本發(fā)明屬于顆粒余熱換熱技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種膜式壁結(jié)構(gòu)在顆粒換熱中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

目前，顆粒余熱回收多采用雙層流化床換熱方式，但是，雙層流化床換熱方式存在以下技術(shù)缺陷：

1)氣體的比熱容遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于固體的比熱容，回收固體顆粒余熱需要的流化介質(zhì)數(shù)量巨大，換熱器自身流化能耗消耗過高。

2)由于流化床換熱器床溫恒定，冷熱源之間換熱溫差較大，換熱過程不可逆損失較大，余熱回收過程效率較低。

目前，也有采用振動膜式壁直接回收顆粒余熱的技術(shù)，但存在技術(shù)缺陷如下：顆粒層向前運動的過程中，顆粒料層內(nèi)部冷熱顆粒之間的摻混速度較慢，摻混不夠均勻，由于顆粒導(dǎo)熱速率低于摻混傳熱速率，所以，現(xiàn)有振動膜式壁顆粒換熱器的傳熱系數(shù)偏低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種膜式壁結(jié)構(gòu)在顆粒換熱中的應(yīng)用，該膜式壁結(jié)構(gòu)安裝在爐體內(nèi)能夠?qū)︻w粒的余熱進(jìn)行回收。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。

一種膜式壁結(jié)構(gòu)在顆粒換熱中的應(yīng)用，所述膜式壁結(jié)構(gòu)包括：正置環(huán)形膜式壁和倒置環(huán)形膜式壁，所述正置環(huán)形膜式壁和倒置環(huán)形膜式壁均包括：第一環(huán)形管道以及直徑大于該第一環(huán)形管道的第二環(huán)形管道，所述正置環(huán)形膜式壁的第一環(huán)形管道位于其第二環(huán)形管道的正上方，所述倒置環(huán)形膜式壁的第一環(huán)形管道位于其第二環(huán)形管道的正下方，且所述正置環(huán)形膜式壁和倒置環(huán)形膜式壁的第一環(huán)形管道和第二環(huán)形管道之間均連通有多根第三管道，每一所述第一環(huán)形管道、第二環(huán)形管道和第三管道圍成的封閉形狀的內(nèi)壁之間均無縫連接有一金屬板；每一所述正置環(huán)形膜式壁還包括：分料集水箱，所述分料集水箱固裝在第一環(huán)形管道的環(huán)內(nèi)且與該第一環(huán)形管道連通，且所述分料集水箱與第一環(huán)形管道的內(nèi)圓周之間為無縫連接，以使掉落到分料集水箱上的固體顆粒被分流至與該分料集水箱連接的正置環(huán)形膜式壁上；

將至少一個膜式壁結(jié)構(gòu)固裝在一能夠振動的爐體內(nèi)，所述爐體的內(nèi)壁與正置環(huán)形膜式壁的第二環(huán)形管道的外圓周之間形成有間隙，且該爐體的內(nèi)壁與倒置環(huán)形膜式壁的第二環(huán)形管道的外圓周之間為無縫連接；在所述爐體的上端形成有進(jìn)料口，位于最上方的分料集水箱用于分流從該進(jìn)料口投入的固體顆粒；在所述爐體的下端形成有出料口，位于最下方的第一環(huán)形管道的內(nèi)圓周與一引導(dǎo)筒的上端口無縫連接；所述引導(dǎo)筒的下端口從所述出料口伸出；

當(dāng)所述膜式壁結(jié)構(gòu)的數(shù)量大于1時，多個膜式壁結(jié)構(gòu)在豎直方向間隔排布，所述倒置環(huán)形膜式壁的第一環(huán)形管道位于其下方相鄰膜式壁結(jié)構(gòu)的分料集水箱的正上方。

在上述技術(shù)方案中，所述爐體位于底座的上方，且在所述底座和爐體之間安裝有多個彈簧，在所述底座上安裝有振動電機(jī)，用于驅(qū)動所述爐體在所述彈簧上振動。

在上述技術(shù)方案中，所述分料集水箱的上部為圓錐面且下部為圓柱筒體。

在上述技術(shù)方案中，每一所述膜式壁結(jié)構(gòu)均形成有進(jìn)水口和出水口，且所述進(jìn)水口位于出水口的下方。

在上述技術(shù)方案中，當(dāng)所述膜式壁結(jié)構(gòu)的數(shù)量大于1個時，所述進(jìn)水口與其下方相鄰的膜式壁結(jié)構(gòu)出水口連通。

在上述技術(shù)方案中，位于最上方的出水口通過第一管路通出至所述爐體外。

在上述技術(shù)方案中，位于最下方的進(jìn)水口通過第二管路通出至所述爐體外。

在上述技術(shù)方案中，所述底座的內(nèi)部為中空，所述引導(dǎo)筒的下端口伸入所述底座的內(nèi)部。

在上述技術(shù)方案中，所述進(jìn)料口上安裝有料斗。

在上述技術(shù)方案中，所述引導(dǎo)筒上安裝有卸料閥。

在上述技術(shù)方案中，所述第三管道沿第二環(huán)形管道徑向均布。

在上述技術(shù)方案中，所述進(jìn)水口位于倒置環(huán)形膜式壁的第一環(huán)形管道的下側(cè)，所述出水口位于正置環(huán)形膜式壁的第一環(huán)形管道或分料集水箱的上側(cè)。

與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明的有益效果是:

1)顆粒料層(固體顆粒)流動的湍流度大幅度提高，冷熱顆粒摻混劇烈、均勻，大幅度提高了顆粒層內(nèi)部的傳熱效率。

2)所有固體顆粒都能快速、高頻率直接接觸管壁，大幅度提高了固體顆粒與第一環(huán)形管道、第二環(huán)形管道和第三管道表面的換熱系數(shù)。

3)與現(xiàn)有各種顆粒換熱器相比，大幅度降低了換熱器金屬耗量及振動電機(jī)電耗，降低的制造成本及運行費用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的膜式壁結(jié)構(gòu)安裝在爐體內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為正置環(huán)形膜式壁或倒置環(huán)形膜式壁的俯視圖；

圖3為正置環(huán)形膜式壁的側(cè)視圖。

其中，1為正置環(huán)形膜式壁，2為分料集水箱，3為料斗，4為進(jìn)料口，5為爐體，6為彈簧，7為底座，8為引導(dǎo)筒，9為振動電機(jī)，10為倒置環(huán)形膜式壁，11為第二環(huán)形管道，12為第一環(huán)形管道，13為第三管道，14為金屬板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1～3所示，膜式壁結(jié)構(gòu)應(yīng)用在顆粒換熱中后的裝置結(jié)構(gòu)包括：底座7、爐體5和位于該爐體5內(nèi)的至少一個膜式壁結(jié)構(gòu)，爐體5位于底座7的上方，且在底座7和爐體5之間安裝有多個彈簧6，在底座7上安裝有振動電機(jī)9，用于驅(qū)動爐體5在彈簧6上振動；

每一膜式壁結(jié)構(gòu)包括：正置環(huán)形膜式壁1和倒置環(huán)形膜式壁10，正置環(huán)形膜式壁1和倒置環(huán)形膜式壁10均包括：第一環(huán)形管道12以及直徑大于該第一環(huán)形管道12的第二環(huán)形管道11，正置環(huán)形膜式壁1和倒置環(huán)形膜式壁10的第一環(huán)形管道12分別依次位于相應(yīng)的第二環(huán)形管道11的正上方和正下方，且正置環(huán)形膜式壁1和倒置環(huán)形膜式壁10的第一環(huán)形管道12和第二環(huán)形管道11之間均連通有多根沿第二環(huán)形管道11徑向均布的第三管道13。每一第一環(huán)形管道12、第二環(huán)形管道11和第三管道13圍成的封閉形狀的內(nèi)壁之間均無縫連接有一金屬板14；金屬板14與水平面的夾角為10°～60°。

每一正置環(huán)形膜式壁1的第一環(huán)形管道12的環(huán)內(nèi)固裝有一與該第一環(huán)形管道12連通的分料集水箱2，且分料集水箱2與第一環(huán)形管道12的內(nèi)圓周之間為無縫連接，以使掉落到分料集水箱2上的固體顆粒被分流至與該分料集水箱2連接的正置環(huán)形膜式壁1上，分料集水箱2的上部為圓錐面且下部為圓柱筒體。

爐體5的內(nèi)壁與正置環(huán)形膜式壁1的第二環(huán)形管道11的外圓周之間形成有間隙，且該爐體5的內(nèi)壁與倒置環(huán)形膜式壁10的第二環(huán)形管道11的外圓周之間為無縫連接；在爐體5的上端形成有進(jìn)料口4，進(jìn)料口4上安裝有料斗3，位于最上方的分料集水箱2用于分流從該進(jìn)料口4投入的固體顆粒；在爐體5的下端形成有出料口，位于最下方的第一環(huán)形管道12的內(nèi)圓周與一環(huán)形的引導(dǎo)筒8的上端口無縫連接；引導(dǎo)筒8的下端口從出料口伸出；引導(dǎo)筒8上安裝有卸料閥(圖中未示出)。底座7的內(nèi)部為中空，引導(dǎo)筒8的下端口伸入底座7的內(nèi)部。

當(dāng)膜式壁結(jié)構(gòu)的數(shù)量大于1時(圖1中所示為2個膜式壁結(jié)構(gòu))，多個膜式壁結(jié)構(gòu)在豎直方向間隔排布，倒置環(huán)形膜式壁10的第一環(huán)形管道12位于其下方相鄰膜式壁結(jié)構(gòu)的分料集水箱2的正上方。每一膜式壁結(jié)構(gòu)均形成有進(jìn)水口和出水口，且進(jìn)水口位于出水口的下方。進(jìn)水口位于倒置環(huán)形膜式壁的第一環(huán)形管道12的下側(cè)，出水口位于正置環(huán)形膜式壁的第一環(huán)形管道12或分料集水箱2的上側(cè)。進(jìn)水口與其下方相鄰的膜式壁結(jié)構(gòu)出水口連通。位于最上方的出水口通過第一管路(圖中未示出)通出至爐體5外，位于最下方的進(jìn)水口通過第二管路(圖中未示出)通出至爐體5外。

本發(fā)明的工作過程為：

爐體5形成密封空間，并整體通過彈簧6支撐在底座7上，底座可以為一鋼架，在振動電機(jī)9的作用下進(jìn)行整體振動。物料(固體顆粒)進(jìn)入料斗3，經(jīng)過分料集水箱2將物料分配到正置環(huán)形膜式壁1上，物料在振動力的作用下沿著正置環(huán)形膜式壁下移，下移過程中，由于膜式壁節(jié)距發(fā)生變化，且管子縱向軸線與顆粒流動方向呈一定的交角，同時，由于流通面積逐漸變大，顆粒層內(nèi)部冷熱顆粒發(fā)生劇烈摻混。顆粒離開正置環(huán)形膜式壁1后，散落至倒置環(huán)形膜式壁10上，物料在振動力的作用下沿著倒置環(huán)形膜式壁下移，下移過程中，由于膜式壁節(jié)距發(fā)生變化，且管子縱向軸線與顆粒流動方向呈一定的交角，同時，由于流通面積逐漸變大，顆粒層內(nèi)部冷熱顆粒發(fā)生劇烈摻混。顆粒離開倒置環(huán)形膜式壁10后，進(jìn)入下一級膜式壁結(jié)構(gòu)，如此往復(fù)折返向下，直至換熱結(jié)束，冷渣由引導(dǎo)筒8排出。膜式壁結(jié)構(gòu)的第一環(huán)形管道12、第二環(huán)形管道11和第三管道13中通有冷卻水，冷卻水由多個膜式壁結(jié)構(gòu)的下部進(jìn)入，上部引出。

本發(fā)明：

1、采用變節(jié)距膜式壁結(jié)構(gòu)，使固體顆粒向前流動過程中底部料層受到與運動方向呈一定角度的管壁的擾動，運動方向不斷改變，大幅度提高顆粒流動的湍流程度。

2、采用固體顆粒流動過程中流通截面積不斷收縮后又不斷擴(kuò)張的變截面結(jié)構(gòu)，使顆粒形成強烈的上下層摻混湍流，保證所有顆粒都能快速、高頻率直接接觸管壁。

以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。