CN102836677A - 一种流化床反应器 - Google Patents
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Abstract
一种流化床反应器，包括壳体，在壳体内部设置有水平的承载物料且满足流化布风要求的布风板，布风板上布置风帽，布风板下方为风室，风室与空气预热器的出口相连接，空气预热器与鼓风机相连接；在壳体内布置分离器以对烟气进行物料分离，分离器的入口位于壳体内部上方且水平设置，分离器的分离物料出口接下降管的上端，下降管的下端位于壳体内部下方，分离器的烟气出口位于壳体外部上方，壳体侧方布置进料口和惰性物料加入口，以实现连续给料及进行惰性物料补充，该反应器可减少物料颗粒磨蚀量，延长反应物料在反应器中的反应时间，且可远程操控，具有反应效率高、可连续、稳定、高效、大量处理物料且成品品质稳定的优点。
Description
技术领域
本发明属于化工行业物料换热反应技术领域，尤其涉及一种流化床反应器。
背景技术
粉煤灰是燃煤锅炉随烟气排出的固体废弃物,它是煤在高温燃烧时杂质熔融,经过骤冷而形成的玻璃态固体微粒。粉煤灰主要化学成分为Al2O3和SiO2，两者之和达80%以上。综合利用粉煤灰，提取氧化铝，是一种二次资源的高附加值利用。该项研究目前已经从理论和实验研究，转向中试和工业化试验研究，但可用于工业化生产的技术路线仍非常有限。
碱焙烧法因工艺简单，在工业化应用上取得了一定的进展，但因其固有的缺陷致使整个工艺有不成熟的或者不经济的地方，使得生产难以为继；酸浸取法因其对设备耐腐要求高，投资成本巨大，一直处于理论和实验室阶段的研究，工业化之路还比较漫长；而反应相对温和、渣量也可以得到控制的硫酸铵法还没有实现工业化生产，主要是该工艺一直无法解决硫酸铵与粉煤灰混合焙烧生成硫酸铝或硫酸铝铵生成率不高问题：硫酸铵、硫酸铝铵的熔点较低，反应过程中很快形成熔融状态，而且硫酸铵还易分解，分解后将无法与粉煤灰中Al2O3进行反应，造成Al2O3的提取率不高。因此，如何能够较好的解决硫酸铵与粉煤灰焙烧问题，才是硫酸铵法工业化之路的关键。
中国华能集团清洁能源技术研究院在其1MWth循环流化床燃烧试验台进行了硫酸铵法提取氧化铝的试验研究，研究结果表明：硫酸铵法提取氧化铝采用流态化焙烧有利于物料传热均匀，反应更快，但在试验台条件下，物料进入炉膛5分钟后，全部被惰性介质磨碎，物料在炉内下部停留时间较短，无法满足焙烧时间的要求，进而导致提取率也较低。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种流化床反应器，该反应器可减少物料颗粒磨蚀量，延长反应物料在反应器中的反应时间，且可远程操控，具有反应效率高、可连续、稳定、高效、大量处理物料且成品品质稳定的优点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种流化床反应器，包括壳体5，在壳体5内部设置有水平的承载物料且满足流化布风要求的布风板3，布风板3上布置风帽4，布风板3下方为风室15，风室15与空气预热器16的出口相连接，空气预热器16与鼓风机17相连接；在壳体5内布置分离器6以对烟气进行物料分离，分离器6的入口位于壳体5内部上方且水平设置，分离器6的分离物料出口接下降管11的上端，下降管11的下端位于壳体5内部下方，分离器6的烟气出口位于壳体5外部上方，壳体5侧方布置进料口12和惰性物料加入口13，以实现连续给料及进行惰性物料补充。
所述风帽4为钟罩式风帽、T型风帽或者定向风帽。
所述分离器6分离物料出口设置锁气给料器9。
所述分离器6的烟气出口接除尘器7，除尘器7的烟气出口接引风机8，除尘器7的物料出口通过物料回送管10接入到壳体5内。
所述流化床反应器的出料口1位于壳体5下部与布风板3邻接，邻接处设置竖向的隔板2。
所述惰性物料加入口13布置于进料口12下方，以便惰性物料14磨损、流失后进行补充。
所述惰性物料14为粒度均匀的河沙或玻璃珠。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1)反应器出口设置隔板，方便物料与惰性物质分离，以便实现连续出料；
2)分离器下部下降管直接通入反应器内，延长了物料反应时间，可使成品品质更佳；
3)分离器为内置式，可避免物料低温粘结；
4)反应器单侧进料，单侧出料，布风板上物料呈流化状态，物料不存在死区，物料成品品质稳定；
5)反应器可选择较低流化风速，可减少物料破损，同时能耗较低。
6)反应器进料口下方设置惰性物料加入口，方便惰性物料的补充，以实现反应器连续长周期运行。
综上所述，本发明具有颗粒破损少、反应效率高、可连续进出料、处理量大、成品品质稳定、运行周期长、易于操作控制、节能等优点。
附图说明
附图为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如附图所示，本发明一种流化床反应器包括壳体5，在壳体5内部设置有水平的承载物料且满足流化布风要求的布风板3，布风板3上布置风帽4，风帽4可以为钟罩式风帽、T型风帽或者定向风帽。布风板3下方为风室15，风室15与空气预热器16的出口相连接，空气预热器16与鼓风机17相连接，由鼓风机17提供流化风；在壳体5内布置分离器6以对烟气进行物料分离，分离下的物料重新进入反应器内进行反应，内置式的分离器6可避免物料低温粘结。分离器6的入口位于壳体5内部上方且水平设置，分离器6的分离物料出口设置锁气给料器9，以防止反应器内烟气短路及物料反窜。锁气给料器9接下降管11的上端，下降管11的下端位于壳体5内部下方，分离器6的烟气出口位于壳体5外部上方接除尘器7，除尘器7的烟气出口接引风机8，经分离后的烟气通过除尘器7再次除尘后经引风机8抽出至氨吸收塔。除尘器7的物料出口通过物料回送管10接入到壳体5内进行再次利用。壳体5侧方布置进料口12和惰性物料加入口13，以实现连续给料及进行惰性物料补充，惰性物料加入口13布置于进料口12下方，以便惰性物料14磨损、流失后进行补充，惰性物料14为粒度均匀的河沙或玻璃珠。流化床反应器的出料口1位于壳体5下部与布风板3邻接，邻接处设置竖向的隔板2，隔板2高度由试验确定，以实现惰性物料与熟料分离。
本发明的工作原理是：鼓风机17提供的空气，经空气预热器16加热后，作为流化换热介质送入风室15内，再穿过布风板3上的风帽4与物料进行换热，换热完毕后由反应器上部烟道进入分离器6内，烟气中较大物料被分离器6分离下来，经预除尘后烟气进入除尘器7进行再次除尘，烟气中细物料在除尘器中被分离下来并回送至反应器内，洁净烟气经引风机8排出反应器。分离器6分离下来的物料经锁气给料器9后通过下降管11重新进入反应器内，以延长物料反应时间。物料由进料口进入反应器内，在流化换热介质的作用下，物料在与换热介质换热的同时呈流动状态由进料口逐渐流至出料口，并且惰性物料的存在加强了物料与换热介质的换热效果，使得物料反应速度较快。物料最终通过反应器出口隔板2与惰性物料分离开来，排出反应器外。
本发明中，反应器出口设置隔板2，方便物料与惰性物质分离，可实现连续出料；分离器6为内置式，可防止物料低温粘结；分离器6下部下降管11直接通入反应器内，延长了物料反应时间，可使成品品质更佳；反应器单侧进料，单侧出料，布风板上物料呈流化状态，物料不存在死区，物料成品品质稳定；反应器可选择较低流化风速，可减少物料破损，同时能耗较低；反应器进料口下方设置惰性物料加入口，方便惰性物料的补充，以实现反应器连续长周期运行。本发明具有颗粒破损少、反应效率高、可连续进出料、处理量大、成品品质稳定、运行周期长、易于操作控制、节能等优点。
Claims (7)
1.一种流化床反应器，包括壳体（5），其特征在于，在壳体（5）内部设置有水平的承载物料且满足流化布风要求的布风板（3），布风板（3）上布置风帽（4），布风板（3）下方为风室（15），风室（15）与空气预热器（16）的出口相连接，空气预热器（16）与鼓风机（17）相连接；在壳体（5）内布置分离器（6）以对烟气进行物料分离，分离器（6）的入口位于壳体（5）内部上方且水平设置，分离器（6）的分离物料出口接下降管（11）的上端，下降管（11）的下端位于壳体（5）内部下方，分离器（6）的烟气出口位于壳体（5）外部上方，壳体（5）侧方布置进料口（12）和惰性物料加入口（13），以实现连续给料及进行惰性物料补充。
2.根据权利要求1所述的流化床反应器，其特征在于，所述风帽（4）为钟罩式风帽、T型风帽或者定向风帽。
3.根据权利要求1所述的流化床反应器，其特征在于，所述分离器（6）分离物料出口设置锁气给料器（9）。
4.根据权利要求1所述的流化床反应器，其特征在于，所述分离器（6）的烟气出口接除尘器（7），除尘器（7）的烟气出口接引风机（8），除尘器（7）的物料出口通过物料回送管（10）接入到壳体（5）内。
5.根据权利要求1所述的流化床反应器，其特征在于，所述流化床反应器的出料口（1）位于壳体（5）下部与布风板（3）邻接，邻接处设置竖向的隔板（2）。
6.根据权利要求1所述的流化床反应器，其特征在于，所述惰性物料加入口（13）布置于进料口（12）下方，以便惰性物料（14）磨损、流失后进行补充。
7.根据权利要求6所述的流化床反应器，其特征在于，所述惰性物料（14）为粒度均匀的河沙或玻璃珠。
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