一种高效的电熔镁坨余热回收设备及工艺

1.本发明涉及电熔镁砂冶炼领域，特别涉及一种高效的电熔镁坨余热回收设备及工艺。


背景技术：

2.由于我国工业化进程的不断推进，使得国内的能源需求日益增长。为了降低能源体系供给侧的压力，需提高能源利用效率，而减少能源浪费以提高能源效率是目前普遍采用的一种方法，其中，在菱镁矿冶炼工艺过程中，所生产的镁熔坨含有大量的显热和潜热，冶炼后的镁熔坨中心温度在2800℃以上，外表面皮砂的温度在1000℃～1200℃。
3.传统的电熔镁砂生产工艺是将冶炼结束后生产的电熔镁坨自然冷却5～7天，这不仅恶化了周边环境，而且还浪费了大量的热能，为响应国家节能减排的号召，提高能源利用率，需对冶炼结束后镁熔坨的余热进行回收。
4.目前国内对于电熔镁坨的余热回收方法主要可分为单纯的通风取热、通水取热以及通风与通水相结合取热三种方式，其中单纯的通风取热需要大量的风，会导致换热后的热风温度不高，进而影响物料预热效果，而若采用通水取热，由于镁坨皮砂外表面温度可以达到1200℃，若用几十度的热水对热量进行回收，不符合梯级能量利用原则，且回收的热水只能用于供暖，不能用于预热物料。


技术实现要素：

5.（一）解决的技术问题为增加电熔镁冶炼工艺过程中预热物料的可用能，提高取热后空气的温度，本发明设计了一种高效的电熔镁坨余热回收工艺及设备，其中在余热回收室内设有导热率高的al-si合金相变储热材料，电熔镁坨首先在余热回收室内与相变材料进行辐射换热，辐射换热后，对相变储热材料内的热量进行通风取热，可提高换热后的热风温度。
6.然后将换热后的镁坨进行破碎，破碎后的电熔镁砂被送高温热交换塔，以通风的方式对破碎后的电熔镁砂进行取热，取热后的热风用于预热物料。
7.通过此工艺流程基本实现镁熔坨内热量的全部利用，并且回收得到的热量全部用于预热物料，不仅增加了预热物料的可用能，而且提高了物料预热温度。
8.本发明所述的工艺流程中涉及的设备包括，一号除尘器、物料预热塔、三相电弧炉、二号除尘器、密封脱壳室、余热回收室、破碎装置、高温热交换塔、鼓风机，其中，物料预热塔摆放在电弧炉之前，电弧炉上部设有二号除尘器，冶炼过程产生的高温烟气经二号除尘器除尘后用于生产干冰，电弧炉之后摆放脱壳室，脱壳室之后摆放用于回收镁坨余热的余热回收室，余热回收室内设有相变储热材料，相变储热材料内设有通风管道，管道入口侧与鼓风机相连通，出口侧与物料预热塔底部相连通，物料预热塔顶部设有进料口，左上侧设有低温空气出风口，出风口与一号除尘器连通，换热后的低温空气经一号除尘器除尘后排入大气，余热回收室之后摆放破碎装置，破碎装置之后摆放高温热交换塔，高温热交换塔顶
部设有进料口，底部右侧设有进风口，进风口侧与鼓风机相连通，上部左侧设有出风口，出风口侧经管道与物料预热塔底部相连通。
9.一种高效的电熔镁坨余热回收工艺及设备，主要步骤如下：利用余热回收室以及高温热交换塔换热后的热风对物料进行供热，其中，熔炼后的高温镁坨被送入余热回收室，余热回收室中镁坨的左、右、上侧设有al-si合金相变储热材料，被送入余热回收室的镁坨与al-si合金相变储热材料进行辐射换热，经60小时辐射换热后，镁坨内部已结晶氧化镁平均温度降到1350℃，此时余热回收室内al-si合金相变储热材料已经全部熔化，其温度为576℃，之后将换热后的镁坨送入破碎装置进行破碎，破碎后的镁坨被送入高温热交换塔，之后鼓风机先将30℃的空气通入高温热交换塔，经4个小时的通风取热后，可以得到250℃～860℃的热风，破碎后的镁坨经换热后从高温热交换塔下部排出分选，排出的电熔镁温度为250℃，得到的热风经管道送入物料预热塔对物料进行预热，然后鼓风机将30℃的空通入相变储热材料内的管道，经8小时的通风取热后，可以得到380℃的热风，所获得的热风经管道送入物料预热塔，最终可将物料预热至350℃，物料预热塔前4小时的通风流量为4000nm3/h，后8小时的通风流量为8000nm3/h。
10.本发明的优点主要有以下几个方面。
11.镁坨内的余热得到了充分的利用，所获得的的热风用于预热物料，提高了预热物料的可用能；采用相变储热材料对镁熔坨的热量进行回收，相变储热材料导热率高，通风取热后能够得到较高风温，进而能够提高物料预热温度。
附图说明
12.图1是本发明的工艺流程图。
13.附图中：1、菱镁矿；2、物料预热塔；3、一号除尘器；4、二号除尘器；5、三相电弧炉；6、密封脱壳室；7、摆渡小车；8、紫铜外壳；9、余热回收室；10、al-si合金相变储热材料；11、破碎装置；12、高温热交换塔；13、鼓风机；14、30℃空气。
具体实施方式
14.下面结合附图对本发明进行进一步说明。
15.如图1所示，一种高效的电熔镁坨余热回收工艺及设备，所述的工艺流程中涉及的设备包括，一号除尘器3、物料预热塔2、三相电弧炉5、二号除尘器4、密封脱壳室6、摆渡小车7、余热回收室9、相变储热材料10、相变储热材料外壳8、破碎装置11、高温热交换塔12、鼓风机13，其中，物料预热塔2摆放在电弧炉5之前，电弧炉5上部设有二号除尘器4，冶炼过程产生的高温烟气经二号除尘器4除尘后用于生产干冰，电弧炉之后摆放脱壳室6，脱壳室6之后摆放用于回收镁坨余热的余热回收室9，余热回收室内设有相变储热材料10，相变储热材料10内设有通风管道，管道入口侧与鼓风机相连通，出口侧与物料预热塔2底部相连通，物料预热塔2顶部设有进料口，左上侧设有低温空气出风口，出风口与一号除尘器3连通，换热后的低温空气经一号除尘器3除尘后排入大气，余热回收室9之后摆放破碎装置11，破碎装置11之后摆放高温热交换塔12，高温热交换塔顶部设有进料口，底部右侧设有进风口，进风口侧与鼓风机相连通，上部左侧设有出风口，出风口侧经管道与物料预热塔2底部相连通。
16.使用中，经物料预热塔2预热后的菱镁矿1被送入三相电弧炉5中进行熔炼，熔炼过程产生的烟气经二号除尘器4除尘后用于生产干冰，熔炼结束后用摆渡小车7将电弧炉5送入脱壳室6进行脱壳，脱壳后的镁坨外表面皮砂为1200℃，之后将脱壳后的镁坨送入余热回收室9中，在余热回收室内，镁坨与al-si合金相变储热材料10进行辐射换热，换热后的镁坨被送入破碎装置11进行破碎，破碎后的电熔镁砂被送入高温热交换塔12中；然后通过鼓风机13将30℃的空气14通入通入高温热交换塔12中进行换热，换热后的热风通入物料预热塔2中对物料预热，热交换塔中的换热过程完成后，鼓风机13再将30℃的空气14通入al-si合金相变储热材料10中进行换热，，换热后的热风通入物料预热塔2中对物料预热，经换热后的低温空气从物料预热塔2左上端的出口排出，排出的低温空气经一号除尘器3除尘后排放到大气。
17.根据本发明的工艺流程，熔炼后的镁坨与相变储热材料的辐射时间为60小时，辐射完成后，22吨的相变储热材料几乎全部熔化，此时相变储热材料温度达到576℃，相变材料储存的热量占镁坨所含热量的70%，然后将镁坨破碎送入高温热交换塔，破碎过程热损失占镁坨所含热量6.2%，此时热交换塔中破碎后电熔镁砂所含热量镁坨所含热量的23.8%，高温热交换塔的通风时间为4小时，可得到250℃～860℃的热风，相变储热材料的通风时间为8小时，可得到380℃的热风，取热后的热风用于物料预热，可将物料预热至350℃，与未预热的物料相比，熔炼每吨菱镁矿可节约电量92.1kwh，预热后的物料可直接送至电弧炉熔炼，以所需原料15吨的菱镁矿工艺为例，熔炼一个电熔镁坨可节约电量1381.5kwh。