CN102353260B - 一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉 - Google Patents

Abstract

一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉，它涉及一种流化床焙烧炉。本发明为了解决现有循环流化床焙烧炉的颗粒物料在反应器内停留时间不足，降低了反应器操作效率的问题。本发明的回料管的上端与气固分离器的下端相连通，回料管的下端设置在回料进口内，外部热空气管道的端口设置在外部空气进口上，排气管穿设在气固分离器的上端，分离器排料管设置在气固分离器的下端，物料管设置在物料入口内，二级热空气管道、一级热空气管道和零级热空气管道由上至下依次设置在二级热空气进口、一级热空气进口和零级热空气进口内，二级流化床子平台、一级流化床子平台和零级流化床子平台由上至下分别设置在焙烧炉炉体的侧壁上。本发明适用于氧化铝的制备过程中。

Description

一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉

技术领域

本发明涉及一种流化床焙烧炉，具体涉及一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉。

背景技术

流态化技术已广泛应用于能源、物料干燥、环保及化工等工程领域，主要完成流—固间物理操作和化学操作，物理操作如：干燥、掺混分级、吸附和包涂，化学操作如：催化合成、裂解、焙烧、燃烧、气化和干馏。传统流化床中物料颗粒混合剧烈，但在物料的连续性输入和移出时颗粒停留时间短、停留时间分布不均匀，降低了物料在反应器出口的平均转化率。而高速操作的循环流化床焙烧炉可以改善以上缺点，却由于循环流化床焙烧炉中气固两相接触时间变短，只适用于反应速率高的物理化学过程，对于物理-化学过程，由于部分颗粒物料未完成物理-化学过程就被气力携带出流化床反应器，颗粒物料在反应器内停留时间不足，降低了反应器的操作效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有循环流化床焙烧炉只适用于反应速率高的物理化学过程，对于物理-化学过程，由于部分颗粒物料未完成物理-化学过程就被气力携带出流化床反应器，颗粒物料在反应器内停留时间不足，降低了反应器操作效率的问题，进而提供一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉。

本发明的技术方案是：一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉包括焙烧炉炉体、气固分离器、排气管、回料装置和分离器排料管，焙烧炉炉体的侧壁上部开有炉体出口，焙烧炉炉体的侧壁下部开有回料进口，回料装置包括回料管、外部热空气管道和外部排料管，回料管的上端与气固分离器的下端相连通，回料管的下端设置在回料进口内，回料管的下部开设多个外部空气进口，外部热空气管道的端口设置在外部空气进口上，外部排料管穿过外部热空气管道设置在回料管的外部空气进口上，排气管穿设在气固分离器的上端，分离器排料管设置在气固分离器的下端，所述一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉还包括二级流化床子平台、一级流化床子平台、零级流化床子平台、物料管、二级热空气管道、一级热空气管道和零级热空气管道，焙烧炉炉体的侧壁上开有物料入口，与物料入口同侧的焙烧炉炉体的侧壁上由上至下依次开有二级热空气进口、一级热空气进口和零级热空气进口，物料管设置在物料入口内，二级热空气管道、一级热空气管道和零级热空气管道由上至下依次设置在二级热空气进口、一级热空气进口和零级热空气进口内，二级流化床子平台、一级流化床子平台和零级流化床子平台由上至下分别设置在焙烧炉炉体的侧壁上，且二级流化床子平台、一级流化床子平台和零级流化床子平台的底端均设置在相对应的二级热空气管道、一级热空气管道和零级热空气管道的端口上。

本发明与现有技术相比具有以下效果：1.本发明的物料颗粒由零级流化床子平台、气固分离器和回料装置，构成颗粒外循环，延长了颗粒在流化床内的停留时间；零级流化床子平台和第零级燃烧器，实现了物料颗粒不同温度的干燥和焙烧过程，有效的提高了反应器的反应效率。2.本发明反应器内物料流量操作参数发生变化时，通过每级流化床反应器内流化风风量，每级反应器内溢流高度和内部颗粒排放传输管的流量调节来控制反应器内的反应参数。3.本发明零级流化床子平台及外循环反应装置充分的补充了初级流态化部分流场混合不均的状况，并保证反应器内物理化学反应过程的完成。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；图2是二级流化床子平台5的结构示意图；图3是一级流化床子平台6的结构示意图；图4是零级流化床子平台7的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉包括焙烧炉炉体1、气固分离器2、排气管3、回料装置4和分离器排料管26，焙烧炉炉体1的侧壁上部开有炉体出口1-1，焙烧炉炉体1的侧壁下部开有回料进口1-2，回料装置4包括回料管4-1、外部热空气管道4-2和外部排料管4-3，回料管4-1的上端与气固分离器2的下端相连通，回料管4-1的下端设置在回料进口1-2内，回料管4-1的下部开设多个外部空气进口4-1-1，外部热空气管道4-2的端口设置在外部空气进口4-1-1上，外部排料管4-3穿过外部热空气管道4-2设置在回料管4-1的外部空气进口4-1-1上，排气管3穿设在气固分离器2的上端，分离器排料管26设置在气固分离器2的下端，所述一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉还包括二级流化床子平台5、一级流化床子平台6、零级流化床子平台7、物料管8、二级热空气管道9、一级热空气管道10和零级热空气管道11，焙烧炉炉体1的侧壁上开有物料入口1-3，与物料入口1-3同侧的焙烧炉炉体1的侧壁上由上至下依次开有二级热空气进口1-4、一级热空气进口1-5和零级热空气进口1-6，物料管8设置在物料入口1-3内，二级热空气管道9、一级热空气管道10和零级热空气管道11由上至下依次设置在二级热空气进口1-4、一级热空气进口1-5和零级热空气进口1-6内，二级流化床子平台5、一级流化床子平台6和零级流化床子平台7由上至下分别设置在焙烧炉炉体1的侧壁上，且二级流化床子平台5、一级流化床子平台6和零级流化床子平台7的底端均设置在相对应的二级热空气管道9、一级热空气管道10和零级热空气管道11的端口上。

本实施方式根据具体物料颗粒干燥-焙烧的物理化学过程，将物料在焙烧炉炉体1内的反应过程划分为多个反应过程，每个反应过程在独立的流化床子平台中完成，实现物料颗粒干燥-焙烧中的主动控制，物料颗粒由流化床子平台向下逐级运动，高温气体由下至上流动，颗粒与气体之间为逆流，提高了颗粒与气体之间的温度差，物料颗粒由上至下运动，有效的增加了颗粒在流化床子平台的停留时间，进而提高了反应器的操作效率。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的二级流化床子平台5包括第二级溢流板12、第二级燃烧器13、第二级布风板14、第二级排料管15、多个第二级风帽23和第二级风室27，第二级布风板14固装在焙烧炉炉体1的内壁上，第二级布风板14上开设内部多个二级空气进口14-1，多个第二级风帽23设置在相对应的二级空气进口14-1内，第二级风室27设置在第二级布风板14的下端，第二级排料管15穿过第二级风室27并设置在第二级布风板14上，第二级溢流板12垂直设置在第二级布风板14上，焙烧炉炉体1的内壁与第二级溢流板12之间形成流化腔，第二级燃烧器13设置在流化腔内，二级热空气管道9的端口与第二级风室27相连通。如此设置，二级流化床子平台5中的物料颗粒完成干燥、焙烧等物理和化学过程的初步反应，通过流化状态物料颗粒由第二级溢流板12和第二级排料管15自由落入一级流化床子平台6上。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的一级流化床子平台6包括第一级溢流板16、第一级燃烧器17、第一级布风板18、第一级排料管19、多个第一级风帽24和第一级风室28，第一级布风板18固装在焙烧炉炉体1的内壁上，第一级布风板18上开设内部多个一级空气进口18-1，多个第一级风帽24设置在相对应的一级空气进口18-1内，第一级风室28设置在第一级布风板18的下端，第一级排料管19穿过第一级风室28并设置在第一级布风板18上，第一级溢流板16垂直设置在第一级布风板18上，焙烧炉炉体1的内壁与第一级溢流板16之间形成流化腔，第一级燃烧器17设置在流化腔内，一级热空气管道10的端口与第一级风室28相连通。如此设置，一级流化床子平台6中的物料颗粒完成干燥、焙烧等物理和化学过程的初步反应，通过流化状态物料颗粒由第一级溢流板16和第一级排料管19自由落入零级流化床子平台7上。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式的零级流化床子平台7包括第零级燃烧器20、第零级布风板21、第零级排料管22、第零级风室29和多个第零级风帽25，第零级布风板21设置在焙烧炉炉体1的内壁上，第零级布风板21上开设内部多个零级空气进口21-1，多个第零级风帽25设置在相对应的零级空气进口21-1内，第零级排料管22穿设在第零级布风板21上，第零级燃烧器20设置在第零级布风板21的上方，零级热空气管道11的端口与第零级风室29相连通。如此设置，零级流化床子平台7中的物料颗粒完成干燥、焙烧等物理和化学过程的初步反应，通过流化状态物料颗粒由第零级排料管22自由落入焙烧炉炉底。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一级布风板18的横截面积与第零级布风板21的横截面积之比为0.40-0.70，第二级布风板14的横截面积与第零级布风板21的横截面积之比为0.20-0.40。如此设置，便于物料颗粒由流化床子平台向下逐级运动，高温气体由下至上流动，颗粒与气体之间为逆流，提高了颗粒与气体之间的温度差，物料颗粒由上至下运动，有效的增加了颗粒在流化床子平台的停留时间，进而提高了反应器的操作效率。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第二燃烧器13与多个第二风帽23之间的距离为300mm-700mm，第二燃烧器13与第二布风板14之间的距离为320mm-800mm。如此设置，反应效果最佳。其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一级燃烧器17与多个第一级风帽24之间的距离为300mm-700mm，第一级燃烧器17与第一级布风板18之间的距离为320mm-800mm，第二燃烧器13与第一级燃烧器17之间的距离为1m-4m。如此设置，反应效果最佳。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第零级燃烧器20与多个第零级风帽25之间的距离为300mm-700mm，第零级燃烧器20与第零级布风板21之间的距离为320mm-800mm，第一燃烧器17与第零级燃烧器20之间的距离为1m-4m。如此设置，反应效果最佳。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一级布风板18的横截面积与第一级溢流板16上端与焙烧炉炉体1的内壁所构成的横截面积之比为0.6-0.95。如此设置，便于颗粒溢流。其它组成和连接关系与具体实施方式八相同。

具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第二级布风板14的横截面积与第二级溢流板12上端与焙烧炉炉体1的内壁所构成的横截面积之比为0.6-0.95。如此设置，便于颗粒溢流。其它组成和连接关系与具体实施方式九相同。

具体实施方式十一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第二级燃烧器13、第一级燃烧器17和第零级燃烧器20的流化温度为400℃-1200℃。如此设置，反应效果最佳。其它组成和连接关系与具体实施方式十相同。

本发明的工作过程为：

新鲜物料由物料入口1-3送入叠式并联流化的循环流化床焙烧炉，

1.首先落入二级流化床子平台5。气体通过二级热空气管道9、第二级布风板14和多个第二级风帽23，进入二级流化床子平台5，以鼓泡流态化的形式流化颗粒。在流化床子平台中物料颗粒完成干燥、焙烧等物理和化学过程的初步反应；随着物料物理属性和化学属性的变化，已进行反应后的物料，通过流化状态由第二级溢流板12自由落入一级流化床子平台6内并通过第二级排料管15排放到一级流化床子平台6。

2.一级流化床子平台6反应后的物料可通过同样的方式输送至下零级流化床子平台7。

根据反应器内物理和化学反应过程的需求，布置流化床子平台的数量。在每级流化床子平台中，可以通过流化风量的调节，修正流化过程中气体—物料反应所需的质量配比，或者通过调节燃烧器负荷，控制物料颗粒的物理和化学反应过程。物料完成各流化床子平台中的反应后，颗粒进入零级流化床子平台7内，气体通过炉体出口1-1进入气固分离器2内，由排气管3排出。

3.回料装置4送回的物料和零级流化床子平台7内的物料被气体-颗粒携带，颗粒内循环流动，流入外循环气固分离器2内。在气固分离器2中物料颗粒被分离。分离后的颗粒由回料装置4送回焙烧炉内，构成物料颗粒的外循环过程，最终完成物理和化学反应过程。

Claims (7)

1.一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉，它包括焙烧炉炉体（1）、气固分离器（2）、排气管（3）、回料装置（4）、分离器排料管（26）、二级流化床子平台（5）、一级流化床子平台（6）、零级流化床子平台（7）、物料管（8）、二级热空气管道（9）、一级热空气管道（10）和零级热空气管道（11），焙烧炉炉体（1）的侧壁上部开有炉体出口（1-1），焙烧炉炉体（1）的侧壁下部开有回料进口（1-2），回料装置（4）包括回料管（4-1）、外部热空气管道（4-2）和外部排料管（4-3），回料管（4-1）的上端与气固分离器（2）的下端相连通，回料管（4-1）的下端设置在回料进口（1-2）内，回料管（4-1）的下部开设多个外部空气进口（4-1-1），外部热空气管道（4-2）的端口设置在外部空气进口（4-1-1）上，外部排料管（4-3）穿过外部热空气管道（4-2）设置在回料管（4-1）的外部空气进口（4-1-1）上，排气管（3）穿设在气固分离器（2）的上端，分离器排料管（26）设置在气固分离器（2）的下端，焙烧炉炉体（1）的侧壁上开有物料入口（1-3），与物料入口（1-3）同侧的焙烧炉炉体（1）的侧壁上由上至下依次开有二级热空气进口（1-4）、一级热空气进口（1-5）和零级热空气进口（1-6），物料管（8）设置在物料入口（1-3）内，二级热空气管道（9）、一级热空气管道（10）和零级热空气管道（11）由上至下依次设置在二级热空气进口（1-4）、一级热空气进口（1-5）和零级热空气进口（1-6）内，二级流化床子平台（5）、一级流化床子平台（6）和零级流化床子平台（7）由上至下分别设置在焙烧炉炉体（1）的侧壁上，且二级流化床子平台（5）、一级流化床子平台（6）和零级流化床子平台（7）的底端均设置在相对应的二级热空气管道（9）、一级热空气管道（10）和零级热空气管道（11）的端口上，其特征在于：二级流化床子平台（5）包括第二级溢流板（12）、第二级燃烧器（13）、第二级布风板（14）、第二级排料管（15）、多个第二级风帽（23）和第二级风室（27），第二级布风板（14）固装在焙烧炉炉体（1）的内壁上，第二级布风板（14）上开设内部多个二级空气进口（14-1），多个第二级风帽（23）设置在相对应的二级空气进口（14-1）内，第二级风室（27）设置在第二级布风板（14）的下端，第二级排料管（15）穿过第二级风室（27）并设置在第二级布风板（14）上，第二级溢流板（12）垂直设置在第二级布风板（14）上，焙烧炉炉体（1）的内壁与第二级溢流板（12）之间形成流化腔，第二级燃烧器（13）设置在流化腔内，二级热空气管道（9）的端口与第二级风室（27）相连通，一级流化床子平台（6）包括第一级溢流板（16）、第一级燃烧器（17）、第一级布风板（18）、第一级排料管（19）、多个第一级风帽（24）和第一级风室（28），第一级布风板（18）固装在焙烧炉炉体（1）的内壁上，第一级布风板（18）上开设内部多个一级空气进口（18-1），多个第一级风帽（24）设置在相对应的一级空气进口（18-1）内，第一级风室（28）设置在第一级布风板（18）的下端，第一级排料管（19）穿过第一级风室（28）并设置在第一级布风板（18）上，第一级溢流板（16）垂直设置在第一级布风板（18）上，焙烧炉炉体（1）的内壁与第一级溢流板（16）之间形成流化腔，第一级燃烧器（17）设置在流化腔内，一级热空气管道（10）的端口与第一级风室（28）相连通，零级流化床子平台（7）包括第零级燃烧器（20）、第零级布风板（21）、第零级排料管（22）、第零级风室（29）和多个第零级风帽（25），第零级布风板（21）设置在焙烧炉炉体（1）的内壁上，第零级布风板（21）上开设内部多个零级空气进口（21-1），多个第零级风帽（25）设置在相对应的零级空气进口（21-1）内，第零级排料管（22）穿设在第零级布风板（21）上，第零级燃烧器（20）设置在第零级布风板（21）的上方，零级热空气管道（11）的端口与第零级风室（29）相连通。

2.根据权利要求1所述的一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉，其特征在于：第一级布风板（18）的横截面积与第零级布风板（21）的横截面积之比为0.40-0.70，第二级布风板（14）的横截面积与第零级布风板（21）的横截面积之比为0.20-0.40。

3.根据权利要求2所述的一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉，其特征在于：第二燃烧器（13）与多个第二风帽（23）之间的距离为300mm-700mm，第二燃烧器（13）与第二布风板（14）之间的距离为320mm-800mm。

4.根据权利要求3所述的一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉，其特征在于：第一级燃烧器（17）与多个第一级风帽（24）之间的距离为300mm-700mm，第一级燃烧器（17）与第一级布风板（18）之间的距离为320mm-800mm，第二燃烧器（13）与第一级燃烧器（17）之间的距离为1m-4m。

5.根据权利要求4所述的一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉，其特征在于：第零级燃烧器（20）与多个第零级风帽（25）之间的距离为300mm-700mm，第零级燃烧器（20）与第零级布风板（21）之间的距离为320mm-800mm，第一燃烧器（17）与第零级燃烧器（20）之间的距离为1m-4m。

6.根据权利要求5所述的一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉，其特征在于：第一级溢流板（16）上端与焙烧炉炉体（1）的内壁所构成的横截面积与第一级布风板（18）的横截面积之比为0.6-0.95。

7.根据权利要求6所述的一种叠式并联流化的循环流化床焙烧炉，其特征在于：第二级溢流板（12）上端与焙烧炉炉体（1）的内壁所构成的横截面积与第二级布风板（14）的横截面积之比为0.6-0.95。

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