RU2201284C2

RU2201284C2 - Horizontal reactor with movable layer (versions)

Info

Publication number: RU2201284C2
Application number: RU99119066/12A
Authority: RU
Inventors: Кристиан РОЙ (CA); Кристиан РОЙ; Дэниел БЛЭНЧЕТТ (CA); Дэниел БЛЭНЧЕТТ; КОМИА Бруно ДЕ (CA); КОМИА Бруно ДЕ
Original assignee: Эковак Пайросайклинг Текнолоджиз Инк.
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2003-03-27
Also published as: CU22910A3; ATE227764T1; NZ337245A; DE69809390D1; KR20000070714A; AU732934B2; AU5875898A; JP2002514249A

Abstract

FIELD: thermal treatment of materials in form of particles, pyrolysis for example. SUBSTANCE: proposed reactor has housing with inlet and outlet units for loading and unloading materials, at least one tray located horizontally inside housing between inlet and outlet units; it has supporting surface for layer of material; device is also provided with hating units and conveyer system which includes many horizontally spaced scraping members running through supporting surface transversely relative to preset direction. Each of them has many paced pins ensuring sliding contact with supporting surface and units for motion of scraping members which is necessary for motion of material in form of particles. Pins of one scraping member are shifted relative to pins of another scraping member and are spaced relative to one another, thus ensuring transversal scraping over entire supporting surface of tray at continuous mixing of material during its motion and opening fresh surfaces for heating and enhancing heat transfer in layer. EFFECT: enhanced efficiency. 21 cl, 7 dwg

Description

Область изобретения
Изобретение касается усовершенствований в области пиролиза. Более конкретно, изобретение относится к усовершенствованному горизонтальному реактору с подвижным слоем для пиролиза материала в виде частиц.Field of Invention
The invention relates to improvements in the field of pyrolysis. More specifically, the invention relates to an improved horizontal moving bed reactor for the pyrolysis of particulate material.

Уровень техники
Пиролиз стал одним из решений проблем защиты окружающей среды, возникающих с накоплением во всем мире на протяжении поколений старых покрышек и остатков автомобилей. В патенте США 4740270 предлагается обрабатывать старые покрышки посредством вакуумного пиролиза. Использованные резиновые покрышки в виде кусков разлагаются под вакуумом при температуре около 360-415^oС в полезные продукты, такие как сажа, углеводородные масла и газ. В патенте США 5451297 также предлагается обрабатывать автомобильные остатки посредством вакуумного пиролиза с целью получения коммерчески ценных продуктов. В любом случае, пиролиз осуществляется в многоподдонном реакторе, имеющем множество разнесенных нагреваемых поддонов, расположенных один над другим и в каждый из которых подается слой обрезков или кусков, загружаемых в самый верхний поддон реактора. Слой материала в виде частиц транспортируется от верхнего поддона к нижнему посредством скребков, которые медленно продвигают материал в виде частиц по каждому поддону по направлению к разгрузочному отверстию в поддоне так, чтобы материал падал на нижний поддон. Поддоны нагревают до температур, обеспечивающих вертикальный температурный градиент между самым верхним и самым нижним поддонами, причем самый нижний поддон нагревается при более высокой температуре, чем самый верхний.State of the art
Pyrolysis has become one of the solutions to environmental problems arising with the accumulation throughout the world over generations of old tires and car debris. US 4,740,270 proposes to process old tires by vacuum pyrolysis. Used rubber tires in the form of pieces decompose under vacuum at a temperature of about 360-415 ^o With in useful products such as carbon black, hydrocarbon oils and gas. US Pat. No. 5,451,297 also proposes to process automotive residues by vacuum pyrolysis to produce commercially valuable products. In any case, pyrolysis is carried out in a multi-pallet reactor having a plurality of spaced heated trays located one above the other and into each of which a layer of scraps or pieces loaded into the uppermost reactor tray is fed. A layer of particulate material is transported from the upper pallet to the lower by means of scrapers that slowly advance the particulate material on each pallet towards the discharge opening in the pallet so that the material falls onto the lower pallet. The pallets are heated to a temperature that provides a vertical temperature gradient between the uppermost and lowest pallets, with the lowest pallets being heated at a higher temperature than the highest pallets.

Было отмечено, что слой материала при контакте с каждым нагреваемым поддоном препятствует эффективному теплопереносу от нагреваемого поддона к центру слоя. Когда материал в виде частиц, подвергаемый пиролизу, является материалом на основе углерода, таким как резиновая покрышка, частицы резины при контакте с нагреваемым поддоном начинают покрываться слоем угольного материала, и такой угольный слой действует как изолятор тепла и еще больше препятствует теплопереносу. Те же самые проблемы возникают, когда материал подвергается воздействию теплового излучения сверху. It was noted that a layer of material in contact with each heated tray prevents efficient heat transfer from the heated tray to the center of the layer. When the particulate material to be pyrolyzed is a carbon based material such as a rubber tire, the rubber particles in contact with the heated tray begin to become coated with a layer of carbon material, and such a carbon layer acts as a heat insulator and further inhibits heat transfer. The same problems arise when the material is exposed to thermal radiation from above.

Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеупомянутых недостатков и улучшение теплопереноса в горизонтальном реакторе с подвижным слоем.SUMMARY OF THE INVENTION
An object of the present invention is to eliminate the aforementioned drawbacks and improve heat transfer in a horizontal moving bed reactor.

Согласно настоящему изобретению предложен горизонтальный реактор с подвижным слоем для тепловой обработки материала в виде частиц, содержащий корпус, который имеет входные средства для приема материала в виде частиц, подлежащего тепловой обработке, и выходные средства для выгрузки термообработанного материала, по меньшей мере один поддон, расположенный горизонтально внутри корпуса между входными и выходными средствами и имеющий опорную поверхность для поддержания слоя материала в виде частиц, нагревательные средства для нагревания слоя материала в виде частиц на опорной поверхности и конвейерную систему для перемещения слоя материала в виде частиц, при нагревании, в заданном направлении на опорной поверхности. Конвейерная система содержит множество горизонтально разнесенных скребковых элементов, проходящих через опорную поверхность поперечно заданному направлению, причем каждый из них имеет множество разнесенных пальцев, выполненных с возможностью скользящего контакта с опорной поверхностью. Скребковые элементы перемещаются для обеспечения передвижения материала в виде частиц посредством пальцев в заданном направлении. Пальцы любого из скребковых элементов смещены от пальцев любого другого из скребковых элементов и разнесены друг от друга так, что эти пальцы скребут поперек по существу всей опорной поверхности поддона и постоянно перемешивают материал в виде частиц при равномерном и полном его передвижении, при этом постоянно открывая свежие поверхности материала в виде частиц для нагревания и улучшения теплопереноса в слое. The present invention provides a horizontal moving bed reactor for heat treatment of particulate material, comprising a housing that has input means for receiving particulate material to be heat treated, and output means for discharging the heat treated material, at least one tray located horizontally inside the housing between the input and output means and having a supporting surface for maintaining a layer of material in the form of particles, heating means for heating a layer of material in the form of particles on a supporting surface; and a conveyor system for moving a layer of material in the form of particles, when heated, in a predetermined direction on a supporting surface. The conveyor system comprises a plurality of horizontally spaced scraper elements passing through the abutment surface transversely to a predetermined direction, each of which has a plurality of spaced apart fingers arranged for sliding contact with the abutment surface. Scraper elements are moved to ensure the movement of the material in the form of particles by means of fingers in a given direction. The fingers of any of the scraper elements are offset from the fingers of any other of the scraper elements and spaced from each other so that these fingers scrape across essentially the entire supporting surface of the pallet and constantly mix the material in the form of particles during its uniform and complete movement, while constantly opening fresh the surface of the material in the form of particles to heat and improve heat transfer in the layer.

Было обнаружено, что при использовании множества скребковых элементов, как определено выше, для перемещения слоя материала в виде частиц при нагревании на опорной поверхности, материал в виде частиц постоянно перемешивается при перемещении так, что свежие поверхности материала в виде частиц постоянно открываются для нагревания. Постоянное перемешивание материала в виде частиц также обеспечивает более высокий теплоперенос между частицами в слое. Таким образом, улучшается теплоперенос в слое материала в виде частиц. Выполнение пальцев в скользящем контакте с опорной поверхностью обеспечивает перемешивание слоя материала в виде частиц при контакте с поддоном. It has been found that when using a plurality of scraper elements, as defined above, to move a layer of particulate material when heated on a supporting surface, the particulate material is constantly mixed when moving so that fresh surfaces of the particulate material are constantly opened for heating. Constant mixing of the material in the form of particles also provides higher heat transfer between particles in the layer. In this way, heat transfer in the particulate material layer is improved. The implementation of the fingers in sliding contact with the supporting surface provides mixing of the material layer in the form of particles in contact with the pallet.

Выражение "материал в виде частиц" используется здесь для обозначения твердого материала во фрагментарном виде. Таким образом, такое выражение охватывает не только частицы, но также гранулы, куски и обрезки. The expression "particulate material" is used herein to denote a solid material in fragmented form. Thus, this expression encompasses not only particles, but also granules, pieces and clippings.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один поддон выполнен в форме желоба с открытым концом, имеющего расширенное U-образное поперечное сечение и содержащего нижнюю стенку и пару противоположных боковых стенок, проходящих вверх от нижней стенки, причем нижняя стенка имеет верхнюю поверхность, образующую вышеупомянутую опорную поверхность. Предпочтительно имеется два таких желоба, расположенных один над другим, причем имеются разгрузочные средства для выгрузки материала в виде частиц из верхнего желоба в нижний желоб. According to a preferred embodiment of the invention, at least one pallet is made in the form of an open end gutter having an expanded U-shaped cross section and comprising a lower wall and a pair of opposite side walls extending upward from the lower wall, the lower wall having an upper surface forming the aforementioned supporting surface. Preferably, there are two such troughs arranged one above the other, and there are discharge means for discharging particulate material from the upper trough into the lower trough.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения конвейерная система обеспечивает перемещение слоя материала в виде частиц по нижней стенке верхнего желоба в одном направлении и перемещение слоя материала в виде частиц по нижней стенке нижнего желоба в противоположном направлении. Предпочтительно средства для перемещения скребковых элементов содержат пару бесконечных цепей, каждая из которых имеет верхний прямой путь и нижний прямой путь и расположена так, что верхний прямой путь одной цепи проходит над одной боковой стенкой верхнего желоба и смежно ей, а нижний прямой путь этой цепи проходит над одной боковой стенкой нижнего желоба и смежно ей, при этом верхний прямой путь другой цепи продолжается над другой боковой стенкой верхнего желоба и смежно ей, а нижний прямой путь другой цепи продолжается над другой боковой стенкой нижнего желоба и смежно ей, и привод для приведения в движение цепей. В таком выполнении каждый скребковый элемент предпочтительно содержит удлиненный пальцевой элемент, прикрепленный на его концах к цепям, причем пальцы проходят наружу от противоположных сторон пальцевого элемента так, что пальцы на одной из сторон пальцевого элемента контактируют с нижней стенкой одного из желобов, когда скребковый элемент перемещается по одному желобу, а штыри на другой из сторон пальцевого элемента контактируют с нижней стенкой другого желоба, когда скребковый элемент перемещается по другому желобу. According to another preferred embodiment of the invention, the conveyor system allows the particle layer of material to move along the lower wall of the upper trough in one direction and the particle layer of material to move along the lower wall of the lower trough in the opposite direction. Preferably, the means for moving the scraper elements comprise a pair of endless chains, each of which has an upper straight path and a lower direct path and is located so that the upper direct path of one chain passes over and adjacent to one side wall of the upper trough, and the lower direct path of this chain passes above and adjacent to one side wall of the lower trough, while the upper straight path of the other chain extends over and adjacent to the other side wall of the upper trough, and the lower straight path of the other chain extends above the other side second trough bottom wall and adjacent to it, and an actuator for driving the chains. In such an embodiment, each scraper element preferably comprises an elongated finger element attached at its ends to the chains, the fingers extending outward from the opposite sides of the finger element so that the fingers on one side of the finger element contact the bottom wall of one of the grooves when the scraper element moves one groove, and the pins on the other side of the finger element are in contact with the bottom wall of the other groove when the scraper element moves along the other groove.

В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения каждый палец проходит с возможностью скольжения через соответствующее отверстие, образованное в пальцевом элементе каждого скребкового элемента для перемещения по продольной оси пальца так, чтобы палец выступал от противоположных сторон пальцевого элемента. Каждый палец снабжен стопорным средством, удерживающим палец на пальцевом элементе каждого скребкового элемента, в то же время обеспечивая ограниченное продольное перемещение пальца. Таким образом, когда каждый скребковый элемент перемещается с помощью цепей от одного желоба к другому желобу, пальцы скребкового элемента переворачиваются и опускаются для контакта с нижней стенкой другого желоба. In a particularly preferred embodiment, each finger slides through a corresponding hole formed in the finger element of each scraper element to move along the longitudinal axis of the finger so that the finger protrudes from opposite sides of the finger element. Each finger is provided with a locking means holding the finger on the finger element of each scraper element, while at the same time providing limited longitudinal movement of the finger. Thus, when each scraper element is moved by chains from one trough to another trough, the fingers of the scraper element are turned over and lowered to contact the bottom wall of the other trough.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления изобретения нагревательные средства обеспечивают нагревание нижней стенки каждого желоба так, что тепло переносится от нагретой нижней стенки к слою материала в виде частиц, находящегося на ней. Такие нагревательные средства предпочтительно содержат первый ряд трубчатых элементов, проходящих под нижней стенкой нижнего желоба и контактирующих с ним, второй ряд трубчатых элементов, проходящих под нижней стенкой верхнего желоба и контактирующих с ним, трубопроводы, соединяющие первый и второй ряды трубчатых элементов, а также средства для циркуляции нагретой текучей среды по трубчатым элементам первого и второго ряда. According to another preferred embodiment of the invention, the heating means provide heating of the lower wall of each trough so that heat is transferred from the heated lower wall to the layer of material in the form of particles on it. Such heating means preferably comprise a first row of tubular elements extending under and in contact with the lower wall of the lower trough, second row of tubular elements extending under and in contact with the lower wall of the upper trough, pipelines connecting the first and second rows of tubular elements, and means for circulating the heated fluid through the tubular elements of the first and second row.

Горизонтальный реактор с подвижным слоем согласно изобретению может использоваться не только для пиролиза материала в виде частиц, но также для сушки и перемешивания материала в виде частиц и для проведения различных реакций, требующих подвода тепла. The horizontal moving bed reactor according to the invention can be used not only for the pyrolysis of particulate material, but also for drying and mixing the particulate material and for carrying out various reactions that require heat.

Описание чертежей
Далее признаки и преимущества изобретения будут более понятными из последующего описания предпочтительного варианта осуществления изобретения, приведенного в качестве примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 - вертикальное продольное сечение горизонтального реактора с подвижным слоем согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения;
фиг.2 - горизонтальное продольное сечение вдоль линии 2-2 на фиг.1;
фиг.3 - поперечное сечение вдоль линии 3-3 на фиг.1;
фиг. 4 - фрагментарный вид в сечении конвейерной системы, используемой в реакторе, показанном на фиг.1;
фиг.5 - фрагментарный вид сверху конвейерной системы;
фиг.6 - сечение вдоль линии 6-6 на фиг.5;
фиг. 7 - фрагментарный вид в сечении скребкового элемента, показывающий один его палец.Description of drawings
Further, the features and advantages of the invention will be more apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention, given as an example and with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a vertical longitudinal section of a horizontal moving bed reactor according to a preferred embodiment of the invention;
figure 2 is a horizontal longitudinal section along the line 2-2 in figure 1;
figure 3 is a cross section along line 3-3 in figure 1;
FIG. 4 is a fragmentary sectional view of a conveyor system used in the reactor of FIG. 1;
5 is a fragmentary top view of the conveyor system;
6 is a section along the line 6-6 in figure 5;
FIG. 7 is a fragmentary sectional view of a scraper element, showing one finger thereof.

Вариант выполнения изобретения
На фиг.1, 2 и 3 изображен горизонтальный реактор с подвижным слоем, который в целом обозначен позицией 10, для тепловой обработки материала в виде частиц. Реактор содержит удлиненный корпус 12 с открытыми концами, имеющий цилиндрическую стенку 14 круглого сечения с периферическими фланцами 16, входное отверстие 18 для приема материала в виде частиц, подлежащего тепловой обработке, первое разгрузочное отверстие 20 для выгрузки термообработанного материала и второе разгрузочное отверстие 22 для отвода газообразных продуктов, образованных в процессе тепловой обработки. Разгрузочное отверстие 22 соединено с вакуумным насосом через ряд конденсирующих блоков, когда материал в виде частиц подвергается вакуумному пиролизу в реакторе. Концы корпуса 12 закрыты съемными крышками 24, которые прикреплены с возможностью съема к фланцам 16 посредством болтов и гаек.An embodiment of the invention
Figures 1, 2 and 3 show a horizontal reactor with a moving bed, which is generally indicated at 10, for the heat treatment of particulate material. The reactor comprises an elongated open-ended housing 12 having a cylindrical wall 14 of circular cross section with peripheral flanges 16, an inlet 18 for receiving particulate material to be heat treated, a first discharge opening 20 for discharging the heat-treated material and a second discharge opening 22 for discharging gaseous products formed during heat treatment. The discharge opening 22 is connected to a vacuum pump through a series of condensing units when the particulate material is subjected to vacuum pyrolysis in a reactor. The ends of the housing 12 are closed by removable covers 24, which are removably attached to the flanges 16 by means of bolts and nuts.

Два опорных узла 26 выполнены для поддержания корпуса 12. Каждый опорный узел 26 содержит основание 28 с двумя опорами 30, пару опорных плит 32 и полукруглый поддерживающий элемент 34, на который опирается корпус 12, как лучше всего видно на фиг.3. Поддерживающий элемент 34 приварен к основанию 28. Как показано на фиг.3, на противоположных сторонах корпуса 12 над каждым опорным узлом 26 выполнена пара подъемных устройств 36 для того, чтобы обеспечить подъем корпуса 12 для перемещения реактора 10. Каждое подъемное устройство 36 содержит плиту 38 в форме выступа, приваренную к дугообразному элементу 40, который, в свою очередь, приварен к стенке 14 корпуса 12, причем плита 38 снабжена ушком 42 с отверстием для вхождения крюка подъемного крана в отверстие 44. Кроме того, каждое подъемное устройство содержит опорную плиту 46, приваренную к плите 38 и подпирающую соответствующую плиту 32 опорного узла 26. Плиты 46 одной пары подъемных устройств 36 прикреплены с возможностью съема к плитам 32 нижележащего опорного узла 26 посредством затянутых болтов и гаек, тогда как плиты 46 другой пары подъемных устройств 36 и плиты 32 свободно прикреплены одна к другой посредством незатянутых болтов и гаек, причем болты проходят через щели, выполненные в плитах 32, 46, таким образом обеспечивая перемещение плит 46 другой пары подъемных устройств 36 по плитам 32 в процессе термического расширения стенки 14. Two support nodes 26 are made to support the housing 12. Each support node 26 comprises a base 28 with two supports 30, a pair of support plates 32 and a semicircular support element 34 on which the housing 12 rests, as best seen in FIG. 3. The support member 34 is welded to the base 28. As shown in FIG. 3, a pair of lifting devices 36 are provided on opposite sides of the housing 12 above each support assembly 26 to allow the housing 12 to be moved to move the reactor 10. Each lifting device 36 comprises a plate 38 in the form of a protrusion welded to an arcuate element 40, which, in turn, is welded to the wall 14 of the housing 12, and the plate 38 is equipped with an eyelet 42 with an opening for the hook of the crane to enter the hole 44. In addition, each lifting device contains the base plate 46 is welded to the plate 38 and supports the corresponding plate 32 of the support unit 26. The plates 46 of one pair of lifting devices 36 are removably attached to the plates 32 of the underlying supporting unit 26 by tightened bolts and nuts, while the plates 46 of the other pair of lifting devices 36 and slabs 32 are loosely attached to one another by loose bolts and nuts, bolts passing through slots made in slabs 32, 46, thereby allowing slabs 46 of another pair of lifting devices 36 to be slid over slabs 32 into the process thermal expansion of the wall 14.

Реактор 10 содержит два желоба 48а, 48b с открытыми концами, расположенных один над другим и определяющих каждый поддон для поддержания слоя 50 материала в виде частиц (показан пунктиром на фиг.3), нагревательную систему 52 для нагревания слоя материала в виде частиц в каждом желобе и конвейерную систему 54 для перемещения каждого слоя по соответствующему желобу. Входное отверстие 18 расположено по отношению к верхнему желобу 48b так, что материал в виде частиц, загружаемый через отверстие подачи 56, падает в верхний желоб 48b, смежный с ним одним концом. Каждый желоб 48а, 48b имеет расширяющееся U-образное поперечное сечение и содержит нижнюю стенку 58 и пару противоположных боковых стенок 60, 60', проходящих вверх от нижней стенки 58, причем верхняя поверхность 62 нижней стенки 58 образует поверхность для поддержания слоя 50 материала в виде частиц. Верхний желоб 48b поддерживается над нижним желобом 48а посредством множества разнесенных, проходящих вверх боковых стоек 64, приваренных к боковым стенкам 60, 60' нижнего 48а и верхнего 48b желобов, причем боковые стойки 64 приварены нижними концами к рамному элементу 66 L-образного поперечного сечения, который образует прямоугольную рамку и опирается на внутреннюю поверхность 68 цилиндрической стенки 14. Множество разнесенных поперечных балочных элементов 70 расположено между противоположными сторонами рамного элемента 66. Как показано на фиг. 4, отверстие 72 образовано в нижней стенке 58 верхнего желоба 48b для выгрузки из него материала в виде частиц в нижний желоб 48а на одном его конце. Отверстие 74 также образовано в нижней стенке 58 нижнего желоба 48а на другом его конце для выгрузки материала в виде частиц из нижнего желоба 48а в разгрузочное отверстие 76 (показано на фиг.1), образованное в цилиндрической стенке 14. The reactor 10 comprises two open end launches 48a, 48b, one above the other, defining each pan to support the particulate material layer 50 (shown by a dotted line in FIG. 3), a heating system 52 for heating the particulate material layer in each launder and a conveyor system 54 for moving each layer along the corresponding trough. The inlet 18 is positioned relative to the upper trough 48b so that particulate material loaded through the feed hole 56 falls into the upper trough 48b adjacent to one end thereof. Each trough 48a, 48b has an expanding U-shaped cross section and comprises a bottom wall 58 and a pair of opposing side walls 60, 60 ′ extending upward from the lower wall 58, the upper surface 62 of the lower wall 58 forming a surface for supporting the material layer 50 in the form particles. The upper groove 48b is supported above the lower groove 48a by a plurality of spaced upwardly extending side posts 64 welded to the side walls 60, 60 'of the lower 48a and upper 48b grooves, the side posts 64 being welded at their lower ends to the frame member 66 of the L-shaped cross section, which forms a rectangular frame and rests on the inner surface 68 of the cylindrical wall 14. A plurality of spaced transverse beam members 70 are located between opposite sides of the frame member 66. As shown in FIG. 4, an opening 72 is formed in the lower wall 58 of the upper trough 48b for discharging particulate material from it into the lower trough 48a at one end thereof. A hole 74 is also formed in the lower wall 58 of the lower groove 48a at its other end to discharge particulate material from the lower groove 48a into the discharge opening 76 (shown in FIG. 1) formed in the cylindrical wall 14.

Нагревательная система 52 содержит первый ряд разнесенных параллельных трубчатых элементов 78а, проходящих под нижней стенкой 58 нижнего желоба 48а и контактирующих с ним, и второй ряд разнесенных параллельных трубчатых элементов 78b, проходящих под нижней стенкой 58 верхнего желоба 48b и контактирующих с ним, как лучше всего видно на фиг.3. Концы трубчатых элементов 78а соединены с входным 80 и выходным 82 коллекторами, тогда как концы трубчатых элементов 78b соединены с входным 84 и выходным 86 коллекторами. Трубопровод 88 соединяет выходной коллектор 82 и входной коллектор 84. Входной 90 и выходной 92 трубопроводы соединены с входным коллектором 80 и выходным коллектором 86, соответственно, для циркуляции нагретой среды по трубчатым элементам 78а и 78b так, чтобы нагревать нижнюю стенку 58 каждого из желобов 48 a, 48b и при этом переносить тепло от нагретой нижней стенки к слою 50 материала в виде частиц на ней. Непосредственный контакт материала в виде частиц с нагревающей поверхностью 52 обеспечивает значительный теплоперенос посредством как теплопроводности, так и излучения, при этом, значительно увеличивая коэффициент контактного теплопереноса на нагревающей поверхности, который может достигать 200-1000 Вт/м²•^oC в зависимости от размера частиц материала. Трубчатые элементы 78а, 78b удерживаются в контакте с нижней стенкой 58 желобов 48а, 48b посредством множества разнесенных поперечных удерживающих элементов 94, имеющих расширенную U-образную форму. Как показано на фиг.3, каждый удерживающий элемент 94 имеет ответвленный участок 96, удерживающий трубчатые элементы в контакте с нижней стенкой 58, и пару участков стоек 98 и 98', прикрепленных к боковым сторонам 60 и 60', соответственно, желобов 48а, 48b. Таким образом, когда нагретая среда циркулирует по трубчатым элементам 78b, она обеспечивает тепловое излучение cверху для нагревания слоя 50 материала в виде частиц в нижнем желобе 48а.The heating system 52 comprises a first row of spaced parallel tubular elements 78a extending under and in contact with a lower wall 58 of the lower groove 48a, and a second row of spaced parallel tubular elements 78a extending under and in contact with a lower wall 58 of the upper groove 48b, as best seen in figure 3. The ends of the tubular elements 78a are connected to the inlet 80 and the outlet 82 collectors, while the ends of the tubular elements 78b are connected to the inlet 84 and the outlet 86 collectors. A pipe 88 connects the output manifold 82 and the input manifold 84. The input 90 and the output 92 are connected to the input manifold 80 and the output manifold 86, respectively, for circulating the heated medium through the tubular elements 78a and 78b so as to heat the bottom wall 58 of each of the gutters 48 a, 48b and at the same time transfer heat from the heated lower wall to the layer 50 of material in the form of particles on it. The direct contact of the particulate material with the heating surface 52 provides significant heat transfer through both heat conduction and radiation, while significantly increasing the contact heat transfer coefficient on the heating surface, which can reach 200-1000 W / m ² • ^o C depending on the size particles of material. The tubular elements 78a, 78b are held in contact with the bottom wall 58 of the grooves 48a, 48b by a plurality of spaced apart transverse retaining elements 94 having an expanded U-shape. As shown in FIG. 3, each holding member 94 has a branch portion 96 holding the tubular members in contact with the bottom wall 58, and a pair of sections of struts 98 and 98 ′ attached to the sides 60 and 60 ′ of the gutters 48a, 48b, respectively . Thus, when the heated medium circulates through the tubular elements 78b, it provides thermal radiation from above to heat the particulate material layer 50 in the lower groove 48a.

Как показано на фиг.2, 3 и 4, конвейерная система 54 содержит множество горизонтально разнесенных скребковых элементов 100, проходящих сбоку поперечной нижней стенки 58 каждого желоба 48а и 48b и прикрепленных к паре бесконечных цепей 102, 102', находящихся в зацепляемом взаимодействии со звездочками 104, 106 и 104', 106', соответственно. Звездочки 104 и 104' установлены на приводном валу 108, соединенном с двигателем 110. Звездочки 106 и 106' установлены на приводимом валу 112. Приводной вал 108 поддерживается парой противоположных концевых плит 114 и 114', которые присоединены с возможностью съема к боковым стенкам 60 и 60', соответственно, желобов 48а, 48b, а также к рамному элементу 66; плита 114 показана на фиг.1. Аналогично, приводимый вал 112 поддерживается парой противоположных концевых плит 116 и 116', которые съемно присоединены к боковым стенкам 60 и 60', соответственно, желобов 48а, 48b, а также к рамному элементу 66; плита 116 показана на фиг. 1. Натягивающие цепь приспособления 118 и 118' выполнены для регулирования натяжения цепей 102 и 102'. Рельсы 120 и 120', проходящие вдоль верхних краев боковых стенок 60 и 60', соответственно, желобов 48а, 48b, поддерживают цепи 102 и 102' вдоль их нижнего и верхнего прямых путей. Множество направляющих элементов 122, приваренных к рельсам 120, 120', направляет и поддерживает цепи 102 и 102' на рельсах 120, 120', соответственно, как лучше видно на фиг.5. На фиг.4 показана конвейерная система 54, выполненная для перемещения слоя материала в виде частиц по верхнему желобу 48b слева направо и для перемещения слоя материала в виде частиц по нижнему желобу 48а справа налево. As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the conveyor system 54 comprises a plurality of horizontally spaced scraper elements 100 extending to the side of the transverse lower wall 58 of each groove 48a and 48b and attached to a pair of endless chains 102, 102 ′ in meshing engagement with the sprockets 104, 106 and 104 ', 106', respectively. Sprockets 104 and 104 'are mounted on a drive shaft 108 connected to the motor 110. Sprockets 106 and 106' are mounted on a drive shaft 112. The drive shaft 108 is supported by a pair of opposed end plates 114 and 114 ', which are removably connected to the side walls 60 and 60 ', respectively, of the grooves 48a, 48b, as well as to the frame element 66; plate 114 is shown in FIG. Similarly, the driven shaft 112 is supported by a pair of opposed end plates 116 and 116 ', which are removably connected to the side walls 60 and 60', respectively, of the grooves 48a, 48b, as well as to the frame element 66; plate 116 is shown in FIG. 1. The chain tensioners 118 and 118 ′ are designed to control the tension of the chains 102 and 102 ′. Rails 120 and 120 'extending along the upper edges of the side walls 60 and 60', respectively, of the grooves 48a, 48b, support chains 102 and 102 'along their lower and upper straight paths. A plurality of guide members 122 welded to the rails 120, 120 ′ guide and support the chains 102 and 102 ′ on the rails 120, 120 ′, respectively, as best seen in FIG. FIG. 4 shows a conveyor system 54 configured to move the particulate material layer along the upper groove 48b from left to right and to move the particulate material layer along the lower groove 48a from right to left.

Каждый скребковый элемент 100 содержит поперечный стержень 102, прикрепленный своими концами к цепям 102, 102', и множество разнесенных удлиненных пальцев 126 круглого поперечного сечения, установленных на стержне. Как показано на фиг.5 и 6, стержень 124 прикреплен к цепям 102, 102' с помощью пары L-образных скоб 128, каждая из которых имеет ветви 130, 132 с отверстиями. Стержень 124 прикреплен с возможностью съема к стойке 130 болтами 134 и приваренными гайками 136. Стойка 132 замещает одно из звеньев 138 цепи, соединяющих ролики 140 цепи и прикреплена к штифту 142 цепи. Каждый палец 126 проходит с возможностью скольжения через соответствующее отверстие 144, образованное в стержне 124 для перемещения по продольной оси пальца так, чтобы палец 126 выступал от противоположных сторон стержня 124. Каждый палец 126 снабжен двумя стопорными элементами 146, расположенными на обеих сторонах стержня 124 для удержания пальцев на стержне, в то же время обеспечивая ограниченное продольное перемещение пальца. Таким образом, когда каждый скребковый элемент 100 перемещается цепями 102, 102' от одного из желобов 48а, 48b к другому желобу, штыри 126 скребкового элемента 100 переворачиваются и опускаются для контакта с нижней стенкой 58 другого желоба. Соответственно, пальцы 126 с одной стороны стержня 124 контактируют с нижней стенкой 58 нижнего желоба 48а, когда скребковый элемент 100 перемещается по желобу 48а, а пальцы 126 с другой стороны стержня 124 контактируют с нижней стенкой 58 верхнего желоба 48b, когда скребковый элемент перемещается по желобу 48b. Как показано на фиг.2 и 5, пальцы 126 любого из скребковых элементов 100 смещены от пальцев 126 любого другого из скребковых элементов 100 и разнесены друг от друга так, что эти пальцы 126 скребут поперек, по существу, всей верхней поверхности 62 нижней стенки 58 каждого желоба 48a, 48b и постоянно перемешивают материал в виде частиц при его передвижении. В результате свежие поверхности материала в виде частиц постоянно открываются для нагревания так, что улучшается теплоперенос от нагреваемой нижней стенки 58 к слою 50 материала в виде частиц на ней. Each scraper element 100 comprises a transverse rod 102 attached at its ends to the chains 102, 102 ', and a plurality of spaced apart elongated fingers 126 of circular cross section mounted on the rod. As shown in FIGS. 5 and 6, the rod 124 is attached to the chains 102, 102 ′ by a pair of L-shaped brackets 128, each of which has branches 130, 132 with holes. The rod 124 is removably attached to the strut 130 by bolts 134 and welded nuts 136. The strut 132 replaces one of the chain links 138 connecting the chain rollers 140 and is attached to the chain pin 142. Each finger 126 extends slidably through a corresponding hole 144 formed in the shaft 124 for moving along the longitudinal axis of the finger so that the finger 126 protrudes from opposite sides of the shaft 124. Each finger 126 is provided with two locking elements 146 located on both sides of the shaft 124 for holding the fingers on the shaft, while providing limited longitudinal movement of the finger. Thus, when each scraper element 100 is moved by chains 102, 102 ′ from one of the grooves 48a, 48b to the other groove, the pins 126 of the scraper element 100 are turned over and lowered to contact the bottom wall 58 of the other groove. Accordingly, the fingers 126 on one side of the rod 124 are in contact with the bottom wall 58 of the lower groove 48a when the scraper element 100 moves along the groove 48a, and the fingers 126 on the other side of the rod 124 are in contact with the lower wall 58 of the upper groove 48b when the scraper element moves in the groove 48b. As shown in FIGS. 2 and 5, the fingers 126 of any of the scraper elements 100 are offset from the fingers 126 of any other of the scraper elements 100 and spaced from each other so that these fingers 126 scratch across substantially the entire upper surface 62 of the lower wall 58 each trough 48a, 48b and constantly mix the particulate material as it moves. As a result, the fresh surfaces of the particulate material are constantly opened for heating so that heat transfer from the heated lower wall 58 to the layer 50 of particulate material on it is improved.

Как видно на фиг.1, нижний и верхний желоба 48а, 48b вместе с нагревательной системой 52 и конвейерной системой 54 образуют модульный узел 148, который может быть извлечен из корпуса 12 для обслуживания после отсоединения входного 90 и выходного 92 трубопроводов и приводного вала 108. Несколько узлов 148 также могут быть расположены один над другим внутри корпуса больших размеров. As can be seen in FIG. 1, the lower and upper troughs 48a, 48b together with the heating system 52 and the conveyor system 54 form a modular assembly 148 that can be removed from the housing 12 for service after disconnecting the input 90 and output 92 of the piping and drive shaft 108. Several nodes 148 can also be located one above the other inside a large housing.

Claims

1. A horizontal reactor with a movable layer for heat treatment of material in the form of particles, comprising a housing that has input means for receiving material in the form of particles to be heat treated, and output means for unloading the heat-treated material, at least one pan located horizontally inside the housing between the input and output means and having a supporting surface for maintaining a layer of material in the form of particles, heating means for heating a layer of material in the form of particles on a supporting part surfaces and a conveyor system for moving a layer of material in the form of particles when it is heated in a predetermined direction on a support surface, the conveyor system comprising a plurality of horizontally spaced scraper elements passing through the support surface transversely to a predetermined direction, each of which has a plurality of spaced fingers made with the possibility of sliding contact with the supporting surface, and means of moving the scraper elements for movement of material in the form of fingers particles in a given direction, and the fingers of any of the scraper elements are offset from the fingers of any other of the scraper elements and spaced from each other so that the fingers scrape across essentially the entire supporting surface of the pallet and constantly mix the material in the form of particles with its uniform and complete movement, while constantly opening up fresh surfaces of the material in the form of particles for heating and improving heat transfer in the layer.

2. The reactor according to claim 1, in which at least one pan is made in the form of an open end gutter having an expanded U-shaped cross section and comprising a lower wall and a pair of opposite side walls extending upward from the lower wall, the lower the wall has an upper surface forming a supporting surface.

3. The reactor according to claim 2, which has two troughs, which are located one above the other and contain the first discharge means for unloading the material in the form of particles from the upper trough into the lower trough.

4. The reactor according to claim 3, in which the first discharge means comprises a first hole formed in the lower wall of the upper trough at one end thereof.

5. The reactor according to claim 3, in which the housing has a peripheral wall with a discharge opening made therein, the discharge opening forms an outlet means, and the lower trough contains a second discharge means for discharging material in the form of particles from it into the discharge opening.

6. The reactor according to claim 4, in which the housing has a peripheral wall with a discharge opening formed therein, the discharge opening forms an outlet means, and the lower trough contains a second discharge means for discharging material in the form of particles from it into the discharge opening.

7. The reactor according to claim 6, in which the lower trough has one end opposite one end of the upper trough, and the second discharge means comprises a second hole formed in the lower wall of the lower trough at its other end.

8. The reactor according to claim 3, in which the conveyor system provides for the movement of a layer of material in the form of particles along the lower wall of the upper trough in one direction and the movement of the layer of material in the form of particles on the lower wall of the lower trough in the opposite direction.

9. The reactor according to claim 8, in which the means for moving the scraper elements contain a pair of endless chains, each of which has an upper straight path and a lower straight path and are located so that the upper direct path of one chain passes over one side wall of the upper trough and adjacent to it, and the lower straight path of one chain passes over and adjacent to one side wall of the lower trough, and the upper straight path of the other chain passes over and adjacent to the other side wall of the upper trough, and the lower straight path of the other chain passes over the other side the lower gutter and adjacent to it, and a drive for driving the chains.

10. The reactor according to claim 9, which further comprises chain supporting means for supporting each chain along their lower and upper straight paths.

11. The reactor of claim 10, wherein the chain supporting means comprise a rail extending along the upper edge of each side wall, wherein the rail of each one side supports one chain and the rail of each other side supports another chain.

12. The reactor according to claim 11, which further comprises guiding means for guiding and maintaining the chains on the rails.

13. The reactor according to claim 9, in which each scraper element contains an elongated finger element attached at its ends to the chains, the fingers extending outward from the opposite sides of the finger element so that the fingers on one side of the finger element are in contact with the bottom wall of one from the gutters, when the scraper element moves along one gutter, and the fingers on the other side of the finger element are in contact with the bottom wall of the other gutter when the scraper element moves along the other gutter.

14. The reactor according to claim 13, in which each finger, made with the possibility of sliding, passes through a corresponding hole formed in the finger element of each scraper element to move along the longitudinal axis of the finger so that the finger protrudes from opposite sides of the finger element, each the finger is provided with a locking means holding the finger on the finger element of each scraper element, providing limited longitudinal movement of the finger, and when each scraper element moves in the middle stvom chains from one trough to another trough scraper element fingers flipped and lowered to contact the bottom wall of the other trough.

15. The reactor according to claim 14, in which the heating means is designed to heat the bottom wall of each trough so that heat is transferred from the heated lower wall to the layer of material in the form of particles on it.

16. The reactor according to claim 15, in which the heating means comprise a first row of tubular elements extending under and in contact with the lower wall of the lower groove, a second row of tubular elements extending under and in contact with the lower groove of the upper groove, pipelines connecting the first and the second rows of tubular elements, and means for circulating the heated fluid through the tubular elements of the first and second rows.

17. The reactor according to claim 16, in which the tubular elements are held in contact with the bottom wall of each trough through a plurality of spaced transverse holding elements having an expanded U-shape with portions of struts attached to the side walls of the corresponding trough, while the heated fluid the medium circulates through the tubular elements of the second row, this heated fluid provides thermal radiation from above to heat a layer of particulate material in the lower trough.

18. The reactor according to claim 16, which further comprises supporting means connecting the lower and upper troughs to maintain the upper trough above the lower trough.

19. The reactor of claim 18, wherein the support means comprise a plurality of spaced upwardly extending side struts attached to the side walls of the upper and lower pallets.

20. The reactor according to claim 18, in which the upper and lower troughs together with endless chains, the first and second rows of tubular elements and pipelines form a modular unit.

21. A horizontal moving bed reactor for heat treatment of particulate material, comprising a casing having input means for receiving particulate material to be heat treated, and output means for discharging the heat-treated material, two pallets horizontally one above the other inside the casing between input and output means and having a supporting surface for supporting a layer of material in the form of particles, unloading means for unloading material in the form of particles from the upper pallet to the lower th pallet, heating means for heating a layer of particulate material on the supporting surface of each pallet and a conveyor system for moving a layer of particulate material when it is heated on the supporting surface of the upper pallet in one direction and moving a layer of particulate material on the supporting surface of the lower pallet in the opposite direction, the conveyor system comprising a plurality of horizontally spaced scraper elements extending across the corresponding abutment surface transversely with the corresponding predetermined direction, each of which has a plurality of spaced fingers in sliding contact with a corresponding abutment surface, and means for moving the scraper elements to move particulate material in the corresponding predetermined direction, each scraper element comprising an elongated finger element with fingers extending outward from the opposite sides of the finger element, so that the fingers on one side of the finger element are in contact with the top surface of the upper pallet when the scraper element moves in one direction and the fingers on the other side of the finger element are in contact with the supporting surface of the lower pallet when the scraper element moves in the opposite direction, and the fingers of any one of the scraper elements are offset from the fingers of any other of the scraper elements and spaced from each other so that the fingers scratch across essentially the entire supporting surface of each pallet and constantly mix the material in the form of particles When uniform and complete its movement, the opening constantly fresh surfaces of the particulate material to heat and improved heat transfer in the bed.