新型竖置镁还原罐的设计
金属镁蓄热式还原炉燃烧系统方案
北京佳德昌科技有限责任公司
蓄热式金属镁还原炉燃烧系统技术协议
（2）喷嘴设计优化，适用于热脏煤气，调节比大，不回火，不脱火，燃烧 稳定，使用寿命长。 （3）火焰长度可控性好，热流分布合理，炉温差小于±10℃。 （4）采用专门设计的适用于热脏煤气的蓄热体，该蓄热体比表面极大，蓄 热能力强，抗结焦，质量稳定，使用周期长。 （5）蓄热式烧嘴即可满足热脏煤气，又能适用洁净冷煤气的燃烧。 （6）控制系统安全可靠，可实现换向—切换自动控制。 （7）燃料在贫氧状态下燃烧,(烟气中含氧量在 2%～20%)炉内 NOX 生成物 大大减少,NOX 排放量低至 100PPm 以下,完全达到国家级排放标准。 3、烧嘴主要技术参数 名称 烧嘴名称 烧嘴型号 烧嘴额定流量 燃料 燃气热值 燃气压力 燃气温度 助燃风 助燃风机量 助燃风压 助燃风温 火焰长度 烧嘴调节比 火焰形状 节能指标
一、项目内容：
鹤壁某集团本年度计划扩建 6000 吨产量，新建 6 台金属镁还原炉， 为达到节约燃料、提高还原炉能源利用率的目的，将采用北京佳德昌蓄热式 燃烧技术。 该方案是遵循“1 （鹤壁） 镁基材料有限公司”提供的设计意向、 技术参数、 要求等来设计的。 二、技术创新与关键技术 针对热脏煤气的特点，着重考虑煤气中的焦油、粉尘、水等在燃烧过程
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蓄热式金属镁还原炉燃烧系统技术协议
G、排烟系统 排烟系统是由蓄热式燃烧主排烟系统及辅助烟道所组成。 主排烟系统由空气与烟气三通换向阀、烟气流量手动调节阀、排烟管道 和引风机构成，耐温为 200C。引风机根据我公司专利技术设计而选用。 辅助排烟管路排烟量只占总烟量的 20%—30%， 主要起到调节炉压得作 用。 H、压缩空气管道 压缩空气系统由空压机、空气储气罐、空气三联件、调压阀、压力表、 手动球阀等组成。该管路系统由需方自行负责。 I、控制系统 本控制系统由西门子 S7-200 系列 PLC（可编程控制器）控制煤气快速 切断阀、空气-烟气三通换向阀，实现换向自动控制和定温强制换向、排烟 超温报警功能。换向控制及鼓、引风机启停、炉膛温度的显示均集中在一台 控制柜内。 当系统投入运行后，系统工作过程均可实现自动及手动控制，为便于系 统的调整及检修，本方案考虑了人工操作方式和必要的参数显示仪表。 ⅰ、主要检测内容及机构： （1） 炉膛温度 6 个检测、显示点。 （2） 蓄热式烧嘴后排烟温度 12 个检测、 显示点； 三通换向阀后 2 个 测、显示点，当温度超过 180C 时，系统强制换向。 （3） 炉膛压力检测、显示、报警（炉中一个测点） 。 （4） 燃气压力显示、超低压报警（压力 U 型管电子式） 。 （5） 空气压力检测、显示、超低压报警。 （6） 换向阀换向到位指示，及不到位报警。 （7） 鼓风、引风机停运、燃气快断阀联锁功能。 ⅱ、控制原理： 当系统确定接到“打开切断阀”和“启动系统”指令后进入运行准备状态， 当确认点火工作正常，按设定温度要求，通过手动调节控制温度。
金属镁生产主要配备系统初探
摘
要： 通过金属镁 生产过程 中主要配套的还原罐 生产 系统 、 硅铁 生产 系统 工艺流程 的选择 、 主要 经济技 术指 硅铁
文献标识码 ： Ｂ 收稿 日期 ：０ １ ７ ６ ２ １ —０ —１
标及投 资成本估算 ， 达到资源、 投资合理优化 配置的 目 的。．
关键词 ： 金属镁 冶炼 还原罐
图 ２ 拟选用工艺流程图
铁相近 （ 渣的密度为 ３／ ３ ｍ 左右 ，而硅铁的密度为 ｔ ３ ７ ／３ ， ． ｍ ）容易使合金夹渣， ２ｔ 因此， 必须使用纯净的炉
料以减少炉渣量。 ２ 主要设备选型 ． ２ 根据国家及本省的产业政策和硅铁生产的准人 条件 ，新建硅铁厂的炉型必须在 ２ ０ Ｖ ５００ｋ Ａ以上。
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文章编 号：６ ２ １５ （ ０ １０ — ０ ７ ０ １７ — １２ ２ １） ５ ０ ５ — ３
主要设备包括 ３ 电弧炉一套 （ ｔ 含炉用变压器 等配套设 备 ） 离心铸造机 （ 、 含三套模具 ） 起重设 、 备、 热处理设备、 焊接设备 、 机加工设备 、 检验化验设
备等。
山西冶盆
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第３ ４卷
１ 主要经济技术指标 （ ． ３ 见表 １ ）
工艺 流程 见 图 １ 。
可回收利用等优点 ，所以，它的应用领域越来越广 泛。为保障金属镁生产的稳健 、 可持续性发展 ， 其生 产设备及其配套设备需要正规化、 标准化 。 对于节能 减排、 提高设备利用率 ， 生产高效率 ， 又要有更进一 步的要求。本项 目设计年产 ５ ｔ 万 金属镁。
金属镁还原炉———传统还原炉
金属镁还原炉———传统还原炉金属镁还原炉是镁生产的核心设备,国内外普遍采用的是外加热卧式还原罐还原炉。
目前,国内应用的金属镁还原炉的炉型较多,根据所用燃料的不同, 大体上可分为两类:用煤气或重油加热的还原炉与以煤为燃料的还原炉。
用煤气或者重油为燃料的还原炉用煤气或者重油作为燃料的还原炉,通常是16 个横罐的还原炉,其规格为10.54 乘以3.59 乘以2.94(m)。
这种还原炉为矩形炉膛,还原罐间中心距约为600mm,罐呈单面单排排列,炉子背面一般分布有多支低压烧嘴。
火焰从燃烧室进入炉膛空间,绕过还原罐周边,靠烟囱抽力将燃烧后的烟气抽入炉底部支烟道,经烟道与烟道闸门后进入烟囱。
二次风由二次风管再通过炉底第二层二次风道送入炉内。
还原炉底部两个还原罐中间设有燃烧室或烟室。
还原炉既是一个倒焰炉又是一个贮热炉。
炉膛内一般装有16 支镍铬合金钢制的还原罐。
16 个还原罐分成四组,即4 个还原罐组成一组,与一个真空机组相连接(真空机组由滑阀泵和罗茨泵组成),每台还原炉还设有一个备用真空机组,因此一台还原炉一般有5 个真空机组,每台还原炉设有一个水环泵作为预抽泵。
以煤为燃料的还原炉在我国,金属镁还原炉以燃煤为主,随着镁冶炼工艺的不断发展与进步,出现过多种燃煤还原炉,典型的有下面几种。
1.单火室单面单排罐还原炉该炉型与燃煤气、重油还原炉炉型相似,单面单排布置还原罐。
燃烧室设置在后面,炉内装有14~16 支还原罐,在两支还原罐中间设置一过火孔。
该炉型由于只有单排罐,又是单面布置,故操作十分方便,车间布置便于机械化,但其产量和热效率都低。
该炉型属于矩形倒焰窑,火焰从燃烧室通过挡火板反射至炉顶,受烟囱抽力火焰向下,使还原罐受热,再经过火孔,支烟道至主烟道排出。
2.双火室双面双排还原罐该炉型也是矩形倒焰窑,装有10 支还原罐,在长度方向分两端各装5 支上、下排列。
炉型设置了四个对称分布在两侧面的燃烧室(每面两个),燃烧室内有倾斜15°的梁式炉栅,火焰从窑两侧燃烧室翻过挡火墙,流向炉膛中心窑顶,然后火焰倒流向炉底吸火孔、支烟道再由一端的主烟道排入烟囱。
皮江法炼镁还原炉节能技术的现状与发展
皮江法炼镁还原炉节能技术的现状与发展梁冬梅【摘要】中国镁冶炼普遍采用皮江法工艺,该工艺存在原料消耗高、能耗高、能源利用率低等问题,尤其是还原工序,其能耗占生产总能耗的65％以上.本文通过热平衡计算分析了皮江法炼镁还原炉的能耗状况,介绍和总结了还原炉节能技术的现状和发展方向.【期刊名称】《有色冶金节能》【年(卷),期】2018(034)005【总页数】5页(P15-19)【关键词】皮江法炼镁;还原炉;节能降耗;现状与发展【作者】梁冬梅【作者单位】中国铝业郑州有色金属研究院有限公司,河南郑州450041【正文语种】中文【中图分类】TF8220 前言镁被誉为21世纪最具开发和应用潜力的绿色工程材料。
上世纪90年代后期，由于当时世界镁的需求量激增，拉动了中国镁工业的快速发展，中国的原镁产量从2000年的19.5万t以每年34.5%的增速增长至2007年的65.93万t。
2008年以后,受金融危机影响，全球经济发展放缓，镁价下跌，中国镁产量增速放缓，至2011年镁产量维持在65万t左右。
2012年开始,我国镁产量呈现逐步增长态势，至2017年中国原镁产量达到93.8万t，占全球镁产量的87%。
多年来中国镁产量位居全球首位，中国已成为世界上最大的镁生产国和镁出口国。
中国镁工业的快速发展得益于皮江法(也称硅热法)炼镁技术在中国的大量应用及技术进步。
皮江法炼镁是将白云石在1 150～1 200 ℃下煅烧，煅后料(称为煅白)和还原剂硅铁以及造渣熔剂萤石磨成粉后压球，在高温(1 200 ℃)、真空(<5 Pa)下发生还原反应，生成结晶粗镁，再精炼成精镁的过程[1]。
由于皮江法工艺流程简单、建厂投资省、建设周期短、粗镁的纯度高，而且我国有丰富的白云石资源，因此皮江法炼镁成为我国最主要的金属镁生产工艺。
2005年以前，镁冶炼企业生产规模小，技术水平落后，能耗高达12 tce/t-Mg，将近理论能耗(1.3 tce/t-Mg)的10倍，能源浪费严重，被国家列入限制类产业项目。
中小型竖罐炼锌系统的设计和运行
中小型竖罐炼锌厂的焦结、竖罐部分的 典型工艺流程见图 2, 其特点如下:
( 2) 在焦结炉高温烟气处理方面, 各厂 家没采用投资大、运行费用高的余热锅炉, 而用高压喷雾降温塔使烟气降温, 经布袋收 尘器收集低度氧化锌后经烟囱排空流程。在 降温塔上, 由于 采用从 日本引进 的新型喷 头, 雾化 效果很 好, 使得烟 气温度 迅速从 1 000 ∀ 降到 200 ∀ 左右。
图 2 中小型竖罐炼锌系统竖罐部分典型工艺流程
Fig . 2 Typical Vertical Retort Process Flowsheet
( 1) 由于条件限制, 各厂家所采用的 竖罐类型都是 Z40- 8 或 Z60- 12 型 ( 即小 中型罐) , 其主要技术参数见表 4。也有采 用 Z45- 9 型罐, 即在 Z40- 8 型基础上把罐 本体加高, 使其受热面积增加, 产量提高。 在炉体维护方面, 各厂家都很重视日常扫除 和补漏工作, 使得罐体寿命都有所延长, 最 多可达 20 个月。
建设规模 / ( t a- 1)
贵州赫章 柳锌公司 葫芦岛炼锌厂 锡矿山锌厂 昆明万通公司
诚达公司
12 500
12 500
30 000
22 500
15 000
曲靖 创苑锌厂
5 000
长沙锌厂 18 000
竖罐数量/ 台
5
5
8
6
4
2
7
竖罐型号
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的影 响 ， 以对 罐 内球 团料 实 现机械 装 出料 ， 难 目前还
罐 ， 长其使 用 寿命 ， 证其 球 团料加 热速率 相应 地 延 保 提高 ， 并实 现机械 装 出料 。因此考 虑应 用 Ｆ ＵＥ Ｌ ＮＴ
中 图分 类 号 ： ８ ２ ＴＦ ２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ７７ ４ （ ０ ２ ０ —０ ０ ０ １ ０ — ５ ５ ２ １ ） ２０ ３ — ４
Ｄｅ ｉｎ ｏ ｗ ｐ ｆＶｅ ｔｃ ｌＭ ａ ｎ ｓｕ Ｒｅ ｕ ｔ ｎ Ｊ ｒ ｓｇ ｆＮｅ Ｔｙ ｅｏ ｒ ｉａ ｇ ｅ ｉ ｍ ｄ ｃｉ ａ ｏ
・ Ｏ ３ ・
有 色 金 属 （ 炼 部 分 ） ｈｔ ： ｙｙ． ｇｉ 冶 （ ｔ ／ ｓ１ｂ ｒ ｐ ／ ｍｍ．ｎ ｃ）
２１ ０ ２年 ２期
ｄ ｉ ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ — ５ ５ ２ １ ． ２ ０ ８ ｏ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉ ． ０ ７７ ４ ． ０ ２ ０ ． ０ ｓ
我 国镁 产量 占世 界镁 总 产量 的 ８ 左 右 ， ５ 而我 国 ９ 以上 的镁 厂则都 采 用硅 热 法 生产 金 属 镁ｎ 。 ８ ］ 热还 原工 序是硅 热 法 炼镁 的核 心 工 序 ， 要 在真 空 需 热还 原罐 中完 成 。还 原 罐 以横 置 形 式居 多 ， 还原 罐
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａ ｅ ｖ ｒｉａ ｅ ｕ ｔ ｎｊ ｒｓｒ ｃ ｕ ｅｗａ ｅ ｅｏ ｅ ｎ ｗ ｅ ｔ ｌｒｄ ｃ ｉ ａ ｔｕ ｔ ｒ ｓｄ ｖ ｌｐ ｄ，ｗｈ ｃ ｏ ｔ ｉｓａ ｎ ｅ ａ ｎ ｎ ｏ ｔ ｒ ｃ ｏ ｉｈ ｃ ｎ ａｎ ｎ ｉｎ ｒｊｒａ ｄ ａ ｕ ｅ ｊｒ ｒｎ ｍｅｙ ａｊｒｓ ｔ ａ ，ｏ ａ ｌ ａ ｅ．Ｔｈ ｅ ｔｔａ ｓｅ ｆｔ ｅｊｒｓ ｔａ ｄ ｐ ｌｅｓｗａ ｉ ｌｔ ｄｂ ＬＵＥＮＴ ｏ ｔ ｒ ． ｅｈ ａ ｒ ｎ ｆｒｏ ｈ ａ ｅ ｎ ｅｌｔ ｓｓｍｕａ ｅ ｙ Ｆ ｓ ｆｗａ ｅ Ｔｈ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅｈ ａｉ ｇｒ ｔ ｆ ｈ ｅ ｊｒｉ ｉ ｈ ｒｔ ａ ｈ ｔｏ ｈ ｒ ｄｔｏ ａ ｎ ．Ｉ ｄ ｉｉｎ， ｅｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｅ ｔ ａ ｅｏ ｅｎ ｗ ｓｈｇ ｅ ｈ ｎ ｔ ａ ｆｔ ｅｔａ ｉ ｎ ｌ ｅ ｎ ａ ｄｔｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｏ
新 型竖 置 镁 还 原 罐 的设 计
任 玲 ， 德 宏 ， 寒 冰 夏 毕
（ 京科技 大学 热 能工程 系 ， 京 １ ０ ８ ） 北 北 ０ ０ ３
摘 要 ： 出 了外 罐 加 内罐 的竖 置 套 罐 结 构 。应 用 Ｆ ＮＴ 软 件 对 罐 体 及 内 部 物 料 的 传 热 过 程 进 行 模 提 Ｉ ＵＥ 拟 分 析 。结 果 表 明 ， 型 竖 置 还 原 罐 的 加 热 速 率 较 传 统 还 原 罐 快 。经 实 际 工程 应 用 验 证 ， 原 罐 的使 用 新 还 寿 命 延 长 到 ５个 月 以上 ， 实 现 了机 械 装 出料 ， 高 了球 团料 加热 速率 ， 短 了还 原 周 期 。 且 提 缩 关键 词 ： ； 置 还 原 罐 ； 械 装 出料 ； 热 速 率 镁 竖 机 加
ｔ ｅｖ ｒｉａ ａ ｕ ｎ ｏｔ ｅｐ ａ ｔ ａ ｒ ｄ ｃｉｎｆ ｒａｆ ｒｈ ｒｖ ｒｆ ａ ｉｎ ｔｉ ｈ ｗｎｔ ａ ｈ ｅｖ ｃ ｉ ｈ ｅ ｔｃ ｌ ｒｉ ｐ ｔｉｔ ｈ ｒ ｃ ｉ ｌ ｏ ｕ ｔ ｏ ｕ ｔ ｅ ｅ ｉ ｃ ｔｏ ．Ｉ ｓｓ ｏ ｈ ｔ ｅｓｒ ｉｅｌ ｅ ｊ ｓ ｃ ｐ ｏ ｉ ｔ ｆ ｏ ｈ ｅ ｕ ｔ ｎｊｒｉ ｅ ｔｎ ｅ ｏａ ｅ ｓ ｎ ｈ ，ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｚ ｄ ｃ ａ ｇｎ ｎ ｉｃ ａ ｇｎ ｏ ｈ ｅ ｆｔ ｅｒ ｄ ｃｉ ａ ｓ ｘ ｅ ｄ ｄ ｔ ｔｌａ ｔ５ ｍｏ ｔ ｓ ｈ ｃ ａ ｉｅ ｈ ｒ ｉ ｇ ａ ｄ ｄｓ ｈ ｒ ｉｇ ｆ ｒｔ ｅ ｒ — ｏ
产 工艺 的影 响 ， 能会有 高 温烟气 被 吸入 罐 内 ， 可 导致
罐 内镁 蒸气极 易被 氧化 ， 严重 影 响镁 的产 出率 。
针 对 传统 横 置 还原 罐 和 竖置 还 原罐 的不 足 ， 本 文拟对 还原 罐 的结 构进 行 改 进 ，于罐 内高 温 、 体 氧 化变 形 罐
ＲＥＮ ｎｇ， ＸＩ Ｄ ｅ ｈ ｇ，ＢＩ Ｈ ａ — ｎｇ Ｌｉ Ａ — ｏｎ ｎ ｂｉ
（ ｅ ａ ｔ ｎ ｆ ｈ ｒ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｄ ｐｒ ｍｅ ｔｏ ｅｍａ ｇｎ ｅｉ ，Ｕｎｖ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｉｇ ｅ ｉ ｇ １ ０ ８ ，Ｃ ｉａ Ｔ Ｅ ｎ ｉｅ ｓ ｙ ｏ ｉ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｂ ｉｎ ，Ｂ ｉ ｎ ０ ０ ３ ｈｎ ） ｔ Ｓｅ ｊ ｊ
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Ｋｅ ｒ ｓ ｍａ ｎ ｓｕ ；ｖ ｒｉａ ｅ ｕ ｔ ｎ ｊｒ ｙ ｗｏ ｄ ： ｇ ｅ ｉｍ ｅ ｔｃ ｌ ｄ ｃ ｉ ａ ；ｍｅ ｈ ｎｚ ｄ ｃ ａ ｇｎ ｎ ｉｃ ａ ｇｎ ；ｈ ａｉ ｇ ｒ ｔ ｒ ｏ ｃ ａ ｉｅ ｈ ｒ ｉ ｇ ａ ｄ ｄｓ ｈ ｒ ｉ ｇ ｅ ｔ ａｅ ｎ