本實用新型涉及化工領域，更具體地，涉及一種煅燒裝置。

背景技術：

煅燒過程廣泛存在于化學工業(yè)和礦業(yè)中，其需要在一定溫度下將固相反應物置于氣相介質(如空氣)中發(fā)生反應，包括各種固體的熱分解反應過程，如碳酸鹽加熱分解制取金屬氧化物、鹵鹽分解制取金屬氧化物或堿式鹽、水合晶體加熱失水、堿土金屬氫氧化物加熱分解制取金屬氧化物等、以及一些晶型轉變過程。這類反應通常在固定床(如高溫煅燒爐)、移動床(如回轉煅燒爐)、流化床、沸騰床等類型的煅燒反應器中，溫度從幾十度到上千度，加熱的方式則包括了熱傳導、輻射加熱和氣流對流傳熱等。由于煅燒過程通常溫度高、所需要的熱量多、且固體的傳熱效率低、固體床層的溫度分布不均勻，這類反應的耗熱量非常大，是一類能耗較高的反應過程。目前，這類反應主要依靠燃燒天然氣或電供熱，能源消耗高，是二氧化碳排放的重要源頭之一。

太陽能高溫集熱技術是近年來快速發(fā)展的熱能供給技術。但是，利用太陽能高溫集熱實現(xiàn)煅燒還存在一些技術難點：如太陽能集熱器負荷受自然環(huán)境影響嚴重，熱量供應和溫度的穩(wěn)定性，不能滿足連續(xù)穩(wěn)定生產的需要；太陽能高溫集熱器熱媒的溫度較傳統(tǒng)化石燃料較低，較低的溫度難以滿足反應要求；隨溫度升高，太陽能集熱器的效率下降，成本顯著上升。而且，現(xiàn)有的煅燒裝置都是按照以天然氣或電為能源進行設計的，由于加熱媒介和方式不同，現(xiàn)有的煅燒裝置也不能直接采用太陽能高溫集熱供熱。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本實用新型的目的在于提供一種煅燒裝置，該裝置 的蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)可輸出溫度和流量更穩(wěn)定的高溫熱媒，兩級換熱系統(tǒng)可以在保持較高傳熱推動力的前提下降低煅燒需要的氣相介質的溫度，進而降低對集熱裝置的要求，保證了生產的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

根據本實用新型提供的一種煅燒裝置，包括：

反應器，用于煅燒固相反應物；

介質源，用于提供氣相介質；

換熱系統(tǒng)，包括一級換熱器和二級換熱器，所述介質源、所述一級換熱器以及所述反應器依次連接，使得所述氣相介質經過預熱進入所述反應器，所述二級換熱器位于所述反應器內，用于對所述氣相介質補熱；

集熱裝置，用于將低溫熱媒加熱為高溫熱媒；

蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)，用于對所述高溫熱媒蓄熱并調節(jié)溫度；

所述集熱裝置、所述蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)、所述換熱系統(tǒng)閉環(huán)連接，使得所述高溫熱媒進入所述蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)分為第一部分高溫熱媒和第二部分高溫熱媒，所述第一部分高溫熱媒經過所述換熱系統(tǒng)變?yōu)樗龅蜏責崦?，所述低溫熱媒與所述蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)輸出的所述第二部分高溫熱媒混合后進入所述集熱裝置。

優(yōu)選地，所述蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)包括：

蓄熱罐，用于存儲所述高溫熱媒并蓄熱；

測溫裝置，所述測溫裝置與所述蓄熱罐連接，用于檢測所述高溫熱媒的溫度；

所述集熱裝置、所述蓄熱罐、所述換熱系統(tǒng)依次通過高溫管路連接，使得所述第一部分高溫熱媒進入所述換熱系統(tǒng)，所述換熱系統(tǒng)與所述集熱裝置通過低溫管路連接，所述蓄熱罐與所述低溫管路通過循環(huán)管路連接，使得所述第二部分高溫熱媒通過所述循環(huán)管路與所述低溫管路中的所述低溫熱媒混合后進入所述集熱裝置，所述高溫管路設有閥門，所述循環(huán)管路上設有泵及閥門。

優(yōu)選地，所述煅燒裝置還包括：

低溫熱媒儲罐，所述低溫熱媒儲罐設置在所述低溫管路上，位于所述循環(huán)管路與所述低溫管路連接處的上游。

優(yōu)選地，所述反應器為流化床反應器。

優(yōu)選地，所述流化床反應器為多層流化床反應器，所述二級換熱器設置在所述多層流化床反應器的層間。

優(yōu)選地，所述二級換熱器為列管式換熱器或蛇管式換熱器。

優(yōu)選地，所述集熱裝置為太陽能集熱器。

優(yōu)選地，所述高溫熱媒采用高溫導熱油。

優(yōu)選地，所述氣相介質為空氣或惰性氣體。

優(yōu)選地，所述蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)內的所述高溫熱媒的儲量是每小時輸出量的8至24倍。

優(yōu)選地，所述二級換熱器與所述一級換熱器的熱負荷之比為0.1∶1至0.5∶1。

根據本實用新型的煅燒裝置，蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)可以輸出溫度和流量更穩(wěn)定的高溫熱媒，而高溫熱媒分為兩部分，其中第一部分用于向換熱系統(tǒng)提供熱量、與所述氣相介質進行換熱，第二部分則用于與完成換熱任務的低溫熱媒混合以提高低溫熱媒的溫度并共同回流至集熱裝置進行再次加熱并循環(huán)利用，從而減小集熱裝置中低溫熱媒需要的溫升，使得集熱裝置提供的高溫熱媒的溫度更穩(wěn)定，提高連續(xù)生產的質量。換熱系統(tǒng)包括一級換熱器和二級換熱器，其中二級換熱器位于所述反應器內。氣體可以通過一級換熱器以略低的預熱溫度進入反應器，在氣體溫度降低到一定程度時，再次利用二級換熱器對其加熱以保持傳熱推動力，從而降低了氣體的初始預熱溫度，也就降低了對集熱裝置提供溫度的要求。

在優(yōu)選的實施例中，所述煅燒裝置采用太陽能集熱器作為熱源的集熱裝置，利用了新能源而節(jié)省了化石能源，同時避免了使用化石能源帶來的二氧化碳的排放，更環(huán)保。

附圖說明

通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中：

圖1示出根據本實用新型具體實施例的煅燒裝置的結構圖。

圖2示出根據本實用新型具體實施例的煅燒裝置中的反應器的截面 圖。

附圖中，101，反應物源；102，介質源；103，一級換熱器；104，反應器；105，低溫熱媒儲罐；106，低溫管路；107，集熱裝置；108，蓄熱罐；109，高溫管路；110，循環(huán)管路；111，測溫裝置；112，閥門；113，泵；114，二級換熱器；115，氣固分離裝置；116，固體產品；117，氣相分離裝置；118，氣體產品；1041，上層煅燒室；1042，下層煅燒室；1043，層間篩板；1044，固相下降槽。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細地描述本實用新型。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。此外，可能未示出某些公知的部分。在下文中描述了本實用新型的許多特定的細節(jié)，但正如本領域的技術人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細節(jié)來實現(xiàn)本實用新型。

圖1示出根據本實用新型具體實施例的煅燒裝置的結構圖。所述煅燒裝置包括：反應器104、介質源102、換熱系統(tǒng)、集熱裝置107以及蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)，反應器104用于煅燒固相反應物，介質源102用于提供氣相介質，換熱系統(tǒng)包括一級換熱器103和二級換熱器114，介質源102、一級換熱器103以及反應器104依次連接，使得氣相介質在一級換熱器103內經過預熱進入反應器104，二級換熱器114位于所述反應器104內，用于對氣相介質補熱。集熱裝置107用于將低溫熱媒加熱為高溫熱媒，蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)用于對高溫熱媒蓄熱并調節(jié)溫度。其中，集熱裝置107、蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)閉環(huán)連接，使得高溫熱媒進入蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)分為第一部分高溫熱媒和第二部分高溫熱媒，第一部分高溫熱媒經過換熱系統(tǒng)變?yōu)榈蜏責崦?，低溫熱媒與蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)輸出的第二部分高溫熱媒混合后進入集熱裝置107。

高溫熱媒用于在換熱系統(tǒng)中與氣相介質換熱，提高氣相介質的溫度，高溫的氣相介質在反應器104中與固相反應物混合、加熱，使得固相反應物發(fā)生反應。其中，蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)通過對高溫熱媒蓄熱以及溫度調節(jié)，可以輸出溫度和流量更穩(wěn)定的高溫熱媒，而高溫熱媒分為兩部分，其中第一部分高溫熱媒用于向換熱系統(tǒng)提供熱量、與氣相介質 進行換熱，第二部分高溫熱媒則用于與完成換熱任務的低溫熱媒混合以提高低溫熱媒的溫度并共同回流至集熱裝置107進行再次加熱，循環(huán)利用，從而減小集熱裝置107中低溫熱媒需要的溫升，使得集熱裝置107提供的高溫熱媒的溫度更穩(wěn)定，提高連續(xù)生產的質量。換熱系統(tǒng)又包括一級換熱器103和二級換熱器114，其中二級換熱器114位于反應器104內。氣相介質可以通過一級換熱器103以略低的預熱溫度進入反應器104，在氣相介質溫度降低到一定程度時，再次利用二級換熱器114對其加熱以保持傳熱推動力，從而降低了氣相介質的初始預熱溫度，也就降低了對集熱裝置107提供溫度的要求。

本實施例的煅燒裝置還可以包括：反應物源101，用于提供固相反應物，其與反應器104連接，使得待反應的固相反應物可以進入反應器104中。在反應器104中，固相反應物混合在氣相介質中，其中氣相介質主要起提供高溫環(huán)境的作用，可以理解的是，在不同的生產過程中，氣相介質可以與固相反應物發(fā)生反應，也可以不與固相反應物發(fā)生化學反應。

進一步地，本實施例的蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)包括：蓄熱罐108以及測溫裝置111，蓄熱罐108用于存儲高溫熱媒并蓄熱，測溫裝置111與蓄熱罐108連接，用于檢測高溫熱媒的溫度，方便對蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)輸出的高溫熱媒的溫度進行調節(jié)。其中，集熱裝置107、蓄熱罐108、以及換熱系統(tǒng)依次通過高溫管路109連接，使得集熱裝置107產生的高溫熱媒進入蓄熱罐108，高溫熱媒依其作用分為兩部分，第一部分高溫熱媒進入換熱系統(tǒng)，即進入一級換熱器103和二級換熱器114中，第一部分高溫熱媒在換熱系統(tǒng)中與氣相介質換熱變?yōu)榈蜏責崦?，換熱系統(tǒng)與集熱裝置107通過低溫管路106連接，使得低溫熱媒可以回流至集熱裝置107內，經過再加熱進行循環(huán)，蓄熱罐108與低溫管路106通過循環(huán)管路110連接，使得第二部分高溫熱媒通過循環(huán)管路110與低溫管路106中的低溫熱媒混合，提高該低溫熱媒的溫度后共同進入集熱裝置107。

再進一步地，蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)還可以包括：閥門112和泵113，閥門112設置在高溫管路109及循環(huán)管路112上，泵113設置在循環(huán)管路112上。通過設置閥門112以及作為循環(huán)泵的泵113，可以更準確地 對第一部分高溫熱媒、第二部分高溫熱媒的流量進行調節(jié)，進而也可以控制蓄熱罐108中高溫熱媒的儲量。

優(yōu)選地，本實施例的煅燒裝置還包括：低溫熱媒儲罐105，用于儲存來自換熱系統(tǒng)的低溫熱媒，其設置在低溫管路106上，位于循環(huán)管路110與低溫管路106相連接處的上游。

反應器104可以是各種移動床、流化床等形式的煅燒反應器，優(yōu)選為流化床反應器，再進一步優(yōu)選地，可以是多層流化床反應器，其中二級換熱器114設置在該多層流化床反應器的層間。

圖2示出本實施例的煅燒裝置中的反應器104的截面圖，其中，反應器104包括：上層煅燒室1041、下層煅燒室1042、層間篩板1043以及固相下降槽1044，二級換熱器114設置在上層煅燒室1041和下層煅燒室1042的層間。

一級換熱器103的形式不限，二級換熱器114優(yōu)選為列管式換熱器或蛇管式換熱器，以便在反應器104內對氣相介質進行補熱。二級換熱器114與一級換熱器103的熱負荷之比可以根據不同的生產需要進行設置，優(yōu)選為0.1∶1至0.5∶1。

集熱裝置107可以是任何用來加熱熱媒的裝置，以實際生產需要進行選擇，優(yōu)選地，采用太陽能集熱器，其通常可以輸出200至600攝氏度溫度范圍內的高溫熱媒，但其提供高溫熱媒的溫度的穩(wěn)定性通常受到太陽能輻射強度變化的干擾。在集熱裝置107的選擇上，若采用通常的單級換熱方式，為了保持一定的傳熱推動力，就需要提高氣相介質進入反應器104時的溫度來保持傳熱推動力，因此會對加熱氣相介質的熱源的溫度要求較高，即對集熱裝置107的高溫產生能力要求較高，根據本實施例的煅燒裝置，采用兩級換熱器的換熱系統(tǒng)使得對集熱裝置107的高溫產生能力要求有所降低，采用太陽能集熱器完全可以滿足生產要求，當太陽能輻射強度較高時，太陽能集熱器得到的高溫熱媒存儲在蓄熱罐108中，當太陽能輻射強度降低而導致太陽能集熱器負荷下降時，將存儲的高溫熱媒分為兩部分，第一部分高溫熱媒仍然去完成換熱任務，而第二部分高溫熱媒則通過循環(huán)管路110進入低溫管路106，在低溫熱媒進入太陽能集熱器之前與之混合，以提高低溫熱媒的溫度，從而減小太 陽能集熱器中要為低溫熱媒提供的能量，即使在太陽能集熱器熱負荷變低的情況下，仍能夠輸出溫度穩(wěn)定的高溫熱媒，進而使連續(xù)性生產的質量得以提升。當然，采用其他形式的集熱裝置107，根據本實用新型的煅燒裝置，均能提供更加穩(wěn)定溫度的高溫熱媒輸出。本實施例通過采用太陽能集熱器，利用了新能源而節(jié)省了化石能源，同時避免了使用化石能源帶來的二氧化碳的排放，更環(huán)保。

熱媒用于傳遞熱量，例如本實施例中高溫熱媒將熱量傳遞給氣相介質，其可以是液體熱媒或氣體熱媒，優(yōu)選為液體熱媒，進一步優(yōu)選的，采用高溫導熱油。氣相介質可以是空氣或惰性氣體等。

在優(yōu)選的實施例中，所述蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)內的高溫熱媒的儲量是每小時輸出量的8至24倍；通過調節(jié)閥門112及泵113，蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)內的高溫熱媒的儲量是每小時輸出量的8至24倍。

進一步地，本實施例的煅燒裝置還包括：氣固分離裝置115，其與反應器104連接，使得反應器104得到的反應產物通過該氣固分離裝置115分離為固體產品116和氣相產物。再進一步地，所述煅燒裝置還包括：氣相分離裝置117，其與氣固分離裝置115連接，使得氣固分離裝置115得到的所述氣相產物通過氣相分離裝置117分離為氣體產品118和無害氣體，該無害氣體可以排放至空氣中，即當氣相介質為空氣時，可以將該無害氣體與空氣混合進行循環(huán)利用。

本實施例的煅燒裝置通過設置測溫裝置111、閥門112以及泵113等可以依據不同反應的生產需要對高溫熱媒在蓄熱罐108中的儲量和輸出量、第一部分高溫熱媒和第二部分高溫熱媒的流量進行設置。以碳酸氫鈉的熱分解為例，集熱裝置107采用槽式太陽能集熱器，熱媒采用導熱油，集熱裝置107輸出的高溫熱媒溫度為400攝氏度，輸出功率8至16千瓦，蓄熱罐108體積為1000升，該蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)的高溫熱媒的最大循環(huán)比為40％，則熱源輸出高溫熱媒流量為75千克/時,其溫度可穩(wěn)定為336至351攝氏度。一級換熱器103采用列管式換熱器，氣相介質為空氣，其能循環(huán)使用，氣相介質輸入一級換熱器的溫度為160攝氏度，輸出溫度為290攝氏度。反應器104采用二層流化床煅燒爐，層間設置盤管作為二級換熱器114，用于二次加熱氣相介質，二級換熱器 113與一級換熱器103的熱負荷之比為0.2:1。采用該裝置進行碳酸氫鈉的熱分解反應，每小時可產碳酸鈉12千克。

當反應器104中的反應為另一化學過程時，蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)可以作相應的其他設置，例如在替代的實施例中，反應器104中發(fā)生一水合氯化鎂的熱分解反應，集熱裝置107仍可采用槽式太陽能集熱器，熱媒采用導熱油，設置集熱裝置輸出的高溫熱媒溫度為450攝氏度，輸出功率8至19千瓦；蓄熱罐108體積為1000升。蓄熱與溫度調節(jié)系統(tǒng)的高溫熱媒的最大循環(huán)比為60％，則熱源輸出高溫熱媒流量為62千克/時,其溫度可穩(wěn)定為385至392攝氏度。一級換熱器103仍采用列管式換熱器，氣相介質仍為空氣，設置氣相介質輸入一級換熱器的溫度為110攝氏度，輸出溫度為250攝氏度。反應器104采用二層流化床煅燒爐，層間設置盤管作為二級換熱器114，用于二次加熱氣相介質，二級換熱器113與一級換熱器103的熱負荷之比為0.2:1。采用該裝置進行一水合氯化鎂的熱分解反應，每小時可產堿式氯化鎂5千克。若再更改反應器104中的反應類型，上述數(shù)據還有不同的設置方式，在此不再贅述。

應當說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。但術語一級與二級相關聯(lián)的實體或操作之間的順序不可以顛倒，例如上述實施例中氣相介質必須先經過一級換熱器預熱，再利用二級換熱器補熱。術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

依照本實用新型的實施例如上文所述，這些實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該實用新型僅為所述的具體實施例。顯然，根據以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本實用新型的原理和實際應用，從而使所屬技術 領域技術人員能很好地利用本實用新型以及在本實用新型基礎上的修改使用。本實用新型僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。