立式悬浮沸腾反应装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种立式悬浮沸腾反应装置，包括自上至下依次布置的：旋风分离设备，其包括至少一级旋风分离器；立式悬浮反应设备，其包括自外而内依次设置的壳体、保温层、耐火浇注层，所述立式悬浮反应设备的耐火浇注层的内部空腔由悬浮腔、分离腔间隔串联布置：沸腾冷却设备，其包括自外而内依次设置的壳体、保温层、耐火浇注层。本发明专利技术还公开了一种立式悬浮沸腾反应系统。本发明专利技术装置生产效率高，节能效果显著，系统可独立控制反应和冷却环境的气氛，有效的缩短了反应时间和换热路径，可满足快速反应和高效换热的复杂工艺要求。快速反应和高效换热的复杂工艺要求。快速反应和高效换热的复杂工艺要求。

【技术实现步骤摘要】
立式悬浮沸腾反应装置及系统


[0001]本专利技术涉及悬浮煅烧和沸腾冷却
更具体地说，本专利技术涉及一种立式悬浮沸腾反应装置及其系统。

技术介绍

[0002]当前无机非金属材料煅烧和制备领域，最常见的固体煅烧反应以三种煅烧技术应用最广，分别是块状煅烧、颗粒煅烧、粉末煅烧。其中以粉末煅烧设备生产效率最高，能耗最低，当前很多粉末煅烧工艺在预热阶段进行悬浮换热的技术成熟，然而在煅烧反应时，其产品都有一个球状颗粒化的过程，现在的煅烧和冷却设备以粉末悬浮反应为主要发展方向，现有的悬浮反应设备无法处理球化物料，只能在回转窑中实现，以悬浮预热器和分解炉生产水泥熟料规模最大，生产最稳定，当前主流的标准化生产设备小时生产能力达到240吨以上，但是当前的水泥、陶粒、陶砂等仅是在预热和分解部分实现了悬浮流程，主要的合成和冷却还是在回转窑和篦冷机内完成，依然是长流程制备过程，以现在的工业水平很难再继续降低能耗。
[0003]典型的煅烧反应不仅需要很高的温度，同时温度变化的速度也就是温度梯度的大小也极大的影响了煅烧反应的合成速度，温度梯度小，反应流程长，使物料的反应活性低，反应时间延长，就会使反应后的物料粒度增长，直径变得很大，才能达到要求，同时大梯度的温度变化，可以提高物料在合成前的活性，缩短反应时间，反应流程短，同时减小煅烧反应后合成物料的粒度直径，这就是本专利技术努力实现的快速煅烧工艺的方向和原因。
[0004]传统的煅烧反应设备和装置因为不能在设备内的高温腔内成球，需要在外部设置回转窑等重型设备，不仅拉长了反应时间，反应流程增大，例如水泥的石灰石分解时间和煅烧生产水泥熟料矿物的时间在半个小时以上，石灰的活性已经降低，因此总的长流程反应使能耗较高，设备庞大。
[0005]在一些新推广的悬浮反应装置和系统中，因为也涉及到成球，但是成球后的物料会降低悬浮换热的效率，因此当前一些全悬浮的煅烧反应设备要依靠增加更多级的旋风换热设备，这不免会增加设备的高度和复杂化，并且每多一级就消耗更多的动能，增加了风阻，延长了反应流程，不利于节能。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种立式悬浮沸腾反应装置及系统，装置反应时间短、反应压力可控，可实现密相煅烧，并且换热充分，物料烧成时的温度梯度远大于传统煅烧反应的设备，生产效率高，节能效果显著，系统可独立控制反应和冷却环境的气氛，有效的缩短了反应时间和换热路径，可满足快速反应和高效换热的复杂工艺要求。
[0007]为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种立式悬浮沸腾反应装置，包括自上至下依次布置的：
[0008]旋风分离设备，其包括至少一级旋风分离器，二级以上的旋风分离器时采用串联
布置，任一级旋风分离器由两个或两个以上的旋风分离器组成时，同一级的旋风分离器采用并联布置，每个所述旋风分离器至少布置有位于侧部切向进风管上的物料进口和烟气进口、位于顶部的烟气出口、位于底部的物料出口，选择其中一级旋风分离器中的至少一个旋风分离器的物料进口为第一原料进口；
[0009]立式悬浮反应设备，其包括自外而内依次设置的壳体、保温层、耐火浇注层，所述立式悬浮反应设备的耐火浇注层的内部空腔由悬浮腔、分离腔间隔串联布置且顶部为悬浮腔、底部为分离腔，其中悬浮腔内径大于分离腔内径，悬浮腔、分离腔之间设有变径的过渡腔，顶部的悬浮腔布置有位于顶部或侧部的第二原料进口、烟气出口、物料进口和燃料进口：
[0010]沸腾冷却设备，其包括自外而内依次设置的壳体、保温层、耐火浇注层，所述沸腾冷却设备的耐火浇注层内部空腔为沸腾腔，其顶部与所述立式悬浮反应设备的分离腔贯通，所述沸腾腔布置有风帽及布风管道，所述沸腾腔底部布置有成品出口、侧部布置有第一进风口，布风管道与第一进风口连通；
[0011]其中，所述立式悬浮反应设备的烟气出口与所述旋风分离设备的烟气进口连通，所述旋风分离设备的物料出口与所述立式悬浮反应设备的物料进口连通。
[0012]优选的是，
[0013]所述旋风分离设备形成旋风预热段；
[0014]所述立式悬浮反应设备的上部的至少一个悬浮腔、过渡腔和分离腔进行悬浮煅烧反应，物料以悬浮方式进行煅烧反应并球化，形成煅烧球化段；
[0015]所述立式悬浮反应设备的下部的至少二个悬浮腔、过渡腔和分离腔进行悬浮换热反应，物料以悬浮方式分离粉末和颗粒物料，形成悬浮换热段；
[0016]所述沸腾冷却设备内的物料在沸腾腔内堆积，物料以沸腾和堆积换热方式运行，形成沸腾冷却段，成品出口设置一定高度的出料管，形成料位密封。
[0017]优选的是，所述立式悬浮沸腾反应装置外侧或中心布置有混合烟气管道，所述混合烟气管道的下端连通所述悬浮换热段、上端与所述旋风预热段的烟气进口连通，使部分循环冷却的烟气不经过煅烧球化段直接进入旋风预热段。
[0018]优选的是，所述立式悬浮沸腾反应装置的煅烧球化段包含至少两个悬浮腔和分离腔，顶部的至少一个悬浮腔为热解区，其下部的至少一个悬浮腔为煅烧球化区，煅烧球化区的温度高于热解区，上层热解区控制氧气含量小于5％，下层煅烧球化区控制氧气含量大于9.5％。
[0019]优选的是，煅烧球化段外壳设置水套：
[0020]所述煅烧球化段外壳布置有水套，水套内部装有冷却水，水套内壁材料采用耐热防腐合金材料。
[0021]立式悬浮沸腾反应系统，包括：
[0022]原料均化处理设备，其将原料进行均化，控制轻质物料粒径小于7.5mm，中密度物料粒径小于2.5mm，重质物料粒径小于1mm，所述原料均化处理设备具有原料出口；
[0023]权利要求1
‑
5任一项所述的立式悬浮沸腾反应装置，所述的立式悬浮沸腾反应装置的第一原料进口和/或第二原料进口与所述原料均化处理设备的原料出口连通，所述的立式悬浮沸腾反应装置的燃料进口与燃料源通过管道连通；
[0024]换热器，其为锅炉或气体换热器或二者串联布置，所述换热器的烟气进口与所述立式悬浮沸腾反应装置的旋风分离设备的烟气出口连通；
[0025]除尘净化设备，其采用袋式除尘器或湿式电除尘器，所述除尘净化设备的进风口与所述换热器的烟气出口连通，所述除尘净化设备的出料口与副产品仓连通；
[0026]主风机，其向所述立式悬浮沸腾反应装置提供新风，所述主风机的出风口与所述立式悬浮沸腾反应装置的第一进风口连通；
[0027]引风机，所述引风机的进风口与所述除尘净化设备的烟气出口连通，所述引风机的出风口与烟囱或者储气罐连通；
[0028]立式悬浮反应系统悬浮腔内球化煅烧时，绝对压力控制范围0.85～19.75atm，以适应不同的原料和生产工艺要求。
[0029]优选的是，还包括：
[0030]循环风机，所述循环风机的进风口也与所述除尘净化设备的进风口连通，所述循环风机的出风口也与所述立式悬浮沸腾反应装置的第一进风口连通以提供循环烟气；
[0031]烟气循环系数比值为新风的标准工况体积和参与循环的烟气量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.立式悬浮沸腾反应装置，其特征在于，包括自上至下依次布置的：旋风分离设备，其包括至少一级旋风分离器，二级以上的旋风分离器时采用串联布置，任一级旋风分离器由两个或两个以上的旋风分离器组成时，同一级的旋风分离器采用并联布置，每个所述旋风分离器至少布置有位于侧部切向进风管上的物料进口和烟气进口、位于顶部的烟气出口、位于底部的物料出口，选择其中一级旋风分离器中的至少一个旋风分离器的物料进口为第一原料进口；立式悬浮反应设备，其包括自外而内依次设置的壳体、保温层、耐火浇注层，所述立式悬浮反应设备的耐火浇注层的内部空腔由悬浮腔、分离腔间隔串联布置且顶部为悬浮腔、底部为分离腔，其中悬浮腔内径大于分离腔内径，悬浮腔、分离腔之间设有变径的过渡腔，顶部的悬浮腔布置有位于顶部或侧部的第二原料进口、烟气出口、物料进口和燃料进口：沸腾冷却设备，其包括自外而内依次设置的壳体、保温层、耐火浇注层，所述沸腾冷却设备的耐火浇注层内部空腔为沸腾腔，其顶部与所述立式悬浮反应设备的分离腔贯通，所述沸腾腔布置有风帽及布风管道，所述沸腾腔底部布置有成品出口、侧部布置有第一进风口，布风管道与第一进风口连通；其中，所述立式悬浮反应设备的烟气出口与所述旋风分离设备的烟气进口连通，所述旋风分离设备的物料出口与所述立式悬浮反应设备的物料进口连通。2.如权利要求1所述的立式悬浮沸腾反应装置，其特征在于，所述旋风分离设备形成旋风预热段；所述立式悬浮反应设备的上部的至少一个悬浮腔、过渡腔和分离腔进行悬浮煅烧反应，物料以悬浮方式进行煅烧反应并球化，形成煅烧球化段；所述立式悬浮反应设备的下部的至少二个悬浮腔、过渡腔和分离腔进行悬浮换热反应，物料以悬浮方式分离粉末和颗粒物料，形成悬浮换热段；所述沸腾冷却设备内的物料在沸腾腔内堆积，物料以沸腾和堆积换热方式运行，形成沸腾冷却段，成品出口设置一定高度的出料管，形成料位密封。3.如权利要求2所述的立式悬浮沸腾反应装置，其特征在于，所述立式悬浮沸腾反应装置外侧或中心布置有混合烟气管道，所述混合烟气管道的下端连通所述悬浮换热段、上端与所述旋风预热段的烟气进口连通，使部分循环冷却的烟气不经过煅烧球化段直接进入旋风预热段。4.如权利要求2所述的立式悬浮沸腾反应装置，其特征在于，所述立式悬浮沸腾反应装置的煅烧球化段包含至少两个悬浮腔和分离腔，顶部的至少一个悬浮腔为热解区，其下部的至少一个悬浮腔为煅烧球化区，煅烧球化区的温度高于热解区，上层热解区控制氧气含量小于5％，下层煅烧球化区控制氧气含量大于9.5％。5.如权利要求2所述的立式悬浮沸腾反应装置，其特征在于，煅烧球化段外壳设置水套：所述煅烧球化段外壳布置有水套，水套内部装有冷却水，水套内壁材料采用耐热防腐合金材料。6.立式悬浮沸腾反应系统，其特征在于，包括：原料均化处理设备，其将原料进行均化，控制轻质物料粒径小于7.5mm，中密度物料粒径小于2.5mm，重质物料粒径小于1mm，所述原料均化处理设备具有原料出口；
权利要求1
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5任一项所述的立式悬浮沸腾反应装置，所述的立式悬浮沸腾反应装置的第一原料进口和/或第二原料进口与所述原料均化处理设备的原料出口连通，所述的立式悬浮沸腾反应装置的燃料进口与燃料源通过管道连通；换热器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：席玉林，
申请(专利权)人：北京金帛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：