[发明专利]在控制气体中用于加热和处理物料的反应器

说明书

本发明涉及在控制气体中通过连续方法用于加热和处理物料的一种反应器。

更具体的说，本发明可以用于金属氧化物的还原，但是它也可用于不同的处理，例如煤的脱气、石灰的煅烧、金属的熔融等等。

众所周知，特别是对于金属氧化物的还原，一般都希望得到高反应速度和利用尽可能便宜的还原材料。并且要避免被处理物料的重新氧化。已知最廉价的还原的材料来源是煤，当煤在适宜的条件下加热时，会放出还原气体，包括氢气。然而在传统的反应器中，由于煤和氧化物一起加入，还原性质不能被有效地利用，结果导致加工处理时间很长和煤的消耗量比较大。当期望达到较高的反应速度时，要使用能放出氢气的甲烷或可燃油通入物料的反应器中。例如这种类型的已知反应器包括一个旋转的圆筒，在该圆筒中要还原物料被直接辐射加热，还原的流体通过与圆筒相连的导管注入进来。

这些已知体系由于存在各种问题不能满足要求：

—直接辐射物料不能使物料得到剧烈和均匀地加热；

—甲烷和可燃油为相对昂贵的氢源；

—体系复杂，因为需要将与旋转圆筒相连的导管连接到固定的加料器上以及需要控制气体的供应以避免物料的再氧化。

相反，根据本发明可提供在控制气体中用于处理物料的一种反应器和方法，该反应器和方法不需要使用昂贵的物料而得到高反应速度，并保证均匀加热和不需要复杂的加料设备。

本发明提供一种反应器，它包括一个反应室，该反应室上部的一端与用于加入被处理第一物料的装置相连接，而在反应室下部的相对一端与用于排放被处理后物料的装置相连接，其特征在于，该反应器还包括：用于其它物料通到该反应室下部的装置，以交替或加之第一物料使用并通入到第一物料下面；用于通入物料间接加热和用于连续搅拌所述物料及将该物料推向卸料装置的装置；位于反应室的上部用于通氧化气体的装置，该氧化气体与在处理期间所放出的气体发生放热反应，安装了能在反应室的上部和下部之间连续移动的间接加热装置，它被反应室的上部由放热反应放出的热所加热，而在反应室的下部它将所述的热加热被处理的物料。

本发明还提供一种方法，在该方法中，被处理的第一物料在第一端通入到反应室，处理后的物料从该反应室的第二端卸出，其特征在于，该第一物料通入到该反应室的上部，以使降落到该反应室的底部；在该方法中，由第一物料所覆盖的其它物料通到该反应室的下部，以交替或加之第一物料；和在该方法中，在反应室底部的物料连续被搅拌并被推向卸料端，同时被在反应室的上部和下部之间连续移动的加热装置间接加热，在反应室上部吸收的热量加热了被处理的物料。

通过参阅附图将会较好地说明本发明，该附图分别包括本发明反应器的纵向断面图(图3)、平面图(图2)、和横断面图(图3)。

如图1所示，该反应器包括一个反应室1，在此有一个能旋转的耐热圆筒2。该圆筒上装备一些平行的、如由耐热钢制成的叶片3，叶片以圆筒为中心安装。这些叶片使该反应室中存在的物料向前推进，并搅拌和均化这些物料，同时，以在反应室1的上部吸收的热间接加热这些物料，如后面将进一步解释。

圆筒2由轴4支承着，用电机-减速器5驱动，并经旋转密封6通入的冷液冷却。

在反应室1的上部与预热器7相联通，它还包括一个旋转的圆筒8，它的内表面安装一些辐射式叶片，叶片的取向取决于圆筒8的基体。在该预热器中，进料9(例如细的金属氧化物)被反应室1中进行处理期间产生的烟气加热，进料通过运输带10、料斗11、和斜管12等装置送入预热器7。预热器7由齿轮13带动旋转，该齿轮装配在适宜的支架结构上(图中未绘出)，和预热器7与排放气体烟囱14相连接。

在与预热器7相对的一端上，反应室1与卸料装置15相连接，该装置将处理后的物料从反应室底部卸出，例如由电机-减速器16驱动的螺杆传送器。该螺杆位于管道17内，如果物料是完全处理后的产品，管道可以与冷却装置相连接，如果在反应器中处理的物料要进一步进行热处理的话，该管道就要与外部环境绝热。

图2中进一步显示，该反应器包括加另外固体进料如粉状和粒状煤的一组加料器18(例如各自被电机-减速器16驱动的螺杆)，它通到反应器1的底部，低于第一进料9和沿反应室1有多个一定间隔的位置上。导管21与装有螺杆18的管道20相通(图3)，以便使流体物质与煤混合、如与煤一起或者通过煤通入可燃油。另外管道22可以将气体物料如甲烷、丙烷等通到反应室1的下部。这些物料也可以交替的或加之煤和/或可燃油或其它物料。