一种分区控制多级湍动流态化反应炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种分区控制多级湍动流态化反应炉，包括炉体和主燃烧炉，所述炉体包括反应区和至少一个预热区，所述预热区设于反应区的上部，所述反应区和预热区中均设有气体分布板，所述预热区和反应区通过一隔板分隔成相互独立的空腔，所述预热区与反应区通过一反应区密封阀连通；所述主燃烧炉排出的热烟气通过第一热烟管道与预热区的气体分布板的底部空腔相连，所述反应区的气体分布板的底部空腔连接有反应气进气管。本实用新型专利技术的分区控制多级湍动流态化反应炉，物料预热区与反应区在同一装置内完成，结构简单，设备配置紧凑，占地面积小，基建投资省。

A zone controlled multistage turbulent fluidized reactor

【技术实现步骤摘要】
一种分区控制多级湍动流态化反应炉
本技术属于冶金及选矿装备和
，尤其涉及一种流态化反应炉。
技术介绍
根据反应炉中物料与炉壁的相对运动情况，气固反应可分为堆积态反应与流态化反应两种反应形式。与堆积态反应形式相比，流态化反应工艺气固传热、传质和化学反应速度快，传热、传质效率高，从而使得相对于堆积态反应过程，流态化反应所需时间大大缩短、反应综合能耗大大降低、反应产品质量大幅度提高。随着操作气速的逐渐提高，气固流态化依次经历鼓泡流态化、湍动流态化和快速流态化几种流型的转变。快速流态化具有如下优点：1、高气速、高固体通量和高固体浓度操作，可提高反应器的效率和能力；2、低气体轴向返混，有利于提高化学反应的均一性；3、固体的快速混合，整个床层温度分布均匀，可实现化学反应的最佳化操作。基于快速流态化的这些优点，近几十年国内外研究者提出了多种不同结构的快速流态化反应装置。但快速流态化反应炉具有不能快速分离反应完全与未反应完全的物料，循环设备结构庞大，物料在焙烧炉中的停留反应时间短等缺陷。湍动流态化是介于鼓泡流化和快速流化之间的一种流化状态，与鼓泡流化相比，湍动流态化具有较小的气泡尺寸及相对应的较低的压力脉动幅值；与快速流化相比，湍动流态化所需气体流速较低，反应完成后气固分离难度较小，设备的磨损较小。因此，结合湍动流态化的优势，研发一种全新的湍动流态化反应炉，对流态化焙烧装备与技术的进步具有重要的现实意义。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种分区控制多级湍动流态化反应炉，该湍动流态化反应炉具有基建投资省、节能环保效果好、预热和反应可分区分气氛独立控制、粗细粒级在反应炉内的停留时间可依据粒度合理调控、反应进程相对可控等优势。为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为：一种分区控制多级湍动流态化反应炉，包括炉体和主燃烧炉，所述炉体包括反应区和至少一个预热区，所述预热区设于反应区的上部，所述反应区和预热区中均设有带孔、倾斜布置的气体分布板(可以透过气体，并且可支撑物料)，所述预热区和反应区通过一隔板分隔成相互独立的空腔，所述预热区与反应区通过一反应区密封阀连通；所述主燃烧炉排出的热烟气通过第一热烟管道与预热区的气体分布板的底部空腔相连，所述反应区的气体分布板的底部空腔连接有反应气进气管。主燃烧炉为预热区提供热烟气用于预热物料，主燃烧炉上连接有燃料管道和助燃气管道。隔板可为耐火材料或者耐高温钢板，隔板的存在，可以保证反应区产生的烟气不进入预热区，而全部通过排烟管进入烟气净化器。上述分区控制多级湍动流态化反应炉中，优选的，所述反应区密封阀包括第一物料入口与第一物料出口，所述预热区最底部的气体分布板的物料出口端设于所述第一物料入口处，所述反应区的气体分布板的物料入口端设于所述第一物料出口处。更优选的，所述第一物料入口和第一物料出口的位置与炉体内壁平齐。上述设置方式可以保证气体分布板上的物料直接滚入反应区密封阀，并从第一物料出口滚至反应区的气体分布板上，物料滚动更加流畅。同时，上述设置方式利于加工反应区密封阀，并可以减小物料在炉体内形成堆积死角。上述分区控制多级湍动流态化反应炉中，优选的，所述反应区密封阀的底部设有第一进气口和第一透气板，所述第一进气口位于第一透气板下部，所述第一进气口与反应气进气管连通，所述第一透气板的位置低于第一物料出口。反应气从第一进气口进入反应区密封阀后，在反应区密封阀的第一透气板上形成局部的流态化(物料与反应气会发生反应)，促使物料顺利流进反应区，避免了密封阀的堵塞。同时反应区密封阀顶部因料层的静压而将反应区与预热区隔离，避免了反应炉内各个区内烟气的短路。另外，通过控制第一进气口的进气流量，还可以减小物料波动对反应进程的影响，不会因为物料波动而影响整个反应过程。上述分区控制多级湍动流态化反应炉中，优选的，所述预热区设有多个，多个所述预热区相互独立，相邻两个所述预热区之间通过一预热区密封阀连通。上述分区控制多级湍动流态化反应炉中，优选的，所述预热区密封阀包括第二物料入口与第二物料出口，所述第二物料入口与第二物料出口的位置与炉体内壁平齐。上述分区控制多级湍动流态化反应炉中，优选的，所述反应炉还包括副燃烧炉，所述预热区密封阀的底部设有第二进气口和第二透气板，所述第二进气口位于第二透气板下部，所述第二透气板的位置低于第二物料出口；所述副燃烧炉排出的热烟气通过第二热烟管道与第二进气口相连通。副燃烧炉上连接有燃料管道和助燃气管道。预热区密封阀的结构与反应区密封阀的结构相似，气体分布板与预热区密封阀的连接方式也相同，但预热区密封阀的第二进气口连接副燃烧炉排出的热烟气。副燃烧炉的存在一方面为反应炉补加了充足的热量，另一方面为各预热区密封阀提供干净热烟气，避免了密封阀的堵塞和各个区内烟气短路。第二热烟管道还可根据实际需要选择性接入预热区以补充热量。上述分区控制多级湍动流态化反应炉中，优选的，所述气体分布板的开孔率为3％-20％，孔径为0.5mm-3mm，所述气体分布板与水平面的夹角为20°-60°。我们优选的气体分布板的开孔率、孔径和倾斜角度，可以保证物料在湍动流化气流作用下往下运动过程中，细颗粒物料基本得以流化且运动高度相对较高，停留时间相对较短；粗粒物料在重力与气体分布板支撑力的合力作用下紧贴分布板表面往下滚动，停留时间相对较长；在整个物料层处于高度湍动状态的同时降低了操作气速，实现了细粒级物料停留时间相对较短、粗粒级物料停留时间相对较长的科学设想，符合不同粒度物料反应动力学对反应所需时间的需求，反应获得产品质量好。上述分区控制多级湍动流态化反应炉中，优选的，所述反应区的气体分布板的上部空腔设有排烟管，所述排烟管与烟气净化器的入口相连，所述烟气净化器的出口与主燃烧炉相连；所述反应炉的顶部设有尾气排出口，所述尾气排出口连通有一尾气除尘器。烟气净化器可由一个或多个旋风分离器构成，烟气净化器的存在可以确保进入主燃烧炉中反应区产生的烟气较干净，不会引起主燃烧炉结圈。将反应区中产生的烟气送入主燃烧炉燃烧，在为反应炉提供热源的同时可消除反应气不完全燃烧产生的CO、NO等有害气体对环境的污染。尾气通过尾气除尘器后可以直接排放，尾气除尘器可以是旋风除尘器。上述分区控制多级湍动流态化反应炉中，优选的，所述反应炉的底部设有物料冷却器，所述反应区的物料出口与物料冷却器的物料入口相连，所述物料冷却器内设有一冷却水进口和一搅拌推送装置，冷却水进口连接有水槽。搅拌推送装置将完全反应后的物料推送至物料冷却器出口处，被急速喷入的冷却水冷却后进入后续处理，完成矿相转化过程。本技术中，反应区密封阀和预热区密封阀为单翻板阀、双翻板阀、V型阀或者L型阀。气体分布板上带有风帽或者直接开孔。炉体顶部直接通过给料装置连接原料仓。炉体的内壁设有高温耐火材料浇筑的内衬。与现有技术相比，本技术的优点在于：1、本技术的分区控制多级湍动流态化反应炉，物料预热区与反应区在同一装置内完成，结构简单，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分区控制多级湍动流态化反应炉，其特征在于，包括炉体(1)和主燃烧炉(2)，所述炉体(1)包括反应区(101)和至少一个预热区(102)，所述预热区(102)设于反应区(101)的上部，所述反应区(101)和预热区(102)中均设有带孔、倾斜布置的气体分布板(3)，所述预热区(102)和反应区(101)通过一隔板(7)分隔成相互独立的空腔，所述预热区(102)与反应区(101)通过一反应区密封阀(4)连通；所述主燃烧炉(2)排出的热烟气通过第一热烟管道(5)与预热区(102)的气体分布板(3)的底部空腔相连，所述反应区(101)的气体分布板(3)的底部空腔连接有反应气进气管(6)。/n

【技术特征摘要】
1.一种分区控制多级湍动流态化反应炉，其特征在于，包括炉体(1)和主燃烧炉(2)，所述炉体(1)包括反应区(101)和至少一个预热区(102)，所述预热区(102)设于反应区(101)的上部，所述反应区(101)和预热区(102)中均设有带孔、倾斜布置的气体分布板(3)，所述预热区(102)和反应区(101)通过一隔板(7)分隔成相互独立的空腔，所述预热区(102)与反应区(101)通过一反应区密封阀(4)连通；所述主燃烧炉(2)排出的热烟气通过第一热烟管道(5)与预热区(102)的气体分布板(3)的底部空腔相连，所述反应区(101)的气体分布板(3)的底部空腔连接有反应气进气管(6)。


2.根据权利要求1所述的分区控制多级湍动流态化反应炉，其特征在于，所述反应区密封阀(4)包括第一物料入口(403)与第一物料出口(404)，所述预热区(102)最底部的气体分布板(3)的物料出口端设于所述第一物料入口(403)处，所述反应区(101)的气体分布板(3)的物料入口端设于所述第一物料出口(404)处。


3.根据权利要求2所述的分区控制多级湍动流态化反应炉，其特征在于，所述反应区密封阀(4)的底部设有第一进气口(401)和第一透气板(402)，所述第一进气口(401)位于第一透气板(402)下部，所述第一进气口(401)与反应气进气管(6)连通，所述第一透气板(402)的位置低于第一物料出口(404)。


4.根据权利要求2所述的分区控制多级湍动流态化反应炉，其特征在于，所述第一物料入口(403)和第一物料出口(404)的位置与炉体(1)内壁平齐。


5.根据权利要求1所述的分区控制多级湍动流态化反应炉，其特征在于，所述预热区(102)设有多个，多个所述预热区(102)相互独立，相邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家林，陈雯，刘小银，严小虎，陆晓苏，赵强，廖振鸿，
申请(专利权)人：长沙矿冶研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43