CN213238474U - 一种气体预热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气体预热装置，包括：进气管；第一预热管，第一预热管的第一端与进气管连通，第二端伸入到高温炉内，靠近第二端的第一预热管的壁上设有第一出气口；加热件，设于第一预热管内，在加热件与第一预热管的内壁之间的间隙内填充有导热颗粒，各个导热颗粒之间具有供空气流动的间隙，经进气管输送的反应气体被加热件加热后通过第一出气口进入高温炉中。根据本实用新型提出的气体预热装置，可提高气体进入炉管或窑炉内部的初始温度，减小进气与高温炉内固体物料之间的温差，从而缩短高温反应时间，同时提高反应效率，降低能耗。

Description

一种气体预热装置

技术领域

本实用新型属于高温炉技术领域，特别涉及一种气体预热装置。

背景技术

材料制备过程中往往需要高温处理或反应，物料实际温度是高温反应的关键条件之一。当涉及气相(气体物料)与固相(固体物料)反应时，气相与固相温度都达到设定值才会发生气固反应。现实中气体进入炉内的初始温度往往低于高温反应要求的温度，因此气体进入炉内不会立即与固体物料发生反应，气体首先在炉内被加热升温至规定温度才能发生反应，这样就造成整个反应耗时延长。同时气体膨胀产生压力升高，一般需要有一定量气体排放，甚至是进出气体平衡，一部分未参与反应的高温气体被排放，更加降低反应效率，而且增加高温反应的能耗。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本实用新型的一个目的在于提供一种气体预热装置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案提供了一种气体预热装置，包括：进气管；第一预热管，第一预热管的第一端与进气管连通，第二端伸入到高温炉内，靠近第二端的第一预热管的壁上设有第一出气口；加热件，设于第一预热管内，在加热件与第一预热管的内壁之间的间隙内填充有导热颗粒，各个导热颗粒之间具有供空气流动的间隙，经进气管输送的反应气体被加热件加热后通过第一出气口进入高温炉中。

根据本实用新型提出的气体预热装置，第一预热管的第一端与进气管连通，第二端伸入高温炉内，且靠近第二端的第一预热管的侧壁上设有第一出气口，使得进气管可以通过第一预热管向高温炉内输送反应气体；加热件被设置在第一预热管内，且在加热件与第一预热管的内壁之间的间隙内填充有导热颗粒，加热件开启后，加热导热颗粒，使导热颗粒的温度升高，且在导热颗粒之间具有供空气流动的间隙，从进气管向第一预热管输送的反应气体，首先流经加热件以及导热颗粒之间的间隙并被加热，使反应气体的温度升高，然后再经过第一出气口进入到高温炉内，减小了进入高温炉内的反应气体与固体物料之间的温差，从而缩短高温反应时间，同时提高反应效率，降低能耗。

需要说明的是，在第一预热管内设置导热颗粒，一方面可以改变反应气体流动的方向，增加反应气体流经第一预热管内的流动路径的长度，增大了反应气体与导热颗粒、加热件的热交换面积，从而提高反应气体的预热效率。

进一步地，气体预热装置还包括：第二预热管，设置于高温炉内，第二预热管套设于第一预热管外，且第二预热管的内壁与第一预热管的外壁之间的间隙形成第二预热空间，第二预热空间内填充有导热颗粒；其中，远离第一预热管的第二端的第二预热管的侧壁上设有第二出气口。

由于第二预热管设于高温炉内，高温炉在升温的过程中，高温炉内的高温气体通过第二预热管的管壁将第二预热空间内的导热颗粒加热，使导热颗粒的温度被加热至与高温炉内的气体温度相同或者高度接近，因此从第一预热管流入第二预热空间内的反应气体被导热颗粒二次加热，使反应气体的温度与高温炉内的气体相等或高度接近后通过第二出气口流入高温炉内，从而减小进入高温炉内的反应气体与固体物料之间的温差。

进一步地，进气管与第一预热管为成一体结构。

进一步地，导热颗粒具体为球形或不规则形状，导热颗粒的材质为陶瓷或者金属材料。

进一步地，第二预热空间内的导热颗粒的直径大于第一预热管内的导热颗粒的直径。

进一步地，导热颗粒的材质为陶瓷或者金属材料。

进一步地，气体预热装置还包括：进气阀，设于进气管内。

进一步地，加热件为电加热元件。

进一步地，电加热元件的外形呈棒状。

进一步地，加热件的一部分位于高温炉内，一部分位于高温炉外。

进一步地，高温炉为管式炉或回转炉或推板窑或网带炉或箱式炉，高温炉设置有气体平衡用排气口。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本气体预热装置预热气相反应物，可提高气体进入炉管或窑炉内部的初始温度，减小进气与固体物料之间的温差，从而缩短高温反应时间，同时提高反应效率，降低能耗。

附图说明

图1示出了本实用新型的一个实施例的气体预热装置与高温炉的结构示意图；

图2示出了本实用新型的一个实施例的气体预热装置的结构示意图；

图3示出了本实用新型的一个实施例的气体预热装置与高温炉的结构示意图。

图中符号说明如下：

10进气管，12进气阀，22第一预热管，222第一端，224第二端，226第一出气口，228第一预热空间，24第二预热管，242第二预热空间，244第二出气口，30加热件，40导热颗粒，50高温炉。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式及其有益效果作进一步地详细描述。

如图1所示，本实用新型的一个实施例提供了一种气体预热装置，用于预热向高温炉输送的反应气体，以减小进入高温炉内的反应气体与固体物料之间的温差。

气体预热装置包括：进气管10、第一预热管22、加热件30，具体地，第一预热管22的第一端222与进气管10连通，第二端224伸入高温炉50内，且靠近第二端224的第一预热管22的侧壁上设有第一出气口226，使得进气管10可以通过第一预热管22向高温炉50内输送反应气体；加热件30被设置在第一预热管22内，且在加热件30与第一预热管22的内壁之间的间隙内填充有导热颗粒40，加热件30开启后，加热导热颗粒40，使导热颗粒40的温度升高，且在导热颗粒40之间具有供空气流动的间隙，从进气管10向第一预热管22输送的反应气体，首先流经加热件30以及导热颗粒40之间的间隙并被加热，使反应气体的温度升高，然后再经过第一出气口226进入到高温炉50内，减小了进入高温炉50内的反应气体与固体物料之间的温差，从而缩短高温反应时间，同时提高反应效率，降低能耗。

需要说明的是，在第一预热管22内设置导热颗粒40，一方面可以改变反应气体流动的方向，增加反应气体流经第一预热管22内的流动路径的长度，增大了反应气体与导热颗粒40、加热件30的热交换面积，从而提高反应气体的预热效率。

可选地，根据将反应气体加热至不同值的设定温度时，第一预热管22的长度不同，例如，当设定温度值较大时，则增加第一预热管22的长度，以提高反应气体在第一预热管内的热交换面积，满足反应气体的加热需求；当设定温度值较小时，则缩减第一预热管22的长度，减少不必要物料的使用。可选地，进气管与第一预热管为一体结构。

在另一个具体地实施例中，如图2和图3所示，气体预热装置还包括：第二预热管24，第二预热管24设置于高温炉50内，第二预热管24套设于第一预热管22外，第一预热管的内壁与加热件之间的间隙形成第一预热空间228，第二预热管24的内壁与第一预热管22的外壁之间的间隙形成第二预热空间242，在第二预热空间242内填充有导热颗粒40，远离第一预热管22的第二端224的第二预热管24的侧壁上设置有第二出气口244，以增加反应气体在第二预热空间242内流动的距离，增加反应气体被第二次加热的时间，以最大程度缩小进入高温炉50内的反应气体与固体物料之间的温差，具体地，在第一预热空间228内的反应气体被第一次预热后，从第一出气口226流出，并进入到第二预热管24与第一预热管22之间的第二预热空间242内进行第二次预热，反应气体在被第二次预热后从第二出气口244流入高温炉50中；具体地，由于第二预热管24设于高温炉50内，高温炉50在升温的过程中，高温炉50内的高温气体通过第二预热管24的管壁将第二预热空间242内的导热颗粒40加热，使导热颗粒40的温度被加热至与高温炉50内的气体温度相同或者高度接近，因此从第一预热管22流入第二预热空间242内的反应气体被导热颗粒40二次加热，使反应气体的温度与高温炉50内的气体相等或高度接近后通过第二出气口244流入高温炉50内，从而减小进入高温炉50内的反应气体与固体物料之间的温差。

具体地，在高温炉50上设有排气口，高温炉50内的气体可以通过排气口排出高温炉50，以调节高温炉50内的气压，实现高温炉50内其他的平衡，需要说明的是，与现有技术相比，本方案中通过减小进入高温炉50内的反应气体与固体物料之间的温差缩短了反应气体与固体物料之间的高温反应时间，并提高了反应效率，因此减小了高温炉50内由于与固体物料温差较大而不能与固体物料反应的反应气体的总量，从而在相同反应速率下，本方案中高温炉50中的气体压力相对较小，也减少了通过排气口排出的未反应的反应气体，节省了气体物料。

其中，空气流动方向为图1或图2或图3中的箭头所指的方向。

进一步地，如图1所示，导热颗粒40具体为球形或不规则形状，第二预热空间242内的导热颗粒40的直径大于第一预热管22内的导热颗粒40的直径；因此在第二预热空间242相对于第一预热空间228具有更大的气体膨胀空间，第一预热空间228内的反应气体进入到第二预热空间242时，由于反应气体的温度突然升高使反应气体加速膨胀，使得第二预热空间242内的气体压力增大，第二预热空间242内的反应气体在气体压力的推动下流动速度加快，因此，通过增大第二预热空间242内的气体膨胀空间可以增加反应气体滞留在第二预热空间242内的时间，以充分进行第二次预热，减小反应气体与高温炉50内的固体物料之间的温度差。

进一步地，如图1所示，导热颗粒40的材质为陶瓷或者金属材料，具体地，陶瓷材料具有优异的高温机械性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损等性能，可以有效的避免高温反应气体将陶瓷氧化，避免对导热颗粒40的频繁更换，以提高气体预热装置的使用寿命；金属材料具有优异的导热性能，提高加热件30的导热效率，提高反应气体的加热效率，节约电能。

进一步地，如图1所示，气体预热装置还包括：进气阀12，进气阀12设于进气管10内，通过进气阀12可以开启或关闭进气管10，以控制是否向高温炉50内供给反应气体，以调节高温炉50内的反应气体的浓度以及高温炉50内的气体压力。

如图1所示，进一步地，加热件30为电加热元件，优选地，电加热元件的外形呈棒状。具体地，电加热元件为电加热棒，根据不同的需求可以选择不同长度的电加热棒，需要说明的是，电加热棒的一端处于高温炉50外，而另一端伸入高温炉50内，使反应气体在高温炉50外的第一预热管22内已经开始第一次预热。

可理解地，电加热元件还可以根据不同的需求设置为不同的形态，例如网状结构、带状结构。

进一步地，根据对反应气体进行预热的不同温度需求，电加热元件可以被设定为不同的加热功率，以便将反应气体加热至设定温度，详细地，设定温度高于进气温度，而小于或等于炉内温度，高温炉内设置的固体物料不同，则设定温度的数值可能也不相同。

进一步地，高温炉50为管式炉或回转炉或推板窑或网带炉或箱式炉。

根据本实用新型的一个具体地实施例，提出了一种气体预热装置，反应气体在气体装置内分别经过初级预热和二级预热后进入高温炉50内，

初级预热：如附图1所示，进气管10采用夹套形式，在套管内设置一个预热棒(即加热件30)，可通电加热，加热功率通过需要的预热温度设定。预热棒周围填充陶瓷或金属填料(即导热颗粒40)，陶瓷或金属填料为球形或不规则形状，陶瓷或金属填料用于改变气流方向，增加气体热交换面积，提高预热效率。

二级预热：如图2所示，进气管10的炉内部分设置二级预热管(即第二预热管24)，进气管10和预热管空隙(即第二预热空间242)填充陶瓷或金属填料，窑炉升温过程中，炉内高温将填料加热至设定温度。气体经初级预热后，经进气管10末端小孔(即第一出气口226)进入预热管，在预热管内二级预热，经二级预热后的气体温度进一步提高，接近或达到炉内固体物料温度。

本设计适用于管式炉，回转炉，推板窑，网带炉，箱式炉等高温炉。

本实用新型的有益效果如下：可提高气体进入炉管或窑炉内部的初始温度，以减小进入高温炉内的反应气体与固体物料之间的温差，从而缩短高温反应时间，同时提高反应效率，降低能耗。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气体预热装置，用于预热向高温炉输送的反应气体，其特征在于，包括：

进气管；

第一预热管，所述第一预热管的第一端与所述进气管连通，第二端伸入到所述高温炉内，靠近所述第二端的所述第一预热管的壁上设有第一出气口；

加热件，设于所述第一预热管内，在所述加热件与所述第一预热管的内壁之间的间隙内填充有导热颗粒，各个所述导热颗粒之间具有供空气流动的间隙，经所述进气管输送的反应气体被所述加热件和/或所述导热颗粒加热后通过所述第一出气口进入所述高温炉中。

2.根据权利要求1所述的气体预热装置，其特征在于，还包括：

第二预热管，设置于所述高温炉内，所述第二预热管套设于所述第一预热管外，且所述第二预热管的内壁与所述第一预热管的外壁之间的间隙形成第二预热空间，所述第二预热空间内填充有导热颗粒；

其中，远离所述第一预热管的第二端的所述第二预热管的侧壁上设有第二出气口。

3.根据权利要求1所述的气体预热装置，其特征在于，

所述进气管与所述第一预热管为成一体结构。

4.根据权利要求2所述的气体预热装置，其特征在于，

所述导热颗粒具体为球形，所述导热颗粒的材质为陶瓷或者金属材料。

5.根据权利要求4所述的气体预热装置，其特征在于，

所述第二预热空间内的导热颗粒的直径大于所述第一预热管内的导热颗粒的直径。

6.根据权利要求1所述的气体预热装置，其特征在于，

所述加热件的一部分位于所述高温炉内，一部分位于所述高温炉外。

7.根据权利要求1所述的气体预热装置，其特征在于，还包括：

进气阀，设于所述进气管内。

8.根据权利要求1所述的气体预热装置，其特征在于，

所述加热件为电加热元件。

9.根据权利要求8所述的气体预热装置，其特征在于，

所述电加热元件的外形呈棒状。

10.根据权利要求1所述的气体预热装置，其特征在于，

所述高温炉为管式炉或回转炉或推板窑或网带炉或箱式炉，所述高温炉设置有气体平衡用排气口。

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