CN107008918A - 一种同时采用顺逆供应氢气多管炉 - Google Patents

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Abstract

一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，涉及一种还原炉，通过对炉管结构改进，到达WO2成品粒度可控、质量可控，产量提高，并节约大量氢气和电量。包括炉体、炉管，炉管穿过炉体安装在机架上，其特征在于：炉管设反应后气体通道和物料及反应气还原通道，其中，还原通道设置有滑轨供物料推舟移动；炉管内气体通道中间设有反应后气体进气口并与还原通道联通，气体通道出气口设在炉管头部；在气体通道进气口处将炉管物料还原通道分成前部顺氢还原通道和后部逆氢还原通道，炉管顺氢还原通道即炉管头部设有氢气进口，以及物料进口，炉管逆氢还原通道包括后炉管、出料炉管，后炉管一端与上部炉内出气口相通，后炉管另一端与出料炉管连接；出料炉管末端设有冷氢进气口。

Description

一种同时采用顺逆供应氢气多管炉
技术领域
本发明涉及一种还原炉，尤其是涉及一种同时顺逆氢状态多管还原炉的结构改良。
背景技术
钨粉粒度的粗细取决于WO2,实践证明细的WO2经还原后得到细的钨粉，粗的WO2经还原后得到粗的钨粉，影响WO2粒度的最明显因素是还原过程中的水蒸气含量，WO2粒度随温度升高而增粗，其原因是提高还原温度增加了还原速度，从而增加了还原反应产生的水蒸气量，相应地增加了氢气湿度，其效应是增粗WO2粒度，实践证明水含量越大反应速度越慢，生成的WO2的粒度也越粗，反之则WO2的粒度越细。
目前，利用氢气还原WO3,采用的供氢方法有三种，一是氢气流动的方向与还原物前进方向一致，称为顺氢还原，二是氢气流动的方向与还原物前进方向相反，称之为逆氢还原，三是在同一多管炉管中顺氢还原与逆氢还原交替操作的双向可调还原炉。单一顺氢还原或单一逆氢还原都各有优缺点，如顺氢还原速度快，提高了产量，粒度组成分布范围窄且均匀，与逆氢还原比相同工艺产量提高30%，缺点是为冷氢冷料进入加温区消耗能量大，经反应后的氢气与钨粉同方向排出，钨粉冷却困难，加上氢气中水分增高，钨粉中含氧两难以控制；逆氢还原氢气进入炉管后对产品进行冷却，氢气温度升高，干燥氢气有利于产品氧含量控制，排出氢气可对进入炉管的WO3进行预热。缺点是开始进入加热区的WO3就与反应后含水量较大氢气接触，反应速度变慢；WO2粒度增粗；要得到细的WO2需加大氢气循环量，有时甚至高出理论氢耗的30几倍,氢气耗量大带走能量多，WO2粒度分布范围大，不均匀；且无论顺氢还原炉和逆氢还原炉都不能实现对产品粒度较好的控制；而现有双向可调的还原炉虽然实现了在同一炉中顺氢还原和逆氢还原反应，但只是简单的顺氢还原和逆氢还原反应错时工作，没有真正意义的实现提高产品质量及节约能耗，实现粒度可控；再者现有老炉进出料时需关闭主氢气，打开保安氢，反应产生的水蒸汽停留在炉管内不能及时被氢气带走，导致系统内水分急剧增加可达4倍以上，减缓反应速度，同时也导致炉内压力消失，使含有大量水分气体倒流至已还原好的产品，使产品表面重新氧化。随技术发展，人们需要一种能够具有逆氢还原和顺氢还原优点，又克服两者缺陷的先进多管炉。
发明内容
本发明目的在于：提供一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，通过对炉管结构改进，实现钨粉生产中同时供顺逆氢气反应方式，到达WO2成品粒度可控、质量可控，产量提高，并节约大量氢气和电量。
本发明技术方案在于：一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，包括炉体、炉管，炉管穿过炉体安装在机架上，其特征在于：炉管设反应气体通道和物料还原通道，气体通道具有维持炉管温度，降低能耗的作用，其中，还原通道设置有滑轨供物料推舟移动，有利于反应气体的流通，增加了炉管的强度；炉管内气体通道中间设有反应后气体进气口并与还原通道联通，气体通道出气口设在炉管头部；在气体通道进气口处将炉管物料还原通道分成前部顺氢还原通道和后部逆氢还原通道，炉管顺氢还原通道即炉管头部设有氢气进口，以及物料进口，炉管逆氢还原通道包括后炉管、出料炉管，后炉管一端与上部炉内出气口相通，后炉管另一端与出料炉管连接；出料炉管末端设有冷氢进气口。
进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：所述的气体通道设计在炉管上部，物料还原通道设置在炉管下部。
进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：顺氢还原通道前连进料过渡仓，进料过渡仓设有进料内仓门和进料外仓门，顺氢还原通道由进料内仓门与进料过渡仓间相通，进料过渡仓经进料外仓门与料舟输舟机相通。
进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：还包括热交换器，炉管头部气体通道出气口设有排气管与热交换器连接，热交换器热出气口连接炉管头部进气口，热交换器冷出气口连接回氢处理器或氢气排出气包，热交换器还设顺氢进气口。
进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：热交换器贯穿炉体。
进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：所述炉管尾端连接出料炉管，出料炉管内设有滚筒轨，以减少推舟与炉管间摩擦力。
进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：所述炉管前端支撑整体设置于一个自动伸缩平台上，所述炉管后端支撑整体设置于后自动伸缩平台上。
进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：所述炉管为圆管或方管。
使用时物料装入料舟经料舟输舟机送入进料过渡仓，关闭进料外仓门，打开进料内仓门，由推送机构将料舟推入炉管，关闭进料内仓门，物料与顺氢在炉管发生还原反应，另一方面冷氢气经冷氢进口进入热交换器预热，预热后氢气由炉管前端进气口进入炉管，与推舟内物料发生反应，在推料作用下沿炉管向末端前进，反应后多余氢气经气体通道进气口进入炉管内气体通道，由气体通道出气口进入热交换器；还原反应物料在推料移动作用下沿炉管向后移动进入逆氢还原部；逆向氢气由出料管尾部进入，沿后炉管与逆向流动物料相遇，氢气部分还原物料，此为逆氢反应段，剩余部分反应后气体经气体通道进气口流入炉管气体通道内，经出气管进入热交换器例管内与例管外氢气发生热交换，实现冷氢气加热，提高热量利用，反应后气体流出热交换器后进入回氢净化后重复使用。
本发明有益效果在于：一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，既具有单一顺氢还原和单一逆氢还原优点，顺氢还原速度快，提高了产量，逆氢还原氢气进入炉管后对产品进行冷却，氢气温度升高，干燥氢气有利于氧气含量控制，排出氢气可对进入炉管的WO3进行预热。又克服了顺氢还原缺点：冷氢冷料进入加温区消耗能量大，经反应后的氢气与钨粉同方向排出，钨粉冷却困难，加上氢气中水分增高，钨粉中含氧两难以控制；也克服了逆氢反应缺点：开始进入加热区的WO3就与含水量较大氢气接触，反应速度慢；氢气耗量大带走能量多，粒度分布范围大，不均匀。实现整体节约氢气1/3以上，通过精准控制氢气中水含量可得到WO2粗粒，或细粒。并具体表现如下：
1.在相同的工艺条件下，采用同时顺逆氢方式工艺，可提高30%以上，减少氢循环量30%以上。
2.要得到粗的钨粉，顺气可通入适当的湿氢气或水蒸汽，使WO2更快长粗。
3.采用过渡进料仓克服了之前炉管直接打开炉门进出料，大量氢气泄漏，节约了能源,同时避免空气进入炉內发生爆炸现象,确保了安全生产。
4. 炉管内通道利用反应后气体的热量加热氢气与物料，弥补了顺氢还原冷氢冷料进入炉管的缺陷。
5. 双层炉门作用，使炉内氢气流量稳定，水分含量不变，炉内压力不变，即使炉内氢气压力、温度、流量稳定，实现了产品质量提高、和稳定。
6、热交换器的使用实现了反应后氢气余热利用，减少冷氢加热能量需要，答复减少能量消耗。
以下结合附图及实施例对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明整体结构图
图2是本发明料舟输舟机右视图
图3是本发明圆形炉管截面结构放大示意图
图4是本发明方形炉管截面结构放大示意图
图中：机械自动推舟1、料舟输舟机2、进料外仓门3、进料过渡仓4、进料内仓门5、进料炉管6、加热炉管7、电阻丝8、炉体9、滚筒轨10、出料炉管11、出料内炉门12、钩舟器13、过渡出料仓14、活页挡门15、出料外炉门16、滚动出料台17、逆氢进气口18、顺氢进气口19、氢气排出气包20、炉内出气口21、热交换器22、减速机23、料舟24、气体通道25、物料还原通道26、滑轨27 、支撑28、炉管29。
具体实施方式
图中：一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，包括炉体9、炉管，炉管穿过炉体安装在机架上，炉管包括进料炉管6、加热炉管7，炉管设上部气体通道25和下部物料还原通道26，其中，物料还原通道26内设置有滑轨27供物料推舟移动，减少摩擦阻力；炉管内气体通道25中部设有气体通道进气口即炉内出气口21与物料还原通道联通，气体通道出气口设与加热炉管7头部；在气体通道进气口即炉内出气口21处将炉管物料还原通26道分成前部顺氢还原通道和后部逆氢还原通道，炉管顺氢还原通道头部即炉管头部设有氢气进口，以及物料进口，炉管逆氢还原通道包括后炉管、出料炉管11，后炉管一端与炉内出气口21相通，后炉管另端设置与出料炉管11连接；出料炉管11末端设有逆氢进气口18。顺氢还原通道前连进料过渡仓4，进料过渡仓4设有进料内仓门5和进料外仓门3，顺氢还原通道由进料内仓门5与进料过渡仓4间相通，进料过渡仓4经进料外仓门3与料舟输舟机2相通。热交换器22，炉管头部气体通道出气口设有排气管与热交换器22连接，热交换器22热出气口连接炉管头部进气口，热交换器22的冷出气口连接回氢处理器或氢气排出气包20，热交换器22还设顺氢进气口。热交换器22贯穿炉体。所述炉管尾端连接出料炉管11，出料炉管11内设有滚筒轨10，以减少推舟与炉管间摩擦力。
所述炉管前端支撑整体设置于一个自动伸缩平台上，所述炉管后端支撑整体设置于后自动伸缩平台上。
使用时物料装入料舟24经料舟输舟机2送入进料过渡仓4，关闭进料外仓门3，打开进料内仓门5，由推送机构将料舟24推入炉管，关闭进料内仓门5，物料与顺氢在炉管发生还原反应，另一方面冷氢气经顺氢进气口19进入热交换器22预热，预热后氢气由炉管前端进气口进入炉管，与推舟内物料发生反应，在推料机作用下沿炉管向末端前进，反应后多余氢气经气体通道进气口即炉内出气口21进入炉管内气体通道25，由气体通道25出气口进入热交换器22；还原反应物料在推料移动作用下沿炉管向后移动进入逆氢还原部；逆向氢气由出料管尾部逆氢进气口18进入，沿后炉管与逆向流动物料相遇，氢气部分还原物料，此为逆氢反应段，剩余部分反应后气体经气体通道进气口即炉内出气口21流入炉管气体通道25内，经出气管进入热交换器22例管内与例管外氢气发生热交换，实现冷氢气加热，提高热量利用，反应后气体流出热交换器后进入回氢净化后重复使用。

Claims (9)

1.一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，包括炉体、炉管，炉管穿过炉体安装在机架上，其特征在于：炉管设反应后气体通道和物料及反应气还原通道，此通道起到维持炉管温度，降低能耗的作用；其中，还原通道设置有滑轨供物料推舟移动，有利于反应气体的流通，增加了炉管的强度；炉管内气体通道中间设有反应后气体进气口并与还原通道联通，气体通道出气口设在炉管头部；在气体通道进气口处将炉管物料还原通道分成前部顺氢还原通道和后部逆氢还原通道，炉管顺氢还原通道即炉管头部设有氢气进口，以及物料进口，炉管逆氢还原通道包括后炉管、出料炉管，后炉管一端与上部炉内出气口相通，后炉管另一端与出料炉管连接；出料炉管末端设有冷氢进气口。
2.根据权利要求1所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：所述的气体通道设计在炉管上部，物料还原通道设置在炉管下部。
3.根据权利要求1所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：顺氢还原通道前连进料过渡仓，进料过渡仓设有进料内仓门和进料外仓门，顺氢还原通道由进料内仓门与进料过渡仓间相通，进料过渡仓经进料外仓门与料舟输舟机相通。
4.根据权利要求1所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：还包括热交换器，炉管头部气体通道出气口设有排气管与热交换器连接，热交换器热出气口连接炉管头部进气口，热交换器冷出气口连接回氢处理器或氢气排出气包，热交换器还设顺氢进气口。
5.根据权利要求1-3之一所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：热交换器贯穿炉体。
6.根据权利要求1-3之一所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：所述炉管尾端连接出料炉管，出料炉管内设有滚筒轨，以减少推舟与炉管间摩擦力。
7.根据权利要求1-3之一所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：所述炉管前端支撑整体设置于一个自动伸缩平台上，所述炉管后端支撑整体设置于后自动伸缩平台上。
8.根据权利要求1-3之一所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉，其特征是：所述炉管为圆管或方管。
9.根据权利要求1-3之一所述一种同时采用顺逆供应氢气多管炉的使用方法，其特征是：使用时物料装入料舟经料舟输舟机送入进料过渡仓，关闭进料外仓门，打开进料内仓门，由推送机构将料舟推入炉管，关闭进料内仓门，物料与顺氢在炉管发生还原反应，另一方面冷氢气经冷氢进口进入热交换器预热，预热后氢气由炉管前端进气口进入炉管，与推舟内物料发生反应，在推料作用下沿炉管向末端前进，反应后多余氢气经气体通道进气口进入炉管内气体通道，由气体通道出气口进入热交换器；还原反应物料在推料移动作用下沿炉管向后移动进入逆氢还原部；逆向氢气由出料管尾部进入，沿后炉管与逆向流动物料相遇，氢气部分还原物料，此为逆氢反应段，剩余部分反应后气体经气体通道进气口流入炉管气体通道内，经出气管进入热交换器例管内与例管外氢气发生热交换，实现冷氢气加热，提高热量利用，反应后气体流出热交换器后进入回氢净化后重复使用。
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