CN113318695A - 一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及反应炉技术领域，具体为一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉，包括炉体和外混器，炉体外壁包裹有外加热夹套，外加热夹套外壁套设有两组滚圈和一组齿圈，炉体进料端和出料端分别安装有导气密封装置和出渣装置，外混器的出料口穿过导气密封装置朝向炉体内，炉体内设置有返渣筒，本发明在反应炉前段及前端盖贴衬哈氏合金、无固定破碎鼠笼式螺带、带喇叭出渣口的返渣筒、风叶式内返渣筒支撑板等，且内返渣筒滑动式支撑套圈和焊接在内返渣筒上的、导气箱内壁用的无动力刮垢装置，可以解决炉体腐蚀严重、防止炉壁结壳、防止内返渣焊缝拉裂、防止氟化氢气体通道堵塞问题，破碎结块物料，使反应更加完全，结构简单，成本较低。

Description

一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉

技术领域

本发明涉及反应炉技术领域，具体为一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉。

背景技术

萤石硫酸法生产无水氟化氢是目前氢氟酸生产中最主要的工艺方案，其主要的反应设备为外夹套加热式回转反应炉。

外热式氟化氢回转反应炉一般包括进料混合装置、炉头导气密封装置、炉体、前后端盖、前后滚圈及支撑其的前后托轮挡轮装置、大齿圈及其传动装置，外加热夹套、炉尾出渣装置、以及炉内构件等。反应炉进料端高，出渣端低，炉体外套设前后滚圈，分别由前后托轮装置支撑，由传动装置的电机驱动套设在炉体外、两滚圈之间的大齿圈，带动整个炉体旋转。燃烧炉生成的热烟气从包围在炉体外的夹套向炉体提供热源，对炉体进行加热。原料萤石粉与硫酸在进料混合装置中混合搅拌后，由螺旋送入反应炉内，吸收热量，进行反应，产生的氟化氢气体从炉头导气密封装置由风机抽走，反应物料由于炉体斜度、炉内鼠笼式螺带和炉体的旋转作用向后移动，继续反应，副产氟渣从炉尾出渣装置排出。

进料混合装置在炉头外侧，由于采用外混器形式，基本没有热源供热，物料在外混器内主要是搅拌混合，反应较少，呈稀浆状被送入反应炉内。稀浆状混合物料在炉内受热开始剧烈反应，先后呈现出以下状态：浓糊状——结块——再显浓糊状——再次结块。

为使结块的、反应不完全的物料充分反应，并综合利用结块物料中的余热，氟化氢反应炉大部分采用了内返渣结构，从炉体中后段将未充分反应的物料由捞渣斗抄起，送入与炉体同心设置的螺旋返渣筒。因炉体与返渣筒一起旋转，返回物料被螺旋叶片送回至炉头，与外混器送入的稀浆状物料二次混合，深入反应。

由于硫酸和氟化氢均为强腐蚀物质，反应炉特别是物料呈稀浆状的、氟化氢大量生成和聚集的炉头部位，腐蚀极其严重；随着物料呈“浓糊状——结块”变化，物料反应迅速进入弱化状态，反应不完全，严重影响到原料的利用率和生产率；浓糊状物料容易在炉壁上结壳，从而影响从炉壁外吸热、传热；炉体与内返渣筒由支腿支撑连接，由于温度差异，两者膨胀不一致，容易将焊缝拉裂；剧毒的氟化氢气体从导气装置抽走时，容易带入大量粉尘，沉积于导气箱的内壁上，长时间沉积后堵塞氟化氢气体通道，造成生产安全隐患。为此，我们提供了一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉以解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉，包括炉体和外混器，且炉体的进料端高于出料端，所述炉体外壁包裹有外加热夹套，所述外加热夹套外壁套设有两组滚圈和一组齿圈，且齿圈位于两组滚圈之间；

所述炉体进料端和出料端分别安装有导气密封装置和出渣装置，且导气密封装置与炉体之间转动连接，所述外混器的出料口穿过导气密封装置朝向炉体内，所述炉体内设置有返渣筒，且返渣筒与炉体之间同轴设置，所述返渣筒头部外壁套设有鼠笼式螺带，且鼠笼式螺带与返渣筒外壁之间转动连接，所述返渣筒尾端外壁圆周设置有两组捞渣斗，所述返渣筒靠近炉体进料端的一端焊接有刮垢装置，且刮垢装置一端位于导气密封装置内。

优选的，所述导气密封装置包括导气箱和密封静环，所述导气箱靠近炉体的一端设置有密封静环，所述导气箱上设置有出气管，所述炉体进料端设置有前端盖板，所述前端盖板远离炉体的一侧面设置有与密封静环相互配合的动环。

优选的，所述返渣筒为一件整体的圆筒，所述返渣筒前后两端分别设置有出渣口和进渣口，所述返渣筒内腔焊接有双头螺旋叶片，所述返渣筒的出渣口呈喇叭状扩大，且出渣口内没有设置双头螺旋叶片，所述进渣口与捞渣斗相互配合。

优选的，所述捞渣斗入口处焊接有圆钢栏栅。

优选的，所述捞渣斗一端通过连接板与炉体内壁焊接，所述捞渣斗一端相对另一端与返渣筒外壁焊接。

优选的，所述捞渣斗后端设置有圆环状挡料环。

优选的，所述返渣筒外壁圆周等距离套设有若干组套圈，且套圈均位于鼠笼式螺带同一侧，所述套圈的内径大于返渣筒外径，每组所述套圈外圆周均匀分布有八片风叶式支撑板，且风叶式支撑板与炉体的轴线呈度角，所述最靠近捞渣斗一端的一组套圈和风叶式支撑板分别与返渣筒和炉体焊接固定，且其余套圈与返渣筒转动连接。

优选的，所述靠近炉体进料端的一组套圈外壁设置有一个大套圈，且大套圈将风叶式支撑板分成两段。

优选的，所述刮垢装置包括多组角钢和螺旋叶片，所述角钢一端与返渣筒相焊接，所述角钢外壁焊接有螺旋叶片，且螺旋叶片位于导气密封装置内。

优选的，所述刮垢装置均采用C-2000哈氏合金制作，且按1/3圆设计。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过在反应炉前段及前端盖贴衬哈氏合金、无固定破碎鼠笼式螺带、带喇叭出渣口的返渣筒、风叶式内返渣筒支撑板等，且内返渣筒滑动式支撑套圈和焊接在内返渣筒上的、导气箱内壁用的无动力刮垢装置，可以解决炉体腐蚀严重、防止炉壁结壳、防止内返渣焊缝拉裂、防止氟化氢气体通道堵塞问题，破碎结块物料，使反应更加完全，结构简单，成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的局部结构示意图；

图3为图1中A-A处的截面示意图；

图4为图1中B-B处的截面示意图；

图5为图1中C-C处的截面示意图；

图6为图1中D-D处的截面示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、炉体；101、前端盖板；102、动环；2、外混器；3、外加热夹套；4、滚圈；5、齿圈；6、导气密封装置；601、导气箱；602、密封静环；7、出渣装置；8、返渣筒；801、双头螺旋叶片；9、鼠笼式螺带；10、捞渣斗；1001、圆钢栏栅；1002、圆环状挡料环；11、刮垢装置；1101、角钢；1102、螺旋叶片；12、连接板；13、套圈；14、风叶式支撑板；15、大套圈。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉，包括炉体1和外混器2，炉体1头部长约2400mm由内壁爆炸复合了C-2000哈氏合金板的耐高温容器板Q245R制作而成，因为该处集中了主要反应，大量吸热，爆炸复合板贴合紧密，热传递效果更好；且复合板宽优选2400mm,主要是因为该处除了有与萤石粉混合呈稀浆状的腐蚀性物料硫酸，还大量聚集了腐蚀性气体氟化氢，但随着反应物料向后移动至约2000mm后，呈“浓糊状——结块”变化，硫酸和氟化氢都急剧减少，腐蚀减弱；且炉体1的进料端高于出料端，炉体1外壁包裹有外加热夹套3，外加热夹套3外壁套设有两组滚圈4和一组齿圈5，且齿圈5位于两组滚圈4之间；

炉体1进料端和出料端分别安装有导气密封装置6和出渣装置7，且导气密封装置6与炉体1之间转动连接，外混器2的出料口穿过导气密封装置6朝向炉体1内，炉体1内设置有返渣筒8，且返渣筒8与炉体1之间同轴设置，返渣筒8头部外壁套设有鼠笼式螺带9，且鼠笼式螺带9与返渣筒8外壁之间转动连接，且鼠笼式螺带9的旋向与炉体旋转方向相关联，炉体旋转，由于螺带未加固定，因重力作用始终处于炉体底部，形成推动炉体底部物料向后移动的动力元件；返渣筒8尾端外壁圆周设置有两组捞渣斗10，返渣筒8靠近炉体1进料端的一端焊接有刮垢装置11，且刮垢装置11一端位于导气密封装置6内。

具体的，导气密封装置6包括导气箱601和密封静环602，导气箱601靠近炉体1的一端设置有密封静环602，导气箱601上设置有出气管，炉体1进料端设置有前端盖板101，前端盖板101远离炉体1的一侧面设置有与密封静环602相互配合的动环102，前端盖板内壁则焊接贴衬C-2000哈氏合金板，前端盖板同样腐蚀严重，但无热源向内传热，优选焊接贴衬C-2000哈氏合金板，夹层存在间隙，有效阻止炉内热量外散； 耐腐蚀材料优选C-2000哈氏合金是因为其兼具优越的耐氟化氢和耐硫酸腐蚀性能；导气箱通过密封静环和动环的配合进行密封安装，且动环的设置能够使导气箱与炉体之间产生相对转动。

具体的，返渣筒8为一件整体的圆筒，返渣筒8前后两端分别设置有出渣口和进渣口，返渣筒8内腔焊接有双头螺旋叶片801，返渣筒8的出渣口呈喇叭状扩大，且出渣口内没有设置双头螺旋叶片801，进渣口与捞渣斗10相互配合，且双头螺旋叶片的旋向与炉体的转向相关联，从而使返渣筒转动时能够带动双头螺旋叶片转动，从而将返渣筒内的物料送回炉头，同时出渣口的喇叭段没有螺旋，从而使返回物料从返渣筒经喇叭口溜滑入炉体内，减缓冲击，减少扬尘；

且返渣筒的出渣口相对于鼠笼式螺带靠后350mm～500mm左右，外混器出料口深入所述前端盖约200mm～300mm，保证外混器内稀浆状物料落入炉体底部后，内返渣筒送来的返回物料迅速将其覆盖，与其混合。

具体的，捞渣斗10入口处焊接有圆钢栏栅1001，防止大块未充分反应的物料进入返渣筒内堵塞返渣筒。

具体的，捞渣斗10一端通过连接板12与炉体1内壁焊接，捞渣斗10一端相对另一端与返渣筒8外壁焊接。

具体的，捞渣斗10后端设置有圆环状挡料环1002，保证捞渣斗处有足够的物料可以捞起，送至返渣筒内。

具体的，返渣筒8外壁圆周等距离套设有若干组套圈13，且每组套圈之间的间距为2000mm～2800mm，且套圈13均位于鼠笼式螺带9同一侧，套圈13的内径大于返渣筒8外径，每组套圈13外圆周均匀分布有八片风叶式支撑板14，且风叶式支撑板14与炉体1的轴线呈45度角，最靠近捞渣斗10一端的一组套圈13和风叶式支撑板14分别与返渣筒8和炉体1焊接固定，且其余套圈13与返渣筒8转动连接；

通过将最靠近捞渣斗一端的一组套圈和风叶式支撑板分别与返渣筒和炉体焊接固定，能够对返渣筒起到传递扭矩的作用，从而使返渣筒随炉体同步转动；

其余的套圈与返渣筒之间转动连接，从由于炉壁接受外来热源，炉体温度较高，而返渣筒因与炉体未直接接触，且与己吸热反应的返回物料接触，温度较低，其余套圈均滑动套设在返渣筒外，可以保留支撑板的支撑作用外，还可以保证炉体与返渣筒热膨胀不一致时，不会将焊缝拉裂；

风叶式支撑板与炉体的轴线呈45度角设置，且与炉体旋转方向相关联，从而物料在鼠笼式螺带推动和炉体下倾、旋转的作用下，物料向后移动，通过风叶式支撑板，起到分割、破碎、扬抄结块的物料的作用。

具体的，靠近炉体1进料端的一组套圈13外壁设置有一个大套圈15，且大套圈15将风叶式支撑板14分成两段，大套圈与炉体内壁间距250mm～350mm，且大套圈内外的风叶式支撑板在圆周上均匀交错分布，从而使反应物料通过该支撑板和大套圈时，不至于粘结在所述炉体内壁（即所谓结壳）；增设的大套圈强度更好，可以作为挡座，起到防止所述鼠笼式螺带下溜的作用。

具体的，刮垢装置11包括多组角钢1101和螺旋叶片1102，角钢1101一端与返渣筒8相焊接，角钢1101外壁焊接有螺旋叶片1102，且螺旋叶片1102位于导气密封装置6内，且螺旋叶片的外径与导气密封装置的筒体内径相距15mm～30mm，螺旋叶片及其支撑角钢构成无动力刮垢装置，随返渣筒和炉体一起转动，将不转的导气箱内壁的积垢刮去，由于螺旋叶片的作用，被刮落的积垢被带入回到所述炉体头部，不会将导气通道堵塞。

具体的，刮垢装置11均采用C-2000哈氏合金制作，且按1/3圆设计，由于刮垢装置悬伸较长，导气箱内的积垢形成需要一定时间，刮垢量不大，所述刮垢装置优选C-2000哈氏合金制作，且按1/3圆设计，减少成本，减少悬伸重量，保证刮垢功能和耐腐蚀。

实施例一：

本氟化氢回转反应炉参考HG/T 20566《化工回转窑设计规定》进行设计，反应炉的进料端高，出渣端低；在工作时，炉体1分别由前后托轮（图中未示意）对两组滚圈4进行支撑，并由传动装置（未示意）的电机驱动套设在炉体1外壁的大齿圈5带动整个炉体1旋转，并且由炉体1外包围的外加热夹套3向炉体1提供热源，对炉体1进行加热。

原料萤石粉与硫酸在外混器2中混合搅拌后由螺旋送入反应炉内，吸收热量进行反应，产生的氟化氢气体从炉头的导气密封装置6由风机抽走，炉体1内的反应物料由于炉体1的斜度、炉内鼠笼式螺带9和炉体1的旋转作用向后移动，继续反应，副产氟渣从炉尾出渣装置7排出.

外混器2在炉头外侧，由于采用外混器形式，基本没有热源供热，物料在外混器1内主要是搅拌混合，反应较少，呈稀浆状被送入反应炉内。稀浆状混合物料在炉内受热开始剧烈反应，先后呈现出以下状态：浓糊状——结块——再显浓糊状——再次结块；

为使结块的、反应不完全的物料充分反应，并综合利用结块物料中的余热，氟化氢反应炉大部分采用了内返渣结构，从炉体1中后段将未充分反应的物料由捞渣斗10抄起，送入与炉体1同心设置的返渣筒8，因炉体1与返渣筒8一起旋转，返回物料被双头螺旋叶片801送回至炉头，与外混器1送入的稀浆状物料二次混合，深入反应。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉，包括炉体（1）和外混器（2），且炉体（1）的进料端高于出料端，其特征在于：所述炉体（1）外壁包裹有外加热夹套（3），所述外加热夹套（3）外壁套设有两组滚圈（4）和一组齿圈（5），且齿圈（5）位于两组滚圈（4）之间；

所述炉体（1）进料端和出料端分别安装有导气密封装置（6）和出渣装置（7），且导气密封装置（6）与炉体（1）之间转动连接，所述外混器（2）的出料口穿过导气密封装置（6）朝向炉体（1）内，所述炉体（1）内设置有返渣筒（8），且返渣筒（8）与炉体（1）之间同轴设置，所述返渣筒（8）头部外壁套设有鼠笼式螺带（9），且鼠笼式螺带（9）与返渣筒（8）外壁之间转动连接，所述返渣筒（8）尾端外壁圆周设置有两组捞渣斗（10），所述返渣筒（8）靠近炉体（1）进料端的一端焊接有刮垢装置（11），且刮垢装置（11）一端位于导气密封装置（6）内。

2.根据权利要求1所述的一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉，其特征在于：所述导气密封装置（6）包括导气箱（601）和密封静环（602），所述导气箱（601）靠近炉体（1）的一端设置有密封静环（602），所述导气箱（601）上设置有出气管，所述炉体（1）进料端设置有前端盖板（101），所述前端盖板（101）远离炉体（1）的一侧面设置有与密封静环（602）相互配合的动环（102）。

3.根据权利要求1所述的一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉，其特征在于：所述返渣筒（8）为一件整体的圆筒，所述返渣筒（8）前后两端分别设置有出渣口和进渣口，所述返渣筒（8）内腔焊接有双头螺旋叶片（801），所述返渣筒（8）的出渣口呈喇叭状扩大，且出渣口内没有设置双头螺旋叶片（801），所述进渣口与捞渣斗（10）相互配合。

4.根据权利要求1所述的一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉，其特征在于：所述捞渣斗（10）入口处焊接有圆钢栏栅（1001）。

5.根据权利要求1所述的一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉，其特征在于：所述捞渣斗（10）一端通过连接板（12）与炉体（1）内壁焊接，所述捞渣斗（10）一端相对另一端与返渣筒（8）外壁焊接。

6.根据权利要求1所述的一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉，其特征在于：所述捞渣斗（10）后端设置有圆环状挡料环（1002）。

7.根据权利要求1所述的一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉，其特征在于：所述返渣筒（8）外壁圆周等距离套设有若干组套圈（13），且套圈（13）均位于鼠笼式螺带（9）同一侧，所述套圈（13）的内径大于返渣筒（8）外径，每组所述套圈（13）外圆周均匀分布有八片风叶式支撑板（14），且风叶式支撑板（14）与炉体（1）的轴线呈45度角，所述最靠近捞渣斗（10）一端的一组套圈（13）和风叶式支撑板（14）分别与返渣筒（8）和炉体（1）焊接固定，且其余套圈（13）与返渣筒（8）转动连接。

8.根据权利要求7所述的一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉，其特征在于：所述靠近炉体（1）进料端的一组套圈（13）外壁设置有一个大套圈（15），且大套圈（15）将风叶式支撑板（14）分成两段。

9.根据权利要求1所述的一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉，其特征在于：所述刮垢装置（11）包括多组角钢（1101）和螺旋叶片（1102），所述角钢（1101）一端与返渣筒（8）相焊接，所述角钢（1101）外壁焊接有螺旋叶片（1102），且螺旋叶片（1102）位于导气密封装置（6）内。

10.根据权利要求9所述的一种氟化氢生产的混合破碎返渣刮垢回转反应炉，其特征在于：所述刮垢装置（11）均采用C-2000哈氏合金制作，且按1/3圆设计。

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