废酸回收焙烧炉安全结构的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种喷雾焙烧法废酸再生技术领域，尤指一种焙烧炉安全结构。


背景技术：

[0002]
一般从不锈钢制程中酸洗线所排出的废混酸经过滤、预浓缩和加压后，会从现有焙烧炉9顶部的喷枪91喷入于炉内，如图5所示者；而炉身中段周围则设有数个燃烧器92以对炉内的酸雾进行喷火燃烧，致炉顶93温度约303℃、炉中段处94温度约634℃、炉底95温度约363℃，且炉内整体负压控制至-0.4kpa，使废混酸因在该现有焙烧炉9内喷雾焙烧所产生汽化后的水、游离酸会从炉顶93的通道排出，而炉内的反应化学式如[化1]及[化2]所示，其焙烧所产生的金属氧化物则输送至炉底95的出料口排出，二者均经另为处理后，可回收再利用。
[0003]
[化1]
[0004]
h2o(l)
→
h2o(g)
[0005]
hno3(aq)
→
hno3(g)
[0006]
hf(aq)
→
hf(g)
[0007]
[化2]
[0008]
2fef3+3h2o
→
fe2o3+6hf
[0009]
2hno3→
no2+no+o2+h2o
[0010]
no2→
no+1/2o2[0011]
而现有焙烧炉9的炉体钢板系使用20mm厚的1.4876高镍不锈钢(即incoloy800)板焊接而成，其为炉壁厚度均一的焙烧炉，但使用数年后却发现在炉底95 的外部观测到有大量的氧化铁粉，当停炉检查炉顶93、炉中段处94、炉底95 时，发现炉中段处94与炉底95的转折处96变薄而形成应力腐蚀现象，而导致裂开影响使用。
[0012]
分析该焙烧炉体腐蚀变薄的主要原因，系因为焙烧废混酸所生成的氧化铁粉大部分长时间停留在炉底95内，因这些氧化铁粉内含有少量的硝酸、氢氟酸，因其尚未完全被蒸发，让这些位于炉底95的氧化铁粉尚残留氟离子，且在高温条件下造成加成作用，而进一步快速腐蚀炉底95的钢板。


技术实现要素：

[0013]
因此，必须对现有焙烧炉进行保修及其结构改良，而现有焙烧炉存在如下问题点：(1)炉体容易快速变薄、(2)炉体整修不容易、(3)难以预测及检修、(4) 整体更换成本太高、(5)相异材质结合困难。
[0014]
缘此，鉴于前述现有焙烧炉存在问题点，故本实用新型人乃穷极心思开发出一种废酸回收焙烧炉安全结构，故本实用新型的主要目的在于：提供一种轻量化、低成本及耐用的一种废酸回收焙烧炉的安全结构。
[0015]
为达上述目的，本实用新型运用如下技术手段：关于本实用新型废酸回收焙烧炉
内衬环；2-炉中间层；3-炉顶；31-炉罩层；32-炉顶中层；33-炉顶下层；4-管通道；5-变薄区域；6-修补板材；7-焊道；9现有焙烧炉；91 喷枪；92燃烧器；93炉顶；94炉中段处；95炉底；96-转折处。
具体实施方式
[0031]
首先，请参阅图1及图2所示，本实用新型涉及一种废酸回收焙烧炉安全结构a，是将炉体形成层层堆叠的焊接结合结构，且其炉体各层的材料选用可以是相同材质或异材质，也可具有相同壁厚或不同壁厚，以因应不同回收酸的性质，其中该焙烧炉安全结构a包含有：一炉底1、一炉中间层2、一炉顶3或 /及管通道4；如图2所示，其中该炉底1定义为h1段，该炉中间层2定义为h2 段，该炉顶3定义为h3段，而该管通道4则接设于该炉顶3的上方处，兹分别以以数个实施例说明如下。
[0032]
关于本实用新型焙烧炉安全结构a的第一实施例，是将该炉底1、炉中间层2、炉顶3具设为互为相同材质结合，且选用耐热及耐蚀的钢材，并将该炉底 1、炉中间层2、炉顶3可设为相同的壁厚，而较佳的具体实施方式则将该炉底 1的壁厚大于该炉中间层2、炉顶3的壁厚；另于在该炉底1所设一底板121与壁板122形成一转折处110，且在该转折处110接设有一内衬环13，且该内衬环13的底圆周接设于该底板121，而该内衬环13的顶圆周接设于该壁板122，又该内衬环13与底板121设为相异材质，而该内衬环13与壁板122设为相异材质，以制作出强化炉体整体结构安全的焙烧炉；特别一提，前述耐热及耐蚀的钢材选用具有高度耐腐蚀的inconel(铬镍铁合金)316l、inconel 625或inconel800等的英高镍合金钢板材料。
[0033]
关于本实用新型焙烧炉安全结构a的第二实施例，该第二实施例与该第一实施例具有相同的炉体结构，两者的差异为该第二实施例是将该炉底1、炉中间层2、炉顶3具设为互为相异材质结合，且选用具有高度耐腐蚀的inconel 316l、 inconel 625或inconel 800等的英高镍合金钢板材料，其中将三者依耐蚀性能排列，该inconel 625优于该inconel 800，该inconel 800优于该inconel 316l。
[0034]
关于本实用新型焙烧炉安全结构a的第三实施例，是将该炉底1、炉中间层2、炉顶3设为不相同的壁厚；其中将所述该炉底1系使用具有第一壁厚(t1) 的耐热及耐蚀钢材所制作而成，且该炉底1更包含有一炉底上层12及一炉底下层11，其中该炉底上层12焊接结合于该炉底下层11的上方处，且该炉底上层 12、炉底下层11设为不等径大小。
[0035]
另于该炉底上层12更包含有一转折处110、一底板121及一壁板122，且该转折处110由该底板121、壁板122结合而成，又在该转折处110接设有一内衬环13，而该内衬环13也使用耐热及耐蚀钢材所制作而成，且具有保护该转折处110的作用，免于该转折处110因接触酸介质形成应力腐蚀而受损；进一步，该炉底下层11及该底板121具有第一壁厚(t1)，而该壁板111与该内衬环110 都设为具有第二壁厚(t2)，而该第二壁厚(t2)介于该第一壁厚(t1)、第三壁厚(t3) 之间。
[0036]
所述该炉中间层2系使用具有第三壁厚(t3)的耐热及耐蚀钢材所制作而成，且该炉中间层2系焊接结合于该炉底1上方处，而该第三壁厚(t3)小于该炉底1 的第一壁厚(t1)。
[0037]
所述该炉顶3系使用具有第四壁厚(t4)的耐热及耐蚀钢材所制作而成，且该炉顶3
焊接结合于该炉中间层2上方处，而该第四壁厚(t4)小于该炉中间层2的第三壁厚(t3)；进一步，该炉顶3更包含有一炉罩层31、一炉顶中层32及一炉顶下层33，其中该炉罩层31焊接结合于该炉顶中层32的上方处，而该炉顶中层32又焊接结合于该炉顶下层33的上方处。
[0038]
所述该管通道4系焊接结合于该炉顶3的炉罩层31，系作为喷雾焙烧所产生汽化后的水、游离酸的通道，而该管通道4具有第五壁厚(t5)的耐热及耐蚀钢材所制作而成，且该第五壁厚(t5)小于该第四壁厚(t4)。
[0039]
鉴于焙烧炉下方处容易腐蚀而受损，故本实用新型焙烧炉安全结构a主要是将具不同炉壁厚度的炉底1、炉中间层2、炉顶3或/及管通道4等焊接结合一起，且特别将本实用新型焙烧炉由下至上将其厚度递减(t1>t2>t3>t4>t5)，以制作出低成本、轻量化，并兼顾到炉体整体结构安全运作的焙烧炉；其中又将上述耐热及耐蚀钢材较佳则选用具有高度耐腐蚀的inconel 316l、inconel 625或 inconel 800等的英高镍合金钢板材料，较佳的材料及厚度选用如底下表1所示，即将该第一壁厚(t1)较佳设为20mm，而该第二壁厚(t2)较佳设为14mm，而该第三壁厚(t3)较佳设为12mm，而该第四壁厚(t4)较佳设为10mm，而该第五壁厚(t5) 较佳设为8mm。
[0040]
表1
[0041][0042][0043]
请参阅图3及图4所示，关于本实用新型废酸回收焙烧炉安全补修工法b，主要提供对针对焙烧炉的炉壁变薄区域5进行修补，以免除焙烧炉作整体更换，其包含有：一炉身检测步骤a、一取修补板材步骤b、一焊接结合步骤c或/及一焊道检测步骤d。
[0044]
所述该炉身检测步骤a是以观察或仪器测量获知焙烧炉壁厚变薄至少一半以上的区域；其中观察方式则以观察到废气抽风机运转功率提高，从82％提高至90％，并在炉底95的外部观测到有大量的氧化铁粉；而仪器测量式则停炉并以超音波测厚仪检查该炉顶93、
该炉中段处94、该炉底95的壁厚。
[0045]
所述该取修补板材步骤b取数块耐热及耐蚀钢材的修补板材6，且该修补板材6最好与原炉的材料相同；进一步，该修补板材6的长宽尺寸设为 900mm*900mm，且从炉门搬运入炉内后进行贴附焊接，而该修补板材6的材料选用inconel 316l、inconel 625或inconel 800等的英高镍合金材料。
[0046]
所述该焊接结合步骤c，是将该数块修补板材6焊接并填满排列于该炉壁变薄区域5，如图4所示，并采用直流电焊机施工，且所使用焊条为gnc112-4.0mm 的镍基焊条；换言之，将焊道7布满于该数块修补板材6周围及间隙；特别一提，该炉壁变薄区域5可能是整层炉壁或炉体的局部部位。
[0047]
所述该焊道检测步骤d是以非破坏性检测的渗透检验法(penetrant testing，简称pt)来检测该焊接结合步骤c中的所有焊道7，以确保所修补部位的安全。
[0048]
凭借上述步骤，提供以低成本、周期循环的补修方式来延长焙烧炉的使用寿命，以降低焙烧设备的维护成本、节省资源物料及环保需求；进一步，将本实用新型焙烧炉安全结构a实际投产并试验共三年时间，其中经过近两年(时间 t～时间t2)后，定期每一个半月以超音波测厚仪择期对炉体部位进行壁厚测量，获得如底下表2及表3所示的壁厚测量数据(单位：mm)，其中表3系延续表2 并增加了(3.1)、(4.1)、(4.2)、(5.1)、(5.2)的炉体部位壁厚检测部位，而表2及表 3的斜线处代表该炉体部位无须测量。
[0049]
表2
[0050][0051][0052]
表3
[0053][0054]
经由上述表2及表3可以获知，投产试验运转中的本实用新型焙烧炉，以该底板121、该内衬环13等部位腐蚀变薄速度较快，约运转使用2年时间(时间 t～时间t2)，让该底板121由原始厚度20mm剩0.5mm，而该内衬环13由原始厚度14mm剩3mm，故可以本实用新型焙烧炉安全补修工法b针对该底板121、内衬环13等部位以inconel 625材质的数块修补板材6进行焊接修补，修补至该底板121、内衬环13的厚度恢复至10.8mm，约再经过1年(时间t3～时间t9) 运转使用，该底板121厚度还尚有10mm、内衬环13厚度尚有10mm，故周期使用本实用新型焙烧炉安全补修工法b确实可多次延长焙烧炉的使用寿命，避免汰换整个焙烧炉。
[0055]
同理，本实用新型焙烧炉的壁厚检测第(3.1)项，即炉顶中层32离下焊道10 公分处也容易变薄，约试验运转使用2.5年时间(时间t～时间t8)，该部位由原始10mm剩5mm，故此时可用本实用新型焙烧炉安全补修工法b来进行修补，换言之，本实用新型焙烧炉安全补修工法b不仅适用本实用新型焙烧炉，也适用其他现有焙烧炉的修补；再经由上述表2及表3可以获知，该炉底1的转折处110经使用运转3年(时间t～时间t9)，未有因应力腐蚀而裂开破损的情况，故本实用新型焙烧炉的内衬环13结构，确实对该转折处110起了保护作用。
[0056]
而且，以本实用新型焙烧炉安全补修工法b针对炉底1变薄的炉底1部位使用inconel 625材质的修补板材6进行修补后，让其恢复至10.7mm厚度，且经修补后试验运转使用约1年多(时间t3～时间t9)后，该厚度还尚有10.4mm，可知经过本实用新型焙烧炉安全补修工法b修补后的部位，其腐蚀变薄的速度比原先慢，故本实用新型焙烧炉安全补修工法b是业界修补焙烧炉的最佳简便工法。
[0057]
因此，将本实用新型焙烧炉从实际投产，经由三年试验(时间t～时间t9)，确实可发现焙烧炉炉底1腐蚀变薄的速度比较快，其次是该炉顶3，而该炉中间层2则几乎不受到酸腐蚀的影响，故本实用新型第三实施例以相异材质、不同厚度的炉层，以及在炉内的转折处110设置该内衬环13等的结构可作为强化焙烧炉炉体结构安全的较佳解决方案。

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