易于控制反應條件的非整體中空螺旋式結構的節能反應爐制造技術

本發明專利技術公開一種易于控制反應條件的非整體中空螺旋式結構的節能反應爐，包括螺旋式結構的電動送料器?；一個或一個以上的反應艙段；和可編程邏輯控制裝置三個單元。所述螺旋式結構的電動送料器由電機和螺旋式結構送料斗組成；所述反應艙段由螺旋式結構的物料反應容器和放置在該反應容器中心的熱源通道中的加熱裝置組成。所述螺旋式結構的物料反應容器由通過鑄造一體成型的帶有單頭或多頭螺旋葉片的管形軸及螺旋葉片外沿管狀外套圍成的一個或多個金屬整體容器組合而成。所述螺旋葉片上有犁形翅片。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及工業爐窯
，具體來說是一種易于控制反應條件的非整體中空螺旋式結構的節能反應爐。
技術介紹
中低品位鋁硅鎂系等非金屬礦物是我國重要的非金屬礦資源，利用天然石英、中低品位耐火礬土以及其他含硅鋁鎂系礦物、尾礦、固體廢棄物等量大價廉的非金屬礦物和工業固體廢棄物為原料，通過碳熱還原、碳熱還原氮化等技術轉型高性能碳氮化物復合耐火材料，不僅可以大幅度降低高性能碳氮化物的生產制造成本，而且可有效地提高硅鋁鎂系非金屬礦物和固體廢棄物的產品附加值。上述原料轉型高性能碳氮化物一般需要在高溫氣氛反應爐內實現，但是目前國內能夠實現非金屬礦轉型碳氮化物的高溫反應爐仍是空白，因此，如何實現工業化的非金屬礦轉型碳氮化物高溫反應爐技術成為阻礙和制約我國耐火礦物資源轉型碳氮化物高性能化利用迅速發展的根本問題。目前，國內關于非金屬礦物資源通過碳熱還原、碳熱還原氮化反應氮化轉型高性能碳氮化物的研究和應用主要集中于實驗室研究或低溫(不超過1200°C)的工業應用階段。此外，國內高溫工業所采用的窯爐大都是在開放的空氣氣氛條件下使用，很難滿足氮氣氣氛或惰性氣氛條件下的非金屬礦轉型利用，而且現有一般反應爐的爐腔為整體中空結構，這種結構的反應爐無法控制或難以控制物料料位，無法控制或難以控制物料反應溫度、反應時間等反應條件，而且能耗高、效率低下。褐煤是一種煤化程度很低低的礦產煤。由于它富含揮發成份，所以易于燃燒并冒煙。隨著我國褐煤生產量的提高，對褐煤的有效潔凈利用顯得日益重要和突出。褐煤的主要特點是水分含量高，氧含量高，發熱量低。根據國內176個井田或勘探區統計資料，褐煤全水分高達20-60%，收到基低位發熱量一般為11.71-16.73MJ/kg。由于高水分，高氧含量，發熱量低，再加上褐煤易風化和自燃的特性，不適合遠距離輸送，應用受到很大限制。因此，褐煤干燥提質與褐煤熱解提質對提高褐煤綜合經濟效益，對褐煤有效潔凈利用意義重大。褐煤熱解(干餾)提質是指在隔絕空氣(或在非氧化氣氛)條件下將煤加熱，發生熱解反應，最終得到焦油、煤氣和半焦的加工過程(方法)。現有的褐煤干燥爐與熱解爐都存在能耗高、效率低的缺點，嚴重制約了褐煤的綜合利用。本專利技術旨在提供一種高效節能、清潔環保、能夠實現大型化、工程化、工業化要求的高溫反應爐。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的是提供一種易于控制反應條件的非整體中空螺旋式結構的節能反應爐。具體來說，是一種能夠精確控制物料反應溫度、反應時間、甚至物料反應所需要的壓力，同時又能大幅降低能耗、節能環保的工業反應爐。這種反應爐既可整體精鑄成型，亦可根據物料反應的各個階段需要的不同反應溫度分體精鑄、然后根據不同的工藝要求組合而成。這種反應爐可有效收集物料反應所產生的氣體，并有效利用氣體所攜帶的熱倉泛。為解決上述技術問題，本專利技術的技術方案是:—種易于控制反應條件的非整體中空螺旋式結構的節能反應爐，其特征是:包括螺旋式結構的電動送料器；一個或一個以上的反應艙段；和可編程邏輯控制裝置三個單元。所述螺旋式結構的電動送料器由電機和螺旋式結構送料斗組成；所述反應艙段由螺旋式結構的物料反應容器和放置在該反應容器中心的熱源通道中的加熱裝置組成。所述螺旋式結構的物料反應容器由通過鑄造一體成型的帶有單頭或多頭螺旋葉片的管形軸及螺旋葉片外沿管狀外套圍成的一個或多個金屬整體容器組合而成。所述螺旋葉片上有犁形翅片。所述反應艙段垂直放置，所述電動送料器安裝于初始反應艙段的上方，物料自電動送料器上端被旋入物料反應容器中，然后借助自身重力在反應容器中翻轉螺旋運動，此翻轉螺旋運動使物料充分攪拌混合、熱交換充分。各反應艙段之間封閉連接成一個整體，包括物料從上段到下段的封閉連接，和物料在各反應容器中反應產生的氣體的封閉收集連接。所述可編程邏輯控制裝置可根據各種物料、各個階段反應的工藝參數設置條件，通過溫度、壓力傳感器將各段反應容器內的溫度、壓力數據傳給控制裝置，控制裝置再根據程序來自動控制加熱源或壓力閥，從而實現精確控制反應條件的目的。優選地，所述螺旋式結構送料斗由通過鑄造一體成型的帶螺旋葉片的中心軸和封閉外罩組成，依靠帶螺旋葉片的中心軸在封閉外罩中旋轉而推動物料移動。優選地，所述螺旋式結構送料斗由通過鑄造一體成型的帶內螺旋葉片的封閉外罩和中心軸組成，依靠帶內螺旋葉片的封閉外罩繞中心軸旋轉而推動物料移動。優選地，所述螺旋式結構的物料反應容器為通過鑄造一體成型的帶有單頭或多頭螺旋葉片的管形軸及螺旋葉片外沿管狀外套圍成的一個或多個金屬整體容器組合而成，管形軸的中空空間為熱源通道。優選地，所述螺旋式結構的物料反應容器的螺旋葉片與螺旋軸線垂直面的夾角大于14.5。并小于20.5。。優選地，所述螺旋式結構的物料反應容器的螺旋葉片上交錯布置有犁形翅片。優選地，所述螺旋式結構的物料反應容器的管狀外套壁中開有至少一條的氣道，并與所述物料反應容器的螺旋葉片外沿下表面處的管狀外套內壁上開有的氣孔相連。優選地，所述螺旋式結構的物料反應容器的螺旋葉片外沿下表面處的管狀外套內壁上開有至少一個的氣孔，并與所述物料反應容器的管狀外套壁中開有的氣道相連。優選地，所述螺旋式結構的物料反應容器的管狀外套外表面包有陶瓷外套。優選地，所述螺旋式結構的物料反應容器的管狀外套內表面有陶瓷內襯。優選地，所述螺旋式結構的物料反應容器中間的管形軸的管壁為非實芯結構。優選地，所述螺旋式結構的物料反應容器中間的管形軸的橫截面為蜂窩狀。與現有技術相比，本專利技術的具有如下優點:1、螺旋式結構送料斗與螺旋式結構的物料反應容器系鑄造整體成型，結構的力學性能好。本專利技術主要受力構件螺旋葉片及螺旋葉片上的犁形翅片與其整體結構系鑄造一體化成型，相對于焊接工藝，由于焊縫邊緣存在焊接影響區(俗稱黑區)，晶粒與金相組織發生變化，不但存在焊接應力，還弱化了材料力學性能(下降5-20%，甚至20%以上)，且變形較大，通過一體化成型消除了螺接、鉚接、焊接的“點”、“線”，使結構成為一個整體，從而改變了螺接、鉚接、焊接的“點”、“線”傳遞力的分布缺陷，使結構結合處均為面接觸，弱化了受力過程的應力集中點(區)，從而使結構堅實耐用，滿足反應爐的大型化、工程化、工業化要求。2、易于控制物料反應溫度、反應時間等反應條件。物料反應都有最佳的溫度時間曲線，傳統反應爐的爐腔為整體中空結構，這種結構的反應爐無法控制或難以控制物料料位，無法控制或難以控制物料反應溫度、反應時間等反應條件，而且能耗高、效率低下。本專利技術可根據物料反應的各個階段需要的不同反應溫度，由不同的反應艙段組合完成全部反應，由于各反應艙段有獨立的反應容器和加熱裝置，易于控制溫度、時間和壓力，物料反應更充分，更趨于達到最佳經濟效果。3、大幅提高熱能效率，降低能耗。由于加熱裝置或熱源位于螺旋式結構的物料反應容器中心，熱輻射最大程度地被反應容器中物料吸收，大幅提高了熱能效率、節省了能源；同時反應容器內設置了氣孔和氣道，可有效收集物料反應所產生的氣體，并有效利用氣體所攜帶的熱能；又由于螺旋式結構的物料反應容器的螺旋葉片上交錯布置有犁形翅片，各種物料在重力作用下順螺旋而下的同時又翻轉，從而得以充分攪拌混合、熱交換充分，縮短了熱傳導時間，物料反應也更充分。4、節省鑄造反應容器所需的耐高溫貴重材料。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種易于控制反應條件的非整體中空螺旋式結構的節能反應爐，其特征在于，包括螺旋式結構的電動送料器?；一個或一個以上的反應艙段；和可編程邏輯控制裝置三個單元。所述螺旋式結構的電動送料器由電機和螺旋式結構送料斗組成；所述反應艙段由螺旋式結構的物料反應容器和放置在該反應容器中心的熱源通道中的加熱裝置組成。

【技術特征摘要】
1.一種易于控制反應條件的非整體中空螺旋式結構的節能反應爐，其特征在于，包括螺旋式結構的電動送料器；一個或一個以上的反應艙段；和可編程邏輯控制裝置三個單元。所述螺旋式結構的電動送料器由電機和螺旋式結構送料斗組成；所述反應艙段由螺旋式結構的物料反應容器和放置在該反應容器中心的熱源通道中的加熱裝置組成。2.如權利要求1所述的易于控制反應條件的非整體中空螺旋式結構的節能反應爐，其特征在于，所述螺旋式結構送料斗由通過鑄造一體成型的帶螺旋葉片的中心軸和封閉外罩組成，依靠帶螺旋葉片的中心軸在封閉外罩中旋轉而推動物料移動。3.如權利要求1所述的易于控制反應條件的非整體中空螺旋式結構的節能反應爐，其特征在于，所述螺旋式結構送料斗由通過鑄造一體成型的帶內螺旋葉片的封閉外罩和中心軸組成，依靠帶內螺旋葉片的封閉外罩繞中心軸旋轉而推動物料移動。4.如權利要求1所述的易于控制反應條件的非整體中空螺旋式結構的節能反應爐，其特征在于，所述螺旋式結構的物料反應容器為通過鑄造一體成型的帶有單頭或多頭螺旋葉片的管形軸及螺旋葉片外沿管狀外套圍成的一個或多個金屬整體容器組合而成，管形軸的中空空間為熱源通道。5.如權利要求4所述的易于控制反應條件的非整體中空螺旋式結構的節能反應爐，其特征在于，所述螺旋式結構的物料反應容器的螺旋葉片與螺旋軸線垂直面的夾角大于0°并小于90°。6.如權利要求4所述的易于控制反應條件的非整體中空螺旋式結構的節能反應爐，其特征在于，所述螺旋式結構的物料反應容器的螺旋葉片與螺旋軸線垂直面的夾角大于14.5。并小于 20.5。。7.如權利要求4所述的易...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蘇章仁，肖艷芬，李洋華，
申請(專利權)人：蘇氏工業科學技術北京有限公司，
類型：發明
國別省市：