本發(fā)明涉及建材行業(yè)，具體而言，涉及一種中心下料回旋料流換熱煙道及其換熱方法。

背景技術：

1、在新型干法水泥生產線中，常用預熱器對細粉生料進行預熱預分解，常規(guī)預熱器由多級旋風筒、換熱煙道、下料管、膨脹節(jié)、翻板閥、撒料盒等部分組成；上一級旋風筒中分離出來的料流經翻板閥、下料管和撒料盒進入下一級的換熱煙道，在換熱煙道中與高溫煙氣完成混合和換熱，并與換熱煙道中上升的高溫煙氣一起進入下一級旋風筒中，如此完成多次預熱和料氣分離，實現(xiàn)氣固換熱和預熱預分解的目的；在換熱煙道中，高溫氣體的平均截面風速約為16m/s，但由于下一級旋風筒的離心力作用，換熱煙道中的高溫氣體呈渦旋式上升，即中心區(qū)域的風速低，外圓周區(qū)域的風速高，經上一級旋風筒分離后，細粉物料通過下料管進入翻板閥，物料在翻板閥處堆積一定重量后，閥板閥自動打開，此時，高速的外圓周區(qū)域的熱風將沿此通道串入其余旋風筒，影響系統(tǒng)的分離和換熱效果，這兩個效果是預熱器最重要的指標，因此，需配合設計要求更高的微動翻板閥，以減少內串風，但在現(xiàn)有的實際生產中，仍存在很大的內部串風，當物料進入下一段料管后，翻板閥則自動關閉并鎖風；下落的物料在一定長度的后續(xù)料管中形成較大的動能，然后進入撒料盒，在動能和撒料盒的作用下，細粉物料盡可能地分散進入換熱煙道中，向下俯沖的物料在較高的上升風速帶動下逐步減速，且需在到達下一級旋風筒中的內筒前完成上升，否則部分物料將短路直接進入下一級旋風筒中，此部分短路的物料沒有完成熱交換，將影響預熱預分解的效果，甚至影響整個系統(tǒng)的生產。

2、因此，在原預熱器中，翻板閥、下料管的長度和角度、撒料盒的形式及布置位置等對物料的換熱效果均有很大的影響；若撒料盒的位置距下一級旋風筒過近，則物料就有進入下一級旋風筒短路的風險；若撒料盒的位置距下一級旋風筒過遠，則換熱煙道的高度就將相對縮短，減少了換熱時間和路徑，也會影響換熱效果；因此，撒料盒的布置位置對撒料的效果和換熱均有較大且敏感的影響；此外，撒料盒本身的結構對撒料和熱交換也有很大的影響，因為，撒料盒對細粉物料的分散效果越好，則物料與高溫煙氣的接觸面積越大，對流換熱系數(shù)越高，則換熱效率越高，回收余熱越多，最終使熟料燒成熱耗越低；為增強撒料效果，很多廠家設計了不同類型的撒料盒；但這些撒料方式在原理上存在一定的缺陷，因其只能在換熱煙道的邊壁上下料，且下料點少，導致細粉物料與高溫煙氣混合的時間較長，故撒料效果一般；此外，還減少了后續(xù)的換熱時間，若通過加高換熱煙道來提高換熱時間，則會相應提高整個預熱器的高度和投資成本，進而加劇影響在高溫煙道中的換熱效果，以致影響預熱器的預熱預分解的功能，也變相增加了水泥熟料的燒成熱耗。

3、綜上所述，在日益嚴峻的水泥產能過剩的形勢下，目前的技術難以提高撒料效果和熱交換效率，導致很難高效地回收煙氣中的余熱，熟料的燒成熱耗高，無法實現(xiàn)節(jié)能降耗、無法實現(xiàn)減排增效的目標。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種中心下料回旋料流換熱煙道及其換熱方法，以解決現(xiàn)有技術中撒料效果差、熱交換效率低，煙氣余熱回收利用率低，熟料的燒成熱耗高，無法實現(xiàn)節(jié)能降耗、無法實現(xiàn)減排增效的問題。

2、本發(fā)明的實施例是這樣實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明實施例提供一種中心下料回旋料流換熱煙道，其包括第一旋風筒、第二旋風筒和第三旋風筒；

4、上述第一旋風筒靠近上述第二旋風筒的一端連通上述第二旋風筒，上述第二旋風筒靠近上述第三旋風筒的一端連通上述第二旋風筒；

5、上述第一旋風筒、上述第二旋風筒和上述第三旋風筒均具有椎體部和換熱煙道，上述第一旋風筒的上述椎體部連通上述第二旋風筒的上述換熱煙道，上述第一旋風筒的上述換熱煙道連通上述第二旋風筒，上述第二旋風筒的上述椎體部連通上述第三旋風筒的上述換熱煙道，上述第二旋風筒的上述換熱煙道連通上述第三旋風筒；

6、上述第一旋風筒、上述第二旋風筒和上述第三旋風筒的上述椎體部底端均固定連接有下料管，上述第一旋風筒、上述第二旋風筒和上述第三旋風筒的上述換熱煙道內部均設有套管，上述下料管靠近上述套管的一端置入上述套管的內部。

7、本實施方案公開的一種中心下料回旋料流換熱煙道由于將邊壁撒料的技術路線改為中心撒料的技術路線，物料直接從上述下料管進入上述第二旋風筒的上述換熱煙道的中心區(qū)域，實現(xiàn)中心開花，更好地完成料氣混合和換熱，進而使得一種中心下料回旋料流換熱煙道具有撒料效果好、熱交換效率高，高效回收煙氣中的余熱，熟料的燒成熱耗低，能夠節(jié)能降耗和減排增效的有益效果。

8、可選地：上述下料管與上述套管相互間隙配合。

9、如此設置，這樣能夠控制上述套管上下不同的橫截面積，進而控制上述套管內的氣體流速，有效的控制了上述套管內外的風速差，即可控的實現(xiàn)上述套管內的風速低，上述套管外的風速高，同時，便于一部分料氣從上述下料管與上述套管之間上升到上述第二旋風筒完成另一個換熱和分離循環(huán)。

10、可選地：上述套管的外壁徑向上固定連接有導流支撐板，上述導流支撐板遠離上述套管的一端固定連接在上述換熱煙道的內壁上。

11、如此設置，上述導流支撐板具有固定上述套管的作用，還兼具一定的整形導流的作用，使上述套管與上述換熱煙道之間區(qū)域的氣體流場分布更均勻，換熱更好。

12、可選地：上述套管靠近上述下料管的一端固定連接有錐形管，上述下料管貫穿上述錐形管并置入上述套管內，上述錐形管與上述下料管相互間隙配合。

13、如此設置，上述錐形管能夠限制上述套管頂端與上述下料管之間的空間，避免過多的料氣混合物通過，有效的延長了細粉物料在上述套管中的時間，進而延長換熱時間，并增強細粉物料與高溫煙氣在上述套管內的換熱效果。

14、可選地：上述下料管靠近上述第一旋風筒的上述椎體部的一端設有膨脹節(jié)，上述膨脹節(jié)連接上述一旋風筒的上述椎體部底端，上述膨脹節(jié)與上述下料管之間設有翻板閥，上述翻板閥的兩端分別連接上述膨脹節(jié)和上述下料管；

15、上述下料管貫穿上述換熱煙道的頂面并置入上述換熱煙道的內部，上述下料管與上述換熱煙道的連接處相互密封連接。

16、如此設置，上述膨脹節(jié)能夠吸收上下兩級旋風筒之間的熱膨脹，而上述翻板閥的作用是物料在上述翻板閥處堆積一定重量后，上述翻板閥自動打開，當物料進入下一段料管后，翻板閥則自動關閉并鎖風，上述下料管與上述換熱煙道的連接處相互密封連接有效的避免了料氣泄漏出煙道，防止設備周圍環(huán)境污染，確保了工作人員身體健康。

17、可選地：上述套管的內部風速為2m/s～8m/s。

18、如此設置，2m/s～8m/s的風速不足以托起下滑的細粉物料，使得細粉物料在上述套管內逐漸減速并緩慢下滑，細粉物料與高溫煙氣完成第一階段的換熱，進而延長細粉物料與高溫煙氣體換熱時間，并增強細粉物料與高溫煙氣在上述套管內的換熱效果。

19、可選地：上述套管與上述換熱煙道之間區(qū)域的風速為大于16m/s。

20、如此設置，16m/s的風速能夠有效的托起物料，防止物料短路直接進入第三旋風筒中，有助于物料反向向上運動，重新進入上述套管和上述換熱煙道的換熱區(qū)域，最終料氣運動到上述第二旋風筒中完成另一個換熱和分離循環(huán)。

21、在本實施例的一種實施方式中：還還提供一種中心下料回旋料流換熱煙道的換熱方法，首先，第三旋風筒的離心力作用，上述第二旋風筒的上述換熱煙道中的氣體流速產生分離，上述第二旋風筒的上述套管內部風速低，上述套管的外圓周區(qū)域風速高，此外，上述錐形管與上述下料管間隙配合，使上述套管上下橫截面積不同，進而控制上述套管內的氣體流速；

22、其次，上述第一旋風筒在離心力的作用下產生料氣分離，物料落入上述第一旋風筒的椎體部，細粉物料在重力和沖擊力的作用下經上述膨脹節(jié)、上述翻板閥滑入上述下料管，上述下料管中的細粉物料在重力和沖擊力的作用下滑入上述套管，由于上述套管內的風速低，不足以托起下滑的細粉物料，細粉物料不會直接轉向并短路進入第二旋風筒，細粉物料在上述套管內逐漸減速并緩慢下滑，細粉物料減速下滑延長了細粉物料的換熱時間，并增強細粉物料與高溫煙氣在上述套管內的換熱效果；

23、最后，細粉物料進入上述第二旋風筒的上述換熱煙道后，由于上述套筒內細粉物料減速分散的作用，加上上述第二旋風筒的上述換熱煙道中高風速的疊加作用，細粉物料快速地與高風速煙氣混合，實現(xiàn)高效的中心開花分散物料的效果，進而細粉物料再進入上述套管與上述換熱煙道之間的高風速區(qū)域，通過上述第三旋風筒上升高溫氣體將細粉物料與高風速煙氣的混合料氣吹向上述第二旋風筒中完成另一個換熱和分離循環(huán)。

24、可選地：物料在上述套管內部低風速區(qū)實現(xiàn)第一步分散和換熱，物料在上述套管的底部和套管的外周圍高風速區(qū)域實現(xiàn)第二步分散和換熱。

25、如此設置，整體說來，細粉物料經過上述套管內外兩個換熱路徑，即u形回旋換熱路徑，相比現(xiàn)有的技術路線，細粉物料換熱路徑和時間提高了近兩倍。

26、可選地：上述第一旋風筒或上述第二旋風筒或上述第三旋風筒與上述換熱煙道之間的上述套管處于低風速的中心區(qū)域。

27、如此設置，這樣通過上述套管、上述下料管和上述翻板閥串風的風量將大幅減少，可加強分離和換熱效果，有助于改善燒成系統(tǒng)的電耗和熱耗。

28、綜合以上描述，本發(fā)明公開的一種中心下料回旋料流換熱煙道及其換熱方法具有撒料效果好、熱交換效率高，高效回收煙氣中的余熱，熟料的燒成熱耗低，能夠節(jié)能降耗和減排增效的有益效果。