[发明专利]多腔回转炉及进行催化剂颗粒加热的数值模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加热炉装置及加热炉参数模拟方法，特别是涉及一种回转炉装置及加热炉工作参数模拟方法，应用于催化剂生产制备装置及工艺技术领域。

背景技术

石油和化学工业是当代社会最基本、最大的三大支柱产业之一，它与能源和材料工业关系密切。催化剂在石油和化学工业中有着非常重要的作用。催化剂加热是其生产过程中不可或缺的过程，该过程可以在回转炉中完成。对于燃煤工业炉，我国中小企业一般采用直接燃煤方式为工业炉提供热源。煤的这种燃烧过程存在的主要问题在于助燃空气的增减及分布不能很好适应可燃成分的变化，导致炉温不易控制，炉温分布不均。这也是排烟黑度超标的根本原因。其次，由于煤中含有相当数量的不可燃灰份，在燃烧过程中，有一部分灰份随可燃气体从燃料层飘出，同烟气一起排入大气中，造成烟气尘含量超标。同时，煤粒反应表面积少，燃烧强度低。高负荷运行时，热效率低，而且烟气余热无法通过预热一次助燃空气加以回收，造成能源的浪费。与燃煤及燃油回转炉相比较，燃气回转炉具有操作方便、炉温易于调控、炉子的燃烧效率高、污染物排放低等优点，利用燃气回转炉生产催化剂越来越普遍。

催化剂物料在燃气多腔回转炉中加热时，需要对其温度进行严格控制，如何满足催化剂的温度要求与烟道气进口速度以及多腔回转炉的结构密切相关。中国是能源相对短缺的国家，提高能源利用率和降低能耗，对中国石油化工行业有着重大的现实意义和战略意义。较好的多腔回转炉结构有助于节能。在催化剂物料输送的过程中，多腔回转炉内同时发生有热传导、对流和辐射3种传热方式，当物料达到一定的温度后，发生有挥发分析出和化学反应。这些物理化学反应过程的影响因素众多，相互关联，相关参数不易确定，综合考虑各因素进行系统研究既耗时费力，又不易得到理想的结果。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种多腔回转炉及进行催化剂颗粒加热的数值模拟方法，本发明多腔回转炉结构科学合理，干燥效果佳，耗能少，成本低，效率高，且利用本发明多腔回转炉，在多腔回转炉中进行催化剂颗粒加热的数值模拟，能在一定程度上避免实验或盲目设计导致的高成本和技术风险，对多腔回转炉实际应用和操作条件具有一定的指导意义。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种多腔回转炉，包括燃烧室、回转炉体及支撑台，回转炉体的前端和后端均转动安装于支撑台上，在燃烧室内设置的加热装置的热端能对回转炉体的加热区段进行加热，回转炉体转动安装于燃烧室内，设置于燃烧室外部的回转炉体的前端和后端分别通过支撑辊进行转动支撑，设置于燃烧室外部的回转炉体的前端或后端的外壁固定安装连接外齿圈，在支撑台上固定设置驱动电机，驱动电机通过齿轮传动机构驱动外齿圈，进而驱动回转炉体进行旋转，在回转炉体的内腔中还固装有至少三个导热板，各导热板均沿着回转炉体的轴线进行延伸安装设置，各导热板的内沿一侧固定连接在一起形成与回转炉体的轴线平行的共用中心轴，导热板的前后两端分别设置于回转炉体的前端和后端位置处，各导热板的外沿一侧均固定连接在回转炉体的内壁上，将回转炉体的内腔分成沿轴线方向并行的至少三个管道腔，使回转炉体内腔被分隔，从而形成管道腔束筒体，在各不同的管道腔中的回转炉体内壁上分别固定设置抄板，各抄板也分别沿着回转炉体的轴线进行延伸设置，使抄板按照设定的间隔距离分布设置于回转炉体内壁上，在回转炉体进行转动工作时，抄板能将装入到各管道腔的物料抄起，使物料进行均匀混合。

作为本发明的优选的技术方案，在燃烧室的外壁上或者燃烧室的外壁外部设有绝热材料层，使绝热材料层对应设置于回转炉体的加热区段的两端位置处，通过在绝热材料层的筒形内壁上设置动密封结构，在驱动回转炉体进行转动时对燃烧室进行动密封。

作为上述方案的进一步优选的技术方案，各导热板为将回转炉体的内腔均匀等分，各导热板均采用长条形平板，任意相邻的两个导热板之间的夹角相等。

作为上述方案的进一步优选的技术方案，回转炉体倾斜安装，使回转炉体的相对于水平面的坡度倾斜角度不大于5°。

作为上述方案的进一步优选的技术方案，设置于回转炉体的前端和后端的支撑辊进行对称安装设置，设置于回转炉体的前端和后端的支撑辊的数量相同，设置于回转炉体的前端和后端的对应的支撑辊在回转炉体周向的设置位置相同。

一种在本发明多腔回转炉中进行催化剂颗粒加热的数值模拟方法，包括如下步骤：

Ⅰ.构造多腔回转炉的三维几何数值模型：