一种气固换热装置的制作方法

本实用新型涉及气固换热及余热回收技术领域，尤其涉及一种气固换热装置。

背景技术：

在干法熄焦工艺、烧结矿余热回收工艺等余热回收工艺中，常需要对携带大量显热的高温固体物料进行余热回收，通常的方法是使用不与固体物料发生化学反应的循环气体对高温固体物料进行冷却，再通过余热锅炉回收循环气携带的热量。

目前，干熄焦工艺中采用干熄焦炉作为高温红焦的换热容器，焦炭经由炉口装入该竖炉结构中，自上而下经过预存区、布风环区、斜道区、冷却区，与从竖炉底部供入的循环气体进行逆向换热并自竖炉底部排出。在该焦炭冷却过程中，气体和焦炭在斜道区进行气固分离操作，斜道区砌体的悬挑结构经受来自上部砌体的载荷，同时也承受温度波动造成的热应力。干熄焦炉的斜道结构虽然巧妙，但工作条件严苛，气固分离过程气体流通截面陡然减小，造成系统阻力升高，并不适宜用于其它空隙率低的固体物料换热。

在烧结矿余热回收工艺中，普遍使用环冷工艺回收烧结矿显热，但环冷工艺采用分级回收余热的方式，仅能回收一至三级冷却空气的显热，使三级以后的冷却空气的大量显热以低温废气的形式损失掉，回收余热的效率较低。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种气固换热装置，具有砌体结构简单，系统阻力小，使用寿命长的特点。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种气固换热装置，包括自上至下依次设置的缓冲仓、冷却仓和排料锥斗，排料锥斗上部的中心设中央供气装置，排料锥斗上部的外围设布风环，布风环及中央供气装置分别连接外部供风装置；还包括密封装料装置和气体收集风环；所述密封装料装置设于缓冲仓的顶部；缓冲仓与冷却仓之间通过缩颈管道连接，缩径管道外侧的冷却仓顶面与冷却仓侧壁、物料自然堆积后料面之间的空间形成环形的气体收集空间；在该气体收集空间的冷却仓上方或外侧设气体收集风环，气体收集风环通过沿周向设置的多个连通管与气体收集空间连通，气体收集风环的出风口另外通过管道连接外部余热锅炉。

所述缓冲仓为圆筒形、圆球形、圆锥形或方形仓体。

所述气体收集风环为等截面管道或变截面管道，气体收集风环为变截面管道时，其内径自远离出风口一端向出风口一端逐渐增大。

所述中央供气装置顶部设风帽，风帽通过竖直的中央风道、设于中央风道下部的一字风道或十字风道连接外部供风装置，且连接处分别设风量调节装置。

所述气体收集风环的内壁衬有耐火隔热材料，外侧设保温材料层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)物料的冷却过程分别在储存和冷却两个功能区内完成，预存仓能够适应各类间歇、连续装料操作及检修操作，并可缓冲装料过程中物料对砌体耐材的冲击；冷却仓用于物料与气体换热；

2)冷却仓与预存仓之间通过缩颈管道连通，使高温固体物料下落到冷却仓内时形成自然堆积的圆台料堆，从而使装置内气流的流通截面始终保持最大，降低了系统阻力；

3)缩径管道外侧的冷却仓顶面与冷却仓侧壁、物料自然堆积后料面之间的空间形成环形的气体收集空间，有利于气体收集风环进行换热后气体的收集；

4)相比于干熄焦炉采用的常规砌体结构，避免了悬挑结构的出现，使砌体结构损坏的风险降至最低；

5)采用密封装料装置装料，能够维持连续装料或间歇装料时系统压力的稳定，并防止装料时粉尘的逸散；

5)装置结构简单，使用寿命长，系统阻力小，特别适用于高料层阻力固体物料余热回收时使用。

附图说明

图1是本实用新型所述一种气固换热装置的结构示意图。

图中：1.密封装料装置 2.缓冲仓 3.缩颈管道 4.气体收集风环 5.冷却仓 6.风帽 7.中央供气装置 8.排料锥斗 9.布风环

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本实用新型所述一种气固换热装置，包括自上至下依次设置的缓冲仓2、冷却仓5和排料锥斗8，排料锥斗8上部的中心设中央供气装置7，排料锥斗8上部的外围设布风环9，布风环9及中央供气装置7分别连接外部供风装置；还包括密封装料装置1和气体收集风环4；所述密封装料装置1设于缓冲仓2的顶部；缓冲仓2与冷却仓5之间通过缩颈管道3连接，缩径管道3外侧的冷却仓5顶面与冷却仓5侧壁、物料自然堆积后料面之间的空间形成环形的气体收集空间；在该气体收集空间的冷却仓5上方或外侧设气体收集风环4，气体收集风环4通过沿周向设置的多个连通管与气体收集空间连通，气体收集风环4的出风口另外通过管道连接外部余热锅炉。

所述缓冲仓2为圆筒形、圆球形、圆锥形或方形仓体。

所述气体收集风环4为等截面管道或变截面管道，气体收集风环4为变截面管道时，其内径自远离出风口一端向出风口一端逐渐增大。

所述中央供气装置7顶部设风帽6，风帽6通过竖直的中央风道、设于中央风道下部的一字风道或十字风道连接外部供风装置，且连接处分别设风量调节装置。

所述气体收集风环4的内壁衬有耐火隔热材料，外侧设保温材料层。

本实用新型所述一种气固换热装置的工作方法如下：

1)高温固体物料经密封装料装置1间断或连续装入缓冲仓2中，在缓冲仓2内暂时停留后，经缓冲仓2底部的缩颈管道3进入冷却仓5中；

2)高温固体物料经缩颈管道3下落后自然堆积在冷却仓5内，在冷却仓5上部沿周向形成气体与物料分离的交界面；

3)在冷却仓5的底部，通过中央供气装置7由内向外供风，通过布风环9由外向内供风，并通过风量调节装置调节供风的风量；供入的低温循环气体与高温固体物料在冷却仓5内充分换热后，冷却后的固态物料经排料锥斗8排出；

4)低温循环气体在冷却仓5内均匀分布并向上流动，与高温固体物料完成换热后，集中在冷却仓5顶部的气体收集空间内，由气体收集风环4收集，最终通过外部余热锅炉回收其中的热量。

本实用新型中，所述气固换热装置的主体由两个内衬耐火砖砌体的料仓构成，分别为缓冲仓2和冷却仓5，其中缓冲仓2用于短暂储存高温固体物料并缓冲高温固体物料装入过程中对耐火砖砌体的冲击，冷却仓5用于实现高温固体物料冷却的换热过程并实现气固分离。缓冲仓2与冷却仓5上下同心设置并通过缩颈管道3相连，缓冲仓2内落下的高温固体物料在缩颈管道3的缩颈作用下，下落后在冷却仓5内顶部自然堆积出圆台状料堆，从而在冷却仓5顶部外围形成气体收集空间。

密封装料装置1设置于缓冲仓2的顶部，用于维持连续装料或间歇装料时系统压力的稳定，并防止装料时粉尘的逸散，根据需要，还可以在密封装料装置1的基础上实现料钟布料或者旋转布料等均匀布料方式，以避免物料进入缓冲仓2后产生偏析。

气体收集风环4的截面为圆形、椭圆形或多边形的环形管道结构，布置于冷却仓5顶部圆周方向或冷却仓5上部立壁的外侧，通过数条连通管与冷却仓5上部的气体收集空间连通，用于收集携带显热的高温循环气体并将其引向余热锅炉，因气流沿气体收集方向不断汇集，可以将气体收集风环4设置为截面渐变的管道。

排料锥斗8为倒圆锥结构，设于冷却仓5底部，承接自冷却仓5下落的固体物料，同时作为固体物料排出气固换热装置的出口，以及均匀布风的空间。排料锥斗8内设置的中央供气装置7及布风环9结构均为现有技术(参见申请号为200710158949.4的专利文献，“一种干熄炉专用供气装置”)，低温循环气体由中央供气装置7和布风环9同时供入，通过调节两部分供风的比例，可以达到冷却仓5内均匀布风换热的效果。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。