专利名称：间接换热冷却系统及其冷却方法
技术领域：
本发明涉及一种固体物料的冷却系统及其冷却方法，尤其涉及一种间接换热的固体物料冷却系统及其冷却方法。
背景技术：
煤炭洁净利用是我国现今能源利用首推和能源利用的发展趋势，煤炭清洁利用技术中煤气化工艺是将煤炭在密闭的设备中，通过高温转化成清洁可燃气体和活性碳的先进技术。由于转化过程在高温环境下进行，所以副产作为活性碳原料的碳粉将以超过800°C的高温进入到后续生产工序，这将对后续生产工艺有很大的影响，必须将碳粉冷却降温到后续生产工艺所需的温度才能保证正常安全的生产。
传统的粉体冷却设备采用如转鼓冷却器或流化床冷却器，均是采用空气进行冷却，空气与高温碳粉接触极易燃烧，并产生爆炸性粉尘混合物，对环境和安全生产产生巨大影响。而且，为了达到冷却负荷要消耗大量的空气，能耗高。同时需要配套相应的鼓风机、 大口径风管、旋风除尘器、布袋除尘器等设备，运行成本高，检修任务重。
因此，针对现有的固体物料冷却系统存在的物料堆积散热不均、与冷媒接触产生的污染和安全隐患、能耗过大等问题，需要一种节约能源、高效冷却降温、能够保证安全有效生产的冷却系统。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种使物料逐级降温冷却的间接换热冷却系统及其冷却方法。
为解决上述技术问题，采用如下技术方案
—种间接换热冷却系统，包括按照物料从产生热物料的设备中输出的方向依次相连的第一螺旋给料气阀、水夹套螺旋输送机、第二螺旋给料气阀和桨叶式冷却器，还包括分别与水夹套螺旋输送机的中空器壁和桨叶式冷却器的中空器壁连通的冷媒介质系统，用来实现中空器壁内冷媒介质的循环。其中，水夹套螺旋输送机和桨叶式冷却器用于输送和冷却物料，第一和第二螺旋给料气阀用于控制物料均勻平稳地进入后续设备并阻止产生热物料的设备可燃气体跟随物料进入后续设备。
对于上述的间接换热冷却系统，第一螺旋给料气阀设在产生物料的设备的物料出
对于上述的间接换热冷却系统，水夹套螺旋输送机的中空器壁的供、回水管道上设有测温和水量调节装置。
对于上述的间接换热冷却系统，桨叶式冷却器的中空器壁的供、回水管道上设有测温和水量调节装置。
对于上述的间接换热冷却系统，桨叶式冷却器的中空器壁是其上排布着桨叶的转轴的中空器壁，带有中空器壁的转轴形成空心热轴。3
对于上述的间接换热冷却系统，空心热轴包括两根。
对于上述的间接换热冷却系统，桨叶式冷却器的中空器壁是冷却器外壳的中空器壁，带有中空器壁的冷却器外壳形成水夹套。
一种间接换热冷却系统的冷却方法，从产生热物料的设备输出的物料依次流经第一螺旋给料气阀、水夹套螺旋输送机、第二螺旋给料气阀以及桨叶式冷却器进行逐级降温， 同时，冷媒介质分别向水夹套螺旋输送机的中空器壁和桨叶式冷却器的中空器壁内输送并通过器壁与物料换热。
对于上述间接换热冷却系统的冷却方法，物料流经水夹套螺旋输送机时，水夹套螺旋输送机在输送物料的同时通过中空器壁内循环的冷媒介质与物料间接换热。
对于上述间接换热冷却系统的冷却方法，物料流经桨叶式冷却器时，桨叶式冷却器的中空器壁内循环的冷媒介质与物料换热，同时安装在桨叶式冷却器内部的转轴的旋转带动浆叶对物料进行翻炒，物料换热均勻。
对于上述间接换热冷却系统的冷却方法，物料进入第一或第二螺旋给料气阀时， 第一或第二螺旋给料气阀控制物料均勻平稳地进入后续设备并阻止可燃气体跟随物料进入后续设备。
与现有技术相比，本发明的技术方案主要的优点是
1.采用不与冷媒接触的间接换热工艺对物料进行冷却降温，避免物料受到污染， 并且可控制降温效果，为物料后续加工提供稳定原料，对安全生产、稳定高效运行起到巨大作用；
2.能有效地将热物料在密闭环境下，在输送过程中，清洁、高效地冷却降温到后续工序所需温度，在降低能源消耗、降低成本的同时保证后续生产工序的长期安全、稳定生产。
图1为本发明一个实施例所述的间接换热冷却系统的组成结构图。
具体实施方式
下面以从煤炭气化设备中排出的高温碳粉的输出、冷却系统为例，对本发明的技术方案做详细说明。
如图1所示，该实施例的间接换热冷却系统包括按照物料从煤炭气化设备6中输出的方向依次相连的第一螺旋给料气阀1、水夹套螺旋输送机2、第二螺旋给料气阀3和桨叶式冷却器4，还包括分别与水夹套螺旋输送机2的中空器壁和桨叶式冷却器4的中空器壁连通的冷媒介质系统5，用来实现中空器壁内冷媒介质的循环。热物料在密闭不接触空气的环境下，在输送过程中与冷媒介质间接换热，从而达到后续工序所需温度。
第一螺旋给料气阀1设在煤炭气化设备6底部的物料出口处，高温碳粉由物料出口进入第一螺旋给料气阀1，第一螺旋给料气阀1的一个作用是控制物料均勻平稳地进入到后续设备，另一个作用是阻止煤气化后产生的可燃气体跟随碳粉进入到后续设备。
碳粉经螺旋给料气阀1进入到水夹套螺旋输送机2。水夹套螺旋输送机2为本实施例所述的间接换热冷却系统的第一道设备，可以根据物料的产量和冷却降温程度来选定该设备的能力，即确定设备输送容量、输送电机功率、换热面积等，还可以通过控制碳粉在该设备内的输送时间来调节降温的程度，即换热时间，若需少量降温则可加快输送速率。水夹套螺旋输送机2的特点是平稳高效输送物料，可防止物料堆积积压，影响物料的堆密度。 水夹套螺旋输送机2外壳具有中空器壁，器壁上设有作为冷却换热的冷媒介质接口，冷媒介质在中空器壁的供、回水管道内与碳粉间接换热，达到冷却降温的作用。可以在冷媒介质供、回水管道上设置测温和水量调节装置，用以监测供、回水温度和调节冷媒介质循环量。 监测供、回水温度是为了设定冷媒介质从中空器壁输出时的温度，通过调节中空器壁内冷媒介质循环量以保证其设定温度(即通过水在单位时间换热升温的流量来控制温度)。比如，碳粉经水夹套螺旋输送机2降温的程度越大则需将冷媒介质从中空器壁输出时的温度设定得越高，因而将中空器壁内冷媒介质循环的速度设定得越快。
水夹套螺旋输送机2对碳粉进行平稳均勻输送，不出现物料堆积积压情况。水夹套螺旋输送机2可以保证碳粉连续、不间断冷却处理，并且是在输送过程中进行处理，节省专用冷却设施的大量占地。并且，在隔绝空气的情况下进行冷却降温，防止与空气接触造成安全隐患与空气污染，而且水夹套与碳粉间接冷却，冷媒不与碳粉发生接触，因而不会出现物料污染情况。另外，还可调节降温值以保证后续工艺所需原料温度。
碳粉经水夹套螺旋输送机2进入第二螺旋给料气阀3，第二螺旋给料气阀2设置在连接水夹套螺旋输送机2和桨叶式冷却器4的物料输送通道上，第二螺旋给料气阀3的作用与第一螺旋给料气阀1的作用相同，即控制物料均勻平稳地进入到后续设备并保证碳粉在输送过程中所夹带的可燃气体不进入后续设备。
碳粉经第二螺旋给料气阀3进入桨叶式冷却器4。桨叶式冷却器4包括能够通入冷媒介质的中空器壁，通过器壁对物料进行冷却，其中，安装在桨叶式冷却器4内部的排布着桨叶的转轴具有中空器壁，从而转轴形成空心热轴，冷却器外壳具有中空器壁，从而冷却器外壳形成水夹套。空心热轴优选为两根。桨叶式冷却器4的机身从进料口到出料口具有一定倾角，这样，碳粉在自重作用下和空心热轴上桨叶的搅拌下逐渐向出料口移动。在桨叶式冷却器4的工作中，热轴不仅是主要换热面，而且不停地转动，带动桨叶进行翻炒，使碳粉得到最大限度的混合，保证冷却的均勻性。碳粉进入桨叶式冷却器4之后，在桨叶的翻炒作用下，物料换热均勻，冷却均一，传热系数高，更高效地保证碳粉在桨叶式冷却器4中的降温效果。与水夹套螺旋输送机2类似，可以在冷媒介质供、回水管道上设置测温和水量调节装置，用以监测供、回水温度和调节冷媒介质循环量。监测供、回水温度是为了设定冷媒介质从中空器壁输出时的温度，通过调节中空器壁内冷媒介质循环量以保证其设定温度 (即通过水在单位时间换热升温的流量来控制温度)。比如，碳粉经桨叶式冷却器4降温的程度越大，则需将冷媒介质从中空器壁输出时的温度设定得越高，因而将中空器壁内冷媒介质循环的速度设定得越快。
最后，由桨叶式冷却器4送出的碳粉将达到后续工序所需的温度以供其使用。
本发明所述的间接换热冷却系统的冷却方法是使从煤炭气化设备6输出的物料依次流经第一螺旋给料气阀1、水夹套螺旋输送机2、第二螺旋给料气阀3、以及桨叶式冷却器4之后，到达后续生产工序。同时，冷媒介质分别向水夹套螺旋输送机2的中空器壁和桨叶式冷却器4的中空器壁输送并与输送的物料进行间接换热。冷媒介质与碳粉间接换热， 并自成闭路循环，不与碳粉直接接触，冷媒介质与原料介质不会发生相互污染，碳粉输送平稳连续。整个工艺组成能耗低、设备占地小、操作自动化强度高、检修任务低，环保节能。
以上只是以高温碳粉为例，本发明的间接换热冷却系统适用于其他任何固体物料的输送和冷却处理，而且除了用作煤炭气化设备6的后续处理系统，还可以为作为其他任何产生热物料的设备的后续处理系统。
权利要求
1.一种间接换热冷却系统，其特征在于，包括按照物料从产生热物料的设备(6)中输出的方向依次相连的第一螺旋给料气阀(1)、水夹套螺旋输送机O)、第二螺旋给料气阀(3)和桨叶式冷却器G)，还包括分别与水夹套螺旋输送机(2)的中空器壁和桨叶式冷却器(4)的中空器壁连通的冷媒介质系统(5)，用来实现中空器壁内冷媒介质的循环，其中，水夹套螺旋输送机( 和桨叶式冷却器(4)用于输送和冷却物料，第一和第二螺旋给料气阀 (1和幻用于控制物料均勻平稳地进入后续设备并阻止产生热物料的设备(6)可燃气体跟随物料进入后续设备。
2.如权利要求1所述的间接换热冷却系统，其特征在于，第一螺旋给料气阀(1)设在产生物料的设备(6)的物料出口。
3.如权利要求1所述的间接换热冷却系统，其特征在于，水夹套螺旋输送机(2)的中空器壁的供、回水管道上设有测温和水量调节装置。
4.如权利要求1所述的间接换热冷却系统，其特征在于，桨叶式冷却器(4)的中空器壁的供、回水管道上设有测温和水量调节装置。
5.如权利要求1所述的间接换热冷却系统，其特征在于，桨叶式冷却器(4)的中空器壁是其上排布着桨叶的转轴的中空器壁，带有中空器壁的转轴形成空心热轴。
6.如权利要求5所述的间接换热冷却系统，其特征在于，空心热轴包括两根。
7.如权利要求1或5所述的间接换热冷却系统，其特征在于，桨叶式冷却器(4)的中空器壁是冷却器外壳的中空器壁，带有中空器壁的冷却器外壳形成水夹 套。
8.一种间接换热冷却系统的冷却方法，其特征在于，从产生热物料的设备(6)输出的物料依次流经第一螺旋给料气阀(1)、水夹套螺旋输送机O)、第二螺旋给料气阀(3)以及桨叶式冷却器(4)进行逐级降温，同时，冷媒介质分别向水夹套螺旋输送机( 的中空器壁和桨叶式冷却器的中空器壁内输送并通过器壁与物料换热。
9.如权利要求8所述的间接换热冷却系统的冷却方法，其特征在于，物料流经水夹套螺旋输送机O)时，水夹套螺旋输送机(2)在输送物料的同时通过中空器壁内循环的冷媒介质与物料间接换热。
10.如权利要求8所述的间接换热冷却系统的冷却方法，其特征在于，物料流经桨叶式冷却器(4)时，桨叶式冷却器(4)的中空器壁内循环的冷媒介质与物料换热，同时安装在桨叶式冷却器内部的转轴的旋转带动浆叶对物料进行翻炒，物料换热均勻。
11.如权利要求8所述的间接换热冷却系统的冷却方法，其特征在于，物料进入第一或第二螺旋给料气阀(1或幻时，第一或第二螺旋给料气阀(1或幻控制物料均勻平稳地进入后续设备并阻止可燃气体跟随物料进入后续设备。
全文摘要
本发明公开了一种间接换热冷却系统及其冷却方法。该冷却系统包括按物料从产生热物料的设备(6)中输出的方向依次相连的第一螺旋给料气阀(1)、水夹套螺旋输送机(2)、第二螺旋给料气阀(3)和桨叶式冷却器(4)，还包括分别与水夹套螺旋输送机(2)的中空器壁和桨叶式冷却器(4)的中空器壁连通的冷媒介质系统(5)。该冷却方法包括物料依次流经第一螺旋给料气阀(1)、水夹套螺旋输送机(2)、第二螺旋给料气阀(3)以及桨叶式冷却器(4)进行逐级降温，同时，冷媒介质向中空器壁内输送。上述技术方案使物料在输送过程中，清洁、高效地冷却降温到后续工序所需温度，在节省能源、降低成本的同时保证后续生产工序的安全、稳定生产。
文档编号B65G47/00GK102514938SQ20121000503
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者李康 申请人:中冶东方工程技术有限公司