一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置，包括燃烧系统、反应系统、冷凝系统和真空系统，其中，所述燃烧系统包括燃烧室和蓄热室，所述蓄热室与所述燃烧室相连；所述反应系统包括反应室和AlCl3升华罐，所述反应室的周围环绕布置有所述燃烧室，所述AlCl3升华罐的烟气入口与所述蓄热室的烟气出口连接；所述冷凝系统的产物入口与所述反应系统相接,所述冷凝系统的冷却介质出口与所述蓄热室的气体入口相接；所述真空系统与所述冷凝系统相接。由此，该装置采用蓄热式燃气加热装置，能够取代现有技术中的电炉来进行真空碳热还原制备金属铝，降低反应过程所消耗的能耗，进而降低真空碳热还原制备金属铝的成本，为工业化的可能性更进一步。

Vacuum furnace device with combustion supporting air type condensing system

The invention provides a device for vacuum furnace with combustion air condensing system, including combustion system, reaction system, condensing system and vacuum system, wherein, the combustion system includes a combustion chamber and the regenerator, the regenerator and the combustion chamber is connected; the reaction system includes a reaction chamber and AlCl3 sublimation tank around the reaction chamber arranged around the combustion chamber, the flue gas outlet of the gas tank and the sublimation of AlCl3 entrance of the regenerator is connected; the condensing system and the reaction product of entrance entrance system, gas cooling medium outlet of the condensing system and the regenerator connect the vacuum system; connected with the condensing system. Thus, the device adopts a regenerative gas heating device, can replace the electric furnace in the prior to the preparation of metal aluminum vacuum carbon thermal reduction method, reduce the energy consumption in the process of reaction, thereby reducing the cost of preparation of metal aluminum vacuum carbon thermal reduction, for the possibility of further industrialization.

【技术实现步骤摘要】
一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置
本专利技术属于制备金属铝的装置领域，尤其涉及一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置及系统。
技术介绍
目前，金属铝的工业生产方法主要采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法，以氧化铝作溶质、冰晶石作溶剂、炭素材料作电极，通入电流，进行电解而得到原铝。但是，该电解法生产铝存在以下缺陷：制备过程中需要消耗大量的昂贵原料，导致电解铝的成本较其它金属高；铝电解过程中不仅会排放大量温室气体，还会产生大量含氟烟气，阳极糊烧结产生的沥青也会挥发，对周围环境及人体健康造成损害；该电解法每生产吨铝约耗电13000-15000千瓦•时，成本高。最近数十年，炼铝新方法主要有常压碳热还原法、真空碳热还原法（包括直接碳热还原法、真空碳热还原-硫化法以及真空碳热还原-卤化法）、离子液体电沉积法等。但是，上述炼铝新方法生产铝存在以下缺陷：常压碳热还原法还原温度高达2000℃以上，需要在高温的条件下进行，能耗非常高；离子液体电沉积法采用的原料成本高；直接碳热还原法得到的产物在高温下相互熔解，难以与渣相分离，几乎得不到金属铝，造成产率低下。因此，如何设计出一种能耗低、金属铝的收率和纯度高、连续进料的炼铝装置，成为目前急需解决的难题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述难题，本专利技术提供了一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置，采用蓄热式燃气加热装置，能够取代现有技术中的电炉来进行真空碳热还原制备金属铝，降低反应过程所消耗的能耗，进而降低真空碳热还原制备金属铝的成本，为工业化的可能性更进一步；利用高温烟气经蓄热室回收热量后的烟气余热，加热AlCl3升华罐并维持温度，综合利用高温烟气余热，提高能源利用率；利用反应系统产物通入到冷凝系统中利用产物的余热来加热助燃风，预热后的助燃风经由蓄热室进入到燃烧室进行燃烧，同时，反应系统的产物经由冷凝系统中的常温助燃风作为冷却介质进行冷却处理，吸收产物的热量，有利于综合利用反应系统产物的余热；通过将金属铝与三氯化铝分别收集，提高了金属铝的收率以及金属铝的纯度；通过采用蓄热式燃烧方式，环状加热，反应室内温度均匀，有利于还原反应的发生。本专利技术提供了一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置，其特征在于，包括燃烧系统、反应系统、冷凝系统和真空系统，其中，所述燃烧系统包括燃烧室和蓄热室，并与所述反应系统连接，经冷凝系统预热后的助燃风通过蓄热室预热后进入燃烧室进行燃烧，为反应提供热量，同时，燃烧产生的高温烟气加热反应室后再经蓄热室回收热量后加热AlCl3升华罐并维持其温度，实现了高效利用燃烧余热；所述反应系统包括反应室和AlCl3升华罐，所述反应室的周围环绕布置有所述燃烧室；所述AlCl3升华罐与所述蓄热室的烟气出口连接，用于将燃烧产生的高温烟气经蓄热室进行蓄热处理后，通入到所述AlCl3升华罐中进行加热处理；所述冷凝系统的产物入口与所述反应系统相接，用于将所述反应系统生成的产物冷却；所述冷凝系统的冷却介质出口与所述蓄热室的气体入口相接，用于将助燃风作为冷却介质进行预热，经蓄热室进入燃烧室进行燃烧；所述真空系统与所述冷凝系统相接，用于使所述反应系统及冷凝系统处于真空状态，反应在真空条件下发生。专利技术人发现，本专利技术提供了一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置，采用蓄热式燃气加热装置，能够取代现有技术中的电炉来进行真空碳热还原制备金属铝，降低反应过程所消耗的能耗，进而降低真空碳热还原制备金属铝的成本，为工业化的可能性更进一步；利用高温烟气经蓄热室回收热量后的烟气余热，加热AlCl3升华罐并维持温度，综合利用高温烟气余热，提高能源利用率；利用反应系统产物通入到冷凝系统中利用产物的余热来加热助燃风，预热后的助燃风经由蓄热室进入到燃烧室进行燃烧，同时，反应系统的产物经由冷凝系统中的常温助燃风作为冷却介质进行冷却处理，吸收产物的热量，有利于综合利用反应系统产物的余热；通过将金属铝与三氯化铝分别收集，提高了金属铝的收率以及金属铝的纯度；通过采用蓄热式燃烧方式，环状加热，反应室内温度均匀，有利于还原反应的发生。根据本专利技术的具体实施例，所述冷凝系统包括金属铝冷凝罐和AlCl3冷凝罐，用于将反应产物金属铝与三氯化铝分别进行收集，其中，所述金属铝冷凝罐与所述反应室的出气口连接，所述AlCl3冷凝罐分别与所述金属铝冷凝罐和所述真空系统连接。根据本专利技术的具体实施例，所述金属铝冷凝罐和所述AlCl3冷凝罐均采用夹套冷却方式；其中，所述AlCl3冷凝罐的冷却介质出口与所述金属铝冷凝罐的冷却介质入口连接，用于将冷却介质先通入所述AlCl3冷凝罐的冷却通道进行冷却处理、然后排放到所述金属铝冷凝罐的冷却通道进行冷却处理得到预热的冷却介质；所述金属铝冷凝罐的冷却介质出口和所述蓄热室的气体入口连接，用于将预热后的冷却介质通入到蓄热室后进入燃烧室进行燃烧，实现了高效利用所述冷凝系统中产物的余热。根据本专利技术的具体实施例，所述冷却介质为助燃风。根据本专利技术的具体实施例，所述燃烧系统为蓄热式燃烧系统，采用单蓄热或者双蓄热的燃烧方式；所述燃烧系统还包括助燃风管道、燃气管道和烟气管道，所述蓄热室的气体入口分别与所述助燃风管道和/或者燃气管道连接，所述蓄热室的烟气出口与所述烟气管道连接，所述蓄热室的烟气入口与所述燃烧室连接。根据本专利技术的具体实施例，所述燃烧系统还包括燃气三通换向阀和/或助燃风三通换向阀，其中，所述燃气三通换向阀分别与燃气管道、烟气管道和蓄热室连接，所述助燃风三通换向阀分别与助燃风管道、烟气管道和蓄热室连接。根据本专利技术的具体实施例，所述燃烧室布置一对或多对烧嘴，并与所述蓄热室连接；所述反应室下部设有分布器，用于将AlCl3升华罐中生成的气态AlCl3进行均匀分布后进入所述反应室发生氯化反应。根据本专利技术的具体实施例，所述AlCl3升华罐采用夹套加热式，所述AlCl3升华罐的烟气入口与所述蓄热室的烟气出口连接，用于将蓄热室进行蓄热处理后的烟气通入到所述AlCl3升华罐的加热通道进行加热处理排出。同时，本专利技术还提供了一种利用上述的一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置的炼铝方法，包括以下步骤：（1）准备过程：将原料放入反应室中，将AlCl3粉末置于AlCl3升华罐中；打开真空系统，降低系统压力；开启燃烧系统，引入预热后/常温的助燃风和常温的燃气通过蓄热室预热后进入燃烧室进行燃烧，或者引入预热后/常温的助燃风通过蓄热室预热后和直接引入常温的燃气进入燃烧室进行燃烧，燃烧产生的高温烟气加热反应室；（2）制备过程：反应室升温完成后，原料充分进行碳热反应，得到中间产物；然后，燃烧产生的高温烟气加热反应室后再经蓄热室回收热量后通入AlCl3升华罐进行加热并维持温度，使AlCl3粉末进行气化处理得到气态AlCl3，所述气态AlCl3进入反应室中与所述中间产物进一步发生氯化反应得到AlCl气体；在真空系统的作用下，所述AlCl气体进入冷凝系统进行冷凝处理得到金属铝和AlCl3固体，同时所述冷凝系统采用助燃风作为冷却介质进行冷却处理后得到预热后的助燃风经由蓄热室进入燃烧室进行燃烧。根据本专利技术的具体实施例，步骤（1）中的所述原料为氧化铝或含氧化铝的铝土矿与碳质还原剂进行压球处理制得的，其中，所述原料中氧化铝与碳质还原剂的质量比例为1:3-5，所述碳质还原剂为固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置，其特征在于，包括燃烧系统、反应系统、冷凝系统和真空系统，其中，所述燃烧系统包括燃烧室和蓄热室，并与所述反应系统连接，经冷凝系统预热后的助燃风通过蓄热室预热后进入燃烧室进行燃烧，为反应提供热量，同时，燃烧产生的高温烟气加热反应室后再经蓄热室回收热量后加热AlCl3升华罐并维持其温度，实现了高效利用燃烧余热；所述反应系统包括反应室和AlCl3升华罐，所述反应室的周围环绕布置有所述燃烧室；所述AlCl3升华罐与所述蓄热室的烟气出口连接，用于将燃烧产生的高温烟气经蓄热室进行蓄热处理后，通入到所述AlCl3升华罐中进行加热处理；所述冷凝系统的产物入口与所述反应系统相接，用于将所述反应系统生成的产物冷却；所述冷凝系统的冷却介质出口与所述蓄热室的气体入口相接，用于将助燃风作为冷却介质进行预热，经蓄热室进入燃烧室进行燃烧；所述真空系统与所述冷凝系统相接，用于使所述反应系统及冷凝系统处于真空状态，反应在真空条件下发生。

【技术特征摘要】
1.一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置，其特征在于，包括燃烧系统、反应系统、冷凝系统和真空系统，其中，所述燃烧系统包括燃烧室和蓄热室，并与所述反应系统连接，经冷凝系统预热后的助燃风通过蓄热室预热后进入燃烧室进行燃烧，为反应提供热量，同时，燃烧产生的高温烟气加热反应室后再经蓄热室回收热量后加热AlCl3升华罐并维持其温度，实现了高效利用燃烧余热；所述反应系统包括反应室和AlCl3升华罐，所述反应室的周围环绕布置有所述燃烧室；所述AlCl3升华罐与所述蓄热室的烟气出口连接，用于将燃烧产生的高温烟气经蓄热室进行蓄热处理后，通入到所述AlCl3升华罐中进行加热处理；所述冷凝系统的产物入口与所述反应系统相接，用于将所述反应系统生成的产物冷却；所述冷凝系统的冷却介质出口与所述蓄热室的气体入口相接，用于将助燃风作为冷却介质进行预热，经蓄热室进入燃烧室进行燃烧；所述真空系统与所述冷凝系统相接，用于使所述反应系统及冷凝系统处于真空状态，反应在真空条件下发生。2.如权利要求1所述的一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置，其特征在于，所述冷凝系统包括金属铝冷凝罐和AlCl3冷凝罐，用于将反应产物金属铝与三氯化铝分别进行收集，其中，所述金属铝冷凝罐与所述反应室的出气口连接，所述AlCl3冷凝罐分别与所述金属铝冷凝罐和所述真空系统连接。3.如权利要求2所述的一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置，其特征在于，所述金属铝冷凝罐和所述AlCl3冷凝罐均采用夹套冷却方式；其中，所述AlCl3冷凝罐的冷却介质出口与所述金属铝冷凝罐的冷却介质入口连接，用于将冷却介质先通入所述AlCl3冷凝罐的冷却通道进行冷却处理、然后排放到所述金属铝冷凝罐的冷却通道进行冷却处理得到预热的冷却介质；所述金属铝冷凝罐的冷却介质出口和所述蓄热室的气体入口连接，用于将预热后的冷却介质通入到蓄热室后进入燃烧室进行燃烧，实现了高效利用所述冷凝系统中产物的余热。4.如权利要求3所述的一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置，其特征在于，所述冷却介质为助燃风。5.如权利要求1所述的一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置，其特征在于，所述燃烧系统为蓄热式燃烧系统，采用单蓄热或者双蓄热的燃烧方式；所述燃烧系统还包括助燃风管道、燃气管道和烟气管道，所述蓄热室的气体入口分别与所述助燃风管道和/或者燃气管道连接，所述蓄热室的烟气出口与所述烟气管道连接，所述蓄热室的烟气入口与所述燃烧室连接。6.如权利要求5所述的一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置，其特征在于，所述燃烧系统还包括燃气三通换向阀和/或助燃风三通换向阀，其中，所述燃气三通换向阀分别与燃气管道、烟气管道和蓄热室连接，所述助燃风三通换向阀分别与助燃风管道、烟气管道和蓄热室连接。7.如权利要求1所述的一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置，其特征在于，所述燃烧室布置一对或多对烧嘴，并与所述蓄热室连接；所述反应室下部设有分布器，用于将AlCl3升华罐中生成的气态AlCl3进行均匀分布后进入所述反应室发生氯化反应。8.如权利要求1所述的一种具有助燃风式冷凝系统的真空炉装置，其特征在于，所述AlCl3升华罐采用夹套加热式，所述AlCl3升华罐的烟气入口与所述蓄热室的烟气出口连接，用于将蓄热室...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋敏洁，钟贵全，侯傲，陈珊，郭科宏，吴道洪，
申请(专利权)人：神雾科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11