CN105688778A - 一种闭路循环高温气流反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种闭路循环高温气流反应装置，包括风机、余热回收装置、压力平衡装置、二级加热器、给料器、加速器、高温反应炉、三级加热器、冷却系统、除尘系统和出料装置。本发明采用立式箱体反应腔体，可以实现连续反应连续烧结生产，大大降低了设备的投资成本，具有结构紧凑，操作维护方便，配套基础设施投资少，可控性好，操作方便，能充分利用尾气热量，节能减排，反应效果显著，物料无滞留、堆积的特点，且反应时间短成品率高，设计精巧，实用性较高。

Description

一种闭路循环高温气流反应装置

技术领域

本发明涉及粉体烧结领域，特别是涉及一种闭路循环高温气流反应装置。

背景技术

在现有技术中，对粉体进行烧结时通常使用的装置为推板炉，将粉体放置于推板炉的坩埚中，烧结完成后再人工取料，且坩埚放置于推板上，工作过程中推板需要不停移动，一方面每次烧结完成都要进行取料、放料，不能实现连续生产，生产效率较低，另一方面需要不停补充氨分解气体，来维持推板炉内的气氛，升温前还需要用氮气来冲洗炉膛，其气体不能循环利，使得作业的成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种闭路循环高温气流反应装置，以解决上述现有技术存在的问题，使粉体烧结能实现连续反应连续烧结生产，提高惰性气体的利用率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本申请提供一种闭路循环高温气流反应装置，包括风机、给料器、高温反应炉、除尘系统和出料装置，所述除尘系统的净气出口与所述高温反应炉的入口用连接管连通，所述给料器设置在所述除尘系统的净气出口与所述高温反应炉入口之间的连接管上，所述高温反应炉的出口与所述除尘系统的入口用连接管连通，所述风机设置在所述连接管上，所述出料装置的上部与所述除尘系统的下部连通。

优选地，所述闭路循环高温气流反应装置还包括设置在所述高温反应炉的出口与所述除尘系统的入口之间的连接管上的冷却系统，所述冷却系统的入口与所述高温反应炉的出口用连接管连通，所述冷却系统的出口和与所述除尘系统的入口用连接管连通，所述冷却系统具有用于冷却由所述高温反应炉流入到所述冷却系统中的高温气流的冷却管，所述冷却系统还具有冷却管的热媒入口和热媒出口，所述冷却管的热媒入口位于所述冷却管的热媒出口的下方。

优选地，所述闭路循环高温气流反应装置还包括加速器，所述加速器为T型三通管，所述T型三通管包括一个横管和一个竖管，所述竖管与所述横管的中部连接，所述横管内壁上设置有一个或多个凸起，所述竖管与所述给料器的出口连通，所述横管的入口与所述除尘系统的出口用连接管连通，所述横管的出口与所述高温反应炉的入口用连接管连通。

优选地，所述闭路循环高温气流反应装置还包括设置在所述除尘系统和所述加速器之间的二级加热器，所述二级加热器的入口与所述除尘系统的出口用连接管连通，所述二级加热器的出口和所述加速器的横管的入口用连接管连通。

优选地，所述闭路循环高温气流反应装置还包括设置在所述除尘系统和所述二级加热器之间的余热回收装置，所述余热回收装置内设置有相热交换的第一通路和第二通路，所述第一通路的入口与所述除尘系统的出口用连接管连通，所述第一通路的出口与所述二级加热器的入口连接，所述第二通路的入口与设置在所述冷却系统中的冷却管的热媒出口通过管道连接，所述第二通路的出口与所述冷却管的热媒入口通过管道连接。

优选地，所述闭路循环高温气流反应装置还包括设置在所述第二通路的出口与所述冷却管的热媒入口之间的管道上、对该管道内的热媒进行冷却的冷却机构。

优选地，所述闭路循环高温气流反应装置还包括压力平衡装置，所述压力平衡装置连接设置在所述加速器与所述二级加热器之间的连接管上，或者，所述压力平衡装置连接设置在所述二级加热器与所述余热回收装置之间的连接管上，或者，所述压力平衡装置连接设置在所述余热回收装置与所述所述除尘系统之间的连接管上。

优选地，所述风机安装在所述余热回收装置和所述除尘系统之间的连接管上，在所述风机与所述除尘系统的连接管、所述风机与所述余热回收装置的连接管上分别设置有一个阀门。

优选地，各连接管和所述高温反应炉外部都包裹有保温层。

优选地，所述高温反应炉为立式箱体结构，在所述箱体四周安装有三级加热器。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明可以实现分体的连续反应连续烧结生产，大大降低了设备的投资成本，具有结构紧凑，操作维护方便，配套基础设施投资少，可控性好，操作方便，能充分利用尾气热量，节能减排，反应效果显著，物料无滞留、堆积的特点，且反应时间短成品率高，设计精巧，实用性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为所述闭路循环高温气流反应装置的结构示意图；

图2为冷却水单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种闭路循环高温气流反应装置，以解决现有技术存在的问题，使粉体烧结能实现连续反应连续烧结生产，提高惰性气体的利用率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本新型作进一步详细的说明。

本申请提供一种闭路循环高温气流反应装置，包括风机1、给料器5、高温反应炉7、除尘系统10和出料装置11，所述除尘系统10的净气出口与所述高温反应炉7的入口用连接管连通，所述给料器5设置在所述除尘系统10的净气出口与所述高温反应炉7入口之间的连接管上，所述高温反应炉7的出口与所述除尘系统10的入口用连接管连通，所述风机1设置在所述连接管上，所述出料装置11的上部与所述除尘系统10的下部连通。

所述闭路循环高温气流反应装置还包括设置在所述高温反应炉7的出口与所述除尘系统10的入口之间的连接管上的冷却系统9，所述冷却系统9的入口与所述高温反应炉7的出口用连接管连通，所述冷却系统9的出口和与所述除尘系统10的入口用连接管连通，所述冷却系统9具有用于冷却由所述高温反应炉7流入到所述冷却系统9中的高温气流的冷却管，所述冷却系统9还具有冷却管的热媒入口13和热媒出口14，所述冷却管的热媒入口13位于所述冷却管的热媒出口14的下方。

所述闭路循环高温气流反应装置还包括加速器6，所述加速器6为T型三通管，所述T型三通管包括一个横管和一个竖管，所述竖管与所述横管的中部连接，所述横管内壁上设置有一个或多个凸起，所述竖管与所述给料器5的出口连通，粉体经给料器5被给入到所述加速器6中，所述横管的入口与所述除尘系统10的出口用连接管连通，所述横管的出口与所述高温反应炉7的入口用连接管连通，在所述加速器6中粉体和循环气体充分接触混合，所述粉体在所述高温混合气体的带动下快速进入到所述高温反应炉7内。

所述闭路循环高温气流反应装置还包括设置在所述除尘系统10和所述加速器6之间的二级加热器4，所述二级加热器4的入口与所述除尘系统10的出口用连接管连通，所述二级加热器4的出口和所述加速器6的横管的入口用连接管连通。

所述闭路循环高温气流反应装置还包括设置在所述除尘系统10和所述二级加热器4之间的余热回收装置2，所述余热回收装置2内设置有相热交换的第一通路和第二通路，所述第一通路的入口与所述除尘系统10的出口用连接管连通，所述第一通路的出口与所述二级加热器4的入口连接，所述第二通路的入口15与设置在所述冷却系统9中的冷却管的热媒出口14通过管道连接，在所述管道上还设置有阀门24，开闭阀门24可以控制热媒在所述冷却系统9中的冷却管中的停留时间，以使所述热媒能够在冷却系统中进行充分地热交换。所述第二通路的出口16与所述冷却管的热媒入口13通过管道连接，在所述冷却系统9中完成热交换的富含热量的热媒流入到所述第二通路中，作为预热源对经过所述第一通路的循环气体进行一级加热。

所述闭路循环高温气流反应装置还包括设置在所述第二通路的出口与所述冷却管的热媒入口之间的管道上、对该管道内的热媒进行冷却的冷却机构26，所述冷却机构26内部包括冷却管路和热媒通路，所述热媒通路具有热媒入口17和热媒出口18，所述冷却管路具有入液口19和出液口20，所述冷却机构26内部的除冷却管路以外的空间构成所述热媒通路，热媒由所述余热回收装置2的第二通路的出口16通过所述热媒通路的热媒入口17流入到所述冷却机构26的热媒通路中，在所述热媒管路中流动的热媒与所述冷却管路的外壁充分接触被进一步地冷却，再经过所述热媒通路的热媒出口18和所述冷却管的热媒入口13之间的管道流入到所述冷却系统9的冷却管中，对流入到所述冷却系统9中的高温气体进行降温。在所述第二通路的出口16和所述冷却机构26之间的管道上安装有电机21，在所述电机21的作用下，所述热媒经所述冷却机构26中的热媒通路、所述冷却系统9中的冷却管和所述余热回收装置2中的第二通路依次循环流动。所述冷却机构26的冷却管路可以通过所述入液口19和出液口20外接冷却水或其他冷却介质的循环装置，使得在工作过程中，所述冷却管路能时刻保持较低的温度。

所述闭路循环高温气流反应装置还包括压力平衡装置3，所述压力平衡装置3连接设置在所述加速器6与所述二级加热器4之间的连接管上，或者，所述压力平衡装置3连接设置在所述二级加热器4与所述余热回收装置2之间的连接管上，或者，所述压力平衡装置3连接设置在所述余热回收装置2与所述所述除尘系统10之间的连接管上，所述压力平衡装置3中包括气体压强检测装置和阀门，其可以将所述闭路循环高温气流反应装置中循环气体的压强实时显示出来，当检测到所述循环气体的压强超过某一阈值时，会自动将所述阀门打开使循环气体流向室外，当检测到所述循环气体恢复正常值后，所述压力平衡装置3能自动关闭所述阀门，这样在所述压力平衡装置3的作用下，就实现了所述闭路循环高温气流反应装置的压力自平衡。

所述风机1安装在所述余热回收装置2和所述除尘系统10之间的连接管上，在所述风机1与所述除尘系统10的连接管、所述风机1与所述余热回收装置2的连接管上分别设置阀门22和阀门23。其中，所述阀门22用于使装置在开启工作时能吸入外部空气，所述阀门23用于向所述闭路循环高温气流反应装置内注入惰性气体，所述外部空气与所述惰性气体混合成为所述循环气体，所述循环气体能充分满足所述粉体实现连续烧结。

为了减少所述闭路循环高温气流反应装置中高温气体的能量散失，在各连接管和所述高温反应炉7外部都包裹有保温层12。

所述高温反应炉7为立式箱体结构，在所述箱体四周安装有三级加热器8，循环气体在到达所述高温反应炉7时，经过了余热回收装置2的一级加热、二级加热器4的二级加热、三级加热器8的三级加热，其温度可以达到400-1200℃，调节二级加热器4和/或三级加热器8可以对其温度实现调节控制，以满足不同粉体烧结时对温度的不同需求。

下面对所述闭路循环高温气流反应装置的工作过程进行进一步地说明：

首先，打开阀门22，启动风机1，外部空气在风机1的作用下经阀门22被抽入到装置中，打开阀门23，将惰性气体通过阀门23注入到所述风机1与所述余热回收装置2之间的连接管中，所述惰性气体与所述外部空气混合形成混合气体，所述混合气体在所述风机1的作用下通过余热回收装置2到达二级加热器4，所述二级加热器4对所述混合气体进行加热，形成高温混合气体，然后，所述高温混合气体到达所述加速器6，给料器5将粉体给入到所述加速器6中，在所述加速器6中高温混合气体与粉体充分混合，所述粉体在所述高温混合气体的带动下快速进入所述高温反应炉7，所述高温反应炉7为立式箱体结构，箱体可两半分开，内部安装有三级加热器8，所述高温混合气体和所述粉体在经过三级加热器8加热后，温度可以达到400～1200℃，这个温度可以通过调节二级加热器和/或三级加热器来进行调节控制，箱体内部安装有圆柱形反应筒体(腔体)，所述粉体在扩大的圆柱形反应腔体内形成激烈的流态化，在所述高温反应炉7中所述粉体被进一步煅烧加热，所述粉体在高温反应炉7内的的停留时间在一定程度上可以通过调节风机1的功率来进行控制，所述粉体快速完成反应后与所述高温气体形成的尾气一起进入所述冷却系统9中冷却，完成冷却后的产品与所述尾气进入除尘系统10，在除尘系统10中产品与所述尾气被进一步分离，同时所述尾气也得到净化，所述产品从出料装置11中不断被卸出，净化后的尾气返回余热利用装置和二级加热器再加热后循环利用。在上述过程中，在冷却系统9中完成热交换的热媒被输送至余热利用装置作为循环气流的预加热源，对循环气流进行一级加热，最终热媒返回冷却机构被冷却机构中的冷却水降温后进入冷却系统9中。

所述压力平衡装置3中设置有气体压强检测装置能够检测所述闭路循环高温气流反应装置中的压强，在所述压力平衡装置3中设置有阀门25，当压强过高时可以打开阀门25将一些循环气流排到室外；当所述压力平衡装置3检测到装置中的压强稳定时，可以同时关闭阀门22、阀门23、阀门25，不再加入外部空气和惰性气体，同时也不再向外排出循环气流，当所述压力平衡装置3检测到装置中的压强过低时，可以打开阀门22、阀门23，再多加入一些室外气体和惰性气体。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明可以实现分体的连续反应连续烧结生产，大大降低了设备的投资成本，具有结构紧凑，操作维护方便，配套基础设施投资少，可控性好，操作方便，能充分利用尾气热量，节能减排，反应效果显著，物料无滞留、堆积的特点，且反应时间短成品率高，设计精巧，实用性较高。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种闭路循环高温气流反应装置，其特征在于：包括风机、给料器、高温反应炉、除尘系统和出料装置，所述除尘系统的净气出口与所述高温反应炉的入口用连接管连通，所述给料器设置在所述除尘系统的净气出口与所述高温反应炉入口之间的连接管上，所述高温反应炉的出口与所述除尘系统的入口用连接管连通，所述风机设置在所述连接管上，所述出料装置的上部与所述除尘系统的下部连通。

2.根据权利要求1所述的闭路循环高温气流反应装置，其特征在于：还包括设置在所述高温反应炉的出口与所述除尘系统的入口之间的连接管上的冷却系统，所述冷却系统的入口与所述高温反应炉的出口用连接管连通，所述冷却系统的出口和与所述除尘系统的入口用连接管连通，所述冷却系统具有用于冷却由所述高温反应炉流入到所述冷却系统中的高温气流的冷却管，所述冷却管具有热媒入口和热媒出口，所述冷却管的热媒入口位于所述冷却管的热媒出口的下方。

3.根据权利要求1或2所述的闭路循环高温气流反应装置，其特征在于：还包括加速器，所述加速器为T型三通管，所述T型三通管包括一个横管和一个竖管，所述竖管与所述横管的中部连接，所述横管内壁上设置有一个或多个凸起，所述竖管与所述给料器的出口连通，所述横管的入口与所述除尘系统的出口用连接管连通，所述横管的出口与所述高温反应炉的入口用连接管连通。

4.根据权利要求3所述的闭路循环高温气流反应装置，其特征在于：还包括设置在所述除尘系统和所述加速器之间的二级加热器，所述二级加热器的入口与所述除尘系统的出口用连接管连通，所述二级加热器的出口和所述加速器的横管的入口用连接管连通。

5.根据权利要求4所述的闭路循环高温气流反应装置，其特征在于：还包括设置在所述除尘系统和所述二级加热器之间的余热回收装置，所述余热回收装置内设置有相热交换的第一通路和第二通路，所述第一通路的入口与所述除尘系统的出口用连接管连通，所述第一通路的出口与所述二级加热器的入口连接，所述第二通路的入口与设置在所述冷却系统中的冷却管的热媒出口通过管道连接，所述第二通路的出口与所述冷却管的热媒入口通过管道连接。

6.根据权利要求5所述的闭路循环高温气流反应装置，其特征在于：还包括设置在所述第二通路的出口与所述冷却管的热媒入口之间的管道上、对该管道内的热媒进行冷却的冷却机构。

7.根据权利要求5或6所述的闭路循环高温气流反应装置，其特征在于：还包括压力平衡装置，所述压力平衡装置连接设置在所述加速器与所述二级加热器之间的连接管上，或者，所述压力平衡装置连接设置在所述二级加热器与所述余热回收装置之间的连接管上，或者，所述压力平衡装置连接设置在所述余热回收装置与所述所述除尘系统之间的连接管上。

8.根据权利要求5或6所述的闭路循环高温气流反应装置，其特征在于：所述风机安装在所述余热回收装置和所述除尘系统之间的连接管上，在所述风机与所述除尘系统的连接管、所述风机与所述余热回收装置的连接管上分别设置有一个阀门。

9.根据权利要求8所述的闭路循环高温气流反应装置，其特征在于：各连接管和所述高温反应炉外部都包裹有保温层。

10.根据权利要求1所述的闭路循环高温气流反应装置，其特征在于：所述高温反应炉为立式箱体结构，在所述箱体四周安装有三级加热器。