專利名稱：在控制氣體中用于加熱和處理物料的反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在控制氣體中通過(guò)連續(xù)方法用于加熱和處理物料的一種反應(yīng)器。
更具體的說(shuō)，本發(fā)明可以用于金屬氧化物的還原，但是它也可用于不同的處理，例如煤的脫氣、石灰的煅燒、金屬的熔融等等。
眾所周知，特別是對(duì)于金屬氧化物的還原，一般都希望得到高反應(yīng)速度和利用盡可能便宜的還原材料。并且要避免被處理物料的重新氧化。已知最廉價(jià)的還原的材料來(lái)源是煤，當(dāng)煤在適宜的條件下加熱時(shí)，會(huì)放出還原氣體，包括氫氣。然而在傳統(tǒng)的反應(yīng)器中，由于煤和氧化物一起加入，還原性質(zhì)不能被有效地利用，結(jié)果導(dǎo)致加工處理時(shí)間很長(zhǎng)和煤的消耗量比較大。當(dāng)期望達(dá)到較高的反應(yīng)速度時(shí)，要使用能放出氫氣的甲烷或可燃油通入物料的反應(yīng)器中。例如這種類型的已知反應(yīng)器包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓筒，在該圓筒中要還原物料被直接輻射加熱，還原的流體通過(guò)與圓筒相連的導(dǎo)管注入進(jìn)來(lái)。
這些已知體系由于存在各種問(wèn)題不能滿足要求—直接輻射物料不能使物料得到劇烈和均勻地加熱；—甲烷和可燃油為相對(duì)昂貴的氫源；—體系復(fù)雜，因?yàn)樾枰獙⑴c旋轉(zhuǎn)圓筒相連的導(dǎo)管連接到固定的加料器上以及需要控制氣體的供應(yīng)以避免物料的再氧化。
相反，根據(jù)本發(fā)明可提供在控制氣體中用于處理物料的一種反應(yīng)器和方法，該反應(yīng)器和方法不需要使用昂貴的物料而得到高反應(yīng)速度，并保證均勻加熱和不需要復(fù)雜的加料設(shè)備。
本發(fā)明提供一種反應(yīng)器，它包括一個(gè)反應(yīng)室，該反應(yīng)室上部的一端與用于加入被處理第一物料的裝置相連接，而在反應(yīng)室下部的相對(duì)一端與用于排放被處理后物料的裝置相連接，其特征在于，該反應(yīng)器還包括用于其它物料通到該反應(yīng)室下部的裝置，以交替或加之第一物料使用并通入到第一物料下面；用于通入物料間接加熱和用于連續(xù)攪拌所述物料及將該物料推向卸料裝置的裝置；位于反應(yīng)室的上部用于通氧化氣體的裝置，該氧化氣體與在處理期間所放出的氣體發(fā)生放熱反應(yīng)，安裝了能在反應(yīng)室的上部和下部之間連續(xù)移動(dòng)的間接加熱裝置，它被反應(yīng)室的上部由放熱反應(yīng)放出的熱所加熱，而在反應(yīng)室的下部它將所述的熱加熱被處理的物料。
本發(fā)明還提供一種方法，在該方法中，被處理的第一物料在第一端通入到反應(yīng)室，處理后的物料從該反應(yīng)室的第二端卸出，其特征在于，該第一物料通入到該反應(yīng)室的上部，以使降落到該反應(yīng)室的底部；在該方法中，由第一物料所覆蓋的其它物料通到該反應(yīng)室的下部，以交替或加之第一物料；和在該方法中，在反應(yīng)室底部的物料連續(xù)被攪拌并被推向卸料端，同時(shí)被在反應(yīng)室的上部和下部之間連續(xù)移動(dòng)的加熱裝置間接加熱，在反應(yīng)室上部吸收的熱量加熱了被處理的物料。
通過(guò)參閱附圖將會(huì)較好地說(shuō)明本發(fā)明，該附圖分別包括本發(fā)明反應(yīng)器的縱向斷面圖(圖3)、平面圖(圖2)、和橫斷面圖(圖3)。
如

圖1所示，該反應(yīng)器包括一個(gè)反應(yīng)室1，在此有一個(gè)能旋轉(zhuǎn)的耐熱圓筒2。該圓筒上裝備一些平行的、如由耐熱鋼制成的葉片3，葉片以圓筒為中心安裝。這些葉片使該反應(yīng)室中存在的物料向前推進(jìn)，并攪拌和均化這些物料，同時(shí)，以在反應(yīng)室1的上部吸收的熱間接加熱這些物料，如后面將進(jìn)一步解釋。
圓筒2由軸4支承著，用電機(jī)-減速器5驅(qū)動(dòng)，并經(jīng)旋轉(zhuǎn)密封6通入的冷液冷卻。
在反應(yīng)室1的上部與預(yù)熱器7相聯(lián)通，它還包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓筒8，它的內(nèi)表面安裝一些輻射式葉片，葉片的取向取決于圓筒8的基體。在該預(yù)熱器中，進(jìn)料9(例如細(xì)的金屬氧化物)被反應(yīng)室1中進(jìn)行處理期間產(chǎn)生的煙氣加熱，進(jìn)料通過(guò)運(yùn)輸帶10、料斗11、和斜管12等裝置送入預(yù)熱器7。預(yù)熱器7由齒輪13帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，該齒輪裝配在適宜的支架結(jié)構(gòu)上(圖中未繪出)，和預(yù)熱器7與排放氣體煙囪14相連接。
在與預(yù)熱器7相對(duì)的一端上，反應(yīng)室1與卸料裝置15相連接，該裝置將處理后的物料從反應(yīng)室底部卸出，例如由電機(jī)-減速器16驅(qū)動(dòng)的螺桿傳送器。該螺桿位于管道17內(nèi)，如果物料是完全處理后的產(chǎn)品，管道可以與冷卻裝置相連接，如果在反應(yīng)器中處理的物料要進(jìn)一步進(jìn)行熱處理的話，該管道就要與外部環(huán)境絕熱。
圖2中進(jìn)一步顯示，該反應(yīng)器包括加另外固體進(jìn)料如粉狀和粒狀煤的一組加料器18(例如各自被電機(jī)-減速器16驅(qū)動(dòng)的螺桿)，它通到反應(yīng)器1的底部，低于第一進(jìn)料9和沿反應(yīng)室1有多個(gè)一定間隔的位置上。導(dǎo)管21與裝有螺桿18的管道20相通(圖3)，以便使流體物質(zhì)與煤混合、如與煤一起或者通過(guò)煤通入可燃油。另外管道22可以將氣體物料如甲烷、丙烷等通到反應(yīng)室1的下部。這些物料也可以交替的或加之煤和/或可燃油或其它物料。
通過(guò)加料器18和導(dǎo)管21、22供應(yīng)的物料，一般沿反應(yīng)室1不同位置通入不同的量，因此根據(jù)給定位置的反應(yīng)實(shí)際需要來(lái)調(diào)節(jié)供應(yīng)給該位置上的物料量。
最后，圖3顯示，帶噴嘴25的導(dǎo)管24位于反應(yīng)室1的上部，它使氧化劑(如空氣)通到反應(yīng)室1中，以便使反應(yīng)氣體燃燒。這種燃燒是加熱葉片3的主要熱源。通過(guò)調(diào)節(jié)氧化氣體的體積速度，可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)室1上部氣體的連續(xù)控制。燃燒器23也位于反應(yīng)室1上部，如果需要時(shí)，隨時(shí)可以通過(guò)它補(bǔ)充從燃燒提供的熱源。
該反應(yīng)器的操作如下第一進(jìn)料9通過(guò)料斗11流到預(yù)熱器7中，在此向前推進(jìn)到反應(yīng)室1中，并被離開(kāi)反應(yīng)室1的熱煙氣加熱。第一進(jìn)料9通過(guò)預(yù)熱器7，進(jìn)入到反應(yīng)室1中，在此它落在通過(guò)加料器18加入的另一種固體進(jìn)料和/或通過(guò)21、22導(dǎo)管加入的流體物質(zhì)上。
用圓筒2的葉片3攪拌在反應(yīng)室1底部存在的物料，其葉片3將該物料推向卸料裝置15而重要的是葉片3吸收了反應(yīng)室1上部的大量熱。連續(xù)攪拌確保了均勻加熱。當(dāng)物料向前推進(jìn)時(shí)，它與維持反應(yīng)必須的、新的定量的另一固體進(jìn)料和/或液體進(jìn)料混合，然后氧化物和還原物料之間反應(yīng)放出的氣體通過(guò)反應(yīng)室1的上部，在此因由導(dǎo)管24通入的空氣或其它氧化氣體而使放出的氣體燃燒，因而當(dāng)葉片3在反應(yīng)室1上部運(yùn)動(dòng)時(shí)被加熱。如果需要補(bǔ)充由這種燃燒提供的熱量，也可啟動(dòng)燃燒器23。由于間接加熱該物料，使反應(yīng)室(1)的上部和下部的氣體之間保持良好的隔離狀態(tài)(其上部是氧化氣體和氧化后氣體，其下部是還原氣體)，因此限制了物料被再氧化的危險(xiǎn)。在處理的另一端上，物料通過(guò)管道17卸出，在此保持像反應(yīng)室(1)下部一樣的氣體。
如果反應(yīng)器用于煤的脫氣，只有一個(gè)或多個(gè)低加料器18起作用和不使用預(yù)熱器17。
從上邊的描述明顯得出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。除達(dá)到不同氣體之間的隔離之外，正如已經(jīng)談到，該反應(yīng)器最佳地利用了輔助物料(煤、可燃油和天然氣)，因?yàn)檫@些物料沿整個(gè)反應(yīng)器長(zhǎng)度和以不同量加入。因此，當(dāng)要保持高反應(yīng)速度時(shí)，便宜物料煤可用作為輔助物料。而且盡可能使用比通常使用的物料顆粒更細(xì)的顆粒物料，以便通過(guò)葉片連續(xù)攪拌物料和也可用氣體攪動(dòng)物料，如果需要，則從下邊通入氣體，甚至用非常細(xì)粉狀物料也保持其高孔隙度。
顯然未超出本發(fā)明范圍的改進(jìn)和變化是可能的。而且，本反應(yīng)器的應(yīng)用不限于上述所描述的一些實(shí)例，但反應(yīng)器本身可以應(yīng)用于要求控制氣體和引起放出氣體的任何其它處理，放出的氣體在反應(yīng)室的上部發(fā)生放熱反應(yīng)。
權(quán)利要求
1，一種用于加熱和處理物料的反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括一個(gè)反應(yīng)室(1)，在該反應(yīng)室一端的上部與被處理的粉狀或粒狀第一物料的進(jìn)料(9)的加料裝置相連接，在反應(yīng)室的另一端的下部與處理后的物料卸料裝置(15、17)相連接，其特征在于，該反應(yīng)器還包括其它物料的加料裝置(18、20、21、22)，該裝置將其它物料通到反應(yīng)室的下部，交替或加之第一物料使用和通到第一物料以下的地方；用于間接加熱通入的物料和用于連續(xù)攪拌該物料和將物料推向卸料裝置(15、17)的裝置(3)；和裝置(24、25)位于反應(yīng)室上部用于通氧化氣，該氧化氣與在處理期間產(chǎn)生氣體發(fā)生放熱反應(yīng)；置裝(3)用于在反應(yīng)室(1)上部和下部之間連續(xù)運(yùn)動(dòng)的間接加熱，它在上部被放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱所加熱，而在反應(yīng)室的下部將這種熱量用于加熱被處理的物料。
2，如權(quán)利要求1的一種反應(yīng)器，其特征在于，用于物料加熱、攪拌和連續(xù)向前推進(jìn)的裝置(3)包括一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)圓筒(2)，該圓筒(2)裝有與圓筒(3)同心排列的共平面的葉片組(3)，葉片的排列要使其能與反應(yīng)室(1)底部存在的物料相接觸。
3，如權(quán)利要求1或2的一種反應(yīng)器，其特征在于，用于通入第一物料的裝置(10、11、7)包括預(yù)熱器(7)，在該預(yù)熱器(7)中，第一物料在通入反應(yīng)室(1)前被所述的氣體燃燒產(chǎn)生的煙氣加熱。
4，如權(quán)利要求3的一種反應(yīng)器，其特征在于，該預(yù)熱器包括一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)圓筒(7)，在其內(nèi)表面裝有輻射型葉片(8)，它沿圓筒基體排列，以便使物料在預(yù)熱期間推向反應(yīng)室(1)。
5，如前述任一權(quán)利要求的一種反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器還包括燃燒器(23)，它位于反應(yīng)室的上部，以便給在所述反應(yīng)器上部的間接加熱器(3)提供補(bǔ)充熱量。
6，如權(quán)利要求1的一種反應(yīng)器，其特征在于，用于通入其它物料的裝置(18、20、21、22)的排列要能夠使所述的其它物料通到沿反應(yīng)室(1)長(zhǎng)度方向彼此不同間隔位置上，并在不同的位置通入不同的物料量。
7，如權(quán)利要求6的一種反應(yīng)器，其特征在于，所述其它物料包括粉狀或粒狀的固體成分、和/或液體成分、和/或固體成分，用于通入所述其它物料的裝置(18、20、21、22)包括若干個(gè)固體成分的加料器(18)；與每個(gè)加料器(18)相通的導(dǎo)管(21)，用于通入液體成分，盡可能與固體成分一起通入；一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管(22)，用于將氣體成分直接通入到反應(yīng)室(1)的下部。
8，如權(quán)利要求1的一種反應(yīng)器，其特征在于，卸料裝置(17)安裝在與外部絕熱的環(huán)境中。
9，如權(quán)利要求1的一種反應(yīng)器，其特征在于，卸料裝置(17)安裝在裝有冷卻卸料物質(zhì)裝置的環(huán)境中。
10，如前述任一權(quán)利要求的一種反應(yīng)器，其特征在于，第一物料是待還原的金屬氧化物和其它物料包括煤、可燃油、輕質(zhì)烴。
11，一種在控制氣體中處理和加熱物料的方法，在該方法中，將要處理的第一物料在反應(yīng)室(1)的第一端通入，處理后的物料從反應(yīng)室第二端卸出，其特征在于，將第一物料通入到反應(yīng)室(1)的上部，以便降落到反應(yīng)室的底部；其它物料通入反應(yīng)室(1)的下部，以交替或加之第1物料使用；反應(yīng)室(1)底部的物料被在反應(yīng)室上部和下部之間運(yùn)動(dòng)的加熱裝置(3)連續(xù)攪拌，向卸料端推進(jìn)和間接加熱，并且它將在反應(yīng)室(1)上部吸收的熱傳給該物料。
12，如權(quán)利要求11的一種方法，其特征在于，用于物料間接加熱的裝置(3)的加熱至少部分是由于處理期間放出氣體的燃燒而獲的。
13，如權(quán)利要求11或12的一種方法，其特征在于，第一物料被所述的燃燒產(chǎn)生的煙氣預(yù)熱。
14，如權(quán)利要求11的一種方法，其特征在于，其它物料在反應(yīng)室(1)的第一端和第二端之間多個(gè)間隔位置通入，不同位置通入不同的量。
15，如權(quán)利要求14的一種方法，其特征在于，其它物料包括粉狀或粒狀的固體成分和/或液體成分和或固體成分，液體成分是與固體成分一起或通過(guò)固體成分加入，氣體成分直接通入到反應(yīng)室(1)中。
16，如權(quán)利要求11的一種方法，其特征在于，被處理后的物料在卸料時(shí)基本保持恒溫。
17，如權(quán)利要求11的一種方法，其特征在于，被處理后的物料在卸料時(shí)被冷卻。
18，如權(quán)利要求11～17中任一項(xiàng)權(quán)利要求的一種方法，其特征在于，所述的處理是指構(gòu)成第一物料的金屬氧化物的還原，和其它物料包括煤和/或可燃油和/或氣態(tài)烴。
19，如權(quán)利要求11～17中任一項(xiàng)權(quán)利要求的一種方法，其特征在于，所述的處理是指構(gòu)成所述其它物料的固體成分煤的脫氣。
全文摘要
反應(yīng)器包括一個(gè)反應(yīng)室(1),預(yù)熱第一物料通入該反應(yīng)室(1)的上部,第二物料可包括固體、流體和/或氣體成分,將第二物料通入反應(yīng)室(1)的下部,在不同的加入位置通入的量不同。攪拌反應(yīng)室底部的固體物料,并將其向前推進(jìn)到卸料裝置(17)和被反應(yīng)室(1)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)裝置(3)間接加熱,裝置(3)在反應(yīng)室的上部被加熱,并把熱量加熱給予反應(yīng)室(1)下部的物料。
文檔編號(hào)C10J3/48GK1171840SQ95197159
公開(kāi)日1998年1月28日 申請(qǐng)日期1995年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月28日
發(fā)明者烏戈·布魯薩 申請(qǐng)人:烏戈·布魯薩