一種高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明傳質(zhì)裝置涉及能源機(jī)械工程領(lǐng)域，可應(yīng)用于包含液態(tài)鉛熱載體的電力設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)為公開了一種傳質(zhì)裝置的俄羅斯專利(專利號(hào):2246561，C23F 11/00,20.02.2005) 0該裝置包括:外殼;位于外殼內(nèi)并填充固態(tài)顆粒氧化劑的流反應(yīng)室;設(shè)于流反應(yīng)室內(nèi)的電加熱器;位于流反應(yīng)室頂部，作為富氧液態(tài)金屬熱載體出料口的多孔格柵;作為液態(tài)金屬熱載體進(jìn)口的多孔格柵?；亓魍ǖ莱虱h(huán)形結(jié)構(gòu)。該裝置外殼設(shè)置于一個(gè)圓柱狀殼內(nèi)，殼上設(shè)有熱載體通道，該通道與裝置外殼和圓柱殼之間形成的環(huán)形通道相連。上述圓柱狀殼下端被完全封閉，上端部分被環(huán)形導(dǎo)流板屏幕覆蓋。
[0003]上述裝置在設(shè)計(jì)上存在的缺陷在于:首先，固態(tài)顆粒氧化劑的儲(chǔ)存容量限制了一次反應(yīng)時(shí)長，若通過增大反應(yīng)室的容量和裝載量來延長反應(yīng)時(shí)間，就必須增大加熱器的體積和功率，這必將導(dǎo)致電能耗的增加；另一方面，該設(shè)備在維保過程中也存在問題，當(dāng)需重新裝載氧化劑時(shí)，需同時(shí)抽取出反應(yīng)室及圓柱殼內(nèi)的液態(tài)金屬氧化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于提供一種高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，該裝置在液態(tài)金屬熱載體滿負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下，僅需一次增加氧化劑的上載量，無需增加電能消耗，即可顯著增加反應(yīng)時(shí)長。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，該裝置可保證在反應(yīng)結(jié)束后，被抽取的液態(tài)金屬氧化劑的量最少。
[0006]本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:可顯著延長反應(yīng)和運(yùn)行時(shí)間，降低電能耗，空間利用率高，尤其適用于空間受限的情況，保證在反應(yīng)過程中自動(dòng)補(bǔ)足新鮮氧化劑，同時(shí)移除反應(yīng)后的液態(tài)金屬熱載體。
[0007]為了達(dá)到上述有益效果，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明裝置包括:外殼、位于所述外殼內(nèi)填充氧化劑的流反應(yīng)室、位于所述流反應(yīng)室的可調(diào)節(jié)式加熱系統(tǒng)、可氧化物質(zhì)進(jìn)出口系統(tǒng)，所述外殼還包含氧化劑儲(chǔ)存室。
[0009]具體地，所述可調(diào)節(jié)式加熱系統(tǒng)選自電加熱器，優(yōu)選桿式電加熱器，該電加熱器的發(fā)熱元件可選具有高電阻值的鎳鉻合金線或鐵鉻鋁合金線；
[0010]具體地，所述氧化劑儲(chǔ)存室由所述外殼下部的底壁和四周壁構(gòu)成，在該儲(chǔ)存室室壁上部與所述流反應(yīng)室相鄰處設(shè)有若干開口，優(yōu)選地，在該儲(chǔ)存室室壁下部設(shè)有若干開口 ；
[0011]具體地，所述氧化劑儲(chǔ)存室位于所述流反應(yīng)室之下，電加熱器下端的下方。在反應(yīng)初始狀態(tài)，該儲(chǔ)存室內(nèi)填充滿氧化劑；
[0012]具體地，所述流反應(yīng)室由所述外殼中部構(gòu)成，其下端為所述氧化劑儲(chǔ)存室的頂部，其上部為限制性格柵，該限制性格柵內(nèi)設(shè)有若干開口 ；
[0013]具體地，所述可氧化物質(zhì)進(jìn)口系統(tǒng)由設(shè)于所述氧化劑儲(chǔ)存室室壁上部的若干開口構(gòu)成；
[0014]具體地，所述可氧化物質(zhì)出口系統(tǒng)由設(shè)于所述流反應(yīng)室的限制性格柵，以及設(shè)于外殼壁上的若干開口組成，該開口位于所述流反應(yīng)室上方；
[0015]具體地，所述氧化劑選自固態(tài)顆粒氧化劑，優(yōu)選顆粒性氧化鉛。
[0016]具體地，除上述設(shè)于外殼壁上作為所述可氧化物質(zhì)出口的開口外，其余所有開口均為狹縫組合形式，且該狹縫寬度小于所述氧化劑顆粒寬度；
[0017]具體地，所述傳質(zhì)裝置水平放置于可氧化物質(zhì)儲(chǔ)蓄池內(nèi)。
[0018]氧化劑儲(chǔ)存室的設(shè)置起到延長反應(yīng)和運(yùn)行時(shí)間的作用，因?yàn)橐坏┓磻?yīng)室內(nèi)的氧化劑被消耗，便隨即得到補(bǔ)充;且由于無需增大反應(yīng)室的容量和加熱器尺寸，電能耗并不會(huì)增加。氧化劑儲(chǔ)存室下部的排液口可保證可氧化物質(zhì)(液態(tài)金屬熱載體)從裝置中移除。由于氧化鉛的密度低于純鉛，顆粒性氧化劑能在浮力作用下進(jìn)入流反應(yīng)室，確保新鮮氧化劑不斷自動(dòng)補(bǔ)給直到全部耗盡，同時(shí)還原態(tài)鉛被液態(tài)金屬熱載體液流帶出。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0021]如圖丨所示(以下均采用本領(lǐng)域常規(guī)編號(hào))，其中:丨一外殼、2一底部、3一頂部、4一限制性多孔格柵、5—電加熱器、6—固態(tài)顆粒氧化劑、7—出口、8—進(jìn)口、9 一排液口、10—熱載體儲(chǔ)蓄池、11 一液態(tài)金屬熱載體、13—流反應(yīng)室、14 一氧化劑儲(chǔ)存室底部(杯狀體)、15—顆粒氧化劑儲(chǔ)存室、16—外罩。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例裝置包含一個(gè)由外殼1圍成的空間，由底部2和環(huán)形頂部3構(gòu)成。在該空間內(nèi)，低于液態(tài)金屬熱載體11的液面高度處設(shè)有流反應(yīng)室13，流反應(yīng)室13頂部設(shè)有限制性多孔格柵4，其目的是限制固態(tài)顆粒氧化劑6在浮力作用下進(jìn)行上浮運(yùn)動(dòng)。富氧液態(tài)金屬熱載體通過限制性多孔格柵4及設(shè)于外殼壁上部、限制性多孔格柵4上方的出口 7離開裝置并與熱載體主液流混合。當(dāng)限制于多孔格柵4之下的固態(tài)顆粒氧化劑6與液態(tài)金屬熱載體11相互作用后發(fā)生溶解反應(yīng)，并將氧轉(zhuǎn)移至液態(tài)金屬熱載體上。電加熱器5位于流反應(yīng)室中并穿過限制性多孔格柵4，其作用為加熱流反應(yīng)室13中的液態(tài)金屬熱載體。進(jìn)口 8開于外殼壁上，電加熱器5下端下方，以使液態(tài)金屬熱載體在反應(yīng)過程中能充分流經(jīng)填充在外殼1和電加熱器5之間的各層固態(tài)顆粒氧化劑。位于流反應(yīng)室13下方的外殼為帶底部2的杯狀體14，其內(nèi)設(shè)顆粒氧化劑儲(chǔ)存室15。排液口 9設(shè)置于顆粒氧化劑儲(chǔ)存室15下部，其作用是排出裝置中反應(yīng)后的液態(tài)金屬熱載體。出口 7、進(jìn)口 8、排液口 9以及多孔格柵的開口為狹縫組合形式，且狹縫寬度小于固態(tài)氧化劑顆粒寬度。
[0023]在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，本發(fā)明傳質(zhì)裝置須浸于含鉛熱載體中，使出口7位于液態(tài)金屬熱載體液面之下。整個(gè)傳質(zhì)裝置安置于液態(tài)金屬載體11流經(jīng)的電力設(shè)備內(nèi)。若液態(tài)金屬載體層的水平高度不足以浸沒裝置外殼(使液態(tài)金屬熱載體液面高于出口 7)，將裝置外殼1外套上外罩16，在電加熱器5的加熱作用下，流反應(yīng)室13中產(chǎn)生液態(tài)金屬熱載體的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，驅(qū)使外罩16中液態(tài)金屬熱載體流動(dòng)。
[0024]本實(shí)施例傳質(zhì)裝置運(yùn)行過程如下:當(dāng)啟動(dòng)電加熱器5，在自然對(duì)流作用下，流過外殼1和電加熱器5之間氧化劑的液態(tài)金屬熱載體經(jīng)反應(yīng)后開始流出，周圍的液態(tài)金屬熱載體隨即從進(jìn)口 8進(jìn)入流反應(yīng)室13并自底部向上逐層流經(jīng)固態(tài)顆粒氧化劑6;固態(tài)顆粒氧化劑6與液態(tài)金屬氧化劑反應(yīng)后，發(fā)生溶解并將氧轉(zhuǎn)移至液態(tài)金屬熱載體上；富氧液態(tài)金屬熱載體經(jīng)出口7離開傳質(zhì)裝置，并與熱載體主液流混合。該裝置的產(chǎn)能值，即單位時(shí)間內(nèi)裝置的產(chǎn)氧量，可通過改變電加熱器的功率大小來調(diào)節(jié)。實(shí)際運(yùn)行過程中，顆粒氧化劑儲(chǔ)存室15內(nèi)幾乎沒有液態(tài)金屬熱載體外流。在運(yùn)行過程中，首先，位于外殼1和電加熱器5之間，液態(tài)金屬熱載體外流處的固態(tài)顆粒氧還原劑開始消耗，此外，由于這層氧化劑處于高溫條件，更加速了自身的分解。由于固態(tài)顆粒氧化劑(氧化鉛)密度小于液態(tài)金屬熱載體，當(dāng)上述層氧化劑耗盡，顆粒氧化劑儲(chǔ)存室15內(nèi)的氧化劑上浮，補(bǔ)充入流反應(yīng)室13內(nèi)形成的空間。
[0025]本實(shí)施例傳質(zhì)裝置的設(shè)計(jì)特征和使用材料如下:
[0026]外殼1:內(nèi)徑一64mm，高度一1500mm，進(jìn)口及排污口尺寸一2mm，出口尺寸一10mm，材質(zhì)一不銹鋼管12H 18N ΙΟΤο
[0027]限制性多孔格柵4:狹縫寬度一2mm，材質(zhì)一不銹鋼管12H 18N 10T。
[0028]電加熱器5:類型一桿式電加熱器，總功率容量7kW，加熱體高度一820mm，加熱器外罩直徑一 25mm，加熱元件一鎳鉻合金線(H20N80)直徑1.6mm。
[0029]固態(tài)顆粒氧化劑6:顆粒狀填料，顆粒直徑8-9mm，材料一化學(xué)純氧化鉛(PbO)，TU6-09-5382-88。
[0030]含鉛液態(tài)金屬熱載體:Pb-Bi合金，溫度一340°C。
[0031]產(chǎn)氧量(進(jìn)口溫度340。0:?lg[0]/h。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于包括:外殼、位于所述外殼內(nèi)填充氧化劑的流反應(yīng)室、位于所述流反應(yīng)室內(nèi)的可調(diào)節(jié)式加熱系統(tǒng)、可氧化物質(zhì)進(jìn)出口系統(tǒng)，所述外殼還包含氧化劑儲(chǔ)存室。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述可調(diào)節(jié)式加熱系統(tǒng)選自桿式電加熱器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述桿式電加熱器的加熱元件選自高電阻值的鎳絡(luò)合金或鐵絡(luò)招合金。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述氧化劑儲(chǔ)存室由所述外殼下部的底壁和四周壁構(gòu)成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述氧化劑儲(chǔ)存室室壁上部與所述流反應(yīng)室相鄰處設(shè)有若干開口。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述氧化劑儲(chǔ)存室室壁下部設(shè)有若干開口。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述氧化劑儲(chǔ)存室位于所述流反應(yīng)室下方。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述氧化劑儲(chǔ)存室位于所述桿式電加熱器下端的下方。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:在初始狀態(tài)，所述氧化劑儲(chǔ)存室內(nèi)填充滿氧化劑。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述流反應(yīng)室由所述外殼中部構(gòu)成，其下端為所述氧化劑儲(chǔ)存室頂部，其上端為限制性格柵。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述限制性格柵內(nèi)設(shè)有若干開口。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述可氧化物質(zhì)進(jìn)口系統(tǒng)由所述氧化劑儲(chǔ)存室室壁上部形成。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述可氧化物質(zhì)出口系統(tǒng)由設(shè)于所述流反應(yīng)室上端的限制性格柵和設(shè)于所述外殼壁上的若干開口組成。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述可氧化物質(zhì)出口系統(tǒng)位于所述流反應(yīng)室上方。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述氧化劑為固相。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述氧化劑為分散的顆粒狀。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述氧化劑選自固態(tài)顆粒狀氧化鉛。18.根據(jù)權(quán)利要求5、6或11任一項(xiàng)所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:所述開口均為狹縫組合形式，其寬度小于所述氧化劑顆粒寬度。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效能循環(huán)式傳質(zhì)裝置，其特征在于:該裝置水平放置于可氧化物質(zhì)儲(chǔ)蓄池內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于能源機(jī)械工程領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于包含液態(tài)金屬熱載體電力設(shè)備的傳質(zhì)裝置。本發(fā)明裝置包括：外殼、位于外殼內(nèi)填充氧化劑的流反應(yīng)室、位于所述流反應(yīng)室內(nèi)的可調(diào)節(jié)式加熱系統(tǒng)、外殼內(nèi)還包含氧化劑儲(chǔ)存室，所述氧化劑儲(chǔ)存室位于流反應(yīng)室下方，為帶底部的杯狀體，所述杯狀體與所述流反應(yīng)室相連。本發(fā)明設(shè)計(jì)可顯著延長反應(yīng)和運(yùn)行時(shí)間。
【IPC分類】B01F1/00, B01J8/00
【公開號(hào)】CN105492114
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480047594
【發(fā)明人】馬丁諾夫·裴特·尼基弗若維奇, 艾斯克哈杜林·拉多米爾·莎米利維奇, 司馬科夫·安德烈·艾利克斯維奇, 里歌奇·艾利克薩德·尤瑞維奇
【申請(qǐng)人】阿科姆工程合資(控股)公司
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2014年4月18日
【公告號(hào)】CA2921667A1, US20160207019, WO2015030625A1