【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电炉，且特别是涉及一种用于对还原性气体进行加热的电炉，该还原性气体将被注入冶金炉中。
技术介绍
1、根据冶金行业的最新发展，钢铁生产商力求减少那些被认为是对环境有害的温室气体排放量，例如，二氧化碳。因此，钢铁生产商的目标是在冶金产品的生产中使用“绿色”(电力)能源。事实上，未来的钢铁生产很可能集中在使用低碳生产方法结合利用永续能源上。在此背景下，拟采用基于包含h2和/或合成气的还原性气体进行的直接还原工艺过程。
2、在现有技术中，燃烧式加热器和再生式热交换器(如热风炉)是已知的，用于在工业规模上对过程气体进行加热。然而，这些加热器需要燃料的燃烧。此外，市场上大多数由电能支持工作的设备似乎不适合在足够的温度下加热还原性气体，或者不符合“重”工业要求。例如，这些设备中的大多数不能扩展升级到用以处理大量气体所需的多兆瓦规模。此外，大多数设备不适合加热含尘气体(即含有固体量介于0毫克与5毫克/nm3之间的气体)。因此，没有任何已知的设备能够满足电加热气体在流速/流量、功率规模、含尘量、输出温度或其他具体布局要求方面的要求。因此，需要提供一种解决方案以克服上述这些缺点。
技术实现思路
1、专利技术目的
2、本专利技术的目的在于，提供一种加热器，其配置为或适用于在工业规模上对气体进行加热。此目的通过如独立权利要求所限定的电炉得以实现。
3、专利技术概述
4、所提出的电炉被配置为或适用于加热(还原性)气体，其包括沿纵向延伸的一空心
5、业已发现，所提出的结构设置允许提供一种用于加热(还原性)气体的加热炉，其具有特别紧凑的设计，这又可以在工业场所节省安装空间。还发现，当前的结构设置在必要时和/或若须加热某种特定量的(还原性)气体也是可以扩展升级的。
6、所提出的结构设置也为引入含有其他混合成分的气体开创了可能性，例如含有灰尘的气体。例如，在现有技术中尚无已知装置能允许加热含有灰尘的还原性气体。为了使流经砖块的含尘气体在炉内被加热，有必要确保空腔的一定最小尺寸。
7、除此之外，所提出的结构设置还可以特别在具有合成气注入系统的直接还原铁(direct reduced iron，dri)生产和/或熔炉(高炉/鼓风炉)设备中运行。因此，所提出的结构设置允许以永续(如“绿色”)能源为基础来对过程气体进行加热，从而可以取代传统的基于燃料的系统。因此，传统加热器造成的负面环境影响会大大减少。
8、所说“还原性气体”一般可指具有还原性能的任何化学介质。例如，还原性气体可以是包括氢气和/或一氧化碳的气体，如一种合成气。除此之外，应该注意的是，所述电炉不只限于处理还原性气体。也可以加热其他气体，特别是用于不同工业制程的过程气体，例如，co2、co、n2、o2、h2o、h2等等。
9、所说“空心金属壳体”一般可指设备或反应器的框架或储罐，在其中加热(还原性)气体。
10、所说“纵向”一般可以指壳体沿其延伸的主体长度方向。换句话说，所述纵向可以由电炉沿其延伸的方向定义。例如，当电炉水平安装时，该纵向可以平行于水平方向或水平平面，例如地面。
11、所说“耐火衬里”一般可指一层或多层的耐高温材料，如耐火砖。耐火衬里至少可以设置在壳体的一部分区段或整个内表面上。另外，作为备选方案，在耐火衬里和钢壳之间可以布置一层或多层的绝缘衬里，其中绝缘衬里可以包括一层绝缘砖和一层可浇铸陶瓷。再比如，耐火衬里内可以包括一层或多层具有绝缘和/或隔离性能的不同的砖块。应注意的是，一般来说，耐火衬里可以根据工作温度来选择，这也可能允许沿着加热器长度(如在纵向上)使用不同的材料。特别是，耐火材料可以包括各种等级的高铝耐火材料，它们不容易与氢气发生反应。耐火衬里砖可以专门成型以支持所述多个砖块，如格子砖(checkerbricks)，这些砖块引导加热丝。
12、所说“多个砖块”一般可指一定数量的格子砖或类似的砖状元件。每一砖块可以包括多个空腔，如为通孔或孔洞。这些空腔可以有圆形或半圆形的形状。附加地，或者另选地，每一砖块还可以包括所谓的“半腔”，它们被设置在砖块的边缘区段，并呈现为一个完整空腔的一半形状。两个相邻砖块的两个半腔(semi-cavity或half-cavity)，可以用来形成一个完整的空腔。可以理解的是，所述空腔也可以有其他形状。所有的空腔都可以沿着与所述纵向平行的方向延伸。由于这种配置，邻接的各层的相邻砖块的空腔可以彼此对齐，从而形成多个用于导引(还原性)气体的通道。在本文该语境下，所说“通道”一般是指延伸穿过若干个砖层的直线通路，其中该通道是由相邻排列的空腔和/或半腔形成。
13、所说“层”一般可以指砌层，或层级，或是一种结构安排，其包括预定数量的砖块，其中定义该结构安排的各砖块是相互关联的。可以理解的是，各层沿所述纵向可以有相同的长度。然而，也可以有一些实施例，其中各层具有不同的长度。
14、所说“多个加热丝”一般是指被配置为通过电导进行加热的金属丝或金属棒。这些电线/丝可以被设置在由砖块形成的通道内部。因此，加热丝的直径可优选比通道的直径或空腔的直径小。由于这种结构设置，气体可以基本上围绕着加热丝流动。每一加热丝至少部分地穿过多个通道中的至少一个通道延伸，如此，当电炉运行时，每一加热丝向流经该加热丝周围的(还原性)气体散发出预定的热量。在此方面，应注意的是，加热丝材料可以在广泛的材料中选择。特别是，加热丝材料可以适于承受住高温和/或与过程气体比如所述还原性气体的(一种或多种)成分的反应。例如，众所周知，当金属丝经常与具有高氮浓度的气体接触时，金属丝的寿命会变短。(还原性)气体内的氮含量也还可以保持较低(≤10％)，最高气体温度可以保持在800℃到1000℃之间，优选是900℃。除此之外，所述多个加热丝也可以被配置成在其他温度下运行，例如更低的温度。
15、在一种实施例中，在对应的层内至少两个相邻砖块中的每一砖块均设有一半腔，并且所述至少两个相邻砖块彼此对齐，使各相应砖块的半腔形成一完整的空腔。所述半腔可以设置在一砖块的边缘区域。
16、所说“对应的层”一般可指这样的任一层，其中两个在边缘区域具有半腔的砖块相互邻接排列，从而使两个半腔形成一个与空腔对应的孔洞/孔道。通过设置半腔，可实现壳体内部空间的有效利用。
17、在一种实施例中，通道的直径比加热丝的直径大，为1倍多(即超过1倍)至5倍的关系。通道的直径大于加热丝直径，可以有效地加热含尘本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.电炉(10)，用于对还原性气体进行加热，所述电炉包括：
2.如权利要求1所述的电炉(10)，其中，在对应的层(18；20)内至少两个相邻砖块(16)中的每一砖块均设有一半腔(24)，并且所述至少两个相邻砖块互相对齐，使各相应砖块的所述半腔(24)形成一完整的空腔(22)。
3.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，通道(26)的直径比所述加热丝(28)的直径大，为1倍多至5倍的关系。
4.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，在所述金属壳体的内表面的部分区段和所述耐火衬里(15)之间设置有一绝缘衬里(14)。
5.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，所述电炉具有与一分配环(32)流体连通的一气体入口(30)，其中所述分配环(32)包括多个供应口(34)，所述供应口被配置为将还原性气体导入所述壳体(12)的第一端部区段(36)；并且，在所述壳体的第二端部区段(40)，所述电炉具有一气体出口(38)，其中所述气体出口(38)沿着所述纵向(X)延伸。
6.如权利要求5所述的电炉(10)，其中
7.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，所述多个加热丝(28)被串联和/或并联设置。
8.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，所述电炉(10)被配置为在低电压下由以下之一来操作运行：单相交流电、三相交流电或直流电。
9.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，所述电炉还包括定心元件(44)，其中定心元件(44)形成同一通道(26)的组成部分，这些定心元件在间隔开的层中沿所述纵向(X)彼此对齐，由此各所述定心元件(44)以彼此间特定的距离就位设置。
10.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，所述壳体(12)的直径在0.5米至4米范围内，优选在1.50米至2.50米范围内，最优选为2米；并且，所述壳体(12)的长度在5米至12米范围之内，优选在6米至10米范围内，最优选为7米。
11.如前述权利要求5至10中任一项所述的电炉(10)，其中，所述电炉还包括电连接模块(46)，用于向所述加热丝(28)提供电触点，并且所述电连接模块(46)被设置在所述第一端部区段(36)，靠近所述多个供应口(34)且与各所述层(18；20)间隔开来。
12.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，所述电炉(10)的所述壳体(12)相对于地面水平设置。
13.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，所述壳体(12)配置为用于容纳加压的还原性气体，其中所述壳体支持的最大压力在0.0巴(g)至5.0巴(g)的范围内，优选为1.5巴至4.0巴(g)，最优选为3.6巴(g)。
14.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，所述壳体(12)的组成包括下列之一：碳钢、涂层、铬基合金或其混合物。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.电炉(10)，用于对还原性气体进行加热，所述电炉包括：
2.如权利要求1所述的电炉(10)，其中，在对应的层(18；20)内至少两个相邻砖块(16)中的每一砖块均设有一半腔(24)，并且所述至少两个相邻砖块互相对齐，使各相应砖块的所述半腔(24)形成一完整的空腔(22)。
3.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，通道(26)的直径比所述加热丝(28)的直径大，为1倍多至5倍的关系。
4.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，在所述金属壳体的内表面的部分区段和所述耐火衬里(15)之间设置有一绝缘衬里(14)。
5.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，所述电炉具有与一分配环(32)流体连通的一气体入口(30)，其中所述分配环(32)包括多个供应口(34)，所述供应口被配置为将还原性气体导入所述壳体(12)的第一端部区段(36)；并且，在所述壳体的第二端部区段(40)，所述电炉具有一气体出口(38)，其中所述气体出口(38)沿着所述纵向(x)延伸。
6.如权利要求5所述的电炉(10)，其中，所述多个加热丝中的每一加热丝(28)具有一u形区段(42)，该u形区段设置为与所述气体出口(38)相对或设置在所述气体出口处。
7.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，所述多个加热丝(28)被串联和/或并联设置。
8.如前述权利要求中任一项所述的电炉(10)，其中，所述电炉(10)被配置为在低电压下...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·卡斯特利，F·加罗法洛，D·布鲁尼，
申请(专利权)人：保尔沃特股份公司，
类型：发明
国别省市：
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