金屬鎂還原爐是鎂生產(chǎn)的核心設(shè)備，國內(nèi)外普遍采用的是外加熱臥式還原罐還原爐。傳統(tǒng)金屬鎂還原爐一般采用返熱加熱還原罐的結(jié)構(gòu)。這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的還原爐中的火焰和煙氣翻過擋火墻進(jìn)入爐膛，自上而下經(jīng)過還原罐，很快的由過火孔排出爐膛，排煙溫度可以高達(dá)1200℃左右，不能很好的回收利用，能源浪費嚴(yán)重。此外，傳統(tǒng)的金屬鎂還原爐使用原煤作為燃料，燃燒效率低下，污染嚴(yán)重。而且這種燃燒方式導(dǎo)致金屬鎂還原爐爐膛內(nèi)部溫度不均，燃燒溫度控制不靈活，造成了還原罐壽命普遍太短，生產(chǎn)出的成品金屬鎂品質(zhì)不高。
國內(nèi)應(yīng)用的金屬鎂還原爐的爐型較多，根據(jù)所用燃料的不同，大體上可分為兩類:用煤氣或重油加熱的還原爐與以煤為燃料的還原爐。用煤氣或者重油為燃料的還原爐用煤氣或者重油作為燃料的還原爐，通常是16個橫罐的還原爐，其規(guī)格為10.54×3.59×2.94(m)。這種還原爐為矩形爐膛，還原罐間中心距約為600mm，罐呈單面單排排列，爐子背面一般分布有多支低壓燒嘴。火焰從燃燒室進(jìn)入爐膛空間，繞過還原罐周邊，靠煙囪抽力將燃燒后的煙氣抽入爐底部支煙道，經(jīng)煙道與煙道閘門后進(jìn)入煙囪。二次風(fēng)由二次風(fēng)管再通過爐底二層二次風(fēng)道送入爐內(nèi)。還原爐底部兩個還原罐中間設(shè)有燃燒室或煙室。還原爐既是一個倒焰爐又是一個貯熱爐。爐膛內(nèi)一般裝有16支鎳鉻合金鋼制的還原罐。16個還原罐分成四組， 即4個還原罐組成一組，與一個真空機組相連接(真空機組由滑閥泵和羅茨泵組成)，每臺還原爐還設(shè)有一個備用真空機組，因此一臺還原爐一般有5個真空機組， 每臺還原爐設(shè)有一個水環(huán)泵作為預(yù)抽泵。
以煤為燃料的還原爐在我國，金屬鎂還原爐以燃煤為主，隨著鎂冶煉工藝的不斷發(fā)展與進(jìn)步，出現(xiàn)過多種燃煤還原爐，典型的有下面幾種。
1、單火室單面單排罐還原爐該爐型與燃煤氣、重油還原爐爐型相似，單面單排布置還原罐。燃燒室設(shè)置在后面，爐內(nèi)裝有14~16支還原罐，在兩支還原罐中間設(shè)置一過火孔。該爐型由于只有單排罐，又是單面布置，故操作十分方便，車間布置便于機械化，但其產(chǎn)量和熱效率都低。該爐型屬于矩形倒焰窯，火焰從燃燒室通過擋火板反射至爐頂，受煙囪抽力火焰向下，使還原罐受熱，再經(jīng)過火孔，支煙道至主煙道排出。
2、雙火室雙面雙排還原罐該爐型也是矩形倒焰窯，裝有10支還原罐，在長度方向分兩端各裝5支上、下排列。爐型設(shè)置了四個對稱分布在兩側(cè)面的燃燒室(每面兩個)，燃燒室內(nèi)有傾斜15°的梁式爐柵，火焰從窯兩側(cè)燃燒室翻過擋火墻，流向爐膛中心窯頂，然后火焰倒流向爐底吸火孔、支煙道再由一端的主煙道排入煙囪。該爐的優(yōu)點是爐子結(jié)構(gòu)簡單，罐子排列較緊湊，爐膛空間利用率較高，其缺點在于爐子四面均為操作面，加煤燒火與還原出鎂、扒渣、裝料互有干擾，操作條件差，車間布置困難。該爐型也有爐膛空間擴大而布置14~22支罐的。
3、單火室雙面雙排罐還原爐該爐型是兩端面雙排布罐，單火室燒火的還原爐。在兩個端面各分上、下排裝6支罐，共布罐12支，在一個側(cè)面設(shè)多個燃燒室，這樣燃煤操作比較方便，空間利用率也較高，但還原罐數(shù)量有限，產(chǎn)量小。
4、國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的單火室單面雙排罐，還原爐該爐型也屬于外加熱火焰反射爐(俗稱倒焰爐)。爐內(nèi)還原罐上下錯開上牌布置，空間利用率較高;爐長方向沒有限制，故可以布置較多的還原罐，一般有30~40支;還原罐單面開口，與真空機組的連接較方便;燃燒室設(shè)置在爐膛后面，由擋火墻隔開，火焰從燃燒室通過擋火墻反射至爐頂，受煙囪抽力火焰向下，使還原罐受熱，再經(jīng)爐底過火孔、支煙道至主煙道排出。相對于上述其他爐型，該爐型產(chǎn)量大、空間利用率較高、能源消耗較低、經(jīng)濟性好，因此在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。
大型蓄熱式金屬鎂還原爐
蓄熱式高溫燃燒技術(shù)是當(dāng)今國際上的燃燒技術(shù)，就是在爐子兩側(cè)爐墻上都布置有均勻分配的噴口，當(dāng)一側(cè)的噴口在作為燒嘴燃燒的時候，另一側(cè)的噴口則作為煙道用來排煙。經(jīng)過一個換向周期后，通過換向閥的切換，作為燒嘴燃燒的一側(cè)噴口變?yōu)闊煹烙脕砼艧?，而原來用來排煙的另一?cè)噴口則作為燒嘴燃燒。就這樣交替進(jìn)行，同時完成加熱、煙氣熱量的回收及空氣的高溫預(yù)熱。排煙側(cè)噴口經(jīng)高溫氣體通道進(jìn)入蓄熱室，在蓄熱室內(nèi)通過與蓄熱體進(jìn)行熱量交換，其溫度已降至150℃以下，然后出蓄熱室，經(jīng)過換向閥、排煙機，后由煙囪排入大氣。與此同時，空氣進(jìn)入另一側(cè)已經(jīng)在上一個換向周期內(nèi)被高溫?zé)煔忸A(yù)熱的高溫蓄熱室，同時被預(yù)熱到900～1 050℃，出蓄熱室后經(jīng)高溫氣體通道通過爐子側(cè)墻噴口噴出，從噴口噴出的高溫空氣和燃料在爐膛內(nèi)邊混合邊燃燒。蓄熱式高溫燃燒技術(shù)工作原理如圖1所示。
圖片
新型蓄熱式金屬鎂還原爐，主要有以下特點：
①彌散燃燒的蓄熱燃燒形式可形成與傳統(tǒng)火焰完全不同的火焰類型，在爐內(nèi)形成特別均勻的溫度場，提高還原罐的加熱均勻性。
②采用低氧燃燒技術(shù)，不但增強了高溫?zé)煔鈱€原罐的輻射和對流交換，同時減少火焰對還原罐的沖刷和氧化，延長還原罐的使用壽命。
③節(jié)約能源，降低燃耗。采用蓄熱式燃燒技術(shù)可以將煙氣余熱利用到幾乎接近上限的程度，大限度地回收煙氣潛熱，可使空、煤氣同時預(yù)熱至接近爐氣溫度，排煙溫度可以低于150℃，余熱回收率大大提高，節(jié)能降耗非常明顯。
④改善還原罐的加熱環(huán)境，在還原罐周圍形成還原性氣氛，減少還原罐的氧化，提高還原罐的使用壽命。
⑤減小對環(huán)境的污染。蓄熱式燃燒技術(shù)不僅節(jié)約了能源，降低了煙氣排放量，而且大大降低了煙氣中NOx等有害氣體的含量，減輕了環(huán)境污染。
⑥高溫防腐(抗氧化)、耐磨材料應(yīng)用于還原罐，有效提高還原罐的使用壽命。
⑦采用集中管理，分散控制，組成、、實用、可靠的遠(yuǎn)程自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。減少大量的設(shè)備操作人員。
連續(xù)蓄熱式金屬鎂精煉爐
連續(xù)蓄熱式金屬鎂精煉爐是指在金屬鎂精煉爐的余熱利用上由間斷蓄熱改為連續(xù)蓄熱，這種裝置稱為熱回收泵，它工作時排煙和鼓風(fēng)同時進(jìn)行，高溫?zé)煔庖詫α骷拜椛涞姆绞綄崃總鬟f給煙氣通道內(nèi)的蓄熱體。同時，被加熱的蓄熱體將熱量迅速傳遞到低溫側(cè)的助燃空氣，空氣能夠很迅速地被加熱。連續(xù)蓄熱式金屬鎂精煉爐主要有以下特點：
①換熱速率高。高熱導(dǎo)率、高黑度的材質(zhì)、具有很大的換熱面積，可實現(xiàn)高風(fēng)溫、低煙溫。
②連續(xù)工作。連續(xù)供風(fēng)及排煙，不需要換向，爐壓穩(wěn)定、流場及溫度場無頻繁擾動，為低氧燃燒奠定基礎(chǔ)。
③壽命長。抗氧化性能好。
④高強的換熱元件結(jié)構(gòu)，運行成本低、無須維護。
⑤采用比表面積很大的換熱元件作為熱交換器，便于安裝和布置。
⑥高溫防腐(抗氧化)、耐磨材料應(yīng)用于精煉坩堝，有效提高坩堝的使用壽命。
鎂還原爐使用的耐火材料
鎂還原爐使用的耐火材料一般包括高鋁磚、鎂鋁耐火澆注料料等。這些材料具有較好的耐高溫性、熱震穩(wěn)定性和耐化學(xué)侵蝕性。
