固体粉粒换热器的制作方法

专利名称：固体粉粒换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种换热器，尤其是一种固体粉粒换热器，属于节能环保技术领域。
背景技术：
据申请人了解，在工业生产中，固体粉粒不仅是重要的原料，也是重要的产品，常常需要对大量的固体粉粒物料进行加热或冷却处理。例如在铸造过程中，从模具倒出的高温型砂，温度约500-600°C，如直接空冷会浪费大量的热量且造成对环境的热污染，须将高温热型砂颗粒降温处理以回收余热；在尿素生产中，尿素颗粒的出料温度70°C左右， 当温度高于45°C时对其包装储存会使尿素颗粒产生吸湿、结块和粉化现象，因此有必要对尿素颗粒进行最终冷却；在纯碱生产中，为实现机械化包装，从锻烧炉中来的200°C左右的纯碱粉体必须冷却至100°C以下；在催化剂生产中，焙烧后的分子筛催化剂温度高达 450-600°C，需尽快将其密闭冷却至常温，以防止催化剂颗粒与空气接触后，在高温下发生化学反应而失效，并便于包装；在冷饮的制作过程中，如豆类，需将煮熟后的豆类从100°C 降温至几度成型固化，以防温度过高而使糕体溶化；在其它行业，如巧克力粉、谷物、面粉、 砂糖、除垢剂、种子和食盐等粉粒体的加热和冷却，以及冶金行业的煤粉、矿砂、硅砂、萤石等粉粒体的加热和冷却，这些物料都存在需要被冷却或加热的问题。对于固体粉粒物料的加热或冷却装备，国内外广泛采用的是流化床换热器或回转式冷却机。例如，申请号为00100027. 6的中国发明专利，公开了一种流化床换热器，包括进粒口、出粒口、换热管及布风管，换热器内用隔墙分割成换热室，换热管均勻分布于换热室中，在换热管之间的空间底部布置有布风管，布风管的下沿开有小孔，换热器的壁面处设置有补燃装置。运行时，高温固体颗粒从进粒口进入换热器内，流化空气从布风管的小孔喷出使固体颗粒流化并依次流过由隔墙分割成的各换热室，最后由出粒口排出；同时换热管内通有工质，可吸收固体颗粒的热量，实现换热目的。但是，流化床换热器存在以下问题需提供高通量的流化空气，动力消耗大；流化的固体颗粒易造成粉尘污染，空气排放时需要增设除尘系统；流化的固体颗粒与换热器高频率碰撞，使换热器易磨损；此外，不能处理与空气发生化学反应的固体粉粒。因此，这种换热器的制造成本、运行及维护成本都很高，而且适用范围较窄。再如，申请号为98206681. 3的中国实用新型专利，公开了一种高效回转式冷却机，包括机架、转子圆筒壳体、进料箱、进料口、出料漏斗、出料口、进水管、出水管、支承轴承，头部掏料斗勺、头部输送螺旋件、尾部输送螺旋件、阴螺旋换热面和驱动装置，其中转子圆筒壳体的两端通过机架上的支承轴承而支承，转子圆筒壳体是水冷螺旋夹套结构，其内设有水冷阴螺旋换热面；转子圆筒壳体的头部设置具有进料口的进料箱和头部掏料勺以及头部输送螺旋件；转子圆筒壳体尾部设有尾部输送螺旋件和具有出料口的出料漏斗；轴承支承转子圆筒壳体的两端分别是进水管和出水管，该进水管和出水管构成管轴作为转子圆筒壳体的轴承支承点，进水管设在转子圆筒壳体的尾部，出水管设在其头部，用于驱动转子圆筒壳体转动的驱动装置也设置在尾部。运行时，热物料经进料口进入进料箱，再由头部掏料勺掏入转子圆筒壳体内，然后由头部输送螺旋件向后输送，同时与换热面接触换热、并冷却，最后物料通过尾部输送螺旋件和出料漏斗排出，完成换热。但是，回转式冷却机存在以下问题设备结构复杂、维修困难、占地面积大、动力消耗及设备成本较高，技术经济指标差，且存在二次污染的问题。经检索发现，申请号为201010276749. 0的中国发明专利申请，公开了一种固液热交换器，由壳体、热交换腔、冷却水入口、冷却水出口、管状热交换体、冷却水通道、粉状物料入口、粉状物料出口、冷却水折返腔及振打装置组成；热交换腔位于壳体内中部，冷却水折返腔位于壳体内热交换腔的两端，冷却水入口和冷却水出口位于壳体外的侧面，管状换热交换体设置在热交换腔内，冷却水通道位于管状热交换体内，粉状物料入口设在壳体的上部，粉状物料出口设在壳体的下部，振打装置设在壳体的外壁上。运行时，高温粉状物料由壳体上部的粉状物料入口进入热交换腔，在自由下落过程中与管状热交换体表面充分接触、并换热，最后经粉状物料出口排出；同时，冷却水经冷却水入口进入冷却水通道，并与管状热交换体换热，最后由冷却水出口排出。该换热器的热交换是在物料凭借自重自由下落的过程中完成的。但是，该换热器仍然存在以下问题固体粉粒物料与管状换热交换体撞击时会使交换体产生振动，导致磨损加剧，减少设备寿命；固体粉粒物料下落时分布不均勻、 且流量不可控，难以保证充分传热、且很难控制物料排出时的温度，如果要将物料排出温度控制在某一范围，则需多次通过该换热器，或是将若干换热器的物料进出口串联，使物料一次性通过多个换热器，但是无论是多次通过同一换热器、还是一次性通过多个串联换热器， 都会增加工序、提高成本；此外，固体粉粒物料下落时分布不均勻还会导致换热不均勻，使换热管内冷却水局部过热或过冷，这样冷却水出口水温难免忽高忽低，很难直接利用。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，提供一种固体粉粒换热器，可保证充分传热，可控制粉粒排出温度符合要求、并保证传热流体排出温度基本恒定。本发明解决其技术问题的技术方案如下一种固体粉粒换热器，包括筒形外壳，所述外壳顶部具有接收粉粒的上连接箱、中部具有换热室、底部具有排出粉粒的下连接箱，所述换热室内设有换热管束，所述换热管束在外壳上设有一流体入口和一流体出口，所述流体入口外接传热流体源；其特征是，所述上连接箱和换热室之间设有分配器；所述分配器包括丝网层，所述丝网层与控制装置连接；所述控制装置包括重量感应器和振动器，所述重量感应器的信号输出端与振动器的受控端电连接，所述重量感应器的感应端、振动器的输出端分别与丝网层相连。 使用时，粉粒自上连接箱进入换热器，然后经分配器分配后均勻下落至换热室内， 并与换热管束进行热交换，最后自下连接箱排出；同时，传热流体自流体入口进入换热管束，并与换热室内的粉粒进行热交换，最后自流体出口排出。 本发明中，重量感应器可以感应丝网层上粉粒的重量，当丝网层上粉粒的重量达到或超过感应器预设值时，感应器向振动器发出信号，使振动器开始振动丝网层，加快粉粒通过分配器的速度；当丝网层上粉粒的重量小于感应器预设值时，感应器向振动器发出信号，使振动器停止振动。本发明不但可使粉粒均勻分布、下落，而且可以通过调整感应器预设值、振动器振幅控制粉粒流量，从而使粉粒按预定流量均勻落至换热管束外表面，既可保证充分传热，又可控制粉粒排出时的温度。本发明进一步完善的技术方案如下1、所述分配器的丝网层具有至少2层丝网；所述丝网的孔径为固体粉粒平均粒径的 1.0-1. 5 倍。采用该结构后，可使分配器实现更好的固体粉粒分配效果和流量控制效果，使固体粉粒更加均勻地落入换热室，并使固体粉粒的流量更加容易控制，进而保证换热效率。2、所述上连接箱呈上细下粗的锥形体，所述上连接箱内设有一组纵向分配板。采用上述结构的上连接箱后，可使粉粒均勻分布在分配器表面，有利于粉粒均勻落入换热室，进一步提高换热效率。3、所述换热室内具有一组间隔设置的竖直板件；所述换热管束贯穿各竖直板件。竖直板件可支撑换热管，避免换热管在粉粒冲击下产生振动。此外，竖直板件可将换热室隔成若干换热区，使粉粒下落时分布更加均勻，进一步保证充分传热，并提高换热效率。 4、所述竖直板件由金属材料或耐磨材料制成。由金属材料制成的竖直板件可起到肋片的作用，可将粉粒热量传递至换热管束， 进一步提高换热效率；由耐磨材料制成的竖直板件可以保证产品使用寿命。5、所述换热管束是重叠回转的横向蛇形管束；所述换热管束的流体入口位于外壳的下部、流体出口位于外壳的上部。采用横向蛇形换热管束可以增加换热管束的换热面积，进一步提高换热效率。传热流体由外壳下部流体入口进入换热管束，换热后由外壳上部流体出口排出，可以进一步保证充分换热。采用该结构后，流体自下而上均勻换热，可维持流体排出温度基本恒定，排出的流体可以直接利用。6、所述换热管束的各换热管交错分布。采用该结构后，粉粒下落过程中会不断改变流动方向和流动速率，从而进一步提高换热效率。7、所述外壳还具有两个位于换热室外侧的回转室；所述换热管束贯穿换热室侧壁，所述换热管束的两回转侧均位于相应回转室内；所述流体入口和流体出口均位于同一回转室。换热管束回转侧的部分较易磨损，将其设在回转室内可避免与粉粒直接接触，从而提高换热管束寿命。8、所述外壳由保温材料制成。保温外壳可将热量保持在外壳内部，减少与外界的热交换，可以进一步提高换热效率。采用本发明换热器后，粉粒可以按预定流量均勻落入换热室内，然后在竖直板件隔成的换热区内均勻下落，并在换热管束外表面依靠重力流动，与换热管束内的流体实现充分的热交换；各换热管交错分布，使粉粒在流动过程中不断改变方向和速率，使传热更加充分。本发明动力消耗少、运行可靠、传热效率高，既可以冷却热粉粒，又可以加热冷粉粒， 具有良好的节能效果。本发明还提供一种采用前述固体粉粒换热器的固体粉粒换热系统，其特征是，包括用于冷却粉粒的第一固体粉粒换热器、用于加热粉粒的第二固体粉粒换热器；所述第一固体粉粒换热器的流体入口经第一管道与第二固体粉粒换热器的流体出口连通，所述第一固体粉粒换热器的流体出口经第二管道与第二固体粉粒换热器的流体入口连通，所述第一固体粉粒换热器的换热管束、第二固体粉粒换热器的换热管束、第一管道、及第二管道组成流体循环回路；所述流体循环回路内充有传热流体；所述第一管道具有流体泵。该系统中，传热流体在流体泵作用下循环流动，不断地吸收第一固体粉粒换热器内热粉粒的热量，并不断地将热量传递给第二固体粉粒换热器内的冷粉粒，使该系统同时具备冷却粉粒和加热粉粒的功能，实现节能环保的目的。


图1为本发明实施例1的结构示意图。图2为图1实施例分配器的结构示意图。图3为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施例方式下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。实施例1本实施例的固体粉粒换热器基本结构如图1所示，包括筒形外壳1，外壳1顶部具有接收粉粒的上连接箱2、中部具有换热室3、底部具有排出粉粒的下连接箱4，换热室3内设有换热管束5，换热管束5在外壳1上设有一流体入口 6和一流体出口 7，流体入口 6外接传热流体源；上连接箱2和换热室3之间设有分配器8。如图2所示，分配器8包括丝网层81，丝网层81与控制装置连接；控制装置包括重量感应器82和振动器83，重量感应器82的信号输出端与振动器83的受控端电连接，重量感应器82的感应端、振动器83的输出端分别与丝网层81相连。丝网层81的边缘固定在边框84中，边框84通过螺栓与外壳1固定连接。分配器8的丝网层81具有至少2层丝网(优选2-3层，此时分配器的流量控制效果最优化)；丝网的孔径为固体粉粒平均粒径的1.0-1. 5倍(优选1.1-1. 4倍，分配器的分配效果最优化)。上连接箱2呈上细下粗的锥形体，上连接箱2内设有一组纵向分配板21。换热室3内具有一组间隔设置的竖直板件9 ；换热管束5贯穿各竖直板件9。竖直板件9由金属材料或耐磨材料制成。换热管束5是重叠回转的横向蛇形管束；换热管束5的流体入口 6位于外壳1的下部、流体出口 7位于外壳1的上部。换热管束5的各换热管交错分布。外壳1还具有两个位于换热室3外侧的回转室10 ；换热管束5贯穿换热室3侧壁， 换热管束5的两回转侧均位于相应回转室10内；流体入口 6和流体出口 7均位于同一回转室。外壳1由保温材料制成。使用时，粉粒自上连接箱2、经分配器8后均勻下落至换热室3内，并与换热管束5 进行热交换，最后自下连接箱4排出；同时，传热流体自流体入口 6进入换热管束5，并与换热室3内的粉粒进行热交换，最后自流体出口 7排出。本实施例换热器既可以用于冷却热粉粒，也可以用于加热冷粉粒当用于冷却热粉粒时，将热粉粒倾入上连接箱，同时将冷的传热流体通入换热管束即可；当用于加热冷粉粒时，将冷粉粒倾入上连接箱，同时将热的传热流体通入换热管束即可。实施例2本实施例是采用实施例1固体粉粒换热器的固体粉粒换热系统，包括用于冷却粉粒的第一固体粉粒换热器11、用于加热粉粒的第二固体粉粒换热器12 ；第一固体粉粒换热器11的流体入口 13经第一管道14与第二固体粉粒换热器12的流体出口 15连通，第一固体粉粒换热器11的流体出口 16经第二管道17与第二固体粉粒换热器12的流体入口 18 连通，第一固体粉粒换热器11的换热管束20、第二固体粉粒换热器12的换热管束21、第一管道14、及第二管道17组成流体循环回路；流体循环回路内充有传热流体；第一管道14具有流体泵19。使用时，将需冷却的热粉粒倾入第一固体粉粒换热器11，并将需加热的冷粉粒倾入第二固体粉粒换热器12，同时打开流体泵19，使传热流体循环流动。传热流体在第一固体粉粒换热器11中与热粉粒换热后成为高温流体，再进入第二固体粉粒换热器12与冷粉粒换热后成为低温流体，然后再进入第一固体粉粒换热器11进行换热，如此往复循环，使冷却热粉粒和加热冷粉粒可以同时进行。本实施例系统可以有效地将热粉粒热量用于加热冷粉粒，在冷却热粉粒的同时也满足了加热冷粉粒的需求，同时仅消耗很少动力，是具有良好节能效果的环保系统。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种固体粉粒换热器，包括筒形外壳，所述外壳顶部具有接收粉粒的上连接箱、中部具有换热室、底部具有排出粉粒的下连接箱，所述换热室内设有换热管束，所述换热管束在外壳上设有一流体入口和一流体出口，所述流体入口外接传热流体源；其特征是，所述上连接箱和换热室之间设有分配器；所述分配器包括丝网层，所述丝网层与控制装置连接；所述控制装置包括重量感应器和振动器，所述重量感应器的信号输出端与振动器的受控端电连接，所述重量感应器的感应端、振动器的输出端分别与丝网层相连。
2.根据权利要求1所述的固体粉粒换热器，其特征是，所述分配器的丝网层具有至少2 层丝网；所述丝网的孔径为固体粉粒平均粒径的1. 0-1. 5倍。
3.根据权利要求1或2所述的固体粉粒换热器，其特征是，所述上连接箱呈上细下粗的锥形体，所述上连接箱内设有一组纵向分配板。
4.根据权利要求1或2所述的固体粉粒换热器，其特征是，所述换热室内具有一组间隔设置的竖直板件；所述换热管束贯穿各竖直板件。
5.根据权利要求4所述的固体粉粒换热器，其特征是，所述竖直板件由金属材料或耐磨材料制成。
6.根据权利要求1或2所述的固体粉粒换热器，其特征是，所述换热管束是重叠回转的横向蛇形管束；所述换热管束的流体入口位于外壳的下部、流体出口位于外壳的上部。
7.根据权利要求6所述的固体粉粒换热器，其特征是，所述换热管束的各换热管交错分布。
8.根据权利要求7所述的固体粉粒换热器，其特征是，所述外壳还具有两个位于换热室外侧的回转室；所述换热管束贯穿换热室侧壁，所述换热管束的两回转侧均位于相应回转室内；所述流体入口和流体出口均位于同一回转室。
9.根据权利要求1或2所述的固体粉粒换热器，其特征是，所述外壳由保温材料制成。
10.一种采用如权利要求1所述固体粉粒换热器的固体粉粒换热系统，其特征是，包括用于冷却粉粒的第一固体粉粒换热器、用于加热粉粒的第二固体粉粒换热器；所述第一固体粉粒换热器的流体入口经第一管道与第二固体粉粒换热器的流体出口连通，所述第一固体粉粒换热器的流体出口经第二管道与第二固体粉粒换热器的流体入口连通，所述第一固体粉粒换热器的换热管束、第二固体粉粒换热器的换热管束、第一管道、及第二管道组成流体循环回路；所述流体循环回路内充有传热流体；所述第一管道具有流体泵。
全文摘要
本发明涉及一种固体粉粒换热器，包括筒形外壳，外壳顶部具有接收粉粒的上连接箱、中部具有换热室、底部具有排出粉粒的下连接箱，换热室内设有换热管束，换热管束在外壳上设有一流体入口和一流体出口，流体入口外接传热流体源；上连接箱和换热室之间设有分配器；分配器包括丝网层，丝网层与控制装置连接；控制装置包括重量感应器和振动器，重量感应器的信号输出端与振动器的受控端电连接，重量感应器的感应端、振动器的输出端分别与丝网层相连。本发明还涉及一种采用该固体粉粒换热器的固体粉粒换热系统。本发明可保证充分传热，可控制粉粒排出温度符合要求、并保证传热流体排出温度基本恒定，具有良好的节能效果。
文档编号F28D7/08GK102322753SQ20111030201
公开日2012年1月18日 申请日期2011年10月8日 优先权日2011年10月8日
发明者刘小平, 张素军, 李菊香, 董人和, 谈双根, 陆建宁 申请人:南京华电节能环保设备有限公司