CN101199924B - 一种管式连续反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管式连续反应器，旨在提供一种主要针对以粉体或小颗粒为主(可以含有少量液体)的物料的低能耗、生产效率高、操作简单的管式连续反应器。它包含进料装置、下料管、加热装置和出料装置，进料装置、加热装置和出料装置分别位于下料管的上部、侧周和下部，进料管垂直或倾斜布置，加热装置可以对下料管及管内物料进行持续加热，进料装置可以连续对下料管进料，下料管满足物料在自身重力的作用下沿下料管下移，出料装置可以连续排出下料管中物料。

Description

一种管式连续反应器

技术领域

本发明涉及一种反应器，更具体地说，它涉及一种主要针对以粉体或小颗粒为主(可以含有少量液体)的物料的管式连续反应器。

背景技术

目前，对于以粉体或小颗粒为主(可以含有少量液体)的物料的反应器主要是间歇式的带加热装置的混合器。此类反应器采用间歇式投料和出料，其过程为：将待处理物料投入反应器，边混合边经历升温、维温，完成反应，待物料冷却至安全温度后排出反应器，此时方可投入下一批待处理物料。据此分析该反应器具有如下缺点：1、等待反应好的物料同反应器一同冷却至安全温度再行出料，而后才能投入下一批待处理物料，造成能源浪费和单元设备生产效率较低；2、间歇投料、出料，造成操作复杂烦琐。

发明内容：

本发明要解决的技术问题在于提供一种主要针对以粉体或小颗粒为主(可以含有少量液体)的物料的低能耗、生产效率高、操作简单的管式连续反应器。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种管式连续反应器，其特征在于，它包含进料装置、下料管、加热装置、搅拌装置和出料装置，加热装置、搅拌装置和出料装置分别位于下料管侧周、内部和下部，下料管为垂直布置的直圆管，进料装置可对下料管进行连续进料，加热装置可以对下料管及管内物料进行持续加热，搅拌装置可对物料进行连续搅拌，下料管满足物料在自身重力的作用下沿下料管下移，出料装置可以连续排出下料管底部物料。

所述的进料装置为螺旋输送机或***下料管一定深度的管子。

所述的下料管包含排气装置。

所述的下料管包含抵消下料管热膨胀的可逆收缩装置或所述的下料管在轴向上采用只固定一个水平面的安装方式。

所述的可逆收缩装置为填料密封箱或金属波纹管或两者同时采用。

所述的下料管露出加热装置以外部分包含冷却装置；所述的冷却装置为风冷或水冷或前述两种冷却方式的组合。

所述的出料装置为螺旋输送机或锁风阀或两者按先后顺序的串联。

所述的螺旋输送机包含水冷夹套。

所述的加热装置为对开式且温度可控。

所述的下料管包含若干向下料管中心方向***的电偶护管。

所述的下料管包含料位探测装置或料位控制装置。

所述的下料管为金属材料或耐热砖材料或陶瓷材料或石墨材料或炭材料，或前述五者任意两种或两种以上以任意顺序的串联。

本发明与已有技术的热处理装置相比具有如下优点：低能耗、生产效率高、操作简单。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的实施方式。

附图是本发明管式连续反应器实施方式的剖视图

具体实施方法

图1示出了本发明管式连续反应器的一个实施方式。

结构简介：参见图1，下料管13是一根垂直布置的金属直圆管，它位于整个热处理装置的中心位置，上下各有一个开口法兰，在下料管13的上部侧壁有三个开口(均为法兰结构)，由上到下分别为尾气开口28、进料口29和料位计口3，再往下是四个支座10，支座10固定在四层平台上，在下料管13下法兰的上面是一段水冷夹套21，水冷夹套21的侧壁上有四个支座，在下料管13管壁内侧预制了两个向管中心方向***的金属电偶护管16，电偶护管16末端闭合。螺旋进料机6包含动力和调速装置，确切地说是电机减速机和变频器。螺旋进料机6的进料口法兰与料仓1的出料口法兰对接，螺旋的末端为出料口，出料口与下料管13的进料口29法兰对接。排气管5与下料管13的尾气开口28法兰对接，另一端连接尾气凝出物收集罐7，尾气凝出物收集罐7的排气管连接引风机8。料位计27为射频导纳料位计，它包括探头和控制器，料位计27的探头经料位计口3***下料管13一定深度，料位计27的控制器与PLC可编程控制器相连，PLC可编程控制器可对螺旋进料机6的变频器作出断电五分钟，并在此后重启的系列动作。搅拌桨由搅拌轴17、刮板18和支撑杆19组成，搅拌轴17为金属圆柱或圆管，刮板18为长条状的有一定厚度的金属板，支撑杆19为金属棒。搅拌轴17、刮板18和支撑杆19在一个平面内，两排刮板18通过若干支撑杆19与搅拌轴17牢固焊接(刮板18与搅拌轴17保持平行)，并使刮板18与下料管13的内壁间距控制在3～5mm左右，刮板18方向与下料管13内壁切线方向一致，刮板18在适当位置断开，以使刮刀18在搅拌桨转动时让开下料管13内壁上的电偶护管16。上封头4为一个中心有开口的盲板，电机9为带支座的可调速电机。电机9支座、上封头4、下料管13的上开口法兰按由上到下顺序螺栓连接，搅拌轴17的上端穿过上封头4中心的开口与电机9的连轴器11相连，搅拌轴17与上封头4开口处作填料密封15。螺旋进料机6包含动力和调速装置，确切地说是包含电机减速机和变频器，螺旋进料机6的开口法兰与料仓1的出口法兰连接，螺旋进料机6的出口法兰与下料管13的进料口29法兰连接。为便于安装和维修，加热装置12为对开式圆桶状(亦可其它形状)电阻炉，炉膛温度可通过插在炉膛的电偶和可控硅、程序控温仪表进行控制。加热装置12安装在三层平台上，环抱与下料管13中上部(下料管13上面支座10与下料管13的水冷夹套21之间)的侧周。在加热装置12的保温层留有四个电偶***通道14，其中两个电偶***通道恰好与下料管13侧壁上预制的两个电偶护管相对，(下料管13在温度升高时会发生膨胀，两个电偶护管16会相对于加热装置12下移，为使***其中的电偶有足够的移动空间，这两个通道14截面制作为竖直的长条状。)两个电偶从加热装置外经两个电偶***通道14直插至两个电偶护管16，以测量该位置物料温度，另有两个电偶通过余下的电偶***通道14，测量加热装置12的炉膛温度，作为加热装置12的控温电偶(其中电偶***通道14、电偶护管16、测量料温的电偶及控温电偶数量可根据实际需要确定)。滑道箱23是一个没有上盖和一面围板金属箱体，滑道箱23放有一根弹簧20。下料管13的水冷夹套21上的四个支座10分别安装在四个滑道箱23中的弹簧20上，这样就可以起到下料管13下端的径向固定作用，而在轴向上留有伸缩空间。金属波纹管24上下法兰分别与下料管13的下法兰和螺旋出料机25的进料口法兰连接。螺旋出料机25包含动力和调速装置，确切地说是包含电机减速机和变频器，螺旋出料机25侧壁包含水冷夹套21，水冷夹套21外侧部焊接了四个支座，支座安装在一层平台上，工作时水冷夹套21有冷却水22通过。螺旋出料机25出口与锁风阀26法兰对接。四根弹簧20与金属波纹管24具有可伸缩性，可以抵消下料管的热膨胀。

工作过程及操作步骤描述：本实施方式适合两类物料的热处理，一类是在热处理全过程中都具有较好流动性的以粉体或小颗粒为主的物料；另一类是在反应初期有一定粘度(可以含有少量液体)而在反应进行到一定时间或温度后流动性较好的以粉体或小颗粒为主的物料。后者的工作过程及操作步骤较前者复杂，所以本实施方式仅以后者为例加以说明。

将代用料(一种性质与待热处理物料相近但不含挥发份的物料，最好是待热处理物料2的熟料)加入料仓1并保持料仓始终有料，开启螺旋进料机6，代用料会在螺旋的推动下进入下料管13，并依次填满螺旋出料机25的进料口、金属波纹管24和下料管13料位计27以下部分，当代用料料位升至与料位计27探头接触时，料位计27会给出电信号，变频器停止工作，此时应手动停止螺旋进料机电机，以防五分钟后变频器重启，将料仓中残留的代用料取出并计算代用料的投入量作好记录。将待热处理物料2加入料仓1，并始终保持料仓1为有料状态。然后开启电机9，使搅拌桨在适宜速率下搅动，将加热装置12炉膛升至设定温度(在不超过设备能力的前提下具体温值由工艺要求决定)。待所测料温(通过***电偶护管16的电偶测得)达到设定值(具体温值由工艺要求决定)时，依次开启各段水冷锁风阀26和螺旋出料机25，并通过变频器调整螺旋出料机25的转速，使出料维持在一个适宜速度(具体速度根据工艺要求以使物料能够在一定温度段内停留合适的时间为准)。五分钟后开启螺旋进料机6，并通过变频器调整螺旋进料6的转速，使进料速度略高与出料速度(如果物料2在热处理过程中有重量变化，应将重量变化因素计算在内)。被加热物料如果有挥发份，可以开启引风机8，尾气凝出物会在尾气凝出物收集罐7被收集，不凝物由引风机8排出。此时下料管13中的料位会逐渐升高(升高速度由进出料的速度差决定，如果进出料的速度差越小，升高速度将会越慢)，当料位升至料位计27的探头时，料位计27的控制器会通过PLC自动停止螺旋进料机6的变频器工作，进料暂停，料位便会逐渐降低，五分钟后，变频器会重新启动螺旋进料机6，并维持停机前的转速，料位又将逐渐升高......如此循环往复，下料管13中料位便会稳定在一定高度(料位计以下)。物料2由料仓1经螺旋进料机6输送进入下料管13，在搅拌桨的搅动下，充分混合缓缓下移，加热装置12透过下料管13对物料进行加热，物料2温度逐渐升高，流动性也变的越来越好，以致不需搅拌物料2也能靠自身重力向下移动，当物料2离开加热段进入到带水冷夹套21的那段下料管13时开始降温，而后物料2经金属波纹管24进入螺旋出料机25，在螺旋推进作用下，物料充分混合并与此处的水冷夹套21充分接触，热量得以高效释放，最终由螺旋出料机25出口经锁风阀26安全排出，从而完成热处理全过程。统计出料量，当出料量达到代用料投入量时，视为始出产品。当完成全部物料2的热处理生产任务时，应以代用料(最好是物料2的熟料)将下料管中的物料2完全置换，停止进出料和加热。待下料管3中物料冷却至一定温度后，关闭各段水冷及引风机8。装置中的物料可在冷却后排出，或干脆留在装置内，留作下次开机时的代用料。

从本实施方式中可以看出，除了在开停机时对代用料的加热外，该反应器在连续运行时，只对待处理物料进行加热，与现有技术相比极大地降低了能耗；该反应器连续进出料，大幅度地提高了单元设备的生产效率，并使操作变得十分简便。本实施方式适合两类物料的热处理，一类是在反应全过程中都具有较好流动性的以粉体或小颗粒为主的物料；另一类是在反应初期有一定粘度(可以含有少量液体)而在热处理达到一定温度后流动性较好的以粉体或小颗粒为主的物料。

Claims (12)

1.一种管式连续反应器，其特征在于，它包含进料装置、下料管、加热装置、搅拌装置和出料装置，加热装置、搅拌装置和出料装置分别位于下料管侧周、内部和下部，下料管为垂直布置的直圆管，进料装置可对下料管进行连续进料，加热装置可以对下料管及管内物料进行持续加热，搅拌装置可对物料进行连续搅拌，下料管满足物料在自身重力的作用下沿下料管下移，出料装置可以连续排出下料管底部物料。

2.根据权利要求1所述的管式连续反应器，其特征是，所述的下料管露出加热装置以外部分包含冷却装置；所述的冷却装置为风冷或水冷或前述两种冷却方式的组合。

3.根据权利要求1或2所述的管式连续反应器，其特征是，所述的下料管包含抵消下料管热膨胀的可逆收缩装置或所述的下料管在轴向上采用只固定一个水平面的安装方式。

4.根据权利要求3所述的管式连续反应器，其特征是，所述的可逆收缩装置为填料密封箱或金属波纹管或两者同时采用。

5.根据权利要求1或2所述的管式连续反应器，其特征是，所述的进料装置为螺旋输送机或***下料管一定深度的管子。

6.根据权利要求1或2所述的管式连续反应器，其特征是，所述的下料管包含排气装置。

7.根据权利要求1或2所述的管式连续反应器，其特征是，所述的出料装置为螺旋输送机或锁风阀或两者按先后顺序的串联。

8.根据权利要求7所述的管式连续反应器，其特征是，所述的螺旋输送机包含水冷夹套。

9.根据权利要求1或2所述的管式连续反应器，其特征是，所述的加热装置为对开式且温度可控。

10.根据权利要求1或2所述的管式连续反应器，其特征是，所述的下料管包含若干向下料管中心方向***的电偶护管。

11.根据权利要求1或2所述的管式连续反应器，其特征是，所述的下料管包含料位探测装置。

12.根据权利要求1或2所述的管式连续反应器，其特征是，所述的下料管为金属材料或耐热砖材料或陶瓷材料或石墨材料或炭材料，或前述五者任意两种或两种以上以任意顺序的串联。

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