一种用于氧化锌生产的节能型高效氧化设备
阅读说明：本技术 一种用于氧化锌生产的节能型高效氧化设备 (A energy-saving high-efficient oxidation equipment for zinc oxide production ) 是由 刘艺 张训龙 张锦 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及氧化锌生产设备技术领域,具体公开了一种用于氧化锌生产的节能型高效氧化设备；包括窑炉、氧化室、收集罩和烟气管道,所述氧化室的内壁上固定连接有螺旋状的盘管,所述盘管的下端均匀开设有多个出风口,且出风口倾斜向上、朝向氧化室的中心设置,所述盘管的上端连接有送风管,所述送风管沿着烟气管道的中轴线设置且端部伸出烟气管道后与风机相连接；本发明公开的设备能够充分利用上高温烟气中的热量,降低了现有氧化锌窑炉需要对送入的冷空气进行加热的能耗,再结合密封、保温结构的设计使得整个氧化锌氧化过程中的能耗降低了13%左右,具有节能环保的优势,可在本行业进行大力推广应用。(The invention relates to the technical field of zinc oxide production equipment, and particularly discloses energy-saving efficient oxidation equipment for zinc oxide production; the furnace comprises a furnace, an oxidation chamber, a collecting cover and a flue gas pipeline, wherein a spiral coil pipe is fixedly connected to the inner wall of the oxidation chamber, a plurality of air outlets are uniformly formed in the lower end of the coil pipe, the air outlets are inclined upwards and arranged towards the center of the oxidation chamber, the upper end of the coil pipe is connected with an air supply pipe, the air supply pipe is arranged along the central axis of the flue gas pipeline, and the end part of the air supply pipe extends out of the flue gas pipeline and is connected with a fan; the equipment disclosed by the invention can fully utilize the heat in the high-temperature flue gas, reduces the energy consumption of the existing zinc oxide kiln for heating the fed cold air, and reduces the energy consumption in the whole zinc oxide oxidation process by about 13% by combining the design of a sealing and heat-insulating structure, has the advantages of energy conservation and environmental protection, and can be widely popularized and applied in the industry.)
技术领域
本发明涉及氧化锌生产设备技术领域，具体公开了一种用于氧化锌生产的节能型高效氧化设备。
背景技术
在氧化锌的干法制备工艺中，一般先将锌矿料加热形成熔融液，溶液继续加蒸发形成锌蒸汽，并与送入的空气相接触进行氧化、然后进行冷却、最后再通过滤袋对空气中的氧化锌进行沉积收集。目前用于氧化锌的氧化设备采用炉窑，并在炉窑的上方设置一个收集罩，并在收集罩和炉窑之间设置一个氧化室，收集罩的顶端连接一个烟气管道。在氧化锌干法制备过程中将锌矿料投入炉窑中进行加热，同时在氧化室的旁侧开设一个送风口，通过送风口将冷空气送入其中实现对气态锌的氧化。
例如申请号为2010106004811的发明专利公开的一种氧化锌窑炉，包括设置在窑炉上部的氧化室；设置在氧化室下方的炉膛；设置在炉膛下方并且与炉膛相通的燃烧腔；设置在燃烧腔下方的燃烧器；与炉膛相通的烟道；设置在烟道中的熔锌锅，以及设置在炉膛中的蒸发锅，包括延伸到氧化室的挥发通道；上述发明公开的氧化锌炉窑即为使用最为广泛的氧化锌生产设备，在使用过程中通过开设在氧化室旁侧的空气进口送入冷空气对气态锌进行氧化。但是该类设备在使用过程能耗较大，而且对气态锌的氧化效果不佳。其中，能耗较大的原因一方面是在窑体旁侧开设送风口，导致整个设备的密封性不佳，窑体中的热量容易发散到空气中；其二，通过送风口将冷空气送入氧化室中，当冷空气进入氧化室中时需要吸收热量对自身进行加热，因此冷空气的加热需要损耗一定的能耗；而气态锌的氧化效果不佳是由于送入的冷空气仅是从一个送风口单向送入，因此无法与窑体中的气态锌进行充分接触实现氧化。针对现有氧化锌窑炉的上述能耗大、氧化效果不佳等不足，本发明提出了一种能够有效解决上述技术问题的节能型高效氧化设备。
发明内容
本发明的目的是针对现有氧化锌窑炉的上述能耗大、氧化效果差等不足，本发明提出了一种能够有效解决上述技术问题的节能型高效氧化设备。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于氧化锌生产的节能型高效氧化设备，包括窑炉、氧化室、收集罩和烟气管道，所述氧化室的内壁上固定连接有螺旋状的盘管，所述盘管的下端均匀开设有多个出风口，且出风口倾斜向上、朝向氧化室的中心设置，所述盘管的上端连接有送风管，所述送风管沿着烟气管道的中轴线设置且端部伸出烟气管道后与风机相连接。
本发明公开的节能型高效氧化设备在生产氧化锌的过程中，风机送入的冷空气先在烟气管道中与高温烟气进行热交换进行预热使其空气在进入氧化室之前就具有一定的热量，然后进入氧化室中的螺旋状盘管时能够进一步加热至较高温度后在从出风口排出，排出后的高温空气能够直接与向上运动的气态锌相接触，从而实现对气态锌的快速氧化。另外，由于加热后的高温空气是从盘管下端的多个出风口中送出，因此被送出的热空气是从氧化室的内壁四周向氧化室的中心处运动，使得向上运动的气态锌与热空气充分接触，实现气态锌高效、充分的被氧化。
作为上述方案的进一步设置，所述收集罩的内部中心处固定设置有中空连接柱，所述送风管贯穿中空连接柱设置，所述中空连接柱上连接有若干锥形环板一，所述收集罩的内壁上连接有若干锥形环板二，所述锥形环板二和锥形环板一在收集罩内间隔且错位设置，所述锥形环板二和锥形环板一之间形成了折流通道；上述锥形环板二和锥形环板一之间形成的折流通道能够延长烟气在收集罩中的流动时间，保证高温空气与未氧化的气态锌在收集罩中再次进行充分的氧化，有效保证得到氧化锌的纯度。
作为上述方案的进一步设置，所述送风管的直径为烟气管道内径的三分之一；其送风管直径大小的设置比较重要，一方面在控制能够送入足够空气的同时还要保证反应后的烟气能够沿着烟气管道顺利进入冷却设备中进行降温、沉积收集，经过对相关计算得出将送风管直径设置为烟气管道内径的三分之一大小最为合适。
作为上述方案的进一步设置，所述盘管和送风管均由具有优良导热性能的碳钢材料制成；通过碳钢制成的盘管和送风管在保证对空气具有优良热交换效果的同时还使得盘管和送风管具有较高的耐高温性能，满足氧化锌的高温氧化过程。
作为上述方案的进一步设置，所述窑炉、氧化室、收集罩和烟气管道从下往上依次密封连接，且氧化室、收集罩的外壁均由隔热保温材料制成；将窑炉、氧化室、收集罩和烟气管道密封连接能够有效防止内部热量的发散，同时氧化室、收集罩的外壁均由隔热保温材料制成能够进一步保证其整个设备的保温效果，防止热量散发，降低整套设备的能耗。
作为上述方案的进一步设置，所述窑炉中设置有多个蒸发锅，多个所述蒸发锅的上端开口与氧化室相连通；上述窑炉为常规设置，保证每个蒸发锅中蒸发处的气态锌能够进入氧化室中即可。
作为上述方案的进一步设置，所述烟气管道由竖直段和水平段连接组成，所述竖直段的下端与收集罩相连接，所述水平段的一端与竖直段上端连接，另一端与负压系统相连接。
有益效果：
1）本发明公开的节能型高效氧化设备与现有的氧化锌窑炉相比，其整个设备密封、保温设置，在对氧化锌氧化过程中设备内的热量不易散发；同时空气的送入过程是通过送风管沿着烟气管道送入氧化室中，送入的冷空气在烟气管道中能够与高温烟气进行热交换进行预热，然后再在盘管中进行加热，加热后的高温空气从出风口排出后直接与气态锌相接触进行氧化，因此整个空气送入系统的设计能够充分利用上高温烟气中的热量，降低了现有氧化锌窑炉需要对送入的冷空气进行加热的能耗，再结合密封、保温结构的设计使得整个氧化锌氧化过程中的能耗降低了13%左右，其具有节能环保的优势，可在本行业进行大力推广应用。
2）本发明公开的节能型高效氧化设备中送入的空气是从氧化室的四周向中心处输送，并在输送过程中高温空气与气态锌相接触能够进行充分氧化；同时在收集罩中设置的折流结构能够延长烟气在收集罩中的时间，从而使得烟气中未被完全氧化的气态锌与高温空气具有足够的反应时间进行氧化，极大提高了氧化锌制备过程中的氧化效果和效率，其收集罩的结构设计虽然简单，但其对氧化锌的氧化过程带来了显著的技术效果，使得整个设备的使用效果优异、实用性更强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明中氧化室、收集罩、烟气管道的内部平面结构示意图；
图3为本发明中窑炉的立体轮廓示意图；
图4为本发明中送风管、盘管的立体结构示意图；
图5为本发明实施例2中收集罩的立体剖视结构示意图。
其中：
1-窑炉，101-蒸发埚，102-加料口，2-氧化室，3-收集罩，301-中空连接柱，302-连接杆，4-烟气管道，401-竖直段，402-水平段，5-送风管，6-盘管，601-出风口，7-折流板组件，701-第一锥形环板，702-第二锥形环板。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、
“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~5，并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
实施例1公开了一种节能型高效的氧化设备用于氧化锌生产过程中的氧化处理，其主体结构包括底部窑炉1、氧化室2、收集罩3和烟气管道4，其中窑炉1为现有的窑体结构，并在窑炉1中设置有多个蒸发埚101，蒸发埚的上端开口设置，并在窑炉1的侧面设置有加料口102，此处为现有技术故不做赘述。
将氧化室2设置在窑炉1的上端，并且蒸发埚101的上端开口与氧化室2的内腔相连通，蒸发埚101内的锌原料蒸发成气态锌时能够从上端开口进入氧化室2中。本处氧化室2的形状可以设置为圆柱状或者长方体状，并且整个氧化室2的外壁由保温隔热材料制成。
将收集罩3与氧化室2的上端相连接，其中收集罩3与氧化室2的形状相适配，可设置成圆锥形或者棱锥形。同时将烟气管道4与收集罩3的顶端相连接，而烟气管道4的外端部与负压系统（图中未画出）相连接。通过底部窑炉1、氧化室2、收集罩3之间的密封连接能够使得整个氧化设备处于密封保温状态，能够有效防止氧化设备内的热量散发。其中收集罩3的外壁也由隔热保温材料制成，烟气管道4由竖直段401和水平段402相连接组成，其中竖直段401与收集罩3的顶端相连接，水平段402的一端与竖直段401上端连接，另一端与负压系统相连接。
本实施例1与现有氧化锌窑炉最大改进之处在于空气送入系统的设置，本实施将氧化室密封设置，同时在烟气管道4中设置有一根沿着烟气管道4自身中轴线设置的送风管5，送风管5的一端伸出烟气管道4与风机（图中未画出）相连接，另一端伸入氧化室2中，并且在具体设置时送风管5的直径约为烟气管道4内径的1/3，保证氧化后的氧化锌等烟气能够在烟气管道4中顺畅流通。在伸入氧化室2中的送风管5下端部连接有一个螺旋状的盘管6，本实施中的送风管5和盘管6均由具有优良导热性能的碳钢材料制成，并将该螺旋状的盘管6可与氧化室2的内壁相焊接进行固定。最后，在螺旋状的盘管6的下端呈环形阵列状开设有若干个出风口601，若干个出风口601在具体设置时倾斜向上且朝向氧化室2中心处设置。
本实施例中空气送入系统的设置，通过风机将外部空气送入送风管5中，在空气沿着送风管5和盘管6进入氧化室2中时，冷空气通过碳钢制成的送风管5先在烟气管道3中与高温烟气进行热交换进行预热，然后再在盘管6中进行进一步加热，最后再将高温的空气从出风口601中排出与向上运动的气态锌相接触发生氧化。整个氧化设备通过其自身密封化设置，以及同时对烟气预热的利用，有效降低了整个氧化锌氧化设备的能耗，而且由于送出的热空气从氧化室2的四周送出，从而能够与向上运动的气态锌进行充分接触氧化，有效保证了氧化锌生产过程中的氧化效果。
实施例2
实施例2公开了一种基于实施例1基础上改进后的用于氧化锌生产的节能型高效氧化设备，其在采用了实施例1公开的氧化主体和空气送入系统的同时还对收集罩进行了进一步的设置。
参考附图5，本实施例2还在收集罩3的正中心设置一个竖直的中空连接柱301，并在收集罩3的下端内壁与中空连接柱301之间均匀焊接有多根连接杆302，多根连接杆302能够将中空连接柱301稳定设置在收集罩3的内腔中，同时送风管5延伸入收集罩3中时贯穿中空连接柱301设置。
在收集罩3的内壁和中空连接柱301之间设置有折流板组件7，其中折流板组件7包括与中空连接柱301相连接的多个第一锥形环板701和多个与收集罩3内壁相连接的第二锥形环板702，其中第一锥形环板701和第二锥形环板702之间间隔、错位设置，从而在收集罩3中形成了多道折流通道。当烟气（烟气中包含气态锌、热空气、气态氧化锌和其他成分）在沿着收集罩3中的折流通道运动时，能够延长烟气在收集罩3中的时间，从而在保证烟气中的气态锌、热空气能够具有更长的氧化反应时间，从而能够将烟气中的气态锌进行充分氧化得到氧化锌，极大改进了氧化锌的氧化效果。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。