[發(fā)明專(zhuān)利]多腔回轉(zhuǎn)爐及進(jìn)行催化劑顆粒加熱的數(shù)值模擬方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710166094.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107038284A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬玉屏;李盛鵬;朱遠(yuǎn);戚嚴(yán)文;魏望望;劉威威;許京荊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50;G06T17/00
• 代理公司: 上海上大專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙)31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種加熱爐裝置及加熱爐參數(shù)模擬方法，特別是涉及一種回轉(zhuǎn)爐裝置及加熱爐工作參數(shù)模擬方法，應(yīng)用于催化劑生產(chǎn)制備裝置及工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

石油和化學(xué)工業(yè)是當(dāng)代社會(huì)最基本、最大的三大支柱產(chǎn)業(yè)之一，它與能源和材料工業(yè)關(guān)系密切。催化劑在石油和化學(xué)工業(yè)中有著非常重要的作用。催化劑加熱是其生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的過(guò)程，該過(guò)程可以在回轉(zhuǎn)爐中完成。對(duì)于燃煤工業(yè)爐，我國(guó)中小企業(yè)一般采用直接燃煤方式為工業(yè)爐提供熱源。煤的這種燃燒過(guò)程存在的主要問(wèn)題在于助燃空氣的增減及分布不能很好適應(yīng)可燃成分的變化，導(dǎo)致?tīng)t溫不易控制，爐溫分布不均。這也是排煙黑度超標(biāo)的根本原因。其次，由于煤中含有相當(dāng)數(shù)量的不可燃灰份，在燃燒過(guò)程中，有一部分灰份隨可燃?xì)怏w從燃料層飄出，同煙氣一起排入大氣中，造成煙氣塵含量超標(biāo)。同時(shí)，煤粒反應(yīng)表面積少，燃燒強(qiáng)度低。高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，熱效率低，而且煙氣余熱無(wú)法通過(guò)預(yù)熱一次助燃空氣加以回收，造成能源的浪費(fèi)。與燃煤及燃油回轉(zhuǎn)爐相比較，燃?xì)饣剞D(zhuǎn)爐具有操作方便、爐溫易于調(diào)控、爐子的燃燒效率高、污染物排放低等優(yōu)點(diǎn)，利用燃?xì)饣剞D(zhuǎn)爐生產(chǎn)催化劑越來(lái)越普遍。

催化劑物料在燃?xì)舛嗲换剞D(zhuǎn)爐中加熱時(shí)，需要對(duì)其溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，如何滿足催化劑的溫度要求與煙道氣進(jìn)口速度以及多腔回轉(zhuǎn)爐的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。中國(guó)是能源相對(duì)短缺的國(guó)家，提高能源利用率和降低能耗，對(duì)中國(guó)石油化工行業(yè)有著重大的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。較好的多腔回轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)有助于節(jié)能。在催化劑物料輸送的過(guò)程中，多腔回轉(zhuǎn)爐內(nèi)同時(shí)發(fā)生有熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射3種傳熱方式，當(dāng)物料達(dá)到一定的溫度后，發(fā)生有揮發(fā)分析出和化學(xué)反應(yīng)。這些物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的影響因素眾多，相互關(guān)聯(lián)，相關(guān)參數(shù)不易確定，綜合考慮各因素進(jìn)行系統(tǒng)研究既耗時(shí)費(fèi)力，又不易得到理想的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種多腔回轉(zhuǎn)爐及進(jìn)行催化劑顆粒加熱的數(shù)值模擬方法，本發(fā)明多腔回轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，干燥效果佳，耗能少，成本低，效率高，且利用本發(fā)明多腔回轉(zhuǎn)爐，在多腔回轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行催化劑顆粒加熱的數(shù)值模擬，能在一定程度上避免實(shí)驗(yàn)或盲目設(shè)計(jì)導(dǎo)致的高成本和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)多腔回轉(zhuǎn)爐實(shí)際應(yīng)用和操作條件具有一定的指導(dǎo)意義。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種多腔回轉(zhuǎn)爐，包括燃燒室、回轉(zhuǎn)爐體及支撐臺(tái)，回轉(zhuǎn)爐體的前端和后端均轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于支撐臺(tái)上，在燃燒室內(nèi)設(shè)置的加熱裝置的熱端能對(duì)回轉(zhuǎn)爐體的加熱區(qū)段進(jìn)行加熱，回轉(zhuǎn)爐體轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于燃燒室內(nèi)，設(shè)置于燃燒室外部的回轉(zhuǎn)爐體的前端和后端分別通過(guò)支撐輥進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)支撐，設(shè)置于燃燒室外部的回轉(zhuǎn)爐體的前端或后端的外壁固定安裝連接外齒圈，在支撐臺(tái)上固定設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)外齒圈，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)爐體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在回轉(zhuǎn)爐體的內(nèi)腔中還固裝有至少三個(gè)導(dǎo)熱板，各導(dǎo)熱板均沿著回轉(zhuǎn)爐體的軸線進(jìn)行延伸安裝設(shè)置，各導(dǎo)熱板的內(nèi)沿一側(cè)固定連接在一起形成與回轉(zhuǎn)爐體的軸線平行的共用中心軸，導(dǎo)熱板的前后兩端分別設(shè)置于回轉(zhuǎn)爐體的前端和后端位置處，各導(dǎo)熱板的外沿一側(cè)均固定連接在回轉(zhuǎn)爐體的內(nèi)壁上，將回轉(zhuǎn)爐體的內(nèi)腔分成沿軸線方向并行的至少三個(gè)管道腔，使回轉(zhuǎn)爐體內(nèi)腔被分隔，從而形成管道腔束筒體，在各不同的管道腔中的回轉(zhuǎn)爐體內(nèi)壁上分別固定設(shè)置抄板，各抄板也分別沿著回轉(zhuǎn)爐體的軸線進(jìn)行延伸設(shè)置，使抄板按照設(shè)定的間隔距離分布設(shè)置于回轉(zhuǎn)爐體內(nèi)壁上，在回轉(zhuǎn)爐體進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)工作時(shí)，抄板能將裝入到各管道腔的物料抄起，使物料進(jìn)行均勻混合。

作為本發(fā)明的優(yōu)選的技術(shù)方案，在燃燒室的外壁上或者燃燒室的外壁外部設(shè)有絕熱材料層，使絕熱材料層對(duì)應(yīng)設(shè)置于回轉(zhuǎn)爐體的加熱區(qū)段的兩端位置處，通過(guò)在絕熱材料層的筒形內(nèi)壁上設(shè)置動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，在驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)爐體進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)燃燒室進(jìn)行動(dòng)密封。

作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，各導(dǎo)熱板為將回轉(zhuǎn)爐體的內(nèi)腔均勻等分，各導(dǎo)熱板均采用長(zhǎng)條形平板，任意相鄰的兩個(gè)導(dǎo)熱板之間的夾角相等。

作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，回轉(zhuǎn)爐體傾斜安裝，使回轉(zhuǎn)爐體的相對(duì)于水平面的坡度傾斜角度不大于5°。

作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，設(shè)置于回轉(zhuǎn)爐體的前端和后端的支撐輥進(jìn)行對(duì)稱安裝設(shè)置，設(shè)置于回轉(zhuǎn)爐體的前端和后端的支撐輥的數(shù)量相同，設(shè)置于回轉(zhuǎn)爐體的前端和后端的對(duì)應(yīng)的支撐輥在回轉(zhuǎn)爐體周向的設(shè)置位置相同。

一種在本發(fā)明多腔回轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行催化劑顆粒加熱的數(shù)值模擬方法，包括如下步驟：

Ⅰ.構(gòu)造多腔回轉(zhuǎn)爐的三維幾何數(shù)值模型：