用热辐射在高温下热分解固体物质的静态炉制造技术

本发明专利技术热辐射炉包括如下主要部件：一固体物质输送装置，一预热固体物质并同时冷却气体／蒸气的装置；一热辐射热分解固体物质的反应器；一冷却反应生成的固体产物同时回收固体热能的装置；一固体产物排出装置；一把炉子加热到热辐射温度的装置；一收集反应生成的气体／蒸气的装置以及当把燃烧作为热辐射能源时一烟气热量回收装置。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及静态炉，特别涉及用热辐射在高温下热分解固体物质的静态炉。专利技术简述本专利技术炉子的特征在于，实质上使用热辐射作为反应所需热源。因此，可避免与高热气体的直接接触，这些高热气体是在反应炉环境中燃烧燃料而产生的，还可避免热分解石灰石或黄铁矿物质而生成的CO2或硫(蒸气)的污染以及在炉中生成的固体残余物的污染。热辐射源可以是炉子环境外部的电能、燃烧矿物质和/或可再生燃料或用热辐射加热炉子的其它方式。附图简述附图说明图1为本专利技术的用热辐射在高温下热分解固体物质的静态炉的正视图；图2为本专利技术炉子的后视图；图3为本专利技术炉子的俯视图；图4为沿图3中A-A线剖取的剖面图；图5为沿图4中B-B线剖取的剖面图。专利技术的公开本炉子用来在500℃-1200℃的温度下分解固体物质、例如分解石灰石(CaO3)而生成高反应性的石灰(CaO)和纯度达100％的二氧化碳气体(CO2)，或热分解铁和铜的黄铜矿，例如热分解煤的黄铜矿残余物和铁和铜的黄铜矿精砂而生成纯度为100％的硫和可应用于工业中的硫化铁残余物。本专利技术的热辐射炉包括下列主要部件 一固体物质输送装置；一固体物质预加热装置，它还用来冷却生成的气体/蒸气；一用热辐射热分解固体物质的反应器；一冷却反应生成的固体产物并回收固体热能的装置；一排出固体产物的装置；一把该炉加热到热辐射的温度的装置；一收集该反应所生成的气体/蒸气的装置；以及一回收烟气能量而将其用作热辐射能源的装置。固体物质输送装置固体物质从炉子顶部输入后靠重力在其路径上运动，直到从炉子中排出。在该组件的顶部有一料斗1、筒仓或存储固体物质的其它装置，把固体物质通过一转动阀2或其它送料机构送入炉中，该转动阀2构成密封而防止炉的气体/蒸气逸出。固体物质预热和气体/蒸气冷却装置固体物质在室温下送入炉中，它们需要加热到500℃-1200℃的热分解反应温度。另一方面，在反应器中受热辐射而发生的热分解所生成的气体/蒸气的温度达500℃-1200℃，因此必须冷却到适合于回收并在后面工序中使用的温度。因此，固体物质的预热与气体/蒸气的冷却在炉子上部同时进行，在这里，固体物质靠重力下降，而气体/蒸气逆流而上而与固体物质直接接触，从而产生所需效果。一旦加热到所需工作温度，固体物质就进入热分解反应区，热分解反应区的温度受热辐射表面的热源的严格控制而保持不变。固体物质在反应器中靠重力下降。固体物质在该反应区中停留充分分解成所需产物所需的时间，也即，该滞留时间由固体物质靠重力通过该炉子底部的一固体物质运动机构的运动的控制。为了保证气体/蒸气的生成质量或纯度，炉子中稍稍保持过压，以便防止炉内气氛受外部气体/蒸气的污染。图中示出三个反应区。加热陶瓷板4的热量由位于与炉子反应区完全隔绝的室5中的燃烧器3提供，以便防止反应产物受燃料的燃烧产物和过量空气的污染。其上装有燃烧器的室壁直立，耐火板被加热而靠热辐射把燃烧获得的热量传给固体物质(石灰石或黄铜矿，这取决于应用情况)。附图例示出四个室，每室12个燃烧器。为达到最大热效率的燃烧器数决定于火焰强度、形状和温度。反应的固体产物的冷却装置和固体物质热能的回收在热分解反应完成后，温度达500℃-1200℃的固体物质须冷却到适合于处置、排出和/或在该炉子下游的其它反应工序中使用的温度。也可比方说对一水冷壁装置进行热辐射而生成热水和/或蒸气而回收固体产物中的热量，从而冷却固体产物。这种水壁与锅炉中的水壁相似，其中，其上有翅片或作为水壁的直立管6中充满来自下部集水管8b的水，以热辐射吸收炉中固体产物的热量，从而水被加热和/或生成蒸气后被引导到上部热水或蒸气集管8a。在该装置中，固体物质靠重力由比方说由炉子底部处低能耗电动机开动的转动阀7或一输送螺旋之类的机构向下带动，该机构同时密封炉子而防止空气和/或其它气体进入炉子内部而污染气体和/或固体产物。因此，在反应器中提供热分解反应所需热量以及反应生成的固体产物的热能回收和冷却，使用的是同一传热机制，也即热辐射。回收固体物质所含热能并同时冷却它的另一种方法是把固体物质送入一气密室、例如一具有双重密封的筒仓中后把空气输入其中，从而冷却固体物质并加热空气，并把加热后的空气用作燃料燃烧器的燃烧空气。固体产物的排出装置固体物质一旦冷却，就可靠重力经转动阀7或输送螺旋把这些固体产物排放到所需地点。把炉子加热到热辐射温度的装置为了达到用热辐射进行反应所需温度，向炉子表面供热的外部热源可以是电能或任何其它能源，例如在位于各室中的燃烧器中燃烧矿物燃料或可再生能，这些燃烧器予以合适设计而使对炉子壁/表面的加热过程最佳化。为了维持预定生产量，这些燃烧器和燃烧室的数量必须充足，它们的规格决定于反应所需达到的温度。燃烧器的温度和火焰辐射面必须最佳化，对炉子表面/壁的加热才能符合要求。气体/蒸气收集装置热分解反应生成的气体/蒸气必须在其可进一步利用的状态下予以回收。一位于炉子下游处的感应式鼓风机限定排走气体/蒸气所需状态。应该注意使气体/蒸气在炉子出口处的温度高于其冷凝温度或高于其组分之一的冷凝温度，或者，若为气体/蒸气混合物，则应高于露点。所生成的气体/蒸气经冷却并预热反应前的固体物质后进入炉子顶部的气体/蒸气收集器/集管，然后从收集器排出炉子。气体/蒸气的收集装置必须在炉子气氛中保持稍稍过压，以便防止受外部气体/蒸气的污染。烟气能回收装置把炉壁/表面加热到反应所需辐射温度的一种可能的外部热源是用专门选择的燃烧器燃烧矿物或可再生燃料、液体，从而用火焰及其表面的高温以及烟气温度使燃料能量的使用最佳化。燃烧器设置在炉子前部、专为此而设计的各室中，其数量足以使炉壁/表面的温度达到反应所需温度。烟气比方说从这些室的后部排出并在市场有售的现有设备中用来预热燃烧所需的空气，而这些烟气正是该燃烧所生成的。电能作为外部热源只用在经济的场合，例如，在电能便宜或可以低成本生产的场合甚或靠近炉子发电的场合。各附图示出该热辐射炉的典型构造，可从这些图中清楚看出其构成部分。各种尺寸是典型的，它们决定于该反应及其特征，例如固体颗粒的大小、反应温度、外部热源、所生成产物的性质、所需回收能量的多寡以及固体颗粒的性质和特性。燃烧室中生成的烟气收集在炉子中的一烟道9中，在预热燃烧空气后，烟气排放到大气中。权利要求1.用热辐射在高温下热分解固体物质的静态炉，其特征在于它包括下列主要部件一把固体物质送入该炉的装置；一预热固体物质并冷却生成的气体/蒸气的装置；一热辐射热分解固体物质反应器；一冷却固体产物从而从反应生成的固体产物中回收能量的装置；一排出固体产物的装置；一把炉子加热到热辐射温度的炉加热装置；一收集反应所生成的气体/蒸气的装置；以及当把燃烧作为热辐射能源时一烟气能回收装置。2.按权利要求1所述的炉，其特征在于，固体物质送到炉的顶部后用该设备顶部的固体物质储器(1)经一输入机构(2)输入到炉中后靠重力下落并从炉中排出。3.按权利要求1所述的炉，其特征在于，加热陶瓷板(4)的热量由装在与炉的反应区完全气密、隔绝的室(5)中的燃烧器(3)提供。4.按权利要求1所述的炉，其特征在于，用一生成热水和/或蒸气的水壁装置进行冷却，其中，其上有翅片或用作水壁的直立管(6)中充满来自下部集水管(8b)的水，这些水靠热辐射吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
用热辐射在高温下热分解固体物质的静态炉，其特征在于它包括下列主要部件：一把固体物质送入该炉的装置；一预热固体物质并冷却生成的气体／蒸气的装置；一热辐射热分解固体物质反应器；一冷却固体产物从而从反应生成的固体产物中回收能量的装置；一排出固体产物的装置；一把炉子加热到热辐射温度的炉加热装置；一收集反应所生成的气体／蒸气的装置；以及当把燃烧作为热辐射能源时一烟气能回收装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：莫里萨迪，卡洛斯阿尔伯托德古斯曼，
申请(专利权)人：液态碳工业公司，
类型：发明
国别省市：BR[巴西]