原爐使用原煤作為燃料，燃燒效率低下，污染嚴重。而且這種燃燒方式導致金屬鎂還原爐爐膛內部溫度不均，燃燒溫度控制不靈活，造成了還原罐壽命普遍太短，生產出的成品金屬鎂品質不高。
基本介紹
- 中文名：金屬鎂還原爐
- 外文名：Magnesium metal reduction furnace
- 釋義：鎂生產的核心設備
- 主要使用：外加熱臥式還原罐還原爐
- 優點：節約能源，降低燃耗
- 學科：冶金工程
概況,分類,大型蓄熱式金屬鎂還原爐,連續蓄熱式金屬鎂精煉爐,
概況
目前，國內套用的金屬鎂還原爐的爐型較多，根據所用燃料的不同，大體上可分為兩類:用煤氣或重油加熱的還原爐與以煤為燃料的還原爐。
用煤氣或者重油為燃料的還原爐用煤氣或者重油作為燃料的還原爐，通常是16個橫罐的還原爐，其規格為10.54×3.59×2.94(m)。這種還原爐為矩形爐膛，還原罐間中心距約為600mm，罐呈單面單排排列，爐子背面一般分布有多支低壓燒嘴。火焰從燃燒室進入爐膛空間，繞過還原罐周邊，靠煙囪抽力將燃燒後的煙氣抽入爐底部支煙道，經煙道與煙道閘門後進入煙囪。二次風由二次風管再通過爐底第二層二次風道送入爐內。
還原爐底部兩個還原罐中間設有燃燒室或煙室。還原爐既是一個倒焰爐又是一個貯熱爐。爐膛內一般裝有16支鎳鉻合金鋼製的還原罐。16個還原罐分成四組， 即4個還原罐組成一組，與一個真空機組相連線(真空機組由滑閥泵和羅茨泵組成)，每台還原爐還設有一個備用真空機組，因此一台還原爐一般有5個真空機組， 每台還原爐設有一個水環泵作為預抽泵。
分類
以煤為燃料的還原爐在我國，金屬鎂還原爐以燃煤為主，隨著鎂冶煉工藝的不斷發展與進步，出現過多種燃煤還原爐，典型的有下面幾種。
1、單火室單面單排罐還原爐
該爐型與燃煤氣、重油還原爐爐型相似，單面單排布置還原罐。燃燒室設定在後面，爐內裝有14~16支還原罐，在兩支還原罐中間設定一過火孔。該爐型由於只有單排罐，又是單面布置，故操作十分方便，車間布置便於機械化，但其產量和熱效率都低。該爐型屬於矩形倒焰窯，火焰從燃燒室通過擋火板反射至爐頂，受煙囪抽力火焰向下，使還原罐受熱，再經過火孔，支煙道至主煙道排出。
2、雙火室雙面雙排還原罐
該爐型也是矩形倒焰窯，裝有10支還原罐，在長度方向分兩端各裝5支上、下排列。爐型設定了四個對稱分布在兩側面的燃燒室(每面兩個)，燃燒室內有傾斜15°的梁式爐柵，火焰從窯兩側燃燒室翻過擋火牆，流向爐膛中心窯頂，然後火焰倒流向爐底吸火孔、支煙道再由一端的主煙道排入煙囪。該爐的優點是爐子結構簡單，罐子排列較緊湊，爐膛空間利用率較高，其缺點在於爐子四面均為操作面，加煤燒火與還原出鎂、扒渣、裝料互有干擾，操作條件差，車間布置困難。該爐型也有爐膛空間擴大而布置14~22支罐的。
3、單火室雙面雙排罐還原爐
該爐型是兩端面雙排布罐，單火室燒火的還原爐。在兩個端面各分上、下排裝6支罐，共布罐12支，在一個側面設多個燃燒室，這樣燃煤操作比較方便，空間利用率也較高，但還原罐數量有限，產量小。
4、國內套用最為廣泛的單火室單面雙排罐，還原爐該爐型也屬於外加熱火焰反射爐(俗稱倒焰爐)。爐內還原罐上下錯開上牌布置，空間利用率較高;爐長方向沒有限制，故可以布置較多的還原罐，一般有30~40支;還原罐單面開口，與真空機組的連線較方便;燃燒室設定在爐膛後面，由擋火牆隔開，火焰從燃燒室通過擋火牆反射至爐頂，受煙囪抽力火焰向下，使還原罐受熱，再經爐底過火孔、支煙道至主煙道排出。相對於上述其他爐型，該爐型產量大、空間利用率較高、能源消耗較低、經濟性好，因此在國內得到了廣泛的套用。
大型蓄熱式金屬鎂還原爐
蓄熱式高溫燃燒技術是當今國際上先進的燃燒技術，就是在爐子兩側爐牆上都布置有均勻分配的噴口，當一側的噴口在作為燒嘴燃燒的時候，另一側的噴口則作為煙道用來排煙。經過一個換向周期後，通過換向閥的切換，作為燒嘴燃燒的一側噴口變為煙道用來排煙，而原來用來排煙的另一側噴口則作為燒嘴燃燒。就這樣交替進行，同時完成加熱、煙氣熱量的高效回收及空氣的高溫預熱。排煙側噴口經高溫氣體通道進入蓄熱室，在蓄熱室內通過與蓄熱體進行熱量交換，其溫度已降至150℃以下，然後出蓄熱室，經過換向閥、排煙機，最後由煙囪排入大氣。與此同時，空氣進入另一側已經在上一個換向周期內被高溫煙氣預熱的高溫蓄熱室，同時被預熱到900～1 050℃，出蓄熱室後經高溫氣體通道通過爐子側牆噴口噴出，從噴口噴出的高溫空氣和燃料在爐膛內邊混合邊燃燒。蓄熱式高溫燃燒技術工作原理如下圖所示。
大型蓄熱式金屬鎂還原爐新型蓄熱式金屬鎂還原爐，主要有以下特點：
①彌散燃燒的蓄熱燃燒形式可形成與傳統火焰完全不同的火焰類型，在爐內形成特別均勻的溫度場，提高還原罐的加熱均勻性。
②採用低氧燃燒技術，不但增強了高溫煙氣對還原罐的輻射和對流交換，同時減少火焰對還原罐的沖刷和氧化，延長還原罐的使用壽命。
③節約能源，降低燃耗。採用蓄熱式燃燒技術可以將煙氣餘熱利用到幾乎接近極限的程度，最大限度地回收煙氣潛熱，可使空、煤氣同時預熱至接近爐氣溫度，排煙溫度可以低於150℃，餘熱回收率大大提高，節能降耗非常明顯。
④改善還原罐的加熱環境，在還原罐周圍形成還原性氣氛，減少還原罐的氧化，提高還原罐的使用壽命。
⑤減小對環境的污染。蓄熱式燃燒技術不僅節約了能源，降低了煙氣排放量，而且大大降低了煙氣中NOx等有害氣體的含量，減輕了環境污染。
⑥高溫防腐(抗氧化)、耐磨材料套用於還原罐，有效提高還原罐的使用壽命。
⑦採用集中管理，分散控制，組成安全、先進、實用、可靠的遠程自動調節控制系統。減少大量的設備操作人員。
連續蓄熱式金屬鎂精煉爐
連續蓄熱式金屬鎂精煉爐是指在金屬鎂精煉爐的餘熱利用上由間斷蓄熱改為連續蓄熱，這種裝置稱為熱回收泵，它工作時排煙和鼓風同時進行，高溫煙氣以對流及輻射的方式將熱量傳遞給煙氣通道內的蓄熱體。同時，被加熱的蓄熱體將熱量迅速傳遞到低溫側的助燃空氣，空氣能夠很迅速地被加熱。
連續蓄熱式金屬鎂精煉爐主要有以下特點：
①換熱速率高。高熱導率、高黑度的材質、具有極大的換熱面積，可實現高風溫、低煙溫。
②連續工作。連續供風及排煙，不需要換向，爐壓穩定、流場及溫度場無頻繁擾動，為低氧燃燒奠定基礎。
③壽命長。抗氧化性能好。
④超強的換熱元件結構，運行成本極低、無須維護。
⑤採用比表面積很大的換熱元件作為熱交換器，便於安裝和布置。
⑥高溫防腐(抗氧化)、耐磨材料套用於精煉坩堝，有效提高坩堝的使用壽命。
蓄熱體如下圖所示。
蓄熱體