CN114699992A - 一种硝酸钙热解装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硝酸钙热解装置，目的是将硝酸钙分解实现硝酸循环利用。一种硝酸钙热解装置，包括：环形的外炉体、环形的内炉台、驱动机构、助燃风机、破碎机构、出料机构、燃烧机构、隔离板、硝酸回收系统、尾气风机。本发明通过环形内炉台转动带着硝酸钙依次经过脱水区、熔融区、热解区、冷却区，硝酸钙分解固体产物氧化钙经破碎由出料机排出，冷空气经鼓风机鼓入经冷却区预热，在热解区与燃气接触燃烧产生高温烟气、烟气依次通过热解区、熔融区、脱水区对物料进行辐射加热，并带着硝酸钙脱水热解气体产物NO2、NO、O2、H2O排出，尾气脱硝回收硝酸达标经尾气风机排放。
Description
技术领域
本发明涉及化工机械技术领域，尤其是涉及一种硝酸钙热解装置。
背景技术
硝酸法磷酸、含钙化合物硝酸分解转化得到副产物硝酸钙，通常以硝酸钙、硝酸铵钙、硝酸镁钙进行市场销售，因市场容量有限，部分转化为硝酸铵和硫酸钙等予以利用，出现价值倒挂。如不能对硝酸钙副产物合理的利用，会造成大量资源浪费，对环境构成严重危害。
发明内容
本发明为解决现有技术中硝酸法磷酸、含钙化合物硝酸分解转化得到副产物硝酸钙过程中出现资源浪费以及对环境造成危害的问题，提供一种硝酸钙热解装置，通过内转台圆周运动，温度梯级利用，实现硝酸钙从脱水、熔融、热解、冷却、氧化钙排出、尾气排出的全过程，并达到降低能耗的目标。
本发明采用的技术方案是：
一种硝酸钙热解装置，包括：
截面呈Π型的外炉体，其中部被配置为反应区，所述外炉体的首尾两端相连后呈环形结构，所述反应区被依次配置为脱水区、熔融区、热解区和冷却区，所述外炉体的顶部对应所述脱水区设有进料口和出气口，所述外炉体的顶部对应所述冷却区设有进气口，所述外炉体的侧壁上对应所述冷却区设有出料口；
隔板，安装在所述冷却区与所述脱水区的交界处；
呈环形的内炉台，安装在所述反应区内，所述内炉台的顶部设有容置槽；
驱动机构，其动力输出端与所述内炉台连接；
助燃风机，其出风口与所述进气口连通；
出料机构，设置在所述出料口处，其一端位于所述冷却区内，另一端延伸至所述外炉体外侧；
破碎机构，安装在所述出料机构靠近所述热解区的一侧；
燃烧机构，安装在所述热解区内；
硝酸回收系统，与所述出气口连通；
尾气风机，设置在所述硝酸回收系统的出风口处；
其中，所述助燃风机鼓入的风经过尾气风机抽取，使得风依次经过冷却区、热解区、熔融区和脱水区后排入硝酸回收系统处理；所述内炉台的运动方向与该助燃风机鼓入的风的流动方向相反。
可选地，所述外炉体的底部具有与所述反应区连通的环形检修通道，所述环形检修通道的槽口尺寸小于所述反应区的尺寸，所述内炉台安装在所述反应区内，且位于所述环形检修通道的上方。
可选地，所述驱动机构包括：
呈环形的导轨，安装在所述反应区内，且位于所述环形检修通道的两侧；
多个滚轮，安装在所述内炉台的底部，并与所述导轨相配合；
传动机构，安装在所述内炉台的底部；
驱动电机，安装在所述检修通道内，其动力输出端与所述传动机构连接。
可选地，所述传动机构为齿轮传动机构、涡轮蜗杆传动机构、链条传动机构。
可选地，所述导轨的相对两侧均设有溶液槽，所述内炉台的底部具有伸入所述溶液槽内的密封板，所述溶液槽内填充有密封介质。
可选地，所述容置槽呈U形结构或“︺”形结构。
可选地，所述出料机构为螺旋输送机。
可选地，所述燃烧机构为燃气燃烧机构，且其具有多个燃烧口，多个所述燃烧口位于所述热解区靠近所述冷却区一端。
可选地，所述硝酸回收系统用于回收尾气中二氧化氮、氮氧化物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明装备通过内转台圆周运动，温度梯级利用，实现硝酸钙从脱水、熔融、热解、冷却、氧化钙排出、尾气排出的全过程。
2、利用热解烟气余热脱出硝酸钙水分，降低了热解烟气温度，为后工序硝酸回收提供良好条件，也充分回收了余热。
3、内转台上设置凹陷的容纳槽，便于容纳95%硝酸钙和硝酸钙550℃左右熔融体，也避免了分解过程中物料溢出转台。
4、热解区后设立冷却区，将冷空气用于冷却氧化钙的同时预热了空气，降低了能耗。
5、冷却区出料前设置了破碎机，将容纳槽内冷却后的氧化钙剥离，便于螺旋输送机构顺利出料。
6、冷却区与脱水区之间进行隔离，避免之间烟气相互串，提高装备运行效率。
7、内转台的底部与反应炉的底部通过液槽密封，确保装备与外界的密封性。
8、驱动机构包括环形轨道和滚轮，通过驱动电机带动内转台运行，速度可调控。
9、在反应炉对应内转台处的底部设置检修通道，便于装置检修。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，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为硝酸钙热解装置的俯视剖视结构示意图。
图2为图1中的A-A处剖视结构示意图。
图3为硝酸钙热解装置的俯视结构示意图。
图4为硝酸钙热解装置的局部剖视结构示意图。
附图标记：
1、外炉体；11、反应区；12、脱水区；13、熔融区；14、热解区；15、冷却区；16、进料口；17、出气口；18、进气口；19、出料口；2、隔板；3、内炉台；31、容置槽；32、密封板；4、驱动机构；41、导轨；42、滚轮；43、传动机构；44、驱动电机；5、助燃风机；6、出料机构；7、破碎机构；8、燃烧机构；9、硝酸回收系统；10、尾气风机；110、检修通道；120、溶液槽；121、密封介质。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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”、“相连”、“连接”、“固定”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，还可以是通信；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。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。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了一种硝酸钙热解装置，包括：
外炉体1、隔板2、呈环形的内炉台3、驱动机构4、助燃风机5、出料机构6、破碎机构7、燃烧机构8、硝酸回收系统9和尾气风机10；
外炉体1的截面呈Π型的外炉体，其中部被配置为反应区11，所述外炉体的首尾两端相连后呈环形结构，反应区11与外炉体1同圆心设置，反应区11被依次配置为脱水区12、熔融区13、热解区14和冷却区15，所述外炉体1的顶部对应所述脱水区12设有进料口16和出气口17，所述外炉体1的顶部对应所述冷却区15设有进气口18，所述外炉体1的侧壁上对应所述冷却区15设有出料口19；
隔板2安装在所述冷却区15与所述脱水区12的交界处，避免通过进气口18进入的气体直接从冷却区15进入脱水区12内，确保气相按规定的方向流动；
内炉台3安装在所述反应区11内，并与外炉体1同圆心设置，内炉台3的顶部设有容置槽31，物料放置在容置槽31内，避免物料加热至熔融状态时硝酸钙流出内炉台3；
驱动机构4的动力输出端与所述内炉台3连接，驱动内炉台3进行圆周运动；
助燃风机5的出风口与所述进气口18连通，鼓入助燃气体，如氧气；
出料机构6设置在所述出料口19处，其一端位于所述冷却区15内，另一端延伸至所述外炉体1外侧，方便将冷却后的氧化钙排出；
破碎机构7安装在所述出料机构6靠近所述热解区14的一侧，在出料机构6前端设置了该破碎机构7，将冷却在容置槽31内的氧化钙破碎方便设置在破碎机构7后方的出料机构6将氧化钙输送至外炉体1外部；
燃烧机构8安装在所述热解区14内，燃气通过燃烧机构8进入外炉体1内，与余热空气混合燃烧，为硝酸钙脱水和热解提供热量；
硝酸回收系统9与所述出气口17连通；
尾气风机10设置在所述硝酸回收系统9的出风口处，置于硝酸回收系统9后，与助燃风机5为装置内气相提供与环形内炉台3转动方向相反流动的动力，并在内部工作空间形成微负压环境，避免烟气外溢；
其中，更具体的是助燃风机5鼓入的风经过尾气风机10抽取，使得风依次经过冷却区15、热解区14、熔融区13和脱水区12后排入硝酸回收系统9处理；所述内炉台3的运动方向与该助燃风机5鼓入的风的流动方向相反。
在本实施例中脱水区12内的温度为200℃-500℃；熔融区13内的温度为500℃-700℃；热解区14内的温度为700℃-850℃；冷却区15的温度为850℃-200℃。
在使用时，物料通过进料口16进入内炉台3顶部的容置槽31内，燃烧机构8工作，助燃风机5鼓入氧气，尾气风机10抽取外炉体1内部的气流，使得气流依次通过冷却区15、热解区14、熔融区13进入脱水区12，最后经过硝酸回收系统9后通过尾气风机10将多余的尾气排出，此时气相流动的方向与内炉台3的旋转方向是相反的，方便新鼓入的风对硝酸钙热解后的氧化钙进行冷却，经过热解区14和熔融区13后进入脱水区12内，此时进入脱水区12内的风具有一定的温度，方便将脱水区12内的物料进行热交换。
本发明中的助燃风机5为鼓风机，尾气风机10为抽风机，破碎机构7为现有技术中的破碎机构。
在另外一个实施例中，如图2和图4所示，为了方便工作人员对内部设备进行检修，外炉体1的底部具有与反应区11连通的环形检修通道110，所述环形检修通道110的槽口尺寸小于所述反应区11的尺寸，所述内炉台3安装在所述反应区11内，且位于所述环形检修通道110的上方。当内炉台3的运动出现故障或到保养时间时，工作人员通过该检修通道110对内炉台3以及设置在检修通道110内的设备进行检修或保养。
在另外一个实施例中，如图2和图4所示，为了方便驱动内炉台3旋转，该驱动机构4包括：呈环形的导轨41、多个滚轮42、传动机构43和驱动电机44；
导轨41安装在所述反应区11内，且位于所述环形检修通道110的两侧；多个滚轮42安装在所述内炉台3的底部，并与所述导轨41相配合；传动机构43安装在所述内炉台3的底部；驱动电机44安装在所述检修通道110内，其动力输出端与所述传动机构43连接。
在使用时，驱动电机44通过传动机构43带动内炉台3转动，在转动过程中设置在内炉台3底部的滚轮42滚动，减少转动过程中的阻力。
在另外一个实施例中，为了方便驱动内炉台3旋转，该传动机构43为齿轮传动机构43、涡轮蜗杆传动机构43、链条传动机构43。其中最优的为齿轮传动机构43，其具有瞬时传动比恒定、使用的载荷和速度范围大、使用效率高、结构紧凑、外尺寸小的优点。
在另外一个实施例中，如图2和图4所示，为了提高内炉台3和外炉体1之间的密封性能，在两根导轨41的相背离的侧边均设有溶液槽120，所述内炉台3的底部具有伸入所述溶液槽120内的密封板32，所述溶液槽120内填充有密封介质121，使得内炉台3和外炉体1之间通过液槽密封，确保该热解装置与外界的密封性。
在另外一个实施例中，如图2所示，为了更进一步的避免物料从内炉台3上流出，该容置槽31呈U形结构或“︺”形结构。其中最优的为“︺”形结构，方便后期的破碎和排出。
在另外一个实施例中，为了更进一步方便将破碎后的物料输送出外炉体1，该出料机构6为螺旋输送机。
在另外一个实施例中，如图1所示，为了使得热解区14内的温度快速升高，该燃烧机构8为燃气燃烧机构8，且其具有多个燃烧口，多个所述燃烧口位于热解区14靠近所述冷却区15一端。将燃烧口设置在靠近冷却区15一端是为了通过助燃风机5吹入的气体将温度带到熔融区13和脱水区12内，使得带有温度的气体将熔融区13和脱水区12内的温度升高，提高热解效率。
在另外一个实施例中，如图3所示，为了避免混合有二氧化氮或氮氧化物的气体直接排出，在出气口17和尾气风机10之间设置了硝酸回收系统9，该硝酸回收系统9用于回收尾气中二氧化氮、氮氧化物，剩余的气体通过尾气风机10直接排出即可。
具体的工作原理：
1)启动转台传动，调整合适转速，启动破碎机构7运行，启动螺旋输送机构运行，启动设置在反应炉的出气口17处的尾气风机10运行，启动冷却以及鼓入助燃气的助燃风机5。通过调节助燃风机5和尾气风机10的工作频率，确保反应炉内部压力维持在微负压（-200至-500Pa）。
2)开启燃料阀门，点火升温，按升温要求至出气口17温度200℃，将至95%的硝酸钙从进料口16加入，随着物料加入，缓缓控制升温。
3)巡检各点温度，通过调节进料量、鼓风量、抽风量、燃料量、内炉台3的转速逐渐使各区温度达到工艺规定要求，设备运行正常。
4)观察氧化钙出料情况，并定时检查指标，为准备运行控制提供信息。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种硝酸钙热解装置，其特征在于，包括：
截面呈Π型的外炉体，其中部被配置为反应区，所述外炉体的首尾两端相连后呈环形结构，所述反应区被依次配置为脱水区、熔融区、热解区和冷却区，所述外炉体的顶部对应所述脱水区设有进料口和出气口，所述外炉体的顶部对应所述冷却区设有进气口，所述外炉体的侧壁上对应所述冷却区设有出料口；
隔板，安装在所述冷却区与所述脱水区的交界处；
呈环形的内炉台，安装在所述反应区内，所述内炉台的顶部设有容置槽；
驱动机构，其动力输出端与所述内炉台连接；
助燃风机，其出风口与所述进气口连通；
出料机构，设置在所述出料口处，其一端位于所述冷却区内，另一端延伸至所述外炉体外侧；
破碎机构，安装在所述出料机构靠近所述热解区的一侧；
燃烧机构，安装在所述热解区内；
硝酸回收系统，与所述出气口连通；
尾气风机，设置在所述硝酸回收系统的出风口处；
其中，所述助燃风机鼓入的风经过尾气风机抽取，使得风依次经过冷却区、热解区、熔融区和脱水区后排入硝酸回收系统处理；所述内炉台的运动方向与该助燃风机鼓入的风的流动方向相反。
2.根据权利要求1所述的硝酸钙热解装置，其特征在于，所述外炉体的底部具有与所述反应区连通的环形检修通道，所述环形检修通道的槽口尺寸小于所述反应区的尺寸，所述内炉台安装在所述反应区内，且位于所述环形检修通道的上方。
3.根据权利要求2所述的硝酸钙热解装置，其特征在于，所述驱动机构包括：
呈环形的导轨，安装在所述反应区内，且位于所述环形检修通道的两侧；
多个滚轮，安装在所述内炉台的底部，并与所述导轨相配合；
传动机构，安装在所述内炉台的底部；
驱动电机，安装在所述检修通道内，其动力输出端与所述传动机构连接。
4.根据权利要求3所述的硝酸钙热解装置，其特征在于，所述传动机构为齿轮传动机构、涡轮蜗杆传动机构、链条传动机构。
5.根据权利要求3所述的硝酸钙热解装置，其特征在于，所述导轨的相对两侧均设有溶液槽，所述内炉台的底部具有伸入所述溶液槽内的密封板，所述溶液槽内填充有密封介质。
6.根据权利要求1所述的硝酸钙热解装置，其特征在于，所述容置槽呈U形结构或“︺”形结构。
7.根据权利要求1所述的硝酸钙热解装置，其特征在于，所述出料机构为螺旋输送机。
8.根据权利要求1所述的硝酸钙热解装置，其特征在于，所述燃烧机构为燃气燃烧机构，且其具有多个燃烧口，多个所述燃烧口位于所述热解区靠近所述冷却区一端。
9.根据权利要求1所述的硝酸钙热解装置，其特征在于，所述硝酸回收系统用于回收尾气中二氧化氮、氮氧化物。
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