专利名称：管道预热器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水泥设备技术领域，特别涉及一种管道预热器。
背景技术：
旋风预热器一般作为高温条件下的固体粉状物的预热和分离，特别是用作水泥煅烧回转窑前的预热预分解系统的组成部分；并在该预热系统中，旋风预热器主要起到预热物料并收集已预热物料的作用。旋风预热器一般由多级旋风筒和连接相邻两级旋风筒的进风管道组成。进风管道主要起到热交换的作用，通常85%左右的热交换发生在进风管道内；而旋风筒主要起收集物料的作用。具体地，物料通过入料口被喂入顶级进风管道内，进入顶级进风管道的物料被上升气流加热，并被带入第一级旋风筒内，物料在第一级旋风筒内进行气固分离后，物料从第一级旋风筒的排料口排出进入下一级进风管道内，并重复上述步骤。通常，从第一级旋风 筒的排料口排出的物料的温度要远远低于从第一级旋风筒的排风口排出的热烟气的温度，即物料与热烟气在顶级进风管道内的热交换不彻底，并且热烟气直从第一级旋风筒的排风口排出，不再参与物料的热交换，因此，极大地浪费了能源。
实用新型内容为解决现有技术中的旋风预热器的热交换不彻底、浪费能源的问题，本实用新型提供一种管道预热器，该管道预热器采用了加长型的顶级进风管道，延长了热交换的时间，提高了从第一级旋风筒的排料口排出的物料的温度，同时降低了从第一级旋风筒的排风口排出的热烟气的温度，还降低了热烟气膨胀系数和压力损失，有效地节约了能耗。技术方案一种管道预热器，包括I级旋风筒即第一级旋风筒，与第一级旋风筒的排风口相连通的用于排出热烟气的出风管道，和与第一级旋风筒的进风口相密封连通的顶级进风管道；或者包括直立串联的N级旋风筒，其中N为大于I的自然数，相邻的旋风筒之间通过进风管道密闭连通，其中，第一级旋风筒和第二级旋风筒之间通过顶级进风管道密封连通，所述管道预热器还包括与位于顶部的第一级旋风筒的排风口相连通的用于排出热烟气的出风管道，其特征在于，采用加长型顶级进风管道替换所述顶级进风管道，所述加长型顶级进风管道的管路长度大于所述顶级进风管道的管路长度。在顶级进风管道上增设一段加长管道且顶级进风管道和加长管道彼此密封连通形成所述加长型顶级进风管道。所述顶级进风管道包括纵管和横管，所述横管的远端口与所述第一级旋风筒密封连通，所述加长管道的两端口分别与所述横管的近端口和所述纵管的上端口密封连通。所述纵管为直管或弯曲管，所述纵管的长度方向为竖直方向或与竖直方向呈小于90度的角，所述横管为直管或弯曲管，横管的长度方向为水平方向或与水平方向呈小于90度的角。所述纵管为直管且纵管的上端朝远离所述横管的方向倾斜。所述横管为直管且横管的近端朝上方倾斜；或横管为直管且横管的管道下部分从远端到近端逐渐向上倾斜。所述横管的近端口为朝上的开口。所述加长管道包括上行管道和下行管道以及密封连通所述上行管道上端口和所述下行管道上端口的连接管道，所述上行管道的下端口 与所述纵管的上端口密封连通，所述下行管道的下端口与所述横管的近端口密封连通。所述上行管道和所述下行管道均为竖直设置的直管道。所述连接管道为弯头。所述加长管道为非封闭的环形管道，所述环形管道的两个端口分别与所述纵管的上端口和所述横管的近端口密封连通。所述加长型顶级进风管道内设置有径向缩口，所述径向缩口处的通风面积小于加长型顶级进风管道内的该处的原通风面积。所述加长型顶级进风管道为空心管道，所述径向缩口为中心缩口和/或环形缩口和/或网格状缩口 ；在所述空心管道的内腔内设置有环形实体结构，所述环形实体结构的外边缘与所述空心管道的内壁相适配并固定在空心管道的内壁上，所述环形实体结构的内边缘围成的开口形成了所述中心缩口 ；在所述空心管道的内腔内固定有一块实体结构，所述实体结构的外边缘与相应的所述空心管道的内壁形成了所述环形缩口 ；所述空心管道的内腔内设有支撑于空心管道内壁上的网格状箅子，以形成了所述网格状缩口。所述空心管道的横截面为圆形、三角形、矩形或边数大于4的多边形。所述径向缩口包括沿空心管道设置一个或多个径向缩口且径向缩口为中心缩口、环形缩口和网格状缩口中的任意一种；或径向缩口包括沿空心管道设置的多个径向缩口且径向缩口为中心缩口、环形缩口和网格状缩口中的任意两种交替设置径向缩口或全部三种交替设置的径向缩口。技术效果本实用新型提供一种管道预热器，在现有的旋风预热器的基础上，加长了顶级进风管道，使得物料和热烟气在加长型顶级进风管道内进行热交换，延长了热交换的时间，提高了从第一级旋风筒的排料口排出的物料的温度，同时降低了从第一级旋风筒的排风口排出的热烟气的温度，降低了热烟气膨胀系数，同时降低了压力损失，节约了能耗。进一步的，现有的顶级进风管道由相连通的横管和纵管组成，而增加的加长管道安装在横管和纵管之间，即将横管和纵管拆开，并通过加长管道相连通，使得改造工作非常简便。优选地，纵管为直管且纵管的上端朝远离横管的方向倾斜，以给加长管道留出空间即避开加长管道设置；同理，横管为直管且横管的近端朝上方倾斜，以给加长管道留出空间即避开加长管道设置。加长管道可以是一根折返管道(鹅颈管道)，即两根管道，两根管道间由连接管道密封连通，两根管道的另一端口分别与横管和纵管密封连通，即第二级旋风筒(或其它部件)通过纵管、上行管道、连接管道、下行管道和横管与第一级旋风筒相连通。这样，加长型顶级进风管道比顶级进风管道要至少长上行管道加下行管道的距离，使得热交换充分。优选地，连接管道为弯头，但也可以采用水平管道，只是水平管道容易集灰堵塞。优选地，上行管道和下行管道做成竖直设置的直管道，以减少物料与热烟气热交换时的离析现象。为了使物料和热烟气之间进行更充分的热交换，在加长型顶级进风管道内设置有径向缩口，径向缩口处的通风面积要小于相应的加长型顶级进风管道的该处的通风面积，这种通风面积的变化导致风速和烟气流场也发生了相应的变化，因此会提高热烟气与物料之间的热交换效率，在一定范围内径向缩口的数量越多、风速和烟气流场的改变次数越多、总的热交换效率越高。其中的径向缩口可以包括中心缩口和/或环形缩口和/或网格状缩口，中心缩口是指通风口向管道的横截面的中心方向缩进以形成一个通风面积小于空心管道的横截面面积的开口，环形缩口是指通风口的横截面为空心管道横截面的外环而形成的环形开口，网格状缩口是指通风口为空心管道横截面内的若干个网格的开口。三种径向缩口的结构不同，导致了经该处的风速和烟气流场也不同。优选地，径向缩口可沿空心管道设置多个，同时还可以改变缩口类型以强化热交·换，以达到较佳的热效率。
图I为现有技术中的旋风预热器的结构示意图；图2为本实用新型的管道预热器一种实施例的结构示意图；图3中心缩口的截面示意图；图4环形缩口的截面示意图；图5网格状缩口的截面示意图；图6本实用新型的管道预热器另一种实施例的结构示意图。附图标记示例如下I-第一级旋风筒，1-1-排风口，2-顶级进风管道，2’ -加长型顶级进风管道，2-1-入料口，2-2-纵管，2-3-横管，2-4-上行管道，2-5-下行管道，2-6-弯头，3-第二级旋风筒，4-第二级旋风筒的进风管道，5-第三级旋风筒，6-第三级旋风筒的进风管道，7-第四级旋风筒，8-第四级旋风筒的进风管道，9-第五级旋风筒，10-分解炉，11-物料提升装置，12-出风管道，13-降温装置，14-1余热发电装置，14-2余热烘干装置，15-余风风机，16-中心缩口，17-环形缩口，18-网格状缩口，18-1-网格状箅子。
具体实施方式
为了使实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图I所示,为现有技术中的旋风预热器的结构示意图,包括有5级直立串联的旋风筒、相邻的旋风筒之间通过上级旋风筒的进风管道密封连通，第一级旋风筒I的排风口
1-1与出风管道12的入口相连通，出风管道12的出口与置于地面上的余风风机15相连通。当然，这里仅以5级旋风预热器为例，现有技术中常见的还有4级旋风预热器和6级旋风预热器，当然不太常见的还有I级、2级旋风预热器、3级旋风预热器、7级-12级旋风预热器坐寸O旋风预热器的工作过程如下如图I所示，物料提升装置11将物料提升并通过入料口 2-1喂入顶级进风管道2内，进入顶级进风管道2的物料被上升气流加热，并被带入第一级旋风筒I内，物料在第一级旋风筒I内进行气固分离后，物料从第一级旋风筒I的排料口下落到第二级旋风筒的进风管道4中，在这里被上升气流再次加热升温后，被带入第二级旋风筒3内，在第二级旋风筒3内进行气固分离后，物料从第二级旋风筒3的排料口下落到第三级旋风筒的进风管道6内，在这里被上升气流进一步加热后被带入第三级旋风筒5内，在第三级旋风筒5内进行气固分离后，物料从第三级旋风筒5的排料口进入第四级旋风筒的进风管道8内，在这里被上升气流再次加热后被带入第四级旋风筒7内，在第四级旋风筒7内进行气固分离后，物料从第四级旋风筒7的排料口进入分解炉10内，在这里又被上升气流再次加热后被带入第五 级旋风筒9内，在第五级旋风筒9内进行气固分离后，加热后的物料从第五级旋风筒9的排料口排出。在上述的过程中，上升的热气流依次经过分解炉10、进风管道8、6、4、2后从第一级旋风筒I的排风口 1-1进入出风管道12，最终从出风管道12的出口经余风风机15排出，但通常从第一级旋风筒的排料口排出的物料的温度要远远低于从第一级旋风筒的排风口排出的热烟气的温度，即物料与热烟气在第二级旋风筒的上升管道内的热交换不彻底，浪费了热能。另外，出于环保的角度，在热烟气排入大气前都要经过收尘器处理，而收尘器允许热烟气的最高温度一般为250度左右，通常情况下，收尘器工作在200度左右。因此，需要对出风管道12内的热烟气进行降温处理，第一种方案为在出风管道12上设置降温装置13，这里的降温装置13是指增湿塔喷水降温装置或管道喷水降温装置或多管冷却机等；第二种方案为在出风管道12上设置余热发电装置14-1和/或余热烘干装置14-2，将热烟气引入余热发电机14-1、余热回收的同时把烟气温度尽可能降低到200度左右以适于进入收尘器净化烟气，或者将热烟气引入余热发电机14-1、余热发电的同时适当的降低烟气温度、再将经余热发电机后的热烟气用于烘干原料并同时将烟气温度降低到200度左右以引入收尘器净化，或者将部分热烟气用于烘干原料、然后将参与烘干后的烟气与未参与烘干的烟气混合再引入收尘器净化。当然，上述的降温装置13、余热发电装置14-1和余热烘干装置14-2，可以依需要配置或者不配置。实施例I如图2所示，为本实用新型的管道预热器的结构示意图。本实施例与现有技术中的旋风预热器(图I)的区别在于，本实施例的管道预热器加长了顶级进风管道2使其成为加长型顶级进风管道2’，延长了物料与热烟气的换热时间，使第一级旋风筒的排料口排出的物料的温度与第一级旋风筒的排风口排出的热烟气的温度相接近，提高了换热效率，也就是节约了能耗。同时，由于降低了从第一级旋风筒I的排风口排出的热烟气的温度，减轻了后续的降温装置13的工作量。具体地，顶级进风管道2本身就包括纵管2-2和横管2-3，其中纵管2_2的下端口与第二级旋风筒3密封连通，横管2-3的远端口与第一级旋风筒I密封连通。增加的加长管道包括上行管道2-4、下行管道2-5和弯头2-6，上行管道2-4的下端口与纵管2-2的上端口密封连通，下行管道2-5的下端口与横管2-3的近端口密封连通，上行管道2-4的上端口和下行管道2-5的上端口通过弯头2-6密封连通。上行管道2-4和下行管道2-5均为竖直的直管道。若纵管2-2的长度为H，横管2-3长度为L，上行管道2-4和下行管道2_5的长度均为M,弯头2-6的管道的弧长为N,初略计算后,顶级进风管道2的长度为H+L,而加长型顶级进风管道2’的长度为H+L+2M+N。显然，多出的2M+N的管道长度能够有效的延长热交换时间。并且，从上述描述可见，本实用新型提供的管道预热器仅在现有的旋风预热器的基础上进行了局部的改造，投资小，施工周期短，工艺简单，无需另购整套装置，利于本领域技术人员的实施，并且节能效果显著。其中，上行管道2-4和下行管道2-5均为竖直设置的直管道，以减少物料与热烟气热交换时的离析现象。且用于连接上行管道2-4和下行管道2-5之间的管道并不局限于弯头2-6，可以使用任意的连接管道，但当连接管道包括水平管道部分时，水平管道内容易集灰而造成管道堵塞。当然，加长型顶级进风管道2’的加长的部分，S卩加长管道不局限于上述的形状，还可以是不封闭的环形管道，环形管道的两个端口分别与纵管2-2的上端口和横管2-3的近 端口密封连通。实施例I的管道预热器的工作过程包括，物料提升装置11将物料提升并通过入料口 2-1喂入加长型顶级进风管道2’内，进入加长型顶级进风管道2’的物料被上升气流加热，依次通过纵管2-2、上行管道2-4、弯头2-6、下行管道2-5和横管2_3后进入第一级旋风筒I内，在此过程中，物料与热烟气在加长型顶级上升管道2’内充分的热交换。上行管道2-4和下行管道2-5的长度可以根据欲达到的热交换的效果来设定。若采用其他结构的加长管道时，加长管道的长度也根据欲达到的热交换的效果来设定。优选的情况下，为了使物料与热烟气在加长型顶级进风管道2’的热交换效率进一步提高，在加长型顶级进风管道2 ’上设置有一个或若干个径向缩口，在径向缩口处由于通风面积变化，风速和烟气流场也会发生变化，以提高热烟气与物料之间的热交换效率，在一定范围内的径向缩口数量的增加，会进一步提高热交换效率。本实施例中的径向缩口包括中心缩口、环形缩口和网格状缩口三种，当然本领域技术人员可以理解，依据实际工况，可以采用单一种类的径向缩口或采用两种类型混合的径向缩口或采用三种类型混合的径向缩口甚至采用其它结构的径向缩口。其中的中心缩口，见图3，以中心缩口 16为例，由于加长型上升管道2’为横截面为圆形的空心管道，在空心管道内腔内设置有环形实体结构，所述环形实体结构的外环与空心管道的内壁相适配并固定在空心管道的内壁上，所述环形实体结构的内环内的开口形成了中心缩口 16，由于环形实体结构的内环也为圆形，中心缩口 16的横截面也为圆形结构。空心管道的横截面也可以为其他结构，比如三角形、矩形、异形或边数大于4的多边形，此时，环形实体结构的外边缘与空心管道的内壁相适配并固定在空心管道的内壁上，环形实体结构的内边缘围成的开口即为中心缩口。其中的环形缩口，见图4，以环形缩口 17为例，由于加长型上升管道2’为横截面为圆形的空心管道，在空心管道的内腔内通过支架固定有一块圆形实体结构，所述圆形实体结构的外边缘与相应的空心管道的内壁形成了环形缩口 17，此时的环形缩口 17为圆环形的缩口。空心管道的横截面也可以为其他结构，比如三角形、矩形、异形或边数大于4的多边形，此时，空心管道的内腔内固定有一块实体结构，实体结构的外边缘与相应的空心管道的内壁形成了环形缩口。其中的网格状缩口，见图5，由于加长型上升管道2’为横截面为圆形的空心管道，在空心管道的内腔内设置有支撑于空心管道内壁上的网格状箅子18-1以在空心管道的内腔内形成网格状缩口 18。此时的，空心管道的横截面也可以为其他结构，比如三角形、矩形、异形或边数大于4的多边形。另外，相对于现有技术中的旋风预热器的横管，本实施例中的横管2-3的下半部分向上倾斜，以免水平的底部容易造成物料和灰的堆积。当然，还可以采用近端口向上倾斜的横管来达到同样的目的。上述是在现有的旋风预热器的基础上进行改造的情况，还可以使用加长型顶级进风管道2’整体替换顶级进风管道2，加长型顶级进风管道2’的管道长度要大于顶级进风管道2的管道长度，且加长型顶级进风管道2’的两个端口分别与第一级旋风筒I和第二级旋风筒2 (或其它部件)密封连通。 实施例2如图6所示为本实用新型的第二种实施例，该实施例与实施例I的区别在于实施例I中的纵管2-2为竖直管，而实施例2中的纵管2-2与竖直方向形成一定角度且上端向远离第一级旋风筒I的方向倾斜。倾斜的纵管2-2可以是改造前的旋风预热器本身自带的，也可以是在改造旋风预热器的时候设置的，主要目的在于避开加长管道，给加长管道留下更大的空间。同时，若纵管2-2长度为H，横管2-3长度为L，上行管道2-4和下行管道
2-5的长度均为M，弯头管道的弧长为N’(显然N’ > N)，初略计算后，顶级进风管道的长度为H+L，而加长型顶级进风管道2’的长度为H+L+2M+N’。显然，多出的2M+N’的管道长度大于实施例I中的多出的管道长度2M+N，以进一步延长热交换时间。实施例I和实施例2是以包括5级旋风筒的管道预热器为例进行的说明，同样适用于其它级数的管道预热器。特别地，当管道预热器包括I级旋风筒时，用于给第一级旋风筒提供热烟气的管道即为顶级进风管道，采用如实施例I和实施例2的加长型顶级进风管道来替代现有的顶级进风管道，以达到同样的技术效果。
权利要求1.一种管道预热器，包括I级旋风筒即第一级旋风筒，与第一级旋风筒的排风口相连通的用于排出热烟气的出风管道，和与第一级旋风筒的进风口相密封连通的顶级进风管道；或者包括直立串联的N级旋风筒，其中N为大于I的自然数，相邻的旋风筒之间通过进风管道密闭连通，其中，第一级旋风筒和第二级旋风筒之间通过顶级进风管道密封连通，所述管道预热器还包括与位于顶部的第一级旋风筒的排风口相连通的用于排出热烟气的出风管道，其特征在于，采用加长型顶级进风管道替换所述顶级进风管道，所述加长型顶级进风管道的管路长度大于所述顶级进风管道的管路长度。
2.根据权利要求I所述的管道预热器，其特征在于，在顶级进风管道上增设一段加长管道且顶级进风管道和加长管道彼此密封连通形成所述加长型顶级进风管道。
3.根据权利要求2所述的管道预热器，其特征在于，所述顶级进风管道包括纵管和横管，所述横管的远端口与所述第一级旋风筒密封连通，所述加长管道的两端口分别与所述横管的近端口和所述纵管的上端口密封连通。
4.根据权利要求3所述的管道预热器，其特征在于，所述纵管为直管或弯曲管，所述纵管的长度方向为竖直方向或与竖直方向呈小于90度的角，所述横管为直管或弯曲管，横管的长度方向为水平方向或与水平方向呈小于90度的角。
5.根据权利要求4所述的管道预热器，其特征在于，所述纵管为直管且纵管的上端朝远离所述横管的方向倾斜。
6.根据权利要求4所述的管道预热器，其特征在于，所述横管为直管且横管的近端朝上方倾斜；或横管为直管且横管的管道下部分从远端到近端逐渐向上倾斜。
7.根据权利要求6所述的管道预热器，其特征在于，所述横管的近端口为朝上的开口。
8.根据权利要求3-7之一所述的管道预热器，其特征在于，所述加长管道包括上行管道和下行管道以及密封连通所述上行管道上端口和所述下行管道上端口的连接管道，所述上行管道的下端口与所述纵管的上端口密封连通，所述下行管道的下端口与所述横管的近端口密封连通。
9.根据权利要求8所述的管道预热器，其特征在于，所述上行管道和所述下行管道均为竖直设置的直管道。
10.根据权利要求8所述的管道预热器，其特征在于，所述连接管道为弯头。
11.根据权利要求3-7之一所述的管道预热器，其特征在于，所述加长管道为非封闭的环形管道，所述环形管道的两个端口分别与所述纵管的上端口和所述横管的近端口密封连通。
12.根据权利要求1-7，9-10之一所述的管道预热器，其特征在于，所述加长型顶级进风管道内设置有径向缩口，所述径向缩口处的通风面积小于加长型顶级进风管道内的该处的原通风面积。
13.根据权利要求12所述的管道预热器，其特征在于，所述加长型顶级进风管道为空心管道，所述径向缩口为中心缩口和/或环形缩口和/或网格状缩口 ；在所述空心管道的内腔内设置有环形实体结构，所述环形实体结构的外边缘与所述空心管道的内壁相适配并固定在空心管道的内壁上，所述环形实体结构的内边缘围成的开口形成了所述中心缩口 ；在所述空心管道的内腔内固定有一块实体结构，所述实体结构的外边缘与相应的所述空心管道的内壁形成了所述环形缩口；所述空心管道的内腔内设有支撑于空心管道内壁上的网格状箅子，以形成了所述网格状缩口。
14.根据权利要求13所述的管道预热器，其特征在于，所述空心管道的横截面为圆形、三角形、矩形或边数大于4的多边形。
15.根据权利要求13所述的管道预热器，其特征在于，所述径向缩口包括沿空心管道设置一个或多个径向缩口且径向缩口为中心缩口、环形缩口和网格状缩口中的任意一种；或径向缩口包括沿空心管道设置的多个径向缩口且径向缩口为中心缩口、环形缩口和网格状缩口中的任意两种交替设置径向缩口或全部三种交替设置的径向缩口。
16.根据权利要求8所述的管道预热器，其特征在于，所述加长型顶级进风管道内设置有径向缩口，所述径向缩口处的通风面积小于加长型顶级进风管道内的该处的原通风面积。
17.根据权利要求11所述的管道预热器，其特征在于，所述加长型顶级进风管道内设置有径向缩口，所述径向缩口处的通风面积小于加长型顶级进风管道内的该处的原通风面积。
专利摘要本实用新型提供一种管道预热器，包括1级旋风筒，和与第一级旋风筒的进风口相密封连通的顶级进风管道；或者包括直立串联的N级旋风筒，其中N为大于1的自然数，相邻的旋风筒之间通过进风管道密闭连通，其中，第一级旋风筒和第二级旋风筒之间通过顶级进风管道密封连通，其特征在于，采用加长型顶级进风管道替换顶级进风管道，加长型顶级进风管道的管路长度大于顶级进风管道的管路长度，本实用新型采用了加长型的顶级进风管道，延长了热交换的时间，提高了从第一级旋风筒的排料口排出的物料的温度，同时降低了从第一级旋风筒的排风口排出的热烟气的温度，还降低了热烟气膨胀系数和压力损失，有效地节约了能耗。
文档编号F27D17/00GK202599083SQ20122013132
公开日2012年12月12日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者高玉宗 申请人:高玉宗