气固流化床煅烧反应器制造技术

公开了一种气固流化床煅烧反应器，包括外壳，以及设于外壳内的导流筒，外壳上设有主进气口、出气口、进料口和排料结构，其中，主进气口位于导流筒的下部，用于向导流筒内输送高温气体，出气口位于外壳的上部，用于排出烟气，进料口和排料结构分别位于所述导流筒外周侧，进料口用于提供待煅烧物料，排料结构用于收集并排出煅烧废料，导流筒的两端分别与外壳内壁间隔一定距离，导流筒、导流筒与所述外壳内壁之间的空间形成煅烧反应的循环通道，粉状待煅烧物料自进料口进入所述外壳内，高温气体自主进气口进入所述导流筒，并带动待煅烧物料在所述循环通道内循环煅烧反应。该反应器使固体颗粒实现了宏观的定向流动和微观的强烈湍动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及流化床煅烧设备
，更具体地，涉及一种气固流化床煅烧反应器。
技术介绍
煅烧过程广泛的应用于固体的热分解、晶型转变等过程。近年来，气固流化床煅烧装置因气固接触充分、气固传热效率高、加热均匀等优点，而逐渐取代传统的静态煅烧炉，在化学工业和矿业中得到广泛应用。目前工业上应用的流化床煅烧装置主要有普通流化床、多层或多室流化床以及循环流化床等。普通流化床即单层或单室流化床，固体在流态化的状态下通过气体加热而实现热分解，如专利WO9712188(A1)公开的一种的石灰石的煅烧炉。该流化床煅烧炉床层接近全混流，传质传热的推动力低，停留时间的分布宽泛，反应转化率较低。多层流化床或多室流化床，实际上流化床的一种级联形式。通过级联可有效利用传质传热推动力，延长平均停留时间，提高反应转化率。如中国专利技术专利CN I04833208A公布了一种阶梯状级联的多室流化床焙烧炉。但是多层或多室流化床反应器中颗粒的时空分布仍然比较宽泛，层间或室间返混通常比较严重。增加颗粒在流化床中的停留时间、提高反应深度的另一方式是采用循环流化床。这种装置通常由流化床、分离装置、下降管构成。颗粒在流化床中被气流流化和提升，在床层出口经过旋风分离器与气体分离，分离后的颗粒送入与流化床相连的下降管，而后又循环至流化床中，如此循环反应，直至达到反应需要的转化率，通过控制颗粒在床层和下降管中的循环时间，可以控制平均停留时间分布。如中国专利技术专利CN 1884049A公开了一种利用循环流化床焙烧硫铁矿制备二氧化硫的方法。但这种反应器的缺陷是下降段没有气体输送热量，因此在此段的反应效率很低，反应器空间没有被有效利用，而且空气一次通过，热量没有充分利用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种能够使固体颗粒实现宏观的定向流动和微观的强烈湍动的气固流化床煅烧反应器。本专利技术的另一目的在于提供一种传热、传质性能好，固体颗粒时空分布均匀，停留时间长，固体颗粒热分解反应高效、能耗低的气固流化床煅烧反应器。根据本专利技术提供的气固流化床煅烧反应器，包括外壳，以及设于所述外壳内的导流筒，所述外壳上设有主进气口、出气口、进料口和排料结构，其中，所述主进气口位于所述导流筒的下部，用于向所述导流筒内输送高温气体，所述出气口位于所述外壳的上部，用于排出烟气，所述进料口和排料结构分别位于所述导流筒外周侧，所述进料口用于提供待煅烧物料，所述排料结构用于收集并排出煅烧废料，所述导流筒的两端分别与外壳内壁间隔一定距离，所述导流筒、导流筒与所述外壳内壁之间的空间形成煅烧反应的循环通道，待煅烧物料自所述进料口进入所述外壳内，高温气体自所述主进气口进入所述导流筒，并带动所述待煅烧物料在所述循环通道内循环煅烧反应。优选地，所述外壳包括反应段，以及位于所述反应段上端的分离段，所述反应段用于循环煅烧反应的进行，所述分离段用于煅烧废料与烟气的分离。优选地，所述反应段为筒状，其高径比为6:1～12:1。优选地，反应段与导流筒围成的环隙宽度之比为1.2:1～0.5:1。优选地，所述分离段包括位于其下端的锥筒部，所述分离段经所述锥筒部与所述外壳的上端连接。优选地，所述排料结构包括排料口以及与所述排料口连通的排料槽，其中，所述排料口设于所述外壳的外壁上，用于排出煅烧废料，所述排料槽设于所述外壳内壁上，用于收集煅烧废料并输送到所述排料口。优选地，所述导流筒包括沿着其轴向设置的至少一个导流段，所述导流筒内的高温气体与煅烧物料的混合气经相邻的导流段之间进入导流筒与外壳内壁之间的空间，形成多级高温气体循环。优选地，各个所述导流段的高度和直径之比为3:1～8:1。优选地，所述外壳的下端设有与所述主进气口连通的主分布器，所述主分布器位于所述导流筒的下部，高温气体经所述主进气口进入所述主分布器，并经所述主分布器进入所述导流筒。优选地，所述主分布器为筛盘式分布器。优选地，所述主分布器直径与导流筒直径之比为1.5:1～0.5:1。优选地，还包括级间进气口以及与所述级间进气口连通的级间分布器，所述级间分布器设于相邻的导流段之间，高温气体经所述级间分布器进入相应的导流段。优选地，所述级间分布器为环式分布器。优选地，所述级间分布器直径与导流筒直径之比为0.8:1～0.2:1。优选地，所述导流筒的下端设有锥形扩大段，所述锥形扩大段覆盖所述主分布器，用于收集来自主分布器的高温气体。优选地，所述锥形扩大段锥度为1:1～1:4。优选地，所述锥形扩大段底部开口直径与导流筒直径之比为1.5～1:1。优选地，还包括高位料槽，所述高位料槽与所述进料口连接，用于将待煅烧物料输送进所述外壳。优选地，在所述外壳的底壁上设有辅助换热装置。本专利技术实现的有益效果：该气固流化床煅烧反应器使固体颗粒实现了宏观的定向流动和微观的强烈湍动，传热、传质性能好，固体颗粒时空分布均匀，停留时间长，固体颗粒热分解反应高效、能耗低。和传统的循环流化床煅烧装置相比，本专利技术的内循环流化床循环速率快，下降段仍位于反应器内部，反应仍在进行，且同时实现了级联，有效利用了传质传热推动力。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。图1示出了根据本专利技术实施例的气固流化床煅烧反应器的结构示意图。图2-3分别示出了根据本专利技术实施例的两种不同实施方式的导流筒的结构示意图。图4示出了根据本专利技术实施例的气固流化床煅烧反应器的工作状态图。图中：主进气口11、出气口12、进料口13、排料结构14、排料口141、排料槽142、反应段15、分离段16、锥筒部161、导流筒2、锥形扩大段21、第一导流段22、第二导流段23、第三导流段24、间隙25、筛孔26、主分布器3、级间分布器4、进气管5。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本专利技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。图1示出了根据本专利技术实施例的气固流化床煅烧反应器的结构示意图。如图1所示，该气固流化床煅烧反应器，包括外壳，以及设于所述外壳内的导流筒2。所述外壳上设有主进气口11、出气口12、进料口13和排料结构14。其中，所述主进气口11位于所述导流筒2的下部，并与所述导流筒2连通，用于向所述导流筒2内输送高温气体。所述出气口12位于所述外壳的上部，用于排出烟气。所述进料口13和排料结构14分别位于所述导流筒2外周侧，所述进料口13用于提供待煅烧物料，所述煅烧物料为颗粒状，甚至粉末状，能够在高温气体的带动下流动。所述排料结构14用于收集并排出煅烧废料。所述煅烧废料指的是煅烧充分，密度降低到一定程度的废料。所述导流筒2的两端分别与外壳内壁间隔一定距离，所述导流筒2、导流筒2与所述外壳内壁之间的空间形成煅烧反应的循环通道，粉状待煅烧物料自所述进料口13进入所述外壳内，高温气体自所述主进气口11进入所述导流筒2，并带动所述待煅烧物料在所述循环通道内循环煅烧反应。进一步的，所述外壳包括反应段15，以及位于所述反应段15上端的分离段16，所述反应段15用于循环煅烧反应的进行，所述分离段16用于煅烧废料与烟气的分离。在该实施例中，所述反应段15和分离段16分别为圆筒状，所述分离段16的直径大于外壳的直径。所述反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气固流化床煅烧反应器，其特征在于，包括外壳，以及设于所述外壳内的导流筒，所述外壳上设有主进气口、出气口、进料口和排料结构，其中，所述主进气口位于所述导流筒的下部，用于向所述导流筒内输送高温气体，所述出气口位于所述外壳的上部，用于排出烟气，所述进料口和排料结构分别位于所述导流筒外周侧，所述进料口用于提供待煅烧物料，所述排料结构用于收集并排出煅烧废料，所述导流筒的两端分别与外壳内壁间隔一定距离，所述导流筒、导流筒与所述外壳内壁之间的空间形成煅烧反应的循环通道，待煅烧物料自所述进料口进入所述外壳内，高温气体自所述主进气口进入所述导流筒，并带动所述待煅烧物料在所述循环通道内循环煅烧反应。

【技术特征摘要】
1.一种气固流化床煅烧反应器，其特征在于，包括外壳，以及设于所述外壳内的导流筒，所述外壳上设有主进气口、出气口、进料口和排料结构，其中，所述主进气口位于所述导流筒的下部，用于向所述导流筒内输送高温气体，所述出气口位于所述外壳的上部，用于排出烟气，所述进料口和排料结构分别位于所述导流筒外周侧，所述进料口用于提供待煅烧物料，所述排料结构用于收集并排出煅烧废料，所述导流筒的两端分别与外壳内壁间隔一定距离，所述导流筒、导流筒与所述外壳内壁之间的空间形成煅烧反应的循环通道，待煅烧物料自所述进料口进入所述外壳内，高温气体自所述主进气口进入所述导流筒，并带动所述待煅烧物料在所述循环通道内循环煅烧反应。2.根据权利要求1所述的气固流化床煅烧反应器，其特征在于，所述外壳包括反应段，以及位于所述反应段上端的分离段，所述反应段用于循环煅烧反应的进行，所述分离段用于煅烧废料与烟气的分离。3.根据权利要求2所述的气固流化床煅烧反应器，其特征在于，所述反应段为筒状，其高径比为6:1～12:1。4.根据权利要求3所述的气固流化床煅烧反应器，其特征在于，反应段与导流筒围成的环隙宽度之比为1.2:1～0.5:1。5.根据权利要求2所述的气固流化床煅烧反应器，其特征在于，所述分离段包括位于其下端的锥筒部，所述分离段经所述锥筒部与所述外壳的上端连接。6.根据权利要求1所述的气固流化床煅烧反应器，其特征在于，所述排料结构包括排料口以及与所述排料口连通的排料槽，其中，所述排料口设于所述外壳的外壁上，用于排出煅烧废料，所述排料槽设于所述外壳内壁上，用于收集煅烧废料并输送到所述排料口。7.根据权利要求1所述的气固流化床煅烧反应器，其特征在于，所述导流筒包括沿着其轴向设置的多个导流段，所述导流筒内的高温气体与煅烧物料的混合气经相邻的导流段之间进入导流筒与外壳内壁之间的空间，形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋国强，丁富新，王麒，于常军，丁海川，
申请(专利权)人：原初科技北京有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11