一种多功能多级逆流旋风换热装置

本发明属于气固反应处理，具体涉及一种多功能多级逆流旋风换热装置。

背景技术：

1、旋风换热器由于具有结构简单，传热传质条件好的优点被广泛应用于石油、化工、生物、药物和冶金等领域。旋风换热器的主体结构包括：旋风换热器、进气管、出料管、进料管和排气管。

2、cn107674929a公开了一种熔融液态渣粒化及换热的方法及其系统装置，包括射流雾化装置、换热器和若干旋风换热器；射流雾化装置与渣沟之间连接有中间渣槽，中间渣槽底部与射流雾化装置之间通过落渣管相连，射流雾化装置外接空压机，空压机与热风炉相连；射流雾化装置出口固定在换热器进口处，并在换热器连接处通过管道连通冷却风入口，冷却风入口通过风道与鼓风机相连，鼓风机入口连接二级旋风换热器和三级旋风换热器，换热器通过气力输送管与一级旋风换热器相连；该发明使用的射流雾化方法对熔融液态渣粒化，具有稳妥、可靠的特点，并且整个熔融液态换热的运转设备少，结构简单，便于集中控制。

3、cn213335523u公开了一种节能环保型氢氧化铝悬浮焙烧设备，包括一级旋风预热器、二级旋风预热器、三级旋风预热器、焙烧主炉、风分离器和旋风冷却系统，旋风分离器料管与冷却系统的物料进口相连，焙烧主炉的排气口与旋风分离器的进风口相连，旋风分离器的排气口与二级旋风预热器的进风口相连，三级旋风预热器的进气口与冷却系统的排气口相连，三级旋风预热器的排气口与焙烧主炉的进气口相连，三级旋风预热器的排料管与焙烧主炉的物料进口相连。此实用新型在物料进入主炉之前增加了一级旋风换热器，降低了进入主炉的热风温度，提高了进入主炉的物料温度，此实用新型提供了一种可以降低热力型nox产生的节能环保型氢氧化铝悬浮焙烧设备。

4、上述装置所涉及的旋风换热器其主要用途在于气固间换热，针对换热方式进行优化，而并未涉及以旋风换热器作为气固反应装置而带来的体系热量与气体组分利用等问题。

技术实现思路

1、目前，旋风换热器主要用于气固间换热，反应器用途单一、体系中热量利用率低、气体组分利用不充分等问题限制了旋风换热器的应用。

2、针对以上问题，本发明提供一种多功能多级逆流旋风换热装置，包含燃气锅炉、旋风换热器、旋风收尘设备和收料装置；

3、所述多功能多级逆流旋风换热装置中的旋风换热器有n个，n为正整数，且n≥1；

4、所述旋风换热器主要由进料关风器、进气口、换热器炉体、出气口、排料关风器组成；进气口、出气口、排料关风器与换热器炉体通过管道采用密封法兰连接；其中旋风换热器的进料关风器采用密封法兰安装在气体管道上；进料口与排料口通过内置关风器结构实现固体原料的连续单向进料或出料；

5、所述燃气锅炉出气口与旋风换热器进气口通过气体管道连接，管道上通过密封法兰连接有进料关风器；旋风换热器的出气口与上一级旋风换热器的进气口连接或旋风收尘设备相连，排料关风器与下一级旋风换热器的出气口处气体管道或收料装置相连；

6、操作流程为：固体原料从一级进料关风器中添加；混合物在燃气锅炉中进行燃烧，产生的高温氧化性或还原性烟气，通过气体管道携带上一级旋风换热器排料关风器所排出的固体物料或直接从进气口进入旋风换热器，在旋风换热器换热过程中发生氧化、还原或干燥反应，得到固体物料和高温烟气；固体物料通过排料关风器进入下一级旋风换热器进气口处的气体管道或收料装置，高温烟气通过出气口、管道进入上一级旋风换热器或旋风收尘设备；最后烟气在旋风收尘设备中进行回收，固体物料送入收料装置回收。

7、所述多功能多级逆流旋风换热装置中，燃气锅炉产生高温氧化性、还原性或中性烟气，完成固体物料氧化、还原或干燥反应。

8、所述多功能多级逆流旋风换热装置中，固相与气相采用逆流方式在换热过程中完成反应，最后一级旋风换热器烟气出口温度小于200℃，体系热量利用率提高至80％以上；气体组分利用效率提高至99％以上。

9、所述多功能多级逆流旋风换热装置中，固体原料由气体携带进入旋风换热器。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

11、1.提高体系热量利用率，在多级旋风换热器中固相与气相采用逆流方式在换热过程中完成反应，上一级旋风换热器为下一级旋风换热器进行预热，提高体系热量利用率，一级旋风换热器烟气出口温度小于200℃，与常规气固反应器相比体系热量利用率达到80％以上，气体组分利用效率提高至99％以上。

12、2.旋风换热器通过燃气锅炉产生高温氧化性、还原性或中性烟气，可完成固体物料氧化、还原或干燥等多种反应。

技术特征：

1.一种多功能多级逆流旋风换热装置，其特征在于，包含燃气锅炉(1)、旋风换热器、旋风收尘设备(5)和收料装置(6)；

2.根据权利要求1所述的一种多功能多级逆流旋风换热装置，其特征在于，所述旋风换热器中，进料关风器(7)采用密封法兰安装在气体管道上；进料口与排料口通过内置关风器结构实现固体原料的连续单向进料或出料。

3.根据权利要求1所述的一种多功能多级逆流旋风换热装置，其特征在于，所述燃气锅炉(1)出气口与旋风换热器进气口通过气体管道连接，管道上通过密封法兰连接有进料关风器(11)；旋风换热器的出气口(10)与上一级旋风换热器的进气口(8)连接或旋风收尘设备(5)相连，排料关风器(11)与下一级旋风换热器的出气口(10)处气体管道或收料装置(6)相连。

4.根据权利要求1所述的一种多功能多级逆流旋风换热装置，其特征在于，采用此装置进行反应的流程为：固体原料从一级进料关风器中添加；混合物在燃气锅炉(1)中进行燃烧，产生的高温氧化性或还原性烟气，通过气体管道携带上一级旋风换热器排料关风器所排出的固体物料或直接从进气口进入旋风换热器，在旋风换热器换热过程中发生氧化、还原或干燥反应，得到固体物料和高温烟气；固体物料通过排料关风器进入下一级旋风换热器进气口处的气体管道或收料装置(6)，高温烟气通过出气口、管道进入上一级旋风换热器或旋风收尘设备(5)；最后烟气在旋风收尘设备(5)中进行回收，固体物料送入收料装置回收。

5.根据权利要求1所述的一种多功能多级逆流旋风换热装置，其特征在于，所述多功能多级逆流旋风换热装置中，通过燃气锅炉(1)产生高温氧化性、还原性或中性烟气，完成固体物料氧化、还原或干燥操作。

6.根据权利要求1所述的一种多功能多级逆流旋风换热装置，其特征在于，固相与气相采用逆流方式在换热过程中完成反应，一级旋风换热器烟气出口温度小于200℃，体系热量利用率提高至80％以上；气体组分利用效率提高至99％以上。

7.根据权利要求1所述的一种多功能多级逆流旋风换热装置，其特征在于，固体原料由气体携带进入旋风换热器，通过在进料口和出料口内设置关风器装置，保障固体原料单向进入。

技术总结
一种多功能多级逆流旋风换热装置，属于气固反应处理技术领域。本发明提供的多功能多级逆流旋风换热装置由燃气锅炉、N个旋风换热器(N为正整数，且N≥1)、旋风收尘设备和收料装置构成，在多级旋风换热器中固相与气相采用逆流方式在换热过程中完成反应，提高体系热量利用率，并且旋风换热器通过燃气锅炉产生高温氧化性、还原性或中性烟气，可完成固体物料氧化、还原或干燥等多种反应。本发明优化了旋风换热器的换热方式，增加了旋风换热器在固体物料氧化、还原或干燥反应中的用途。

技术研发人员：张廷安,豆志河,王龙,刘燕,吕国志,张子木,王坤,张蕊,赵秋月
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15