CN1005965B - 气体悬浮反应器 - Google Patents

Abstract

悬浮气流中热处理颗粒物料的圆筒形反应器具有容器（１），其中有气体和燃烧的燃料流向上通过容器含有，能引起气体沿螺旋形路径流动的叶片（２０），并能使夹带的物料向外运动，物料沿容器壁下落后借助于截顶圆锥形的圆环（３０）向内移动。

Description

气体悬浮反应器

本发明是关于气体悬浮反应器，以下称为所叙述的这一类反应器，包括一个实质上是圆筒形的容器，它的轴线大体上是直立的，并具有其壁面向下和向内倾斜的底部;在靠近底部的容器壁上有将要被处理的颗粒物料和燃料引入容器内的装置;有从底部向容器中心向上引入一股气体射流的装置，以便气流与物料反应和/或包括使燃料燃烧的装置以及使物料在气流中悬浮的装置。

当气体进入反应容器时，气速是高的，一般为20～35米/秒而通过容器的横截面的平均气速一般是较低的，降低到入口气速的十分之一。但是沿容器的横截面，气速并不是恒定的。接近中心处的气速，比平均气速高得多，而沿容器壁的气速比平的气速低。接近壁面处的气速低于物料颗粒的下落速度。因此物料颗粒沿壁面流回到容器底部，在容器底部颗粒又被中心的气体射流重新夹带上来。由于这种内部物料的循环，物料在反应器中的停留时间要比气体流动穿过反应器的时间延长4-5倍。

在具有合理高度的反应器中，可以得到5秒到半分钟的停留时间，这对例如水泥原材料碳酸钙的煅烧是足够的。

在其它象磷酸盐的煅烧或铁矿石还原之类的过程，明显地需要较长的停留时间，其范围在3-5分钟。

因此，本发明的目的就是提供具有长的物料停留时间的气体悬浮反应器。

用根据本发明所叙述的这类反应器达到了这个目的，其特征为沿容器内部向上按一定的间隔距离交替地安装有能使夹带物料的气流产生沿容器轴线旋转，使气体沿螺旋形路径流动的装置;以及引起物料沿容器壁下落并向内向容器轴线方向移动的装置。

通过旋转运动，物料被抛向圆筒形容器壁，在壁面上物料停止运动然后沿壁面向容器底部下落。通过这种增加物料在反应器内的循环的方法，延长了物料的平均停留时间。但是这种方法只会引起所不希望的在容器底部大量物料的集中，同时引起严重的返混，即几乎被处理过的物料与未处理的新鲜物料的混合。

在此采用了一些使沿容器壁下落物料向内向容器的轴线方向移动的装置来抵消这一作用，因为在容器的轴线上，物料重新被悬浮在那个区域中占有优势的快速气流中。在容器向上每隔一定间隔就安装了一个这样的装置，沿向上的方向通过这一装置的物料，即被气流夹带的物料，仅能少量地沿向下的方向通过同一装置，即沿容器壁下落。这样所不希望的物料在容器底部的高度集中被一系列分散在容器长度上较小的局部物料集中所代替。

根据一种更可取的配置，使夹带物料的气流产生沿容器轴线旋转的装置是一些从容器壁伸向容器中心的导向叶片。如果需要的话，这种旋转还可以用其它方法来提供，例如：通过吹入一股分量与容器壁成切线方向的辅助气流。

另外，根据一种更可取的结构，使沿着容器壁下落的物料向容器轴线方向移动的设施是一些下列形状的环或其它环状的构件;即每个构件都有向内和向下倾斜的截顶圆锥形表面，圆锥的顶点实质上是在容器的轴线上。截锥圆环的外径可以与容器的内径一致，容器的轴线与截顶圆锥表面之间的夹角可以是不大于30°。

现在参考附图更详细地解释本发明，在这些图中：

图1是具有气体悬浮反应器的物料处理装置的示意图;

图2是装入反应器中的导向叶片的透视简图;

图3是装入相似的反应容器中的截锥圆环的剖面图;

图4是反应容器内，带有内部构件的各段的可能布置位置图;和

图5示出一段反应容器内，导向叶片和环形内部构件的布置。

在图1所示的装置中，物料是在反应容器1中进行处理。予热的物料是通过管2进入到反应容器1的底部。处理所用的燃料经入口3进入容器底部，使燃料和/或物料中的可燃物燃烧的空气通过管路4进入容器底部的中心入口。夹带被处理过的物料的反应器排出气体通过出口管5进入旋风分离器6，被处理过的物料在这里沉降，并通过旋风分离器6的物料出口7排料。

从旋风分离器6排出来的气体通过予热器8。这一简图中示出的旋风分离器代表一组串联的旋风分离器，这里示意为一个方框。

原料通过入口9进入予热器8，离开予热器的气体通过出口10导入除尘器11，然后通过管线12排向大气。

图2示出的导向叶片是由四个较薄的叶片20组成，它们沿垂直线21连接在一起。当导向叶片安装在容器中时，线21与容器的轴线重合。这些叶片扭曲象螺旋浆一样，叶片的外缘20a与竖直的位置成45°倾斜角。

导向叶片是用耐热材料制造或涂敷的。尽管图示的是四个叶片，也可应用多于或少于四片叶片。另外，叶片的中心部分几乎是与容器轴线平行，因此在切向上对气流没有明显的影响。可以去掉叶片的中心部分，这样导向叶片就成为安装在容器内壁上的斜角浆叶的形状。

图3示出了一个装入容器的圆环。该环30的轴线用点划线31表示，环的设计是要使它安装在容器内时它的轴线与容器的轴线相重合。该环的外径与容器的内径相符，环的上表面是截顶圆锥形，即沿着其顶点在轴线上的假想圆锥32向下方倾斜收缩。当该环确定用于气体从下面向上通过时，它的下表面33是做成圆弧形的，以减少流动阻碍。

图4表示了含有一系列导向叶片和圆环的各段容器在反应器内部是如何布置的。容器的各段用“×”符号标记。圆环和叶片的布置可以是每一段都相同或者各段不同。

实施例A中各段在容器内是等间距布置的。

实施例B中，在反应器的顶部和底部各安装有二个附加的圆环30，其作用，第一，是保证到达容器顶部的物料保持为悬浮状态，以便物料通过出口5离开容器，第二，是保证容器底部的物料保持悬浮，以使物料不致于下落进入气体入口4。

实施例C中容器底部的很多圆环是用于减少靠近容器底部的物料负荷，而在容器顶部留下一个没有内部构件的空间。

导向叶片20和圆环30的相互交替布置，对物料在各段中的分布是有着决定性的作用的。

在图5a表示的一段容器的例子中，这一段底部的两个圆环30，保证了进入这一段的物料仅在非常小的程度上向下通过这段的底部，同时后续的每个导向叶片20都使夹带物料的气体有更强烈的旋转，从而物料被抛向容器内壁、沉降并沿壁下落，直至遇到一个圆环而迫使它重新进入上升的气流中为止。底部二个圆环和这段向上有许多叶片的结构将建立一个向上各段物料集累逐渐减少的分布状况。

根据图5b的结构，一段向上导向叶片20的中部设置了一个圆环30。在这个环处将发生局部的物料集中。

图5c所示的一段，与图5b中的不同在于底部只有一个圆环30。如果希望较重的物料颗粒回流到容器的下部，可以采用这个例子。

在一段容器中圆环和导向叶片的分布不限于所举出的例子，可以自由地选择以达到在这一段所要求的物料分布。同样，圆环和导向叶片可以自由地布置在容器中而不必按段安排。

Claims (4)

1、气体悬浮反应器，包括一个实质上是圆筒形的容器，它的轴线大体上是直立的，并具有其壁面向下向内倾斜的底部;在靠近底部的容器壁上有将被处理的颗粒物料和燃料引入容器内的装置;有从底部向容器中心向上引入一股气体射流的装置，以便气流与物料反应，和/或使燃料燃烧的装置，以及使物料悬浮在气流中的装置，其特征在于沿容器内部向上按一定的间隔距离交替地安装有能使夹带物料的气流产生沿容器轴线旋转，使气体沿螺旋形路径流动的装置;以及引起物料沿容器壁下落并向内向容器轴线方向移动的装置。

2、根据权利要求1所述的反应器，其特征在于使气体产生旋转的装置是一些从容器壁向容器中心伸出的导向叶片构件。

3、根据权利要求1或权利要求2所述的反应器，其特征在于使物料向内移动的装置是一些每个都有向内向下倾斜的截顶圆锥形表面的圆环状构件，其圆锥的顶点实质上在容器的轴线上。

4、根据权利要求3所述的反应器，其特征在于截顶圆锥形表面的最大直径与容器的内径相符，容器轴线与截顶圆锥表面之间的角度不大于30°。

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