一种逆向流动换热与反应的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种逆向流动换热与反应的装置与方法，装置，包括：壳体，自下往上依次包括第一固体出口、沉降段、逆流段、均料段和料斗，所述逆流段的下端连接第一管道，逆流段的上端连接气固分离器；所述均料段的截面为梯形结构，梯形结构中包括多层均料板，每层均料板均包括多个均料板，每个均料板为棱锥或圆锥结构，均料板的对称轴与逆流段的中轴线平行，相邻两层均料板交错排列，顶层均料板位于料斗的下端出口的下方；气固分离器的底部为第二固体出口，顶部为气体出口。在逆流段，重粉体可以和气体逆流换热，或重粉体可以和气流携带下的轻粉体进行逆流换热或逆流反应，可以实现温度梯级逆向换热，具有较高的换热效率。

A Device and Method for Reverse Flow Heat Transfer and Reaction

【技术实现步骤摘要】
一种逆向流动换热与反应的装置与方法
本专利技术具体涉及一种逆向流动换热与反应的装置与方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。随着能源的不断消耗和生态环境的日益恶化，人们对能源的有效利用和环保有了更深入的认识。反应器是化工产业的重要装置，反应器中包含传热、传质、化学反应等过程，强化传热和反应对提升系统性能具有重要意义。多相流反应器是有两种或两种以上流体存在的反应器，气固反应器是一种典型的多相流反应设备，广泛应用于冶金、化工等领域。较为典型的一种气固反应器是循环流化床反应器，具有气固通量大、生产能力强、投资少、维修费用低的特点，但是专利技术人发现，由于循环流化床反应器中气、固运动速度较快及颗粒循环量大，存在分布不均匀、传热或反应的效率低、磨损较为严重、颗粒回收技术要求高等问题，而且换热与反应效果受气固特性、设备条件、操作温度和压力等因素的影响。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种逆向流动换热与反应的装置与方法。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种逆向流动换热与反应的装置，包括：壳体，自下往上依次包括第一固体出口、沉降段、逆流段、均料段和料斗，所述逆流段的下端连接第一管道，逆流段的上端连接气固分离器；所述均料段的截面为梯形结构，梯形结构中包括多层均料板，每层均料板均包括多个均料板，每个均料板为棱锥或圆锥结构，均料板的对称轴与逆流段的中轴线平行，相邻两层均料板交错排列，顶层均料板位于料斗的下端出口的下方；气固分离器的底部为第二固体出口，顶部为气体出口。一种逆向流动换热与反应的方法，包括如下步骤：重粉料从上端料斗中加入，通过均料段均料后自逆流段的上方落入逆流段，并均匀分布在逆流段的截面上，轻粉料或/和气体自逆流段的下端进入逆流段，在逆流段中与重粉料逆流换热、反应；换热、反应后的轻粉料或/和气体在气流携带作用下自逆流段上端流出，经气固分离器实现固体与气体的分离；换热、反应后的重粉料在自身重力作用下，克服气流的携带作用，向下运动，经过沉降后，自第二固体出口排出。本专利技术的有益效果为：1)在逆流段，重粉体可以和气体逆流换热，或重粉体可以和气流携带下的轻粉体进行逆流换热或逆流反应，可以实现温度梯级逆向换热，具有较高的换热效率。2)均料段中包括多层均料板，每个均料板为棱锥或圆锥结构，相邻两层均料板交错排列，料斗中加入的重粉料经过多层均料层后，可以实现重粉料在逆流段的均匀分布。重粉料从上端料斗加入后，经过均料段均匀布料后，均匀分布在逆流段的截面上，当与气体或/和气流携带的轻粉料逆流接触时，可以显著提高重粉料与轻粉料或/和气体的混合均匀程度。3)气体或气体与轻粉料的混合气流与重粉料逆流接触时，气流会对重粉料和轻粉料起到较大的扰动作用，进而实现了轻粉料、气体和重粉料的均匀混合，进而强化了传热和反应过程。4)重粉料在下降的过程中，在逆流的气流的升力作用下，下降的速度减缓，而轻粉料在气流的携带作用下具有较低的上升速度。所以，该种逆流换热、反应装置内部的固体流动速度较小，进而可以减小装置内部的磨损程度，延长装置的使用寿命。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为一种异重粉体逆向流动换热与反应的工艺方法与装置。其中，1-重粉体料斗；2-重粉均料装置；3-异重粉体逆流换热及反应段；4-气体与轻粉体入口；5-反应后气体出口；6-气固分离器；7-反应后轻粉体出口；8-重粉体沉降分离区；9-反应后重粉体出口。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。一种逆向流动换热与反应的装置，包括：壳体，自下往上依次包括第一固体出口、沉降段、逆流段、均料段和料斗，所述逆流段的下端连接第一管道，逆流段的上端连接气固分离器；所述均料段的截面为梯形结构，梯形结构中包括多层均料板，每层均料板均包括多个均料板，每个均料板为棱锥或圆锥结构，均料板的对称轴与逆流段的中轴线平行，相邻两层均料板交错排列，顶层均料板位于料斗的下端出口的下方；气固分离器的底部为第二固体出口，顶部为气体出口。每个均料板为棱锥或圆锥结构，下落在均料板顶部的重粉料会在均料板的斜面或圆切面的导送作用下向两侧分料，然后落入下一层均料板的顶部，继续向两侧布料，可以实现重粉料在逆流区的均匀布料。棱锥或圆锥结构的设置，有助于重粉料的快速布料。均料段为梯形结构，有助于将料斗出口下落的重粉料向两侧布料，直至均匀分布在逆流段的整个截面上。异重粉体包括密度差异大的粉体或同一密度但是颗粒粒径差异大的粉体。料斗中加入的是密度大的重粉体或粒径大的重粉体，重粉体在均料段的布料作用下均匀分布在逆流段的截面上。逆流段的下端第一管道内通入的是气体或气流携带的轻粉体，该处的轻粉体为密度小的轻粉体，或粒径小的轻粉体。该部分轻粉体在气流的携带作用下可以沿逆流段向上运动。而重粉体的重量足够大，可以克服气流的提升作用，向下运动。重粉体运动至沉降段后，失去了气流的提升作用，会在沉降段迅速沉降、聚集，有利于重粉体从壳体下方的第一固体出口集中出料。气固分离器可以实现气体和固体的分离，该部分固体中绝大部分是气流携带的轻粉体，还会有少量的反应产物和重粉体，回收轻粉体，可以将轻粉体循环利用。在一些实施例中，所述料斗与均料段之间设置有给料机，给料机由电机带动。可以实现定时、定量给料。在一些实施例中，所述逆流段为筒状结构。可以减少粉体的流动死角，保障粉体的顺畅流动。进一步的，所述第一管道的进口方向与逆流段的中轴线的夹角为钝角。使得流入逆流段的流体的流动方向与逆流段中重粉体的流动方向呈钝角，进入逆流段的气流携带的轻粉体会有与重粉体的下降方向相反的分速度，使得轻粉体和/或气体进入逆流段后直接向上运动，避免了返混对沉降段的沉降的重粉料起到扰动作用，有利于换热、反应后的重粉料的沉降、回收。再进一步的，所述第一管道的进口方向与逆流段的中轴线的夹角为100-160°，进一步为120°-150°。如可以为，100°、110°、120°、130°、140°等。再进一步的，所述第一管道的进口方向与逆流段的边缘相切。进入逆流段的气流向上、相切地进入逆流段中，使得气流携带轻粉料在逆流段内螺旋上升，螺旋过程中扰动重粉料，更容易实现重粉料与轻粉料或/气体的混合。在一些实施例中，所述沉降段的下端为缩径结构，缩径结构的小径端与第一固体出口连接。沉降段中沉降积累的重粉料在缩径结构的进一步汇集作用下，更容易连续、集中出料，更容易实现换热、反应后的重粉料的收集、回收。在一些实施例中，每个均料板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逆向流动换热与反应的装置，其特征在于：包括：壳体，自下往上依次包括第一固体出口、沉降段、逆流段、均料段和料斗，所述逆流段的下端连接第一管道，逆流段的上端连接气固分离器；所述均料段的截面为梯形结构，梯形结构中包括多层均料板，每层均料板均包括多个均料板，每个均料板为棱锥或圆锥结构，均料板的对称轴与逆流段的中轴线平行，相邻两层均料板交错排列，顶层均料板位于料斗的下端出口的下方；气固分离器的底部为第二固体出口，顶部为气体出口。

【技术特征摘要】
1.一种逆向流动换热与反应的装置，其特征在于：包括：壳体，自下往上依次包括第一固体出口、沉降段、逆流段、均料段和料斗，所述逆流段的下端连接第一管道，逆流段的上端连接气固分离器；所述均料段的截面为梯形结构，梯形结构中包括多层均料板，每层均料板均包括多个均料板，每个均料板为棱锥或圆锥结构，均料板的对称轴与逆流段的中轴线平行，相邻两层均料板交错排列，顶层均料板位于料斗的下端出口的下方；气固分离器的底部为第二固体出口，顶部为气体出口。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述逆流段为筒状结构，所述第一管道的进口方向与逆流段的中轴线的夹角为钝角。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述第一管道的进口方向与逆流段的中轴线的夹角为100-160°，进一步为120°-150°。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述第一管道的进口方向与逆流段的边缘相切。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述沉降段的下端为缩径结构，缩径结构的小径端与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春元，赵媛，王涛，周滨选，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37