高溫粒料余熱回收熱利用裝置的制造方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬于工業(yè)節(jié)能領(lǐng)域，涉及一種適用于高溫粒狀物料或渣料，如高溫水泥熟料、高溫焙燒砂、鋅揮發(fā)窯高溫浸出渣余熱回收熱利用場所使用的高溫粒料余熱回收熱利用裝置。
[0002]【背景技術(shù)】余熱回收利用工程是“十二五”期間我國第二大重點(diǎn)節(jié)能工程。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國工業(yè)余熱可用能總量約為740X 112千焦/年。固體余熱約占30%，那些余熱量大、余熱數(shù)量溫度恒定、余熱資源集中、灰塵及腐蝕性物質(zhì)含量少的絕大多數(shù)固體余熱已通過蒸汽發(fā)電途徑進(jìn)行回收利用。對于余熱量小、余熱數(shù)量溫度波動(dòng)、余熱資源分散的那些剩余粒料余熱進(jìn)行回收熱利用，是工業(yè)節(jié)能有效途徑，但目前尚無成熟節(jié)能技術(shù)報(bào)道。這些爐窯因離開爐窯的高溫粒料余熱目前尚無回收使得其熱效率低至30%?40%。以鋅精礦焙燒窯為例離窯固態(tài)礦料溫度850°C?1050°C，以鋅揮發(fā)回轉(zhuǎn)窯為例離窯固態(tài)渣料溫度高達(dá)1000°C?1300°C，這些粒料粒徑3_?5_，因大部分熱量被煙氣和粒料帶走導(dǎo)致熱效率不到25%。高溫粒料面廣，蘊(yùn)含熱能價(jià)值可觀，進(jìn)行余熱回收熱利用，已成為工業(yè)爐窯節(jié)能減排和建設(shè)兩型社會(huì)的焦點(diǎn)議題。
[0003]固定床換熱器是一種固渣余熱回收裝置，產(chǎn)生熱水/熱風(fēng)/蒸汽，用于生產(chǎn)、發(fā)電或直接干燥其它物料。固渣自然堆積于立/臥式固定床內(nèi)，床層內(nèi)/外布置水/風(fēng)冷管，或空氣均勻隨機(jī)穿過渣層而被加熱。設(shè)置換熱管回收固渣余熱，如(滾筒)冷渣機(jī)、干排渣機(jī)、干熄渣余熱鍋爐等，氣粒換熱系數(shù)小且換熱面積小，床溫及換熱不均勻，渣熱回收率低。加熱介質(zhì)均勻穿過床層回收固渣余熱，如水泥機(jī)立窯、固定床煤氣化爐等，床溫及換熱均勻，氣粒換熱系數(shù)小但換熱面積大幅度擴(kuò)寬，因此渣熱回收率高，其缺點(diǎn)是空氣需要很大壓力才能克服爐渣層阻力，同時(shí)存在邊壁效應(yīng)、溫度場效應(yīng)和漏斗效應(yīng)。移動(dòng)床換熱器是另一種固渣余熱回收裝置，如配套水泥旋窯使用的熟料篦冷機(jī)、流化床換熱裝置等。篦冷機(jī)是一種穩(wěn)流行進(jìn)式高溫熟料高效冷卻裝置，窯頭落下的熟料隨篦板向前推動(dòng)鋪滿整個(gè)篦床，冷風(fēng)通過篦床下多個(gè)穩(wěn)壓室均勻穿過床料而得到加熱。篦冷機(jī)屬于整體移動(dòng)式固定床換熱器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜技術(shù)要求高，床料沿垂直方向無明顯位移。常溫空氣均勻分散同時(shí)穿過不同區(qū)段篦板，同時(shí)冷卻篦床上不同溫度的熟料，篦床進(jìn)口段高溫空氣返回爐內(nèi)助燃，中間段中溫空氣送往余熱鍋爐進(jìn)行發(fā)電，出口段低溫空氣余熱發(fā)電技術(shù)尚在研發(fā)推廣中。熟料由1400°C降至100°C以下，熱回收率超過75%。流化床換熱器換熱面積大，熱回收率高，但成熟的商業(yè)市場產(chǎn)品不多見。
[0004]開發(fā)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)控性好，能高效回收數(shù)量少、數(shù)量溫度波動(dòng)、存在粉塵及腐蝕性介質(zhì)的高溫粒料余熱，同時(shí)高效預(yù)熱空氣的高溫粒料余熱回收熱利用裝置，具有良好的經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保和社會(huì)效益。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
為了克服傳統(tǒng)固定床換熱器氣粒換熱面積小且換熱不均勻，或需高壓空氣且存在邊壁、溫度場和漏斗效應(yīng)，移動(dòng)床換熱器并聯(lián)冷卻窯渣、空氣預(yù)熱溫度不高等缺點(diǎn)，本發(fā)明公布一種集成“文丘里噴嘴氣粒兩相閃速傳熱、粒料分層散開-噴流傳熱、熱管換熱器串聯(lián)傳熱”等原理，具有“高溫粒料降溫至100°c及以下，預(yù)熱空氣到低于粒料進(jìn)口溫度100°C?150°c”等技術(shù)優(yōu)勢的高溫粒料余熱回收熱利用裝置。
[0006]高溫粒料余熱回收熱利用裝置，主要包括閃冷室，緩冷室，粒料散開機(jī)構(gòu)，預(yù)熱室，再熱室和熱管束，閃冷室主要包括文丘里噴嘴和高溫風(fēng)機(jī)，高溫風(fēng)機(jī)吸氣口連接閃冷室側(cè)面底部排氣口，高溫風(fēng)機(jī)排氣口連接文丘里噴嘴進(jìn)氣口，文丘里噴嘴垂直安裝在閃冷室頂面上，閃冷室呈半圓柱-方柱組合體狀，方柱一個(gè)側(cè)面和半圓柱側(cè)平面重合，文丘里噴嘴軸線通過閃冷室頂面圓弧圓心，緩冷室包括卸料斗，耐溫風(fēng)機(jī)和噴吹管，緩冷室呈圓環(huán)柱狀，緩冷室圓環(huán)通道高度和寬度均等于閃冷室頂面圓弧直徑，緩冷室頂圓環(huán)面中心線包含閃冷室底面圓弧圓心，閃冷室底面和緩冷室頂圓環(huán)面重疊區(qū)域鏤空為緩冷室進(jìn)料口和閃冷室排料口，緩冷室底圓環(huán)面開設(shè)小扇形排料口，扇形排料口連接卸料斗進(jìn)料口，卸料斗側(cè)壁頂部設(shè)置排氣口，排氣口連接耐溫風(fēng)機(jī)吸氣口，耐溫風(fēng)機(jī)排氣口連接噴吹管進(jìn)氣口，噴吹管均勻開設(shè)眾多中心軸線垂直向下的小噴孔，粒料散開機(jī)構(gòu)包括懸臂和散料板，散料板豎直布置，散料板頂邊和懸臂末端焊接連接，噴吹管緊貼散料板后背面，懸臂繞緩冷室中心軸線360°旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)散料板和噴吹管在緩冷室圓環(huán)通道內(nèi)勻速移動(dòng)，散料板把整個(gè)圓環(huán)寬度方向的粒料堆均勻散開，噴吹管隨后進(jìn)行噴流冷卻，預(yù)熱室呈圓環(huán)柱狀，預(yù)熱室底圓環(huán)面和緩冷室頂圓環(huán)面重合，預(yù)熱室高度和閃冷室頂面圓弧半徑相等，再熱室呈長方體狀，長方體長寬比為2: 1，長方體寬度和閃冷室頂面圓弧半徑相等，再熱室大側(cè)面和閃冷室圓弧側(cè)面所對方柱側(cè)面重合，再熱室進(jìn)氣口連接預(yù)熱室排氣口，熱管束包括均勻平行布置的高溫?zé)峁苁途鶆蚱叫胁贾玫闹袦責(zé)峁苁袦責(zé)峁苁怪贝┻^預(yù)熱室和緩冷室共同圓環(huán)面且兩端伸出長度相等，高溫?zé)峁苁c水平面交角30°?75°斜穿再熱室和閃冷室共同側(cè)面且兩端伸出長度相等。
[0007]具有“余熱量小、余熱量溫度波動(dòng)、余熱資源分散”特征的高溫粒狀物料、高溫粒狀渣料、高溫熔體造粒料余熱回收熱利用，如高溫水泥熟料、高溫焙燒砂、鋅揮發(fā)窯高溫浸出渣等工業(yè)爐窯節(jié)能領(lǐng)域場所，可以使用本發(fā)明。
[0008]發(fā)明節(jié)能效益顯著。應(yīng)用表明:發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、輔助設(shè)備配置簡單，能產(chǎn)生潔凈、高品質(zhì)的高溫空氣資源。1000°c?1300°C高溫粒料能冷卻降溫到100°C及以下，室溫空氣能高效預(yù)熱到800°C?900°C及以上，溫度效率超過85%，粒料余熱回收效率超過70%。
【附圖說明】
[0009]圖1為高溫粒料余熱回收熱利用裝置豎直剖面圖，圖2為高溫粒料余熱回收熱利用裝置水平剖面圖。圖1和圖2中，I為閃冷室，2為緩冷室，3為粒料散開機(jī)構(gòu)，4為預(yù)熱室，5為再熱室，6為熱管束，11為文丘里噴嘴，12為高溫風(fēng)機(jī)，13為閃冷室I和再熱室5共同側(cè)面，14為閃冷室I圓弧側(cè)面，21為卸料斗，22為耐溫風(fēng)機(jī)，23為噴吹管，24為緩冷室2和預(yù)熱室4共同圓環(huán)面，31為懸臂，32為散料板，61為高溫?zé)峁苁?2為中溫?zé)峁苁?br>【具體實(shí)施方式】
:
[0010]下面結(jié)合附圖對發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0011]如附圖1和附圖2所示，高溫粒料余熱回收熱利用裝置，主要包括閃冷室1，緩冷室2，粒料散開機(jī)構(gòu)3，預(yù)熱室4，再熱室5和熱管束6。
[0012]閃冷室I包括文丘里噴嘴11和高溫風(fēng)機(jī)12。閃冷室I呈豎直布置的半圓柱和豎直布置的方柱組合而成的復(fù)合體狀，方柱一個(gè)側(cè)面和半圓柱側(cè)平面完全重合，圓弧側(cè)面14相對的方柱側(cè)面底部設(shè)置一個(gè)排氣口，排氣口和位于閃冷室I之外的高溫風(fēng)機(jī)12吸氣口用高溫風(fēng)機(jī)12吸氣管連通，高溫風(fēng)機(jī)12排氣口和文丘里噴嘴11進(jìn)氣口連通，文丘里噴嘴11豎直安裝在閃冷室I頂面之上，文丘里噴嘴11中心軸線通過閃冷室I頂面圓弧圓心。
[0013]緩冷室2包括卸料斗21，耐溫風(fēng)機(jī)22和噴吹管23。緩冷室2呈圓環(huán)柱狀，過中心軸線的圓環(huán)柱豎直截面為邊長和閃冷室I頂面圓弧直徑相等的方形截面。方形截面邊長和閃冷室I頂面圓弧直徑相等，即緩冷室2圓環(huán)通道寬度及高度均和閃冷室I頂面圓弧直徑相等。緩冷室2頂面和閃冷室I底面共面，閃冷室I底面圓弧圓心在緩冷室2頂圓環(huán)面中心線上，緩冷室2頂圓環(huán)面和閃冷室I底面重疊區(qū)域鏤空為閃冷室I排料口和緩冷室2進(jìn)料口，即緩冷室2頂圓環(huán)面最大限度地不阻止閃冷室I粒料下落至緩冷室2中。緩冷室2底圓環(huán)面開設(shè)小扇形排料口，扇形排料口兩圓弧中點(diǎn)連線延長相交于通過緩冷室2豎直中心軸線。扇形排料口連接卸料斗21進(jìn)料口，卸料斗21呈倒置棱臺狀，扇形排料口尺寸和卸料斗21進(jìn)料口尺寸完全相同，沿垂直向下方向卸料斗21橫截面積逐漸縮小，卸料斗21進(jìn)料口寬度和緩冷室2圓環(huán)通道寬度相等，短圓弧弧長為1mm?15mm。卸料斗21內(nèi)始終保留一定高度的待排粒料，以阻斷外界冷空氣流進(jìn)緩冷室2內(nèi)。卸料斗21側(cè)壁頂部設(shè)置緩冷室2排氣口，緩冷室2排氣口和耐溫風(fēng)機(jī)22吸氣口用耐溫風(fēng)機(jī)22吸氣管連通，耐溫風(fēng)機(jī)7排氣口和噴吹管23進(jìn)氣口用耐溫風(fēng)機(jī)22排氣管連通，耐溫風(fēng)機(jī)22吸氣管上安裝粒料過濾網(wǎng)和真空壓力表，真空壓力表示數(shù)過低表示粒料過濾網(wǎng)被粒料堵塞，需要人工清理維護(hù)。噴吹管23均勻開設(shè)眾多中心軸線垂直向下的細(xì)小噴孔，噴吹管23長度和緩冷室2圓環(huán)通道寬度相等。緩冷室2圓環(huán)通道設(shè)計(jì)，縮短了車間長度，實(shí)現(xiàn)高效緊湊布置緩冷室2。
[0014]沿緩冷室2頂圓環(huán)面圓周方向可以均勻布置多個(gè)閃冷室1，即多個(gè)閃冷室I共同連接一個(gè)緩冷室2。
[0015]粒料散開機(jī)構(gòu)3包括減速電機(jī)，懸臂31和散料板32。散料板32寬度和緩冷室2圓環(huán)通道寬度相等，散料板32豎直布置，散料板32頂邊和懸臂31末端焊接連接。懸臂31在減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)下繞緩冷室2中心軸線360°旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)散料板