一种回转窑内循环颗粒床反应器及其使用方法技术

一种回转窑内循环颗粒床反应器及其使用方法，相较于传统回转窑反应器，在设有窑头段、窑中段及窑尾段的基础上，该装置于窑中段设有颗粒内循环装置，可实现反应末端的部分颗粒沿内循环管路重回至反应首端，伴随回转窑的周向运动实现原料与末端固体产物的充分均匀混合，末端固体产物可为不同反应提供各种媒介，依据颗粒间的摩擦性能及应用温度的不同，窑中段内外分别设有浇注料层及外保温层，为控制反应物的停留时间，窑中段的首端与末端均设有挡板，本装置可大幅减少反应时间及辅助设备投入，进而实现物料处理种类的多样化及短程节能化。而实现物料处理种类的多样化及短程节能化。而实现物料处理种类的多样化及短程节能化。

【技术实现步骤摘要】
一种回转窑内循环颗粒床反应器及其使用方法


[0001]本专利技术属于环保领域，具体涉及一种回转窑内循环颗粒床反应器及其使用方法。

技术介绍

[0002]生物干化与堆肥常用于高含水率有机物料的资源化处理过程，但传统生物干化与堆肥技术存在混料与发酵过程于不同的反应器内进行，设备投资较高；且发酵周期长、干化过程水分降低效果不明显，堆肥过程腐熟度不够等问题。
[0003]以高温气体为热源的有机物热解与水泥煅烧过程也同样存在着反应时间过长的问题，此问题会以提高回转窑窑中筒体的长度为代价来解决，大幅增加了反应器的整体造价，为相关企业的运行增加了较大的经济负担。

技术实现思路

[0004]为克服现有生产工艺的不足，本专利技术提供一种回转窑内循环颗粒床反应器及其使用方法，于反应器内设置颗粒内循环装置，实现反应末端的部分颗粒重回至反应首端，为不同反应提供各种媒介，大幅减少反应时间，进而减少设备投资费用，方便其在工业上应用。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种回转窑内循环颗粒床反应器，该装置由窑头段1、窑中段2及窑尾段3依次连接组成；
[0007]所述的窑头段1设有进料仓4，密封进料阀5，缓冲仓6，进料装置7及预热装置8；所述的进料仓4布置于两级密封进料阀5之间，底部的密封进料阀5出口连接缓冲仓6，缓冲仓6底部布有进料装置7，缓冲仓6外部布有预热装置8，预热装置8上设有出气口9，预热装置8的进气口以及进料装置7均连通窑中段2的反应仓；
[0008]所述的窑中段2设的反应仓内有一组以上颗粒内循环装置10，所述的颗粒内循环装置10设有自窑中段2末端至首端依次排布的锥形进口11，循环管路12及循环料出口13，根据处理原料的不同，锥形进口11前端可增设过滤网14；依据颗粒间的摩擦性能及应用温度的不同，窑中段2内外分别设有浇注料层15及外保温层16，为控制反应物的停留时间，窑中段2的首端与末端下部均局部设有挡板17，挡板17不随窑中段2旋转；
[0009]所述的窑尾段3设有固相产物出口18及进气口19。
[0010]该反应器的使用方法有如下三种：
[0011]Ⅰ生物干化与堆肥过程：待处理的原料经由进料仓4及两级密封进料阀5送入缓冲仓6内，由进料装置7推至窑中段2的首端，伴随回转窑反应器自身的周向运动，窑中段2的末端的部分固体产物会由颗粒内循环装置10的锥形进口11进入循环管路12内部，并以逆流的形式由循环料出口13返回至窑中段2的首端，进而实现原料与固体产物的充分均匀混合，以此调节初始反应物的含水率及菌群数量，可有效缩短反应启动时间，促进物料升温；同时高温空气由进气口19送入回转窑反应器内部，为发酵过程提供氧气及高温背景环境，进一步缩短总反应时长；干化过程中产生的废气送入预热装置8，以间接换热的形式为初始反应物
加热后由出气口9排出，发酵过程结束后部分固体颗粒返回至窑中段2的首端再次为原料的发酵过程调节水分及菌群数量，剩余固体产物由固相产物出口18排出；
[0012]Ⅱ热解过程：装置顶部的密封进料阀5开启，底部的密封进料阀5关闭，将待处理的原料经送入进料仓4，原料达到一定数量后顶部的密封进料阀5关闭，底部的密封进料阀5开启，原料送入缓冲仓6内，由进料装置7推至窑中段2的首端，伴随回转窑反应器自身的周向运动，窑中段2的末端的部分固体产物会由颗粒内循环装置10的锥形进口11进入循环管路12内部，并以逆流的形式由循环料出口13返回至窑中段2的首端，进而实现原料与固体产物的充分均匀混合，高温固体产物为原料的快速干燥及热解提供能量；同时高温惰性气体由进气口19送入回转窑反应器内部，为热解过程进一步提供能量及高温背景环境；热解过程中产生的热解挥发产物送入预热装置8，以间接换热的形式为初始反应物加热后由出气口9排出后冷凝收集，热解过程结束后部分固体颗粒返回至窑中段2的首端再次为原料的快速干燥和热解提供能量，剩余固体产物由固相产物出口18排出；
[0013]Ⅲ水泥煅烧过程：生料经由进料仓4及两级密封进料阀5送入缓冲仓6内，由进料装置7推至窑中段2的首端，伴随回转窑反应器自身的周向运动，窑中段2的末端的部分熟料会由颗粒内循环装置10的锥形进口11进入循环管路12内部，并以逆流的形式由循环料出口13返回至窑中段2的首端，进而实现生料与熟料的充分均匀混合，高温熟料为生料的快速干燥及预热分解提供能量；同时高温烟气由进气口19送入回转窑反应器内部，为后续烧成过程进一步提供能量及高温背景环境；煅烧过程中产生的高温废气送入预热装置8，以间接换热的形式为生料加热后由出气口9排出后进行二次余热回收，煅烧过程结束后部分熟料返回至窑中段2的首端再次为生料的快速干燥和预热分解提供能量，剩余熟料由固相产物出口18排出。
[0014]所述的回转窑内循环颗粒床反应器的整套装置与水平面的倾角为3～15
°
，呈窑头段1高窑尾段3低布置。
[0015]当该装置用于热解过程时，进料仓4增设气体抽吸装置，将进料仓4内混入的可燃性气体抽出后收集。
[0016]颗粒内循环装置10的锥形进口11可依据不同的物料及其反应过程，设置于窑中段2中部至末端的某一部位。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018](1)通过反应器内颗粒自循环，可为不同反应提供各种媒介，大幅减少反应时间。
[0019](2)通过装置内颗粒强制自循环混合，可减少其他辅助设备的添加，进而减少总体设备投资及占地。
[0020](3)本设备可与其他设备联用，如与流化床联用处理部分危险废物，也具有良好的使用效果。
附图说明
[0021]图1为本专利技术整套装置的结构示意图。
[0022]图2为本专利技术窑中段颗粒内循环装置三维布置图。
[0023]图中：1窑头段；2窑中段；3窑尾段；4进料仓；5密封进料阀；6缓冲仓；7进料装置；8预热装置；9出气口；10颗粒内循环装置；11锥形进口；12循环管路；13循环料出口；14过滤
网；15浇注料层；16外保温层；17挡板；18固相产物出口；19进气口。
具体实施方式
[0024]以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。
[0025]实施例
[0026]生物干化与堆肥过程：待处理的原料经由进料仓4及两级密封进料阀5送入缓冲仓6内，由进料装置7推至窑中段2的首端，伴随回转窑反应器自身的周向运动，窑中段2的末端的部分固体产物会由颗粒内循环装置10的锥形进口11进入循环管路12内部，并以逆流的形式由循环料出口13返回至窑中段2的首端，进而实现原料与固体产物的充分均匀混合，以此调节初始反应物的含水率及菌群数量，可有效缩短反应启动时间，促进物料升温；同时高温空气由进气口19送入回转窑反应器内部，为发酵过程提供氧气及高温背景环境，进一步缩短总反应时长；干化过程中产生的废气送入预热装置8，以间接换热的形式为初始反应物加热后由出气口9排出，发酵过程结束后部分固体颗粒返回至窑中段2的首端再次为原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回转窑内循环颗粒床反应器，其特征在于，所述的回转窑内循环颗粒床反应器包括依次连接的窑头段(1)、窑中段(2)及窑尾段(3)；所述的窑头段(1)设有进料仓(4)，密封进料阀(5)，缓冲仓(6)，进料装置(7)及预热装置(8)；所述的进料仓(4)布置于两级密封进料阀(5)之间，底部的密封进料阀(5)出口连接缓冲仓(6)，缓冲仓(6)底部布有进料装置(7)，缓冲仓(6)外部布有预热装置(8)，预热装置(8)上设有出气口(9)，预热装置(8)的进气口以及进料装置(7)均连通窑中段(2)的反应仓；所述的窑中段(2)的反应仓内设有一组以上颗粒内循环装置(10)，所述的颗粒内循环装置(10)设有自窑中段(2)末端至首端依次排布的锥形进口(11)，循环管路(12)及循环料出口(13)，根据处理原料的不同，锥形进口(11)前端可增设过滤网(14)；依据颗粒间的摩擦性能及应用温度的不同，窑中段(2)内外分别设有浇注料层(15)及外保温层(16)，为控制反应物的停留时间，窑中段(2)的首端与末端下部均局部设有挡板(17)，挡板(17)不随窑中段(2)旋转；所述的窑尾段(3)设有固相产物出口(18)及进气口(19)。2.根据权利要求1所述的一种回转窑内循环颗粒床反应器的使用方法，其特征在于，该反应器的使用方法有如下三种：(Ⅰ)生物干化与堆肥过程：待处理的原料经由进料仓(4)及两级密封进料阀(5)送入缓冲仓(6)内，由进料装置(7)推至窑中段(2)的首端，伴随回转窑反应器自身的周向运动，窑中段(2)的末端的部分固体产物会由颗粒内循环装置(10)的锥形进口(11)进入循环管路(12)内部，并以逆流的形式由循环料出口(13)返回至窑中段(2)的首端，进而实现原料与固体产物的充分均匀混合，以此调节初始反应物的含水率及菌群数量，缩短反应启动时间，促进物料升温；同时高温空气由进气口(19)送入回转窑反应器内部，为发酵过程提供氧气及高温背景环境，进一步缩短总反应时长；干化过程中产生的废气送入预热装置(8)，以间接换热的形式为初始反应物加热后由出气口(9)排出，发酵过程结束后部分固体颗粒返回至窑中段(2)的首端再次为原料的发酵过程调节水分及菌群数量，剩余固体产物由固相产物出口(18)排出；(Ⅱ)热解过程：装置顶部的密封进料阀(5)开启，底部的密封进料阀(5)关闭，将待处理的原料经送入进料仓(4)，原料达到一定数量后顶部的密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱民，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：