权利要求
1.一种
铝热还原法的自动燃烧装置，其特征在于，包括支撑架体(1)，所述支撑架体(1)的内侧固定连接有井式炉(2)，所述井式炉(2)的顶部安装有驱动电机(401)，所述驱动电机(401)的输出端固定连接有驱动螺杆(409)，所述井式炉(2)的内顶壁固定连接有限位架(402)，所述驱动螺杆(409)的外部螺纹连接有螺纹块(408)，所述螺纹块(408)的外部四周均铰接有摆动杆一(403)，所述井式炉(2)的内侧转动连接有若干个摆动杆二(404)，所述摆动杆二(404)的外表面开设有限位槽(405)，所述限位槽(405)的内部滑动连接有滑块(406)，所述滑块(406)的末端安装有点火器(407)，通过驱动电机(401)的驱动带动驱动螺杆(409)发生转动，螺纹块(408)沿着驱动螺杆(409)的外壁上下移动，并在摆动杆一(403)牵引力的作用下，改变多个点火器(407)的位置。
2.根据权利要求1所述的一种铝热还原法的自动燃烧装置，其特征在于，所述支撑架体(1)的顶端一侧固定连接有定量箱(501)，所述定量箱(501)的内部安装有驱动转盘(505)，所述驱动转盘(505)的外部偏心处固定连接有驱动块(508)，所述驱动转盘(505)的外表面滑动连接有活动架，所述活动架的内部开设有活动槽(507)，所述活动架的外侧固定连接有衔接杆(506)，所述衔接杆(506)的一侧固定连接有橡胶活塞(504)，所述定量箱(501)的内侧安装有氧气体积流量计(503)，所述定量箱(501)的外侧连通有连通管(502)，所述定量箱(501)的外侧安装有用于驱动转盘(505)转动的电机。
3.根据权利要求2所述的一种铝热还原法的自动燃烧装置，其特征在于，所述定量箱(501)的顶部一侧连通有进气管(6)，所述(5)和进气管(6)的内部均安装有单向阀，所述连通管(502)的另一端与所述井式炉(2)的内侧相连通。
4.根据权利要求2所述的一种铝热还原法的自动燃烧装置，其特征在于，所述定量箱(501)的内壁上下两侧均开设有滑槽(9)，所述活动架上下两端均滑动连接在所述滑槽(9)的内壁，所述橡胶活塞(504)的外表面与所述定量箱(501)的内壁滑动连接。
5.根据权利要求1所述的一种铝热还原法的自动燃烧装置，其特征在于，所述摆动杆一(403)的一端与滑块(406)的外侧转动连接，所述驱动螺杆(409)远离驱动电机(401)的一端贯穿限位架(402)的底部且固定连接有转动板(10)。
6.根据权利要求1所述的一种铝热还原法的自动燃烧装置，其特征在于，所述井式炉(2)的外侧依次安装有进料管一(7)和进料管二(8)，所述进料管一(7)用于向井式炉(2)的内部输送铝粉和镁粉，所述进料管二(8)用于向井式炉(2)的内部输送氧化铁。
7.根据权利要求1所述的一种铝热还原法的自动燃烧装置，其特征在于，所述支撑架体(1)的内侧安装有氧气生成器(3)，所述氧气生成器(3)用于生成氧气。
8.一种铝热还原法的点火控制系统，依据权利要求1-7任一项所述的一种铝热还原法的自动燃烧装置，其特征在于，包括以下模块：
点火控制模块，用于负责根据预定条件启动或停止点火源：
温度监测与反馈模块，用于实时监测反应区域的温度，确保点火操作的安全性和有效性;
安全监控与保护模块，用于确保点火过程中的安全性，并能够对潜在风险进行实时监控和应对;
故障诊断与报警模块，用于检测点火系统的各个部分是否工作正常，能够在出现故障时进行报警;
数据采集与记录模块，用于实时收集和记录与点火控制系统相关的数据。
9.根据权利要求8所述的一种铝热还原法的点火控制系统，其特征在于，所述安全监控与保护模块具体包括：
气体泄漏检测单元，用于检测可燃气体的泄漏;
温度监测与保护单元，用于实时监测燃烧区域、炉体、反应物等的温度;
过温保护单元，当温度超过设定的安全阈值时，系统自动启动保护措施;
压力监测与保护单元，用于实时监测设备内部压力，防止因压力过高引起的安全事故;
电气保护与过载保护单元，通过电流传感器、电压传感器检测设备的电气参数，确保电气系统正常运行。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及化学工程技术领域，具体为一种铝热还原法的自动燃烧装置。
背景技术
[0002]铝热还原法是一种通过利用铝粉与
氧化铝反应生成铝金属和氧化物的高温还原反应过程，广泛应用于冶金工业中。该方法在高温条件下进行，依赖于燃烧反应产生的热量来达到所需的反应温度。现有的铝热还原装置大多采用传统的单一火源或少量点火器进行点燃和加热，通过外部能源如燃气或电能加热反应物。然而，这种方式常常面临热量分布不均、局部过热的风险，导致反应效率低下，甚至影响反应的稳定性。在一些情况下，过热的区域还会引发物料的过早熔化或反应的不完全性，而低温区域则会导致反应速率降低，反应不充分，影响最终产品的质量。此外，现有的点火装置通常固定，不能根据不同物料或反应条件进行灵活调节，造成了装置的适应性差和操作难度大。
[0003]同时在氧气供给方面，传统铝热还原装置多依赖空气或不精确的氧气输送系统，这种不均匀或过量的氧气供应往往导致燃烧不完全，甚至引发局部过热或低温区域，进而影响了反应的稳定性和效率。氧气供应的不精确还可能导致氧化铝和铝粉的反应速率不一致，进而影响最终的反应效果和铝金属的收得率。为此，本领域技术人员提出一种铝热还原法的自动燃烧装置来解决上述问题。
发明内容
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供了一种铝热还原法的自动燃烧装置，解决了上述背景技术中所提出的问题。
[0005]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种铝热还原法的自动燃烧装置，包括支撑架体，所述支撑架体的内侧固定连接有井式炉，所述井式炉的顶部安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端固定连接有驱动螺杆，所述井式炉的内顶壁固定连接有限位架，所述驱动螺杆的外部螺纹连接有螺纹块，所述螺纹块的外部四周均铰接有摆动杆一，所述井式炉的内侧转动连接有若干个摆动杆二，所述摆动杆二的外表面开设有限位槽，所述限位槽的内部滑动连接有滑块，所述滑块的末端安装有点火器，通过驱动电机的驱动带动驱动螺杆发生转动，螺纹块沿着驱动螺杆的外壁上下移动，并在摆动杆一牵引力的作用下，改变多个点火器的位置。
[0006]优选的，所述支撑架体的顶端一侧固定连接有定量箱，所述定量箱的内部安装有驱动转盘，所述驱动转盘的外部偏心处固定连接有驱动块，所述驱动转盘的外表面滑动连接有活动架，所述活动架的内部开设有活动槽，所述活动架的外侧固定连接有衔接杆，所述衔接杆的一侧固定连接有橡胶活塞，所述定量箱的内侧安装有氧气体积流量计，所述定量箱的外侧连通有连通管，所述定量箱的外侧安装有用于驱动转盘转动的电机。
[0007]优选的，所述定量箱的顶部一侧连通有进气管，所述和进气管的内部均安装有单向阀，所述连通管的另一端与所述井式炉的内侧相连通。
[0008]优选的，所述定量箱的内壁上下两侧均开设有滑槽，所述活动架上下两端均滑动连接在所述滑槽的内壁，所述橡胶活塞的外表面与所述定量箱的内壁滑动连接。
[0009]优选的，所述摆动杆一的一端与滑块的外侧转动连接，所述驱动螺杆远离驱动电机的一端贯穿限位架的底部且固定连接有转动板。
[0010]优选的，所述井式炉的外侧依次安装有进料管一和进料管二，所述进料管一用于向井式炉的内部输送铝粉和镁粉，所述进料管二用于向井式炉的内部输送氧化铁。
[0011]优选的，所述支撑架体的内侧安装有氧气生成器，所述氧气生成器用于生成氧气。
[0012]一种铝热还原法的点火控制系统，包括以下模块：
点火控制模块，用于负责根据预定条件启动或停止点火源：
温度监测与反馈模块，用于实时监测反应区域的温度，确保点火操作的安全性和有效性;
安全监控与保护模块，用于确保点火过程中的安全性，并能够对潜在风险进行实时监控和应对;
故障诊断与报警模块，用于检测点火系统的各个部分是否工作正常，能够在出现故障时进行报警;
数据采集与记录模块，用于实时收集和记录与点火控制系统相关的数据。
[0013]优选的，所述安全监控与保护模块具体包括：
气体泄漏检测单元，用于检测可燃气体的泄漏;
温度监测与保护单元，用于实时监测燃烧区域、炉体、反应物等的温度;
过温保护单元，当温度超过设定的安全阈值时，系统自动启动保护措施;
压力监测与保护单元，用于实时监测设备内部压力，防止因压力过高引起的安全事故;
电气保护与过载保护单元，通过电流传感器、电压传感器检测设备的电气参数，确保电气系统正常运行。
[0014]本发明提供了一种铝热还原法的自动燃烧装置。具备以下有益效果：
1、本发明通过多个点火器的协同工作，可以在不同的反应区域同时启动反应，确保反应热量的均匀分布，减少了局部过热的风险，并显著提升了还原反应的效率和稳定性。此外，点火器位置的可调性使得装置能够根据不同物料的特性和反应要求灵活调整火源布局，以适应不同规模和类型的铝热还原反应，提高了装置的适应性与操作灵活性，降低了操作难度，确保了生产过程的高效、安全和可控。
[0015]2、本发明通过能够向井式炉的内部定量输送氧气，利用精确控制氧气的供应量，使氧气与铝粉及氧化铝的反应更加充分和均匀，从而有效提升还原反应的速率与产物质量。定量输送氧气不仅能够提高燃烧效率，还能够优化温度分布，避免因氧气过量或不足引发的局部过热或低温问题，提高炉内反应温度的稳定性，确保整个过程的高效、稳定运行。
[0016]3、本发明通过点火控制系统涵盖了气体泄漏检测、温度保护、过温保护、压力监测等多个子系统，能够有效防范可燃气体泄漏、过高温度和压力异常等安全隐患，实现自动化预警与保护，从而大幅度提升了生产过程的安全保障能力。
附图说明
[0017]图1为本发明的立体图;
图2为本发明的氧气生成器结构示意图;
图3为本发明的井式炉剖面图;
图4为图3中A处的放大图;
图5为本发明的限位架结构示意图;
图6为本发明的定量箱剖面图;
图7为本发明的点火控制系统流程图;
图8为本发明的安全监控与保护模块流程图。
[0018]其中，1、支撑架体;2、井式炉;3、氧气生成器;401、驱动电机;402、限位架;403、摆动杆一;404、摆动杆二;405、限位槽;406、滑块;407、点火器;408、螺纹块;409、驱动螺杆;501、定量箱;502、连通管;503、氧气体积流量计;504、橡胶活塞;505、驱动转盘;506、衔接杆;507、活动槽;508、驱动块;6、进气管;7、进料管一;8、进料管二;9、滑槽;10、转动板。
具体实施方式
[0019]下面将结合本发明说明书附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0020]请参阅附图1-附图8，本发明实施例提供一种铝热还原法的自动燃烧装置，包括支撑架体1，支撑架体1的内侧固定连接有井式炉2，井式炉2的顶部安装有驱动电机401，驱动电机401的输出端固定连接有驱动螺杆409，井式炉2的内顶壁固定连接有限位架402，驱动螺杆409的外部螺纹连接有螺纹块408，螺纹块408的外部四周均铰接有摆动杆一403，井式炉2的内侧转动连接有若干个摆动杆二404，摆动杆二404的外表面开设有限位槽405，限位槽405的内部滑动连接有滑块406，滑块406的末端安装有点火器407，通过驱动电机401的驱动带动驱动螺杆409发生转动，螺纹块408沿着驱动螺杆409的外壁上下移动，并在摆动杆一403牵引力的作用下，改变多个点火器407的位置。摆动杆一403的一端与滑块406的外侧转动连接，驱动螺杆409远离驱动电机401的一端贯穿限位架402的底部且固定连接有转动板10。
[0021]具体地，支撑架体1是整个装置的框架结构，起到支撑作用，确保装置稳固地放置并正常运行。井式炉2是铝热还原法中的关键设备，用于高温反应的进行。它固定在支撑架体1的内部，容纳铝热还原反应的物料。
[0022]驱动螺杆409是与驱动电机401连接的部件，起到传递动力的作用。驱动电机401的转动带动驱动螺杆409转动，进而推动其他部件的运动。螺纹块408与驱动螺杆409外壁的螺纹连接，螺纹块408随着螺杆的转动上下移动，进而带动与其连接的其他部件运动。摆动杆一403与螺纹块408相连接，负责承载并传递来自螺纹块408的牵引力。当螺纹块408沿螺杆移动时，摆动杆一403的一端发生摆动，从而引发后续的动作。摆动杆二404与摆动杆一403协作，在装置中起到辅助作用，它的运动通过与滑块406的配合来改变点火器407的位置。点火器407负责在铝热还原反应过程中点燃燃料。
[0023]启动驱动电机401，它通过转动驱动螺杆409。驱动螺杆409转动后，带动螺纹块408沿着螺杆上下移动。螺纹块408的移动牵引摆动杆一403，使其发生摆动。
[0024]摆动杆一403的摆动带动滑块406沿限位槽405滑动，进一步改变摆动杆二404的位置。摆动杆二404的运动最终调整点火器407的位置，使其根据铝热还原反应的需求精准地摆动和移动。这一动态调节过程能够根据不同物料的特性和反应要求，灵活地调整火源布局，提高了装置的适应性、灵活性与操作便捷性。
[0025]支撑架体1的顶端一侧固定连接有定量箱501，定量箱501的内部安装有驱动转盘505，驱动转盘505的外部偏心处固定连接有驱动块508，驱动转盘505的外表面滑动连接有活动架，活动架的内部开设有活动槽507，活动架的外侧固定连接有衔接杆506，衔接杆506的一侧固定连接有橡胶活塞504，定量箱501的内侧安装有氧气体积流量计503，定量箱501的外侧连通有连通管502，定量箱501的外侧安装有用于驱动转盘505转动的电机。定量箱501的顶部一侧连通有进气管6，5和进气管6的内部均安装有单向阀，连通管502的另一端与井式炉2的内侧相连通。
[0026]具体地，氧气体积流量计503安装在定量箱501内部，用于检测氧气的体积流量。它能够实时监控定量箱501内氧气的流量变化，并为系统提供反馈数据，确保氧气供给的精确控制。体积流量计的使用可以提高系统的精度，避免因流量不稳定或过量供氧导致的反应不完全或不均匀问题。
[0027]进气管6用于将氧气输送至定量箱501内部，且每根进气管6内安装有单向阀。单向阀的作用是防止氧气回流，确保定量箱501内的氧气只能进入，而不能反向流动。这一设计确保氧气供应的方向性，避免氧气流动混乱导致操作上的问题。
[0028]定量箱501外侧的电机用于驱动转盘505的转动。精确控制驱动转盘505的运动速度和方向，从而间接控制氧气的供应量。通过电机的控制，系统能够灵活调节氧气流量，满足不同铝热还原反应过程中的需求。
[0029]在点火过程中，井式炉2通过进气管6向定量箱501的空腔注入氧气。氧气体积流量计503用于监测氧气注入量，当定量箱501内的氧气量达到预定值时，系统准备开始控制氧气的输送。启动定量箱501外侧的电机，带动驱动转盘505旋转。驱动块508偏心旋转，在活动槽507的引导下，带动活动架沿滑槽9往复运动。活动架的运动通过衔接杆506同步带动橡胶活塞504运动。橡胶活塞504的移动会将定量箱501内的氧气通过连通管502输送到井式炉2的内部。每次排放氧气的量都是固定的，主要由衔接杆506的长度和橡胶活塞504的行程决定。
[0030]根据橡胶活塞504的初始位置和氧气体积流量计503的反馈，系统能够精确控制氧气的供应量。在操作过程中，只需要调整橡胶活塞504的位置和氧气体积流量计503的设定值，即可实现对氧气流量的精确控制。
[0031]定量箱501的内壁上下两侧均开设有滑槽9，活动架上下两端均滑动连接在滑槽9的内壁，橡胶活塞504的外表面与定量箱501的内壁滑动连接。
[0032]具体地，滑槽9的作用是给予活动架一个平稳移动的空间，通过橡胶活塞504的移动能够将定量箱501内部的空腔的氧气进行输送。
[0033]井式炉2的外侧依次安装有进料管一7和进料管二8，进料管一7用于向井式炉2的内部输送铝粉和镁粉，进料管二8用于向井式炉2的内部输送氧化铁。
[0034]支撑架体1的内侧安装有氧气生成器3，氧气生成器3用于生成氧气。
[0035]具体地，氧气生成器3用于将空气中的氧气分离或通过化学或物理过程生成氧气。这一设计确保氧气生成器3能够稳定地运作，并且由于它被安装在支撑架体1的内侧，可以避免外界环境对其功能的干扰。
[0036]一种铝热还原法的点火控制系统，包括以下模块：
点火控制模块，用于负责根据预定条件启动或停止点火源：
具体地，该模块接收来自温度监测与反馈模块的实时数据，根据反应物的温度变化和反应要求，自动调整点火源的启停状态。在实际应用中，点火控制模块依据设定的启动和停止条件，能够精确控制点火过程，确保反应的平稳开始，并避免过度点燃或过早停止引发反应不完全或温度波动。此外，点火控制模块还与其他系统模块密切协作，确保反应区域内温度、气体浓度等参数都处于安全合理的范围内。此模块的自动化控制功能，不仅提高了生产过程的效率，还增强了装置的操作灵活性和安全性。
[0037]温度监测与反馈模块，用于实时监测反应区域的温度，确保点火操作的安全性和有效性;
具体地，温度监测与反馈模块的主要功能是实时监测反应区域内的温度，并将数据反馈至点火控制模块，以便精确调节点火操作。该模块通过多个温度传感器布置于反应炉的关键区域，如反应物表面、炉体内部以及燃烧区域等，监测温度变化，并根据温度数据调节点火源的启停。
[0038]安全监控与保护模块，用于确保点火过程中的安全性，并能够对潜在风险进行实时监控和应对;
安全监控与保护模块具体包括：
气体泄漏检测单元，用于检测可燃气体的泄漏;
温度监测与保护单元，用于实时监测燃烧区域、炉体、反应物等的温度;
过温保护单元，当温度超过设定的安全阈值时，系统自动启动保护措施;
压力监测与保护单元，用于实时监测设备内部压力，防止因压力过高引起的安全事故;
具体地，该模块通过一系列子系统和单元对点火过程中的安全状况进行实时检测，并在出现异常时通过报警系统发出警示，并启动保护机制。安全监控与保护模块确保点火过程能够在完全可控的安全范围内进行，并防止外部或内部因素引发的安全事故。
[0039]电气保护与过载保护单元，通过电流传感器、电压传感器检测设备的电气参数，确保电气系统正常运行。
[0040]故障诊断与报警模块，用于检测点火系统的各个部分是否工作正常，能够在出现故障时进行报警;
数据采集与记录模块，用于实时收集和记录与点火控制系统相关的数据。
[0041]具体地，用于实时收集与记录点火控制系统中各个模块的运行数据，包括温度、压力、电气参数、气体浓度等。这些数据不仅实时监控反应过程，还能为后期的生产分析和优化提供重要依据。通过采集和存储数据，操作人员可以随时查看历史数据，进行趋势分析，评估反应的稳定性和效率。
[0042]工作原理：具体使用本装置时，首先将铝粉和镁粉通过进料管一7进入到井式炉2的内部，之后将氧化铁通过进料管二8进入到井式炉2的内部，此时通过点火控制系统去启动点火器407，通过点火器407去点燃镁粉，从而促进铝热还原反应的生成;
在此过程中，通过启动驱动电机401带动驱动螺杆409发生转动，此时螺纹块408沿着驱动螺杆409的外表面进行上下移动，在螺纹块408移动的同时带动多个摆动杆一403的一端发生摆动，此时在摆动杆一403牵引力的作用下带动滑块406沿着滑块406的内壁进行移动，此时摆动杆二404会发生摆动，从而带动点火器407进行同步摆动，如此能够改变点火器407的位置，使得本装置能够根据不同物料的特性和反应要求灵活调整火源布局，以适应不同规模和类型的铝热还原反应，提高了装置的适应性与操作灵活性，降低了操作难度;
另外在点火过程中，井式炉2通过进气管6向定量箱501内部的空腔输送氧气，通过氧气体积流量计503检测出该空腔的氧气注满后，通过启动定量箱501外侧的电机，进而带动驱动转盘505同步转动，此时驱动块508会沿着驱动转盘505的外表面进行偏心转动，由于驱动块508沿着活动槽507的内部活动，继而带动活动架沿着滑槽9的内部进行左右往复运动，如此带动橡胶活塞504同步移动，将空腔内部的氧气通过连通管502进入到井式炉2的内部，由于衔接杆506的长度是一定的，故每次排出氧气的量也是一定的，后续只需改变橡胶活塞504的初始位置并搭配氧气体积流量计503，即可控制输送氧气的量。如此利用精确控制氧气的供应量，使氧气与铝粉及氧化铝的反应更加充分和均匀，从而有效提升还原反应的速率与产物质量。
[0043]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
说明书附图(8)
声明：
“铝热还原法的自动燃烧装置” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：宝钛特种金属有限公司
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2025年03月20日 ~ 22日 
