一种新型高温再生砂冷却系统及余热回收方法与流程

本发明属于砂型铸造技术领域，具体涉及一种新型高温再生砂冷却系统及余热回收方法。

背景技术：

我国是世界上最大的铸件生产国。据统计：每生产1吨铸件要排放1吨废砂，同时要加入等量新砂。砂国内优质矿砂资源匮乏，新砂的过度开采已对自然资源造成巨大伤害。因此，铸造旧砂再生是现代化铸造不可缺少的组成部分，其中热法砂再生工艺为当前主流发展方向。

热法再生工艺主要有中低温焙烧、高温焙烧两种方式。目前，国内热法再生多采用中低温焙烧工艺。由于树脂本身燃烧温度要求低，中低温焙烧后的再生砂也能满足生产要求。这种焙烧工艺有很多优点：①焙烧温度低，天然气或油能耗低；②出炉后再生砂温度低，便于冷却；③焙烧炉炉衬要求低，炉子造价低。随着国家对环境保护的愈加重视，中低温焙烧的某些缺点突显出来。旧砂中树脂受热蒸发，中低温条件下，部分树脂并未完全燃烧，从而形成VOC直接随着烟气排放掉，造成环境污染。

在英国、美国等发达国家，旧砂热法再生工艺温度都要求至少在710℃以上，经过高温焙烧，旧砂中排放出的VOC才能完全被处理掉。但高温焙烧的热法砂再生工艺在国内推广面临很多问题，主要有：①焙烧温度高，燃烧消耗高；②出炉再生砂温度高，冷却困难；③热法再生系统产生的余热回收困难；④设备造价成本偏高等。因此，国内大多企业一般不愿接受高温焙烧的热法砂再生工艺。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型的竖罐式高温再生砂初冷却装置及余热回收方法，采取传热和流化沸腾的综合冷却方式，加快砂冷却速度，提高余热回收效率，以解决现有技术存在的高温砂冷却及余热回收困难的问题。

为达到上述目的，本发明的目的之一通过以下技术方案实现：

一种新型高温再生砂冷却系统，包括依次通过管路相连的竖罐式初冷却器、重力除尘器或旋风除尘器、烟气型有机朗肯发电机组和布袋除尘器，所述竖罐式初冷却器包括壳体和冷却装置，所述壳体的上方设置有进料口和排风口，下方设置有出料阀，在壳体内进料口的下方设置有盘状布料器，所述冷却装置包括在壳体外底部区域环形设置的送风围管和与所述送风围管连通设置在壳体内呈纵向排列的多个换热送风支管，在所述竖罐式初冷却器的底部设置有高压冷却风机，所述高压冷却风机与送风围管连通，所述多个换热送风支管位于盘状布料器的下方。

进一步，所述壳体采用内、外层为钢板、中间层为陶瓷纤维的复合保温结构。

进一步，所述多个换热送风支管均为长度可调的伸缩管。

进一步，所述多个换热送风支管等距均匀分布在壳体内，使相互之间形成尺寸一致的降温通道。

进一步，所述多个换热送风支管的热风喷口斜向下设置。

本发明的目的之二通过以下技术方案实现：

使用上述新型高温再生砂冷却系统进行余热回收的方法：高温再生砂从顶部连续进入竖罐式初冷却器内，由顶部的流化层对高温再生砂进行沸腾流化换热，同时，在盘状布料器的作用下，经初步降温的高温再生砂分散进入多个由换热送风支管形成的降温通道内，在降温通道内通过换热送风支管内的冷空气对高温再生砂作进一步换热，待高温砂冷却至300℃以内后，经由竖罐式初冷却器底部的出料阀出料。

本发明的有益效果在于：

本发明通过传热和流化沸腾的综合冷却方式，加快高温砂冷却速度，同时，由于换热后空气温度高，利于提高余热回收效率和降低能耗。

附图说明

图1为本发明新型高温再生砂冷却系统的布置图；

图2为竖罐式初冷却器的剖视图。

附图标记：

1-管路；2-竖罐式初冷却器；3-重力除尘器；4-烟气型有机朗肯发电机组；5-布袋除尘器；6-壳体；7-冷却装置；8-进料口；9-排风口；10-出料阀；11-盘状布料器；12-送风围管；13-换热送风支管；14-高压冷却风机。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，本实施例的一种新型高温再生砂冷却系统，包括依次通过管路1相连的竖罐式初冷却器2、重力除尘器3、烟气型有机朗肯发电机组4和布袋除尘器5，竖罐式初冷却器2包括壳体6和冷却装置7，壳体6的上方设置有进料口8和排风口9，下方设置有出料阀10，在壳体6内进料口的下方设置有盘状布料器11，冷却装置7包括在壳体外底部区域环形设置的送风围管12和与送风围管12连通设置在壳体内呈纵向排列的多个换热送风支管13，在竖罐式初冷却器的底部设置有高压冷却风机14，高压冷却风机14与送风围管12连通，多个换热送风支管位于盘状布料器的下方，且等距均匀分布在壳体内，使相互之间形成尺寸一致的降温通道，通过降温通道接收并冷却分散的高温再生砂。

根据需要，重力除尘器3也可以改为旋风除尘器。

作为本实施例的改进，壳体采用内、外层为钢板、中间层为陶瓷纤维的复合保温结构，采取这种复合保温结构，既可减少壳体的热量散失，又可减轻砂子对陶瓷纤维的磨损，提高其使用寿命。

作为本实施例的改进，多个换热送风支管均为长度可调的伸缩管，如采取多段结构，通过不同的长度调节出砂温度。

作为本实施例的改进，多个换热送风支管的热风喷口斜向下设置，保证整个过程中热砂不进入送风支管中造成堵塞。

在本实施例中，换热送风支管的作用：

1、整齐排列的换热送风支管起热交换器的作用，管内冷空气与中下层热砂进行传热，对空气进行预热；

2、通过换热送风支管预热后的热风在距离热砂表面500mm～800mm深的砂内喷出，在竖罐式初冷却器上部形成一定高度的流化层，进行沸腾流化换热。热风喷口斜向下设置，保证整个过程中热砂不进入送风支管中。

使用上述系统进行余热回收的方法：

高温(温度范围690℃～715℃)再生砂从顶部连续进入竖罐式初冷却器内，由顶部的流化层对高温再生砂进行沸腾流化换热，同时，在盘状布料器的作用下，经初步降温的高温再生砂分散进入多个由换热送风支管形成的降温通道内，在降温通道内通过换热送风支管内的冷空气对高温再生砂作进一步换热，待高温砂冷却至300℃以内后，经由竖罐式初冷却器底部的出料阀出料。

整个热砂初冷过程，热砂经过了流化层、传热层两次与空气换热，冷却速度快，冷却热砂产生的热风温度约为400℃，通过初冷器上部的排风口排出，进入ORC发电装置。具有以下优点：

⑴适用高温焙烧的热法砂再生工艺，刚出炉的高温再生砂可由700℃左右冷却至300℃以下。

⑵采用传热与流化层沸腾的综合冷却方式，砂冷却速度快，换热后空气温度高。

⑶竖罐冷却装置内衬纤维材料，外壁温度低，散热损失少。

⑷对高温砂换出的高温空气余热利用有机朗肯循环装置进行发电，提高了热法再生系统余热回收率，降低了能耗。

⑸利用发电装置对高温空气进行了冷却，减少了除尘风机的风量，降低风机电耗。

⑹可以降低热法砂再生成本10元/吨，设备投资成本低，2年内可收回全部投资成本。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。