一种高效能循环式传质装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明传质装置涉及能源机械工程领域，可应用于包含液态铅热载体的电力设备。
【背景技术】
[0002]本发明最接近的现有技术为公开了一种传质装置的俄罗斯专利(专利号:2246561，C23F 11/00,20.02.2005) 0该装置包括:外壳;位于外壳内并填充固态颗粒氧化剂的流反应室;设于流反应室内的电加热器;位于流反应室顶部，作为富氧液态金属热载体出料口的多孔格栅;作为液态金属热载体进口的多孔格栅。回流通道呈环形结构。该装置外壳设置于一个圆柱状壳内，壳上设有热载体通道，该通道与装置外壳和圆柱壳之间形成的环形通道相连。上述圆柱状壳下端被完全封闭，上端部分被环形导流板屏幕覆盖。
[0003]上述装置在设计上存在的缺陷在于:首先，固态颗粒氧化剂的储存容量限制了一次反应时长，若通过增大反应室的容量和装载量来延长反应时间，就必须增大加热器的体积和功率，这必将导致电能耗的增加；另一方面，该设备在维保过程中也存在问题，当需重新装载氧化剂时，需同时抽取出反应室及圆柱壳内的液态金属氧化剂。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一在于提供一种高效能循环式传质装置，该装置在液态金属热载体满负载运行状态下，仅需一次增加氧化剂的上载量，无需增加电能消耗，即可显著增加反应时长。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种高效能循环式传质装置，该装置可保证在反应结束后，被抽取的液态金属氧化剂的量最少。
[0006]本发明的有益技术效果在于:可显著延长反应和运行时间，降低电能耗，空间利用率高，尤其适用于空间受限的情况，保证在反应过程中自动补足新鲜氧化剂，同时移除反应后的液态金属热载体。
[0007]为了达到上述有益效果，本发明采用了以下技术方案:
[0008]本发明装置包括:外壳、位于所述外壳内填充氧化剂的流反应室、位于所述流反应室的可调节式加热系统、可氧化物质进出口系统，所述外壳还包含氧化剂储存室。
[0009]具体地，所述可调节式加热系统选自电加热器，优选杆式电加热器，该电加热器的发热元件可选具有高电阻值的镍铬合金线或铁铬铝合金线；
[0010]具体地，所述氧化剂储存室由所述外壳下部的底壁和四周壁构成，在该储存室室壁上部与所述流反应室相邻处设有若干开口，优选地，在该储存室室壁下部设有若干开口 ；
[0011]具体地，所述氧化剂储存室位于所述流反应室之下，电加热器下端的下方。在反应初始状态，该储存室内填充满氧化剂；
[0012]具体地，所述流反应室由所述外壳中部构成，其下端为所述氧化剂储存室的顶部，其上部为限制性格栅，该限制性格栅内设有若干开口 ；
[0013]具体地，所述可氧化物质进口系统由设于所述氧化剂储存室室壁上部的若干开口构成；
[0014]具体地，所述可氧化物质出口系统由设于所述流反应室的限制性格栅，以及设于外壳壁上的若干开口组成，该开口位于所述流反应室上方；
[0015]具体地，所述氧化剂选自固态颗粒氧化剂，优选颗粒性氧化铅。
[0016]具体地，除上述设于外壳壁上作为所述可氧化物质出口的开口外，其余所有开口均为狭缝组合形式，且该狭缝宽度小于所述氧化剂颗粒宽度；
[0017]具体地，所述传质装置水平放置于可氧化物质储蓄池内。
[0018]氧化剂储存室的设置起到延长反应和运行时间的作用，因为一旦反应室内的氧化剂被消耗，便随即得到补充;且由于无需增大反应室的容量和加热器尺寸，电能耗并不会增加。氧化剂储存室下部的排液口可保证可氧化物质(液态金属热载体)从装置中移除。由于氧化铅的密度低于纯铅，颗粒性氧化剂能在浮力作用下进入流反应室，确保新鲜氧化剂不断自动补给直到全部耗尽，同时还原态铅被液态金属热载体液流带出。
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图，对本发明做进一步说明。
[0021]如图丨所示(以下均采用本领域常规编号)，其中:丨一外壳、2一底部、3一顶部、4一限制性多孔格栅、5—电加热器、6—固态颗粒氧化剂、7—出口、8—进口、9 一排液口、10—热载体储蓄池、11 一液态金属热载体、13—流反应室、14 一氧化剂储存室底部(杯状体)、15—颗粒氧化剂储存室、16—外罩。
[0022]本发明实施例装置包含一个由外壳1围成的空间，由底部2和环形顶部3构成。在该空间内，低于液态金属热载体11的液面高度处设有流反应室13，流反应室13顶部设有限制性多孔格栅4，其目的是限制固态颗粒氧化剂6在浮力作用下进行上浮运动。富氧液态金属热载体通过限制性多孔格栅4及设于外壳壁上部、限制性多孔格栅4上方的出口 7离开装置并与热载体主液流混合。当限制于多孔格栅4之下的固态颗粒氧化剂6与液态金属热载体11相互作用后发生溶解反应，并将氧转移至液态金属热载体上。电加热器5位于流反应室中并穿过限制性多孔格栅4，其作用为加热流反应室13中的液态金属热载体。进口 8开于外壳壁上，电加热器5下端下方，以使液态金属热载体在反应过程中能充分流经填充在外壳1和电加热器5之间的各层固态颗粒氧化剂。位于流反应室13下方的外壳为带底部2的杯状体14，其内设颗粒氧化剂储存室15。排液口 9设置于颗粒氧化剂储存室15下部，其作用是排出装置中反应后的液态金属热载体。出口 7、进口 8、排液口 9以及多孔格栅的开口为狭缝组合形式，且狭缝宽度小于固态氧化剂颗粒宽度。
[0023]在运行状态时，本发明传质装置须浸于含铅热载体中，使出口7位于液态金属热载体液面之下。整个传质装置安置于液态金属载体11流经的电力设备内。若液态金属载体层的水平高度不足以浸没装置外壳(使液态金属热载体液面高于出口 7)，将装置外壳1外套上外罩16，在电加热器5的加热作用下，流反应室13中产生液态金属热载体的对流运动，驱使外罩16中液态金属热载体流动。
[0024]本实施例传质装置运行过程如下:当启动电加热器5，在自然对流作用下，流过外壳1和电加热器5之间氧化剂的液态金属热载体经反应后开始流出，周围的液态金属热载体随即从进口 8进入流反应室13并自底部向上逐层流经固态颗粒氧化剂6;固态颗粒氧化剂6与液态金属氧化剂反应后，发生溶解并将氧转移至液态金属热载体上；富氧液态金属热载体经出口7离开传质装置，并与热载体主液流混合。该装置的产能值，即单位时间内装置的产氧量，可通过改变电加热器的功率大小来调节。实际运行过程中，颗粒氧化剂储存室15内几乎没有液态金属热载体外流。在运行过程中，首先，位于外壳1和电加热器5之间，液态金属热载体外流处的固态颗粒氧还原剂开始消耗，此外，由于这层氧化剂处于高温条件，更加速了自身的分解。由于固态颗粒氧化剂(氧化铅)密度小于液态金属热载体，当上述层氧化剂耗尽，颗粒氧化剂储存室15内的氧化剂上浮，补充入流反应室13内形成的空间。
[0025]本实施例传质装置的设计特征和使用材料如下:
[0026]外壳1:内径一64mm，高度一1500mm，进口及排污口尺寸一2mm，出口尺寸一10mm，材质一不锈钢管12H 18N ΙΟΤο
[0027]限制性多孔格栅4:狭缝宽度一2mm，材质一不锈钢管12H 18N 10T。
[0028]电加热器5:类型一杆式电加热器，总功率容量7kW，加热体高度一820mm，加热器外罩直径一 25mm，加热元件一镍铬合金线(H20N80)直径1.6mm。
[0029]固态颗粒氧化剂6:颗粒状填料，颗粒直径8-9mm，材料一化学纯氧化铅(PbO)，TU6-09-5382-88。
[0030]含铅液态金属热载体:Pb-Bi合金，温度一340°C。
[0031]产氧量(进口温度340。0:?lg[0]/h。
【主权项】
1.一种高效能循环式传质装置，其特征在于包括:外壳、位于所述外壳内填充氧化剂的流反应室、位于所述流反应室内的可调节式加热系统、可氧化物质进出口系统，所述外壳还包含氧化剂储存室。2.根据权利要求1所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述可调节式加热系统选自杆式电加热器。3.根据权利要求2所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述杆式电加热器的加热元件选自高电阻值的镍络合金或铁络招合金。4.根据权利要求1所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述氧化剂储存室由所述外壳下部的底壁和四周壁构成。5.根据权利要求4所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述氧化剂储存室室壁上部与所述流反应室相邻处设有若干开口。6.根据权利要求4所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述氧化剂储存室室壁下部设有若干开口。7.根据权利要求1所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述氧化剂储存室位于所述流反应室下方。8.根据权利要求2所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述氧化剂储存室位于所述杆式电加热器下端的下方。9.根据权利要求1所述高效能循环式传质装置，其特征在于:在初始状态，所述氧化剂储存室内填充满氧化剂。10.根据权利要求1所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述流反应室由所述外壳中部构成，其下端为所述氧化剂储存室顶部，其上端为限制性格栅。11.根据权利要求10所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述限制性格栅内设有若干开口。12.根据权利要求1所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述可氧化物质进口系统由所述氧化剂储存室室壁上部形成。13.根据权利要求1所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述可氧化物质出口系统由设于所述流反应室上端的限制性格栅和设于所述外壳壁上的若干开口组成。14.根据权利要求13所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述可氧化物质出口系统位于所述流反应室上方。15.根据权利要求1所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述氧化剂为固相。16.根据权利要求1所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述氧化剂为分散的颗粒状。17.根据权利要求1所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述氧化剂选自固态颗粒状氧化铅。18.根据权利要求5、6或11任一项所述高效能循环式传质装置，其特征在于:所述开口均为狭缝组合形式，其宽度小于所述氧化剂颗粒宽度。19.根据权利要求1所述高效能循环式传质装置，其特征在于:该装置水平放置于可氧化物质储蓄池内。
【专利摘要】本发明属于能源机械工程领域，尤其涉及一种应用于包含液态金属热载体电力设备的传质装置。本发明装置包括：外壳、位于外壳内填充氧化剂的流反应室、位于所述流反应室内的可调节式加热系统、外壳内还包含氧化剂储存室，所述氧化剂储存室位于流反应室下方，为带底部的杯状体，所述杯状体与所述流反应室相连。本发明设计可显著延长反应和运行时间。
【IPC分类】B01F1/00, B01J8/00
【公开号】CN105492114
【申请号】CN201480047594
【发明人】马丁诺夫·裴特·尼基弗若维奇, 艾斯克哈杜林·拉多米尔·莎米利维奇, 司马科夫·安德烈·艾利克斯维奇, 里歌奇·艾利克萨德·尤瑞维奇
【申请人】阿科姆工程合资(控股)公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年4月18日
【公告号】CA2921667A1, US20160207019, WO2015030625A1