专利名称：气固逆向旋流式热交换器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于粉状物料烘干及预热设备，特别是关于水泥行业中，回转窑干法水泥生产中的一种气固逆向旋流式热交换器。
目前水泥行业采用热交换器以单体结构的可分为三种类型1、旋风式热交换器，它由一台旋风收尘器和一个较长的进风管道组成(参见附
图1)它的高温高速气流从进风管下口进入，生料粉由入料管部位流入进风管内，气料在管内混合，同向顺流入旋风收尘器，在气固共处的行程中，粉料从高温气流中获得等温热能，料粉得到预热。预热后的料粉，在旋风收尘器中被收集，实现气固分离，此时气流排出收尘器。料粉在闪动阀的控制下，断续注入下级，闪动阀的设置能防止气流由料管上行，破坏收尘器的收集效果，由此可见，在旋风式热交换器中，气固的热交换在气固同向顺流的行程中实现，由于气固同向行程有限所以热交换性能不太好。
2、钵体式热交换器，它是一个在直立的大直径简体内设置缩口，形成钵体或者将外形也制成钵体形状(参见附图2)。它的气流从钵体的下口进入上行，由料粉从钵体的上口进入下行，由下口排出，可见气固的换热是在逆向垂直对流的形成中实现的，在生产实际中，钵体式热交换器常产生成堆塌落或股状料流，气固混合性较旋风式差，预热效率也差，3、强化立筒式热交换器，它是由一个直立的大直径长简体，下端设集料斗、排料管及闪动阀，进风口由立筒下端以切线方向进入，排风口设置在顶部中央，进料也由顶部一孔或多孔进入(参见附图3)，当排风口向外排风时，窑内的高温气流就会由立筒下端进风口流入立筒，因风量大，入口截面较小，进风口附近会产生局部旋转气流，此筒一般为20-30米高，在其中绝大部分高度内，气流基本是直线上升，此时，由顶部下流的料粉也基本是垂直下行，至进风口附近呈旋转流向，由于此立筒一般截面较大，风速就较小，由顶部流入的股状粉料，不易吹散，所以预热效果也较差。
本实用新型的目的是提供一种热交换性能好，气固分离效果好，成本低，结构简单的气固逆向旋流式热交换器。
本实用新型的设计方案为设计一种气固逆向旋流式热交换器，其特征在于在热交换器的内腔壁上分布有许多凸棱，凸棱的间距弧长范围为0.2～1.2m，其最佳范围为0.4～0.8m。
所述的凸棱为斜向凸棱，斜向凸棱与园柱筒内腔径向截面夹角α选择在30°～80°，其最佳选择范围为40°～50°；凸棱的高度选择在10cm～60cm；凸棱的宽选择在10cm～30cm。
所述的热交换器的腔底端有进气和出料口，顶端有排气和进料口；与底端进气和出料口相连的内腔为下端直径小于上端直径的锥形气固换热内腔；与锥形气固换热内腔相连的内腔为园柱形气固导流内腔，在气固导流内腔壁上分布有许多斜向凸棱，与顶端排气和进料口相连的内腔为气固分离内腔，气固分离内腔的另一端与气固导流内腔的另一端相连。
所述的热交换器的腔底端的进气口和出料口可以为同一端口；热交换内腔顶端的排气口和进料口也可以是同一端口。
所述的气固分离内腔与气固导流内腔相连的内腔为锥形，锥度大于或等于物料的休止角；与进料和排气口相连的内腔为园柱形，园柱形的直径大于气固导流内腔相连接的锥口直径。
所述的热交换器外表面为钢板外壳，内表面用耐热混凝土或耐火砖砌筑，其壁厚尺寸选择在20cm至50cm。
所述的气固分离内腔高度尺寸选择在底端出料口直径尺寸的1倍至5倍，最佳选择在底端出料口直径尺寸的2倍至3倍；在气固分离内腔的园柱形腔体内径尺寸选择在出料口直径尺寸的1.5至5倍，最佳选择在出料口直径尺寸的2倍至3倍。
所述的园柱形气固导流内腔高度尺寸选择在出料口直径尺寸的0.3至1倍，最佳选择在出料口直径尺寸的0.4至0.5倍；园柱形气固导流内腔内径尺寸选择在出料口直径尺寸的1至1.5倍，最佳选择在出料口直径尺寸的1.2～1.35倍。
所述的锥形气固换热内腔的高度为出料口直径尺寸的0.8～4倍，其最佳选择在出料口直径尺寸的1.6至2.6倍。
本实用新型与现有技术对比如下
1、与钵体式热交换器相比，它是气固在逆向直线对流过程中进行换热的，气固换热行程是构成该设备的垂直高度，而逆向旋流式是气固在逆向旋流过程中进行换热，其气固行程是由构成该设备的垂直高度及直径和旋流角大小等主要因素决定，行程为螺旋线长度。假如构成二种热交换器的管径均为1米，高度1米，则钵体式中气固行程就是1米的高度，在逆向旋流式中，假如螺旋角是45°时，则气固行程等于1.41米，行程增加了41％，另外，逆向旋流式气固分离性能又明显的好于钵体式，不会出现料粉成股或成堆下行，在实践中用逆向旋流技术对原钵体热交换器实施改进，可使其一个钵体进出口气流温差。达到三个钵体热交换器同时使用的温差，对三个锥体热交换器同时改进可实现进出口气流温差增加到二倍以上，可见等量容积内逆向旋流式的热效果是钵体式的二至三倍。
2、与旋风式热交换器对比，旋风式是气固在同向流动过程中进行换热，行程是二种物体共处时流经的长度，在其换热管道内是直线形，而在旋风收尘器内是曲线形，但在气固的总行程中，气固同向顺流行程所占的比例较大，在等容量时，逆向旋流式换热的行程必然长许多，而且气固逆向运行流速减缓，气固共处的时间长，所以逆向旋流式的换热性能优于旋风式热交换器。
3、与强化立筒式比，立筒式仅在下端进风口处有局部旋流产生，气固的形成线路与钵体相近，其换热性能也与钵体式相似，所以逆向旋流式优于强化立筒式。
下面结合实施例附图对本实用新型做进一步说明。
附
图1为旋风式热交换器结构及气固运行示意图。
附图2为钵体式热交换器结构及气固运行示意图。
附图3为强化立筒式热交换器结构及气固运行示意图。
附图4为本实用新型实施例结构示意图。
附图5为本实用新型实施例气固运动行程示意图。
附图6为A-A剖面结构示意图。
图中1、进气及出料口2、气固换热腔3、气固导流腔4、气固分离腔5、排气及进料口6、凸棱如图所示，气固逆向旋流式热交换器，内腔分三个部位构成，下端是圆锥形气固换热腔2，它上口直径大，下口的进气及出料口1直径小，中部是一圆柱形气固导流腔3，它的内壁由许多斜向凸棱6，凸棱6与圆柱形腔体径向截面构成夹角α，它上部连接的是直径较大的气固分离腔4，气固分离腔4上端为园柱形下端为圆锥形，圆锥角度大于料粉的休止角，热交换器顶部封闭后，在中央开排气及进料口5，其内腔壁均用耐火材料砌成，耐高温、耐冲刷、保温性能好；外壳用普通钢板制成，以防热变形破坏内部结构。气固流向如图5中箭头所示，当高温高速气流在凸棱圆柱形内腔受到阻力，使垂直向上的气流导向变成旋转向上的气流，此时在气固分离腔4和气固换热腔2中也会形成方向相似的旋转气流，在旋转气流的作用下，由排气及进料口5进入的料粉，便会被均匀的抛撒在内腔壁，再沿内腔壁按气流的反方向贴壁旋转下行，当粉料流在斜凸棱6上方，由于气流从凸棱6的斜下方上行，这时凸棱6的斜上方相对为弱风区，所以粉料流沿凸棱6斜槽顺利继续下行，流至下部锥管上口，又被气流抛撒到内腔壁，按旋转气流的反方向，贴壁旋转下行最后由进气及出料口1流出，由于气固导流腔3有许多凸形斜棱6使汇集的大量固体粉料，分成众多细小料流，均匀散布到气固换热腔锥口内，为气固的充分混合创造了良好条件。本实用新型的热交换器下部区段是气流温度相对较高的区段，通径相对最小，气流速度最大，其上口进入的料流，又分成众多细小料流易于被高速旋转气流吹散，气固混合条件好，气固换热性能必然好，所以此区段为气固换热腔2。气固导流腔3是旋流形成段，也是均匀撒布料粉段。上部区段为气固分离腔4气固在逆向旋流过程中，不仅具有良好的换热条件，同时更具有较好的分离条件，旋转向上高速气流具有较强的离心力，能有效使气固分离，防止排出的气流将预热后的料粉重新带回上级。
如附图4所示，尺寸选择为F＝(1.4～5)×φA，最佳选择F＝(2～3)×φA；β＝35°～75°，最佳选择β＝50°～60°；φC＝(1.5～5)×φA，最佳选择φC＝(2～3)×φA；E＝(0.3～1)×φA，最佳选择E＝(0.4～0.5)×φA；φB＝(1.1～1.5)×φA，最佳选择φB＝(1.2～1.3)×φA；m×n凸棱带斜角α＝30°～60°；最佳选择α＝40°～50°；m＝100～300mm，n＝100～500mm；D＝(0.8～4)×φA，最佳选择D＝(1.6～2.6)×φA。
权利要求1.一种气固逆向旋流式热交换器，其特征在于在热交换器的内腔壁上分布有许多凸棱，凸棱的间距弧长范围为0.2～1.2m，其最佳范围为0.4～0.8m。
2.根据权利要求1所述的固逆向旋流式热交换器，其特征在于所述的凸棱为斜向凸棱，斜向凸棱与园柱筒内腔径向截面夹角α选择在30°～80°，其最佳选择范围为40°～50°；凸棱的高度选择在10cm～60cm；凸棱的宽选择在10cm～30cm。
3.根据权利要求1所述的气固逆向旋流式热交换器，其特征在于所述的热交换器的腔底端有进气和出料口，顶端有排气和进料口；与底端进气和出料口相连的内腔为下端直径小于上端直径的锥形气固换热内腔；与锥形气固换热内腔相连的内腔为园柱形气固导流内腔，在气固导流内腔壁上分布有许多斜向凸棱，与顶端排气和进料口相连的内腔为气固分离内腔，气固分离内腔的另一端与气固导流内腔的另一端相连。
4.根据权利要求1所述的气固逆向旋流式热交换器，其特征在于所述的热交换器的腔底端的进气口和出料口可以为同一端口；热交换内腔顶端的排气口和进料口也可以是同一端口。
5.根据权利要求3所述的气固逆向旋流式热交换器，其特征在于所述的气固分离内腔与气固导流内腔相连的内腔为锥形，锥度大于或等于物料的休止角；与进料和排气口相连的内腔为园柱形，园柱形的直径大于气固导流内腔相连接的锥口直径。
6.根据权利要求1所述的气固逆向旋流式热交换器，其特征在于所述的热交换器外表面为钢板外壳，内表面用耐热混凝土或耐火砖砌筑，其壁厚尺寸选择在20cm至50cm。
7.根据权利要求3所述的气固逆向旋流式热交换器，其特征在于所述的气固分离内腔高度尺寸选择在底端出料口直径尺寸的1倍至5倍，最佳选择在底端出料口直径尺寸的2倍至3倍；在气固分离内腔的园柱形腔体内径尺寸选择在出料口直径尺寸的1.5至5倍，最佳选择在出料口直径尺寸的2倍至3倍。
8.根据权利要求3所述的气固逆向旋流式热交换器，其特征在于所述的园柱形气固导流内腔高度尺寸选择在出料口直径尺寸的0.3至1倍，最佳选择在出料口直径尺寸的0.4至0.5倍；园柱形气固导流内腔内径尺寸选择在出料口直径尺寸的1至1.5倍，最佳选择在出料口直径尺寸的1.2～1.35倍。
9.根据权利要求3所述的气固逆向旋流式热交换器，其特征在于所述的锥形气固换热内腔的高度为出料口直径尺寸的0.8～4倍，其最佳选择在出料口直径尺寸的1.6至2.6倍。
专利摘要本实用新型属于粉状物料烘干及预热设备,特别是关于水泥行业中,回转窑干法水泥生产中的一种气固逆向旋流式热交换器。它是在热交换器的内腔壁上分布有许多凸棱,凸棱的间距弧长范围为0.2～1.2m,其最佳范围为0.4～0.8m。所述的凸棱为斜向凸棱,斜向凸棱与圆柱筒内腔径向截面夹角α选择在30°～80°,其最佳选择范围为40°～50°;凸棱的高度选择在10cm～60cm;凸棱的宽选择在10cm～30cm。
文档编号F27B7/00GK2371529SQ99234380
公开日2000年3月29日 申请日期1999年2月12日 优先权日1999年2月12日
发明者周建军 申请人:周建军