CN107036438A - 一种同时采用顺逆供应氢气回转炉 - Google Patents

Abstract

一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，涉及一种还原炉，通过对炉内管结构改进，实现产品质量可控，节约大量氢气和能量。包括炉体、炉管，炉管穿过炉体安装在机架上，其特征在于：炉管设置前高后低，炉管分顺氢还原部和逆氢还原部；其中顺氢还原部包括前内炉管、预混室，前内炉管轴向安装在炉管内，前内炉管与炉管间形成顺氢还原区，炉管头部设有氢气进口，前内炉管头部设有排气管穿过预混室去向回氢净化；逆氢还原部包括出料管、后内炉管，后内炉管轴向安装在炉管内，后内炉管前端封闭，后内炉管前端与前内炉管后端设置一定距离，后内炉管后端设置于出料管接近；出料炉管末端设有冷氢进口。

Description

一种同时采用顺逆供应氢气回转炉

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还原炉的结构改良。

背景技术

影响钨粉粒度大小的最明显因素是还原中的水蒸气含量，其次钨粉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，其效果是增粗钨粉粒度，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，反之则结果相反；本发明通过改变供氢气方式，和供氢量，可得到WO2粗粒，或细粒。

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，三是在同一回转炉管中顺氢还原与逆氢还原交替操作的双向可调还原炉。顺氢还原在干燥的氢气还原下可以得到较细的钨粉，这主要是由于还原物进入第一温区时首先与干燥的氢气相遇反应能产生的水汽被及时带走，使WO3讯速地被还原为WO2，来不及生成挥发性大的WO2(OH)2化合物，不可能得到粗粒WO2，细的WO2经还原后的细的钨粉，加快了反应速度提高了产量且粒度组成分布范围较窄并且均匀。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，氢气流量减少1/3以上，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，干燥氢气有利于氧气含量控制，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；现有双向可调的还原炉虽然有了一定应用的灵活性，但还是简单的将顺氢还原和逆氢还原在同一炉中交替完成，效果还不甚理想。对提高产品质量及节约能耗存在缺陷，随着技术的不断提高，人们迫切需要一种能够同时具有逆氢和顺氢还原优点，又克服两者缺陷的还原回转炉。

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回转炉，通过对炉内管结构改进，实现产品质量可控，节约大量氢气和能量。

本发明技术方案在于：一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，包括炉体、炉管，炉管穿过炉体安装在机架上，其特征在于：炉管设置前高后低，炉管分顺氢还原部和逆氢还原部；其中顺氢还原部包括前内炉管、预混室，前内炉管轴向安装在炉管内，前内炉管与炉管间形成顺氢还原区，前内炉管头部与炉管头部间形成一个预混室，炉管头部设有氢气进口，前内炉管头部设有排气管穿过预混室去向回氢净化；逆氢还原部包括出料管、后内炉管，后内炉管轴向安装在炉管内，后内炉管前端封闭，后内炉管前端与前内炉管后端设置一定距离，后内炉管后端设置于出料管接近；出料炉管末端设有冷氢进口。

进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：还包括热交换器，前内炉管头部设有排气管穿过预混室连接热交换器的热进气口，热交换器热出气口连接炉管头部。

进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述前内炉管和后内炉管内设有管内捶打器。

进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述管内振打器包括设置于内管壁上的挡片、和放置于挡片上的振打球。

进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述炉管进料口设有螺杆进料器。

进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述炉管进料设置为将炉管头部中心连接进料管，炉管与进料管可旋转；所述的排气管穿过进料管，物料自原料仓经星型放料阀、下料管，再经进料管与排气管间间隙进入预混室。

进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述前内炉管头部与排气管连接处设有过滤网，与过滤网连接设有滤网冲击锤。

进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述炉管中部设有中间活动托轮。

进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述炉管内壁上设有轴向挡板，用于物料及氢气导向，使物料不易堆积管底，还原充分。

进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述炉管两端设有动密封器。

进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，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，在自动伸缩平台与炉体间设有炉管伸缩调节器。

使用时物料经进料器进入预混室，与氢气预混合，随回转炉管在炉管与前内炉管间隙间边前进边反应，氢气经冷气进口进入热交换器预热，预热后氢气由炉管前端板座进气口进入预混室，与物料混合后沿前内炉管与炉管间隙流向前内炉管末端，期间物料与氢气进行还原反应，反应后多余氢气进入前内炉管内；此时前内炉管内氢气混合物还含少量钨粉，经过滤后，钨粉沿倾斜前内炉管流回后端；还原反应产品在重力作用下沿倾斜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，沿后内炉管与炉管间隙与物料逆向流动相遇，氢气部分还原物料，此为逆氢反应段，逆氢反应段剩余部分反应后气体流入前内炉管内，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回转炉，既具有单一顺氢还原和单一逆氢还原优点，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，氢气流量减少1/3以上，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；还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；还可以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，采用顺逆同时供氢方式工艺，可提高产量30%以上，减少氢循环量30%以上。

2.要得到粗颗粒的钨粉，顺氢可通入适当的湿氢气，使WO₂更快长粗。

3.克服了之前炉管动密封漏气问题，不能承受较大氢气压力，容易氢气泄漏。

4.炉内设有振打装置，解决了被还原的氧化物在高温下容易粘附在炉壁上，清理附着物较困难。

5.通过炉内壁设置轴向挡板使回转还原炉转动时，阻止较细的粉末飞扬驻塞排气管，且提高直收率。

6.克服了炉管转动时物料基本存积在炉管底部，减少了与氢发生反应接触，还因底部氢气含水量较上部高，水蒸气混合浓度大的层流接触更多，将影响还原速度。

7.反应后气体的热量通过内炉管可加热物料和氢气，弥补顺氢还原冷氢冷料进入炉管的缺陷，同时在排出口安装过滤网，防止较细粉末流出炉管外；在前内炉管出气端还安装了冲击锤，定时冲击过滤网，为防止过滤网堵塞。

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是本发明实施例一整体结构图

图2是本发明A-A剖视放大图

图3是本发明实施例二整体结构图

图中：冷氢进口1、动密封器2、支撑轮3、出料炉管4、从动轮5、炉管6、管内振打器7、后内炉管8、前内炉管9、过滤网10、螺杆进料器11、前端板座12、原料仓13、排气管14、冲击锤15、热交换器16、氢气进口17、回氢出口18、自动伸缩平台19、预混室20、端固定托轮21、炉管伸缩调节器22、中间活动托轮23、炉体24、出料斗25、电阻丝26、振打球27、径向支撑28、滤网29、挡板30、挡片31、供料阀32、伺服电机33、进料管34。

具体实施方式

实施例一

图1中：一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，包括炉体24、炉管6，炉管6穿过炉体24安装在机架上，炉管6分顺氢还原部和逆氢还原部；其中顺氢还原部包括前内炉管9、预混室20、热交换器16，前内炉管9由径向支撑28连接安装在炉管6内，前内炉管9与炉管6 间形成顺氢还原区，前内炉管9头部与炉管6头部间形成一个预混室20，前内炉管9头部设有排气管14穿过预混室20连接热交换器16的热进气口，热交换器16热出气口连接炉管6头部；逆氢还原部包括出料管4、后内炉管8，后内炉管8由径向支撑连接安装在炉管6内，后内炉管8前端封闭，后内炉管8前端与前内炉管9后端设置一定距离，后内炉管8后端设置于出料管接近；出料炉管4末端设有冷氢进口1；所述前内炉管9和后内炉管6内设有管内振打器7。所述管内振打器7包括设置于内管壁上的挡片31、和放置于挡片31上的振打球27。所述炉管6进料口设有螺杆进料器11。所述前内炉管9头部与排气管14连接处设有过滤网10，与过滤网10连接设有滤网冲击锤15。所述炉管6中部设有中间活动托轮23。所述炉管6内壁上设有轴向挡板30，用于物料及氢气导向，使物料不易堆积管底，还原充分。所述炉管6两端设有动密封器2。所述炉管6前端支撑整体设置于一个自动伸缩平台19上，在自动伸缩平台19与炉体24间设有炉管伸缩调节器22。

实施例二

图3中：一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，包括炉体24、炉管6，炉管6穿过炉体24安装在机架上，炉管6分顺氢还原部和逆氢还原部；其中顺氢还原部包括前内炉管9、预混室20、热交换器16，前内炉管9由径向支撑28连接安装在炉管6内，前内炉管9与炉管6 间形成顺氢还原区，前内炉管9头部与炉管6头部间形成一个预混室20，前内炉管9头部设有排气管14穿过预混室20连接热交换器16的热进气口，热交换器16热出气口连接炉管6头部；逆氢还原部包括出料管4、后内炉管8，后内炉管8由径向支撑连接安装在炉管6内，后内炉管8前端封闭，后内炉管8前端与前内炉管9后端设置一定距离，后内炉管8后端设置于出料管接近；出料炉管4末端设有冷氢进口1；所述前内炉管9和后内炉管6内设有管内振打器7。所述管内振打器7包括设置于内管壁上的挡片31、和放置于挡片31上的振打球27。所述炉管8进料设置为将炉管头部中心连接进料管34，炉管8与进料管34可旋转；所述的排气管14穿过进料管34，物料自原料仓13进进料阀32、下料管33，再经进料管34与排气管14间间隙进入预混室20；所述前内炉管9头部与排气管14连接处设有过滤网10，与过滤网10连接设有滤网冲击锤15。所述炉管6中部设有中间活动托轮23。所述炉管6内壁上设有轴向挡板30，用于物料及氢气导向，使物料不易堆积管底，还原充分。所述炉管6两端设有动密封器2。所述炉管6前端支撑整体设置于一个自动伸缩平台19上，在自动伸缩平台19与炉体24间设有炉管伸缩调节器22。

Claims (10)

1.一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，包括炉体、炉管，炉管穿过炉体安装在机架上，其特征在于：炉管设置前高后低，炉管分顺氢还原部和逆氢还原部；其中顺氢还原部包括前内炉管、预混室，前内炉管轴向安装在炉管内，前内炉管与炉管 间形成顺氢还原区，前内炉管头部与炉管头部间形成一个预混室，炉管头部设有氢气进口，前内炉管头部设有排气管穿过预混室去向回氢净化；逆氢还原部包括出料管、后内炉管，后内炉管轴向安装在炉管内，后内炉管前端封闭，后内炉管前端与前内炉管后端设置一定距离，后内炉管后端设置于出料管接近；出料炉管末端设有冷氢进口。

2.根据权利要求1所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：还包括热交换器，前内炉管头部设有排气管穿过预混室连接热交换器的热进气口，热交换器热出气口连接炉管头部。

3.根据权利要求1所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述前内炉管和后内炉管内设有管内振打器；所述管内振打器包括设置于内管壁上的挡片和放置于挡片上的振打球。

4.根据权利要求1进一步的所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述炉管进料设置为将炉管头部中心连接进料管，炉管与进料管可旋转；所述的排气管穿过进料管，物料自原料仓经星型放料阀、下料管，再经进料管与排气管间间隙进入预混室。

5.根据权利要求1-4之一所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述前内炉管头部与排气管连接处设有过滤网，与过滤网连接设有滤网冲击锤。

6.根据权利要求1-4之一所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述炉管中部设有中间活动托轮。

7.根据权利要求1-4之一所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述炉管内壁上设有轴向挡板，用于物料及氢气导向，使物料不易堆积管底，还原充分。

8.根据权利要求1-4之一所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，其特征是：所述炉管两端设有动密封器。

9.根据权利要求1-4之一所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉，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，在自动伸缩平台与炉体间设有炉管伸缩调节器。

10.根据权利要求1-4之一所述一种同时采用顺逆供应氢气回转炉使用方法，其特征是： 使用时物料经进料器进入预混室，与氢气预混合，随回转炉管在炉管与前内炉管间隙间边前进边反应，氢气经冷气进口进入热交换器预热，预热后氢气由炉管前端板座进气口进入预混室，与物料混合后沿前内炉管与炉管间隙流向前内炉管末端，期间物料与氢气进行还原反应，反应后多余氢气进入前内炉管内；此时前内炉管内氢气混合物还含少量钨粉，经过滤后，钨粉沿倾斜前内炉管流回后端；还原反应产品在重力作用下沿倾斜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，沿后内炉管与炉管间隙与物料逆向流动相遇，氢气部分还原物料，此为逆氢反应段，逆氢反应段剩余部分反应后气体流入前内炉管内，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。