[发明专利]易于控制反应条件的非整体中空螺旋式结构的节能反应炉

说明书

技术领域

本发明涉及工业炉窑技术领域，具体来说是一种易于控制反应条件的非整体中空螺旋式结构的节能反应炉。

背景技术

中低品位铝硅镁系等非金属矿物是我国重要的非金属矿资源，利用天然石英、中低品位耐火矾土以及其他含硅铝镁系矿物、尾矿、固体废弃物等量大价廉的非金属矿物和工业固体废弃物为原料,通过碳热还原、碳热还原氮化等技术转型高性能碳氮化物复合耐火材料，不仅可以大幅度降低高性能碳氮化物的生产制造成本，而且可有效地提高硅铝镁系非金属矿物和固体废弃物的产品附加值。上述原料转型高性能碳氮化物一般需要在高温气氛反应炉内实现，但是目前国内能够实现非金属矿转型碳氮化物的高温反应炉仍是空白，因此，如何实现工业化的非金属矿转型碳氮化物高温反应炉技术成为阻碍和制约我国耐火矿物资源转型碳氮化物高性能化利用迅速发展的根本问题。目前，国内关于非金属矿物资源通过碳热还原、碳热还原氮化反应氮化转型高性能碳氮化物的研究和应用主要集中于实验室研究或低温（不超过1200oC）的工业应用阶段。此外，国内高温工业所采用的窑炉大都是在开放的空气气氛条件下使用，很难满足氮气气氛或惰性气氛条件下的非金属矿转型利用，而且现有一般反应炉的炉腔为整体中空结构，这种结构的反应炉无法控制或难以控制物料料位，无法控制或难以控制物料反应温度、反应时间等反应条件，而且能耗高、效率低下。

褐煤是一种煤化程度很低低的矿产煤。由于它富含挥发成份，所以易于燃烧并冒烟。随着我国褐煤生产量的提高，对褐煤的有效洁净利用显得日益重要和突出。褐煤的主要特点是水分含量高，氧含量高，发热量低。根据国内176个井田或勘探区统计资料，褐煤全水分高达20-60%，收到基低位发热量一般为11.71-16.73MJ/kg。由于高水分，高氧含量，发热量低，再加上褐煤易风化和自燃的特性，不适合远距离输送，应用受到很大限制。因此，褐煤干燥提质与褐煤热解提质对提高褐煤综合经济效益，对褐煤有效洁净利用意义重大。褐煤热解（干馏）提质是指在隔绝空气(或在非氧化气氛)条件下将煤加热，发生热解反应，最终得到焦油、煤气和半焦的加工过程（方法）。 现有的褐煤干燥炉与热解炉都存在能耗高、效率低的缺点，严重制约了褐煤的综合利用。

本发明旨在提供一种高效节能、清洁环保、能够实现大型化、工程化、工业化要求的高温反应炉。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种易于控制反应条件的非整体中空螺旋式结构的节能反应炉。具体来说，是一种能够精确控制物料反应温度、反应时间、甚至物料反应所需要的压力，同时又能大幅降低能耗、节能环保的工业反应炉。这种反应炉既可整体精铸成型，亦可根据物料反应的各个阶段需要的不同反应温度分体精铸、然后根据不同的工艺要求组合而成。这种反应炉可有效收集物料反应所产生的气体，并有效利用气体所携带的热能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种易于控制反应条件的非整体中空螺旋式结构的节能反应炉，其特征是：

包括螺旋式结构的电动送料器 ；一个或一个以上的反应舱段；和可编程逻辑控制装置三个单元。所述螺旋式结构的电动送料器由电机和螺旋式结构送料斗组成；所述反应舱段由螺旋式结构的物料反应容器和放置在该反应容器中心的热源通道中的加热装置组成。所述螺旋式结构的物料反应容器由通过铸造一体成型的带有单头或多头螺旋叶片的管形轴及螺旋叶片外沿管状外套围成的一个或多个金属整体容器组合而成。所述螺旋叶片上有犁形翅片。

所述反应舱段垂直放置，所述电动送料器安装于初始反应舱段的上方，物料自电动送料器上端被旋入物料反应容器中，然后借助自身重力在反应容器中翻转螺旋运动，此翻转螺旋运动使物料充分搅拌混合、热交换充分。各反应舱段之间封闭连接成一个整体，包括物料从上段到下段的封闭连接，和物料在各反应容器中反应产生的气体的封闭收集连接。所述可编程逻辑控制装置可根据各种物料、各个阶段反应的工艺参数设置条件，通过温度、压力传感器将各段反应容器内的温度、压力数据传给控制装置，控制装置再根据程序来自动控制加热源或压力阀，从而实现精确控制反应条件的目的。

优选地，所述螺旋式结构送料斗由通过铸造一体成型的带螺旋叶片的中心轴和封闭外罩组成，依靠带螺旋叶片的中心轴在封闭外罩中旋转而推动物料移动。

优选地，所述螺旋式结构送料斗由通过铸造一体成型的带内螺旋叶片的封闭外罩和中心轴组成，依靠带内螺旋叶片的封闭外罩绕中心轴旋转而推动物料移动。