一種高效能循環式傳質裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明傳質裝置涉及能源機械工程領域，可應用于包含液態鉛熱載體的電力設備。
【背景技術】
[0002]本發明最接近的現有技術為公開了一種傳質裝置的俄羅斯專利(專利號:2246561，C23F 11/00,20.02.2005) 0該裝置包括:外殼;位于外殼內并填充固態顆粒氧化劑的流反應室;設于流反應室內的電加熱器;位于流反應室頂部，作為富氧液態金屬熱載體出料口的多孔格柵;作為液態金屬熱載體進口的多孔格柵。回流通道呈環形結構。該裝置外殼設置于一個圓柱狀殼內，殼上設有熱載體通道，該通道與裝置外殼和圓柱殼之間形成的環形通道相連。上述圓柱狀殼下端被完全封閉，上端部分被環形導流板屏幕覆蓋。
[0003]上述裝置在設計上存在的缺陷在于:首先，固態顆粒氧化劑的儲存容量限制了一次反應時長，若通過增大反應室的容量和裝載量來延長反應時間，就必須增大加熱器的體積和功率，這必將導致電能耗的增加；另一方面，該設備在維保過程中也存在問題，當需重新裝載氧化劑時，需同時抽取出反應室及圓柱殼內的液態金屬氧化劑。
【發明內容】
[0004]本發明的目的之一在于提供一種高效能循環式傳質裝置，該裝置在液態金屬熱載體滿負載運行狀態下，僅需一次增加氧化劑的上載量，無需增加電能消耗，即可顯著增加反應時長。
[0005]本發明的另一目的在于提供一種高效能循環式傳質裝置，該裝置可保證在反應結束后，被抽取的液態金屬氧化劑的量最少。
[0006]本發明的有益技術效果在于:可顯著延長反應和運行時間，降低電能耗，空間利用率高，尤其適用于空間受限的情況，保證在反應過程中自動補足新鮮氧化劑，同時移除反應后的液態金屬熱載體。
[0007]為了達到上述有益效果，本發明采用了以下技術方案:
[0008]本發明裝置包括:外殼、位于所述外殼內填充氧化劑的流反應室、位于所述流反應室的可調節式加熱系統、可氧化物質進出口系統，所述外殼還包含氧化劑儲存室。
[0009]具體地，所述可調節式加熱系統選自電加熱器，優選桿式電加熱器，該電加熱器的發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，所述氧化劑儲存室由所述外殼下部的底壁和四周壁構成，在該儲存室室壁上部與所述流反應室相鄰處設有若干開口，優選地，在該儲存室室壁下部設有若干開口 ；
[0011]具體地，所述氧化劑儲存室位于所述流反應室之下，電加熱器下端的下方。在反應初始狀態，該儲存室內填充滿氧化劑；
[0012]具體地，所述流反應室由所述外殼中部構成，其下端為所述氧化劑儲存室的頂部，其上部為限制性格柵，該限制性格柵內設有若干開口 ；
[0013]具體地，所述可氧化物質進口系統由設于所述氧化劑儲存室室壁上部的若干開口構成；
[0014]具體地，所述可氧化物質出口系統由設于所述流反應室的限制性格柵，以及設于外殼壁上的若干開口組成，該開口位于所述流反應室上方；
[0015]具體地，所述氧化劑選自固態顆粒氧化劑，優選顆粒性氧化鉛。
[0016]具體地，除上述設于外殼壁上作為所述可氧化物質出口的開口外，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，所述傳質裝置水平放置于可氧化物質儲蓄池內。
[0018]氧化劑儲存室的設置起到延長反應和運行時間的作用，因為一旦反應室內的氧化劑被消耗，便隨即得到補充;且由于無需增大反應室的容量和加熱器尺寸，電能耗并不會增加。氧化劑儲存室下部的排液口可保證可氧化物質(液態金屬熱載體)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入流反應室，確保新鮮氧化劑不斷自動補給直到全部耗盡，同時還原態鉛被液態金屬熱載體液流帶出。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明實施例結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖，對本發明做進一步說明。
[0021]如圖丨所示(以下均采用本領域常規編號)，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—固態顆粒氧化劑、7—出口、8—進口、9 一排液口、10—熱載體儲蓄池、11 一液態金屬熱載體、13—流反應室、14 一氧化劑儲存室底部(杯狀體)、15—顆粒氧化劑儲存室、16—外罩。
[0022]本發明實施例裝置包含一個由外殼1圍成的空間，由底部2和環形頂部3構成。在該空間內，低于液態金屬熱載體11的液面高度處設有流反應室13，流反應室13頂部設有限制性多孔格柵4，其目的是限制固態顆粒氧化劑6在浮力作用下進行上浮運動。富氧液態金屬熱載體通過限制性多孔格柵4及設于外殼壁上部、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。當限制于多孔格柵4之下的固態顆粒氧化劑6與液態金屬熱載體11相互作用后發生溶解反應，并將氧轉移至液態金屬熱載體上。電加熱器5位于流反應室中并穿過限制性多孔格柵4，其作用為加熱流反應室13中的液態金屬熱載體。進口 8開于外殼壁上，電加熱器5下端下方，以使液態金屬熱載體在反應過程中能充分流經填充在外殼1和電加熱器5之間的各層固態顆粒氧化劑。位于流反應室13下方的外殼為帶底部2的杯狀體14，其內設顆粒氧化劑儲存室15。排液口 9設置于顆粒氧化劑儲存室15下部，其作用是排出裝置中反應后的液態金屬熱載體。出口 7、進口 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氧化劑顆粒寬度。
[0023]在運行狀態時，本發明傳質裝置須浸于含鉛熱載體中，使出口7位于液態金屬熱載體液面之下。整個傳質裝置安置于液態金屬載體11流經的電力設備內。若液態金屬載體層的水平高度不足以浸沒裝置外殼(使液態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，流反應室13中產生液態金屬熱載體的對流運動，驅使外罩16中液態金屬熱載體流動。
[0024]本實施例傳質裝置運行過程如下:當啟動電加熱器5，在自然對流作用下，流過外殼1和電加熱器5之間氧化劑的液態金屬熱載體經反應后開始流出，周圍的液態金屬熱載體隨即從進口 8進入流反應室13并自底部向上逐層流經固態顆粒氧化劑6;固態顆粒氧化劑6與液態金屬氧化劑反應后，發生溶解并將氧轉移至液態金屬熱載體上；富氧液態金屬熱載體經出口7離開傳質裝置，并與熱載體主液流混合。該裝置的產能值，即單位時間內裝置的產氧量，可通過改變電加熱器的功率大小來調節。實際運行過程中，顆粒氧化劑儲存室15內幾乎沒有液態金屬熱載體外流。在運行過程中，首先，位于外殼1和電加熱器5之間，液態金屬熱載體外流處的固態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。由于固態顆粒氧化劑(氧化鉛)密度小于液態金屬熱載體，當上述層氧化劑耗盡，顆粒氧化劑儲存室15內的氧化劑上浮，補充入流反應室13內形成的空間。
[0025]本實施例傳質裝置的設計特征和使用材料如下:
[0026]外殼1:內徑一64mm，高度一1500mm，進口及排污口尺寸一2mm，出口尺寸一10mm，材質一不銹鋼管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]固態顆粒氧化劑6:顆粒狀填料，顆粒直徑8-9mm，材料一化學純氧化鉛(PbO)，TU6-09-5382-88。
[0030]含鉛液態金屬熱載體:Pb-Bi合金，溫度一340°C。
[0031]產氧量(進口溫度340。0:?lg[0]/h。
【主權項】
1.一種高效能循環式傳質裝置，其特征在于包括:外殼、位于所述外殼內填充氧化劑的流反應室、位于所述流反應室內的可調節式加熱系統、可氧化物質進出口系統，所述外殼還包含氧化劑儲存室。2.根據權利要求1所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述可調節式加熱系統選自桿式電加熱器。3.根據權利要求2所述高效能循環式傳質裝置，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合金或鐵絡招合金。4.根據權利要求1所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述氧化劑儲存室由所述外殼下部的底壁和四周壁構成。5.根據權利要求4所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述氧化劑儲存室室壁上部與所述流反應室相鄰處設有若干開口。6.根據權利要求4所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述氧化劑儲存室室壁下部設有若干開口。7.根據權利要求1所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述氧化劑儲存室位于所述流反應室下方。8.根據權利要求2所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述氧化劑儲存室位于所述桿式電加熱器下端的下方。9.根據權利要求1所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:在初始狀態，所述氧化劑儲存室內填充滿氧化劑。10.根據權利要求1所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述流反應室由所述外殼中部構成，其下端為所述氧化劑儲存室頂部，其上端為限制性格柵。11.根據權利要求10所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述限制性格柵內設有若干開口。12.根據權利要求1所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述可氧化物質進口系統由所述氧化劑儲存室室壁上部形成。13.根據權利要求1所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述可氧化物質出口系統由設于所述流反應室上端的限制性格柵和設于所述外殼壁上的若干開口組成。14.根據權利要求13所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述可氧化物質出口系統位于所述流反應室上方。15.根據權利要求1所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述氧化劑為固相。16.根據權利要求1所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述氧化劑為分散的顆粒狀。17.根據權利要求1所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:所述氧化劑選自固態顆粒狀氧化鉛。18.根據權利要求5、6或11任一項所述高效能循環式傳質裝置，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.根據權利要求1所述高效能循環式傳質裝置，其特征在于:該裝置水平放置于可氧化物質儲蓄池內。
【專利摘要】本發明屬于能源機械工程領域，尤其涉及一種應用于包含液態金屬熱載體電力設備的傳質裝置。本發明裝置包括：外殼、位于外殼內填充氧化劑的流反應室、位于所述流反應室內的可調節式加熱系統、外殼內還包含氧化劑儲存室，所述氧化劑儲存室位于流反應室下方，為帶底部的杯狀體，所述杯狀體與所述流反應室相連。本發明設計可顯著延長反應和運行時間。
【IPC分類】B01F1/00, B01J8/00
【公開號】CN105492114
【申請號】CN201480047594
【發明人】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
【申請人】阿科姆工程合資(控股)公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2014年4月18日
【公告號】CA2921667A1, US20160207019, WO2015030625A1