CN108941578A - 一种半连续式氢处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半连续式氢处理系统，其涉及吸氢材料的氢处理领域，其包括脱氢炉胆和与脱氢炉胆同轴相连的冷却胆，以及旋转吸氢反应釜，旋转吸氢反应釜的出料端与脱氢炉胆的进料相连通。首先旋转吸氢反应釜通过自身旋转能够使粉料在其内部均匀分布，吸氢更为均匀。其次，脱氢炉胆和冷却胆通过连接管同轴连接，这样粉料完成脱氢后，就能够顺着连接管直接进入到冷却胆中，从而省去了通过旋转密封或其他移动高温粉末的装置，减少了复杂且难度大的操作方式，并且，也能够降低设备的高度。同时，还可以将有易爆氢气源的吸氢工序和含有明火性质电炉的脱氢工序隔离在二个独立空间，从根本上消除了安全隐患。

Description

一种半连续式氢处理系统
技术领域
本发明涉及吸氢材料的氢处理领域，更具体地说，它涉及一种半连续式氢处理系统。
背景技术
目前国内外所使用的NdFeB氢处理炉都是吸氢和脱氢在同一炉胆内完成，在同一车间内完成，由于脱氢温度在550°C以上，用外热式电炉加热，存在氢气爆炸的安全隐患，并且不符合我国关于氢气使用的相关规定。氢处理炉都是单炉运行的，每一炉都需要加料、抽真空、充氢、加热脱氢、冷却、充惰性气体、出炉等过程。存在操作复杂，人工成本高的问题。另外，电炉在不断加热、冷却的过程中，能耗大，且造成车间高温热辐射，工作环境恶劣。特别是炉胆也会在这个过程中周期性的加热、冷却，从而使得炉胆造成热疲劳，严重缩短了其使用寿命。
为此，本司已于2017年申报了申请号为201710292701.0的中国专利一种稀土永磁的间歇式连续氢处理方法及其装置，其解决了部分上述缺陷，但存在以下问题：
1、粉料从脱氢炉胆向冷却胆转移时，需要依次经过螺旋给料器、下料管和螺旋加料器，而下料管与螺旋给料器和螺旋加料器连接处均为旋转密封的，而550℃-750℃的高温粉料对旋转密封具有较大的威胁，并且此处很难进行水冷和隔热的操作；
2、脱氢炉胆和冷却炉为上下布置，高度较高，并且均是独立驱动，密封环节多，成本高、可靠性差；
3、吸氢的反应器为一个立式的罐，不能进行旋转，从而不仅效率低且粉料在反应内分布的均匀性较差。
因而，设计出能够解决上述三种问题的氢处理系统是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种半连续式氢处理系统，其不仅保证了粉料旋转吸氢反应釜中能够均匀地分布，同时也便于粉料在脱氢炉胆和冷却胆之间进行输送，提高了整个系统的安全性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种半连续式氢处理系统，包括脱氢炉胆和冷却胆，其特征在于：还包括旋转吸氢反应釜，所述旋转吸氢反应釜与脱氢炉胆相连通，所述脱氢炉胆和冷却胆通过连接管同轴连接。
通过采用上述技术方案，首先旋转吸氢反应釜在转动的过程中，能够使粉料在其内部均匀分布，从而使得粉料具有较佳的吸氢效果。
其次，脱氢炉胆和冷却胆通过连接管同轴连接的，这样当粉料在完成脱氢步骤之后，粉料就能够顺着连接管进入到冷却胆中，从而省去了旋转密封结构的设置，并且也方便了粉料在脱氢炉胆和冷却胆之间的转移。同时，这样设置也能够降低设备的高度，提高了生产过程中的安全性。
优选为，所述脱氢炉胆和冷却胆的连接管与水平面成1～10°倾斜角。
通过采用上述技术方案，这样便于粉料在输送的过程中能够借助重力的作用，从而既能够提高粉料的输送效率，又能够起到节能作用。
优选为，所述脱氢炉胆、冷却胆、脱氢炉胆的进料管、冷却胆的出料管和连接管内均焊接有螺旋片，其中，脱氢炉胆的螺旋片的螺旋方向与进料管的螺旋片的螺旋方向相反，而与连接管的螺旋片的螺旋方向一致，冷却胆内的螺旋片的螺旋方向与脱氢炉胆的螺旋片的螺旋方向相反，而与出料管的螺旋片的螺旋方向一致。
通过采用上述技术方案，当脱氢炉胆向正方向旋转的时候，粉料就会在进料管的螺旋片拨动下向脱氢炉胆移动，而此时连接管的螺旋片刚好是反向运动的，这样就能够阻止粉料通过连接管。
而当脱氢炉胆反方向转动的时候，连接管的螺旋片则是正方向转动的。从而脱氢后的粉料就会在连接管的螺旋片的拨动下从脱氢炉胆向冷却胆移动。而此时出料管的螺旋片刚好是反方向转动，这样也就阻止了粉末从冷却胆移出。
以上述方式进行操作，不仅有助于提高粉料在脱氢炉胆和冷却胆之间的移动，同时也省去了旋转密封结构的设置，从而有效地提高了对粉料的处理效率。
优选为，所述出料管内设有挡料板，且挡料板的轴心带有操作杆，所述操作杆穿设于所述出料管上，且操作杆的外周带有密封圈。
通过采用上述技术方案，操作杆能够带动挡料板在出料管中的进行移动，从而能够有效地控制出料量，以起到了开关作用。而密封圈则对冷却炉胆的密封作用，防止外界空气进入到冷却炉胆内
所述旋转吸氢反应釜与水平面成-10°～+10°的角度。
通过采用上述技术方案，尤其选用0°，即水平布置。这样有利于保证旋转吸氢反应釜能够稳定地运转。
优选为，所述旋转吸氢反应釜和脱氢炉胆及冷却胆分别位于两个不同的车间，同一个车间由防爆墙隔断。
通过采用上述技术方案，这样有利于隔绝从旋转反应釜泄露的氢气直接接触到脱氢炉，进而也就提高了整体系统的安全性。
优选为，所述旋转吸氢反应釜通过气体传输装置或振动输送装置与所述脱氢炉胆相连通。
优选为，所述气体传输装置包括发送罐、输送管和过滤接收罐，其中，发送罐与旋转吸氢反应釜相连通，所述过滤接收装置与脱氢炉胆相连通，所述输送管将发送罐和过滤接收罐相连通。
优选为，所述旋转吸氢反应釜和冷却胆下均设有水槽，同时，旋转吸氢反应釜和冷却胆均浸于水槽的冷却水中。
通过采用上述技术方案，这样有利于加快旋转吸氢反应釜和冷却胆的冷却效率。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、旋转吸氢反应釜能够使粉料在其内部得到均匀地分布，便于提高粉料吸氢均匀性的效果；
2、脱氢炉胆和冷却胆是同轴连接且连通的，这样也就省去了旋转密封结构的设置，进而有利于提高安全系数；
3、旋转吸氢反应釜与脱氢炉胆和冷却胆分别位于不同的两个车间，这样即使旋转吸氢反应釜有微量氢气泄露，那氢气也不会接触到加热电炉，从而有效地提高了系统的安全系数。
附图说明
图1为实施例一的旋转吸氢装置的结构示意图；
图2为实施例一的一种半连续式氢处理系统的结构示意图；
图3为实施例二的一种半连续式氢处理系统的结构示意图；
图4为实施例二的一种半连续式氢处理系统的结构示意图；
图5为实施例三的旋转吸氢反应釜的结构示意图。
附图标记：1、旋转吸氢反应釜；11、给料管；12、过滤器；13、加料斗；14、四通接头；15、水套；2、脱氢炉胆；21、振动加料器；22、进料管；23、加热电炉；3、冷却胆；31、出料管；311、挡料板；312、操作杆；4、螺旋片；5、水槽；6、振动输送装置；7、连接管；8、气体传输装置；81、发送罐；82、输送管；83、过滤接收罐；9、车间；91、排放管；911、阻火器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
一种半连续式氢处理系统，如附图1和附图2所示，主要包括旋转吸氢反应釜1、脱氢炉胆2和冷却胆3。
其中，旋转吸氢反应釜1架设于一支架上，其耐压为2MPa，且其轴向与水平面的夹角为-10°～+10°，优选为0°，即处于水平状态。同时，旋转吸氢反应釜1的轴端带有给料管11，并且旋转吸氢反应釜1和给料管11内均带有相同螺旋方向的螺旋片4。而且，给料管11由电机和减速机通过皮带带动旋转，同时也带动了旋转吸氢反应釜1进行旋转。
另外，给料管11的端部通过密封轴承与四通接头14相连接。并且，四通接头14上带有过滤器12和加料斗13。当把待吸氢合金的粉料加入到加料斗13中之后，粉料就会通过四通接头14进入到给料管11中。而此时给料管11在电机的带动下进行正方向转动，使得粉料在螺旋片4的拨动下将粉料推入到旋转吸氢反应釜1中进行吸氢反应。同时，进入到旋转吸氢反应釜1中的粉料在螺旋片4的搅动下能够均匀地分于旋转吸氢反应釜1的内部，从而也就提高了粉料的吸氢效率。待吸氢工序完成后，电机能够带动旋转吸氢反应釜1向反方向进行转动，从而使吸氢后的粉料能够在螺旋片4的作用下排出四通接头14。
并且，旋转吸氢反应釜1还与真空管和氢气管通过阀门相连通，以便抽离旋转吸氢釜内的空气，并通入氢气。
吸氢过程：加入稀土合金后，启动真空泵，并打开真空阀门。当真空度到达要求后，关闭真空阀门；并打开充氢阀门，维持一定压力，待饱和吸氢后关闭。冷却一段时间后，充入氩气到表压为0，完成吸氢工序。
旋转反应釜下部设有水槽5，水槽5有进水口和回水口，以保证水槽5中始终都有循环水。而旋转吸氢反应釜1的下半部分是浸润于循环水中的，这样能够通过循环水带走旋转吸氢反应釜1吸氢过程中产生的热量。
其次，此处四通接头14通过振动输送装置6与脱氢炉胆2相连通。而脱氢炉胆2的进料管22上带有振动加料器21，振动输送装置6与振动加料器21相连接。振动输送装置6能够将粉料从四通接头14转移到振动加料器21上方，在重力的作用下，落到下面的振动加料器21入口，脱氢炉胆2正向旋转，将进入螺旋管内的料传输到脱氢炉胆2内。
而脱氢炉胆2与冷却胆3通过连接管7同轴连接。并且，脱氢炉胆2及其进料管22、连接管7、冷却胆3及其出料管31内均焊接有螺旋片4，其中，脱氢炉胆2的螺旋片4的螺旋方向与进料管22的螺旋片4的螺旋方向相反，而与连接管7的螺旋片4的螺旋方向一致，而与连接管7内的螺旋片4的螺旋方向均相反，冷却胆3内的螺旋片4的螺旋方向与脱氢炉胆2的螺旋片4的螺旋方向相反，而与出料管31的螺旋片4的螺旋方向一致。
此处脱氢炉胆2的外围安装有加热电炉23，而冷却胆3的下方也设置有水槽5，且冷却胆3的下半部分浸入于水槽5的冷却水中，从而便于对冷却胆3中的粉料起到冷却作用。并且，出料管31的轴向还带有挡料板311，而挡料板311的轴向带有穿设于出料管31上的操作杆312，从而推动操作杆312使挡料板311在出料管31中进行移动，以防止出料管31在不出料时粉末的流出。且此处的操作杆312的外周带有密封圈，防止外界空气在系统运作过程中进入到冷却胆。
工作状态：当吸氢后的粉料通过振动输送装置6输送至脱氢炉胆2的进料管22后，进料管22则可以在电机的带动下，同脱氢炉胆2一起向正方向旋转，这样粉料就会在进料管22的螺旋片4拨动下向脱氢炉胆2移动，而此时连接管7的螺旋片4刚好是反向运动的，这样就能够阻止粉料通过连接管7。
而当脱氢完成之后，电机又能够带动脱氢炉胆2反方向转动的时候，此时连接管7的螺旋片4则是正方向转动的。从而脱氢后的粉料就会在连接管7的螺旋片4的拨动下从脱氢炉胆2向冷却胆3移动。而此时出料管31内挡料板311当在里面，这样也就阻止了粉末从冷却胆3流出。
并且在连续运行的情况下，脱氢炉胆2始终保持高温，含氢粉末进入高温脱氢炉胆2内，脱氢就已经开始，为了安全和工作的正常进行，在加料前要先启动真空。
待到粉料完全冷却之后，驱动出料管31转动，使得其螺旋片4成反方向转动，从而能够使粉料从出料管31移出，并且此处出料管31的出口还带有出料桶，并且出料桶和出料管31是可拆卸连接，以便于对冷却后的粉料进行转移。并且，此处连接管7及脱氢炉胆2和冷却胆3的轴向与水平面成1～10°倾斜角，优选为2.5～4°这样也便于粉料沿着轴向进行移动。
一般脱氢时间远比冷却时间长，也就是说：脱氢结束后，冷却早已经完成。当冷却结束后，先充入氩气（或其他惰性气体）到表压为0，再将操作杆312拉出，移开挡料板311，按原来方向旋转，冷却后的料通过螺旋片4和出料四通出料到料桶。关门出料阀，闭合挡料板311，反向旋转，使脱氢炉胆2的料通过螺旋片4进入冷却胆3。反向旋转、启动真空泵、开始下一炉的加料。
旋转吸氢反应釜1与脱氢炉胆2及冷却胆3是位于不同的两个车间9里的，并且两个车间9是由防爆墙隔断。
如附图4所示，每个车间9的顶部均设置有排放管91，且排放管91高于车间9顶部1米，且排放管91内串联有阻火器911，并在防雷点网的保护范围内，而氢气排放用3倍以上流量的氮气稀释，通过阻火器后排放大气，从而也就提高了整体的安全系数。而且，车间9的地面采取防静电处理。
本发明采用半连续的方式，让吸氢和脱氢分别再相邻的二个车间9完成，吸氢的车间9严格按照氢气使用的安全规定，吸氢冷却后，用振动输送装置6输送至脱氢炉胆2内。脱氢后，脱氢炉胆2逆向旋转将粉料输送到同轴相连的冷却胆3内进行冷却。让脱氢段始终加热脱氢，冷却段始终在冷却；由于加热脱氢和冷却分别在脱氢炉胆2和冷却胆3中进行，避免同一炉胆加热冷却，降低了热疲劳的概率。由于采用脱氢炉胆2和冷却胆3同轴布置，降低了高度、回避了高温粉末通过旋转密封的难题。
因而，在解决了现有技术的不足，提高了生产效率、降低了能耗、提高了设备的寿命、方便了操作，改善了工作环境，特别是解决了有气体氢的场合存在明火的问题。
实施例二：
一种半连续式氢处理系统，如附图3所示，其与实施例一的区别仅在于，四通接头14与脱氢炉胆2的连接是通过气体传输装置8的。此处，气体传输装置8包括发送罐81、输送管82和过滤接收罐83，其中，发送罐81与四通接头14相连通，过滤接收装置与脱氢炉胆2的振动加料器21相连通，且输送管82将发送罐81和过滤接收罐83相连通。这样通过气流将粉料从发送罐81吹向过滤接收罐83，粉料在经过过滤接收罐83的过滤之后，就会受到重力作用落下入到振动加料器21中，从而不仅能够提高粉料的输送速率，同时也能够起到过滤作用，避免了块状粉料进入到脱氢炉胆2。
实施例三：
一种半连续式氢处理系统，如附图5所示，与实施例一的区别仅在于，旋转吸氢反应釜1和冷却胆3外均套有水套15，通过不断地循环水套15内的冷却水，来实现对旋转吸氢反应釜1和冷却胆3冷却。
实施例四：
一种半连续式氢处理系统，基于实施例一至实施例三中任意一个实施例，在向稀土永磁合金中加入副相合金粉末，进行HDDR处理，实现了细化晶粒及副相合金向主相晶界扩散的效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本发明还可以用于电池材料、钐铁合金的渗氮、钛金属或钛合金的吸氢及脱氢处理、颗粒料或粉末材料的热处理等。本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种半连续式氢处理系统，包括脱氢炉胆（2）和冷却胆（3），其特征在于：还包括旋转吸氢反应釜（1），所述旋转吸氢反应釜（1）与脱氢炉胆（2）相连通，所述脱氢炉胆（2）和冷却胆（3）通过连接管（7）同轴连接。
2.根据权利要求1所述的一种半连续式氢处理系统，其特征在于：所述脱氢炉胆（2）和冷却胆（3）的连接管（7）与水平面成1～10°倾斜角。
3.根据权利要求1所述的一种半连续式氢处理系统，其特征在于：所述脱氢炉胆（2）、冷却胆（3）、脱氢炉胆（2）的进料管（22）、冷却胆（3）的出料管（31）和连接管（7）内均焊接有螺旋片（4），其中，脱氢炉胆（2）的螺旋片（4）的螺旋方向与进料管（22）的螺旋片（4）的螺旋方向相反，而与连接管（7）的螺旋片（4）的螺旋方向一致，冷却胆（3）内的螺旋片（4）的螺旋方向与脱氢炉胆（2）的螺旋片（4）的螺旋方向相反，而与出料管（31）的螺旋片（4）的螺旋方向一致。
4.根据权利要求3所述的一种半连续式氢处理系统，其特征在于：所述出料管（31）内设有挡料板（311），且挡料板（311）的轴心带有操作杆（312），所述操作杆（312）穿设于所述出料管（31）上，且操作杆（312）的外周带有密封圈。
5.根据权利要求1所述的一种半连续式氢处理系统，其特征在于：所述旋转吸氢反应釜（1）与水平面成-10°～+10°的角度。
6.根据权利要求1所述的一种半连续式氢处理系统，其特征在于：所述旋转吸氢反应釜（1）和脱氢炉胆（2）及冷却胆（3）分别位于两个不同的车间（9），且两个车间（9）是由防爆墙隔断。
7.根据权利要求1所述的一种半连续式氢处理系统，其特征在于：所述旋转吸氢反应釜（1）通过气体传输装置（8）或振动输送装置（6）与所述脱氢炉胆（2）相连通。
8.根据权利要求7所述的一种半连续式氢处理系统，其特征在于：所述气体传输装置（8）包括发送罐（81）、输送管（82）和过滤接收罐（83），其中，发送罐（81）与旋转吸氢反应釜（1）相连通，所述过滤接收装置与脱氢炉胆（2）相连通，所述输送管（82）将发送罐（81）和过滤接收罐（83）相连通。
9.根据权利要求1所述的一种半连续式氢处理系统，其特征在于：所述旋转吸氢反应釜（1）和冷却胆（3）下均设有水槽（5），同时，旋转吸氢反应釜（1）和冷却胆（3）均浸于水槽（5）的冷却水中。
10.根据权利要求1所述的一种半连续式氢处理系统，其特征在于：所述旋转吸氢反应釜（1）和冷却胆（3）外侧均带有水套（15）。
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