[01274816]一种可调压式双层流化反应床实验装置

① 课题来源与背景 目前冶金工业多采用高炉炼铁方法,但是高炉炼铁损耗大,污染环境。为了摆脱高炉炼铁对环境污染日益加重、焦煤资源日趋匮乏、铁矿资源品质下降对钢铁工业发展的羁绊,冶金工作者正努力探索降低高炉炼铁焦比新技术或非高炉炼铁新工艺,流化床直接还原工艺正是为了满足这一发展趋势而被开发出来。 随着铁矿原料由块矿向粉矿的转变,具有直接处理粉矿和不依赖焦煤的流化床炼铁工艺为冶金工业节能环保、合理利用国内低品位、复合共生矿和解决铁矿资源供应紧张的问题方面提供了多种可能具有直接处理粉矿和不依赖焦煤的流化床直接还原工艺为冶金工业节能环保、合理利用国内低品位、复合共生矿提供了多种可能,但是在流态化还原铁矿粉过程中出现黏结失流问题成为该流程工业应用的瓶颈。 需要研究在加压条件下,通过分析气固反应相的表面物性和流体力学特性,对铁矿粉的颗粒黏结和析碳抑制机理进行研究,探索铁矿粉颗粒的物相演变规律、铁原子表面迁移规律,揭示铁元素赋存状态和铁晶须生长与黏结失流的内在联系,阐明铁矿粉颗粒黏结失流发生的机理。为铁矿粉流态化还原技术工业应用提供理论基础和技术支撑。 ② 技术原理及性能指标 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。 请参阅图1-4所示,本发明为一种可调压式流化反应床实验装置,包括管件的流化床内层1和管件的流化床外层2,流化床内层1的一端固定有管件的进料层4;流化床内层1的另一端固定有流化床板14;流化床外层2固定有冷却器3。 其中,进料层4的进料口上固定有观察窗6,通过观察窗6对进料层4内的物料进行观察,直观反映流化床内的反映状态;进料层4周侧的出气口固定有阀门7;通过控制阀门7来控制流化床内层1的压力大小,进而调节流化床内层1和流化床外层2的压力平衡。 其中,流化床内层1的周侧固定有热电偶13;其中,流化床内层1为不锈钢管材,为了方便酸清洗,整个装置进行化学镀铜;流化床内层1的一端还固定有限位导层101;流化床内层1的周侧固定有探测管12;探测管12内固定有热电偶13。 其中,流化床外层2的周侧固定有第一支管15、第二支管14、第三支管11。其中,第一支管15端口固定有压力变送器10,通过压力变送器10将流化床外层2的气压变成电信号传输。其中,第二支管14为进气口;进气口固定有流量计。其中,第三支管11端口固定有安全阀。 其中,限位导层101通过焊接的方式固定在流化床内层1的一端;流化床板14夹在限位导层101与流化床内层1之间。 其中,流化床板14为石英玻璃烧结而成;流化床板14表面开有通气孔。 其中,冷却器3为缠绕在流化床外层2的铜管;铜管内通入冷水;由直径6mm的铜管绕制而成的冷却装置,在工作过程中,流化床外层2的温度在700℃-1000℃的范围,通过冷却器3进行降温处理。 其中,流化床内层1通过外层盖板9与流化床外层2固定。 其中,进料层4上的进料口通过螺母5固定有O形密封圈;进料口通过进料盖8与进料层4连接;进料层4与流化床内层1通过转接口进行连接。 气体进入系统前,设置数字型流量计对进气速率进行测量。在系统中分别设置两套温度测量装置,一套安装在流化床内层1反应床附近;另一套安装在流化床外层2外壁。一套压力测量装置用于内部压力大小。另外还安装安全阀等装置。 ③技术的创造性与先进性 本发明属于冶金技术领域,特别是涉及一种可调压式流化反应床实验装置,研究不同的压力和气体流速条件下的矿物粉末的流化效果;用于矿物粉末流化和失流机理的研究;用于提升实际生产过程中矿物流化的效果。本发明公开了一种可调压式流化反应床实验装置。包括流化床内层和流化床外层,所述流化床内层的一端固定有进料层;所述流化床内层的另一端固定有流化床板;所述流化床外层固定有冷却器;其中,所述进料层的进料口上固定有观察窗;所述进料层周侧的出气口固定有阀门;其中,所述流化床内层的周侧固定有热电偶;其中,所述流化床外层的周侧固定有第一支管、第二支管、第三支管。本发明通过控制阀门和气体流量计来研究不同的压力和气体流速条件下的矿物粉末的流化效果;可以用于矿物粉末流化和失流机理的研究;用于提升实际生产过程中矿物流化的效果。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性; 该项目完成前期的实验室研究,可实现铁矿粉流态化加压实验研究。 ⑤应用情况及存在的问题 目前本项目已完成实验室阶段的实验,初步预估其具有一定的经济效益,可为我国冶金工业固废-冶金钢渣的高附加值利用提供加压处理支持。 ⑥历年获奖情况; 该技术目前已获得发明专利授权。