高温粒料余热回收热利用装置的制造方法
【专利说明】
[0001]技术领域本发明属于工业节能领域，涉及一种适用于高温粒状物料或渣料，如高温水泥熟料、高温焙烧砂、锌挥发窑高温浸出渣余热回收热利用场所使用的高温粒料余热回收热利用装置。
[0002]【背景技术】余热回收利用工程是“十二五”期间我国第二大重点节能工程。据不完全统计，我国工业余热可用能总量约为740X 112千焦/年。固体余热约占30%，那些余热量大、余热数量温度恒定、余热资源集中、灰尘及腐蚀性物质含量少的绝大多数固体余热已通过蒸汽发电途径进行回收利用。对于余热量小、余热数量温度波动、余热资源分散的那些剩余粒料余热进行回收热利用，是工业节能有效途径，但目前尚无成熟节能技术报道。这些炉窑因离开炉窑的高温粒料余热目前尚无回收使得其热效率低至30%?40%。以锌精矿焙烧窑为例离窑固态矿料温度850°C?1050°C，以锌挥发回转窑为例离窑固态渣料温度高达1000°C?1300°C，这些粒料粒径3_?5_，因大部分热量被烟气和粒料带走导致热效率不到25%。高温粒料面广，蕴含热能价值可观，进行余热回收热利用，已成为工业炉窑节能减排和建设两型社会的焦点议题。
[0003]固定床换热器是一种固渣余热回收装置，产生热水/热风/蒸汽，用于生产、发电或直接干燥其它物料。固渣自然堆积于立/卧式固定床内，床层内/外布置水/风冷管，或空气均匀随机穿过渣层而被加热。设置换热管回收固渣余热，如(滚筒)冷渣机、干排渣机、干熄渣余热锅炉等，气粒换热系数小且换热面积小，床温及换热不均匀，渣热回收率低。加热介质均匀穿过床层回收固渣余热，如水泥机立窑、固定床煤气化炉等，床温及换热均匀，气粒换热系数小但换热面积大幅度扩宽，因此渣热回收率高，其缺点是空气需要很大压力才能克服炉渣层阻力，同时存在边壁效应、温度场效应和漏斗效应。移动床换热器是另一种固渣余热回收装置，如配套水泥旋窑使用的熟料篦冷机、流化床换热装置等。篦冷机是一种稳流行进式高温熟料高效冷却装置，窑头落下的熟料随篦板向前推动铺满整个篦床，冷风通过篦床下多个稳压室均匀穿过床料而得到加热。篦冷机属于整体移动式固定床换热器，结构复杂技术要求高，床料沿垂直方向无明显位移。常温空气均匀分散同时穿过不同区段篦板，同时冷却篦床上不同温度的熟料，篦床进口段高温空气返回炉内助燃，中间段中温空气送往余热锅炉进行发电，出口段低温空气余热发电技术尚在研发推广中。熟料由1400°C降至100°C以下，热回收率超过75%。流化床换热器换热面积大，热回收率高，但成熟的商业市场产品不多见。
[0004]开发结构简单，调控性好，能高效回收数量少、数量温度波动、存在粉尘及腐蚀性介质的高温粒料余热，同时高效预热空气的高温粒料余热回收热利用装置，具有良好的经济、节能环保和社会效益。
[0005]
【发明内容】
为了克服传统固定床换热器气粒换热面积小且换热不均匀，或需高压空气且存在边壁、温度场和漏斗效应，移动床换热器并联冷却窑渣、空气预热温度不高等缺点，本发明公布一种集成“文丘里喷嘴气粒两相闪速传热、粒料分层散开-喷流传热、热管换热器串联传热”等原理，具有“高温粒料降温至100°c及以下，预热空气到低于粒料进口温度100°C?150°c”等技术优势的高温粒料余热回收热利用装置。
[0006]高温粒料余热回收热利用装置，主要包括闪冷室，缓冷室，粒料散开机构，预热室，再热室和热管束，闪冷室主要包括文丘里喷嘴和高温风机，高温风机吸气口连接闪冷室侧面底部排气口，高温风机排气口连接文丘里喷嘴进气口，文丘里喷嘴垂直安装在闪冷室顶面上，闪冷室呈半圆柱-方柱组合体状，方柱一个侧面和半圆柱侧平面重合，文丘里喷嘴轴线通过闪冷室顶面圆弧圆心，缓冷室包括卸料斗，耐温风机和喷吹管，缓冷室呈圆环柱状，缓冷室圆环通道高度和宽度均等于闪冷室顶面圆弧直径，缓冷室顶圆环面中心线包含闪冷室底面圆弧圆心，闪冷室底面和缓冷室顶圆环面重叠区域镂空为缓冷室进料口和闪冷室排料口，缓冷室底圆环面开设小扇形排料口，扇形排料口连接卸料斗进料口，卸料斗侧壁顶部设置排气口，排气口连接耐温风机吸气口，耐温风机排气口连接喷吹管进气口，喷吹管均匀开设众多中心轴线垂直向下的小喷孔，粒料散开机构包括悬臂和散料板，散料板竖直布置，散料板顶边和悬臂末端焊接连接，喷吹管紧贴散料板后背面，悬臂绕缓冷室中心轴线360°旋转，带动散料板和喷吹管在缓冷室圆环通道内匀速移动，散料板把整个圆环宽度方向的粒料堆均匀散开，喷吹管随后进行喷流冷却，预热室呈圆环柱状，预热室底圆环面和缓冷室顶圆环面重合，预热室高度和闪冷室顶面圆弧半径相等，再热室呈长方体状，长方体长宽比为2: 1，长方体宽度和闪冷室顶面圆弧半径相等，再热室大侧面和闪冷室圆弧侧面所对方柱侧面重合，再热室进气口连接预热室排气口，热管束包括均匀平行布置的高温热管束和均匀平行布置的中温热管束，中温热管束垂直穿过预热室和缓冷室共同圆环面且两端伸出长度相等，高温热管束与水平面交角30°?75°斜穿再热室和闪冷室共同侧面且两端伸出长度相等。
[0007]具有“余热量小、余热量温度波动、余热资源分散”特征的高温粒状物料、高温粒状渣料、高温熔体造粒料余热回收热利用，如高温水泥熟料、高温焙烧砂、锌挥发窑高温浸出渣等工业炉窑节能领域场所，可以使用本发明。
[0008]发明节能效益显著。应用表明:发明结构简单、辅助设备配置简单，能产生洁净、高品质的高温空气资源。1000°c?1300°C高温粒料能冷却降温到100°C及以下，室温空气能高效预热到800°C?900°C及以上，温度效率超过85%，粒料余热回收效率超过70%。
【附图说明】
[0009]图1为高温粒料余热回收热利用装置竖直剖面图，图2为高温粒料余热回收热利用装置水平剖面图。图1和图2中，I为闪冷室，2为缓冷室，3为粒料散开机构，4为预热室，5为再热室，6为热管束，11为文丘里喷嘴，12为高温风机，13为闪冷室I和再热室5共同侧面，14为闪冷室I圆弧侧面，21为卸料斗，22为耐温风机，23为喷吹管，24为缓冷室2和预热室4共同圆环面，31为悬臂，32为散料板，61为高温热管束，62为中温热管束。
【具体实施方式】
:
[0010]下面结合附图对发明作进一步的说明。
[0011]如附图1和附图2所示，高温粒料余热回收热利用装置，主要包括闪冷室1，缓冷室2，粒料散开机构3，预热室4，再热室5和热管束6。
[0012]闪冷室I包括文丘里喷嘴11和高温风机12。闪冷室I呈竖直布置的半圆柱和竖直布置的方柱组合而成的复合体状，方柱一个侧面和半圆柱侧平面完全重合，圆弧侧面14相对的方柱侧面底部设置一个排气口，排气口和位于闪冷室I之外的高温风机12吸气口用高温风机12吸气管连通，高温风机12排气口和文丘里喷嘴11进气口连通，文丘里喷嘴11竖直安装在闪冷室I顶面之上，文丘里喷嘴11中心轴线通过闪冷室I顶面圆弧圆心。
[0013]缓冷室2包括卸料斗21，耐温风机22和喷吹管23。缓冷室2呈圆环柱状，过中心轴线的圆环柱竖直截面为边长和闪冷室I顶面圆弧直径相等的方形截面。方形截面边长和闪冷室I顶面圆弧直径相等，即缓冷室2圆环通道宽度及高度均和闪冷室I顶面圆弧直径相等。缓冷室2顶面和闪冷室I底面共面，闪冷室I底面圆弧圆心在缓冷室2顶圆环面中心线上，缓冷室2顶圆环面和闪冷室I底面重叠区域镂空为闪冷室I排料口和缓冷室2进料口，即缓冷室2顶圆环面最大限度地不阻止闪冷室I粒料下落至缓冷室2中。缓冷室2底圆环面开设小扇形排料口，扇形排料口两圆弧中点连线延长相交于通过缓冷室2竖直中心轴线。扇形排料口连接卸料斗21进料口，卸料斗21呈倒置棱台状，扇形排料口尺寸和卸料斗21进料口尺寸完全相同，沿垂直向下方向卸料斗21横截面积逐渐缩小，卸料斗21进料口宽度和缓冷室2圆环通道宽度相等，短圆弧弧长为1mm?15mm。卸料斗21内始终保留一定高度的待排粒料，以阻断外界冷空气流进缓冷室2内。卸料斗21侧壁顶部设置缓冷室2排气口，缓冷室2排气口和耐温风机22吸气口用耐温风机22吸气管连通，耐温风机7排气口和喷吹管23进气口用耐温风机22排气管连通，耐温风机22吸气管上安装粒料过滤网和真空压力表，真空压力表示数过低表示粒料过滤网被粒料堵塞，需要人工清理维护。喷吹管23均匀开设众多中心轴线垂直向下的细小喷孔，喷吹管23长度和缓冷室2圆环通道宽度相等。缓冷室2圆环通道设计，缩短了车间长度，实现高效紧凑布置缓冷室2。
[0014]沿缓冷室2顶圆环面圆周方向可以均匀布置多个闪冷室1，即多个闪冷室I共同连接一个缓冷室2。
[0015]粒料散开机构3包括减速电机，悬臂31和散料板32。散料板32宽度和缓冷室2圆环通道宽度相等，散料板32竖直布置，散料板32顶边和悬臂31末端焊接连接。悬臂31在减速电机驱动下绕缓冷室2中心轴线360°旋转，带动散料板