专利名称：一种复合预热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气固、液固换热反应装置，尤其涉及在高温气体与低温物料直接 热交换、反应分离的一种复合预热器。
背景技术：
在水泥、化工及冶金生产装置中，常常需要一个气体和固体进行高效换热的设备， 并要求阻力小、不结疤、不堵塞、气固易分离的设备，如常用的立筒预热器、旋风预热器等。立筒预热器由于结构简单，气体通风阻力小，适合含碱、氯、硫高的生料，不容易堵 塞，不用旁路；不存在胀缩连接问题，漏风量少；立筒是自承重结构，因此土建投资费用较 小。但立筒预热器在热工方面存在着很大缺点在立筒预热器中，物料与气流主要进行逆流 热交换，物料在立筒中的每一个钵体内既有分散又有聚合，如此反复循环，满足热交换和逆 流运动，由于立筒本身分离效率较低，故一般还在上部串联装设旋风筒，而且立筒预热器由 于物料分散不好，因此热效率远低于旋风预热器，故后来在国际市场上，立筒预热器逐渐被 淘汰。国内目前应用的旋风预热器，大多数预热效率比较低，入窑物料的碳酸钙分解率 只有30%左右，影响了窑的产能。现有技术的五级旋风预热器，在旋窖窖尾烟室和末级的 旋风筒之间有一个柱形的上升烟道，这种结构导致旋风预热器的预热效果较差，使入窑物 料的分解率达不到要求，一般情况下，生产能力为12. 5t/h的五级旋风预热器产量也只有 10t/h左右；生产能力为25t/h的窑产量也只有21t/h左右。因而既影响了窑的产量，也增 加了能耗。这种五级旋风预热器技术，厂房高、阻力大、易堵塞和结疤，对原料碱、氯、硫含量 要求严格，投资和动力消耗高。回转式烘干机是运转设备，烘干物料时，靠内部扬料板把物料扬起，在烘干机截面 形成料幕，与进入的热气进行换热，换热效率低，易结疤，且烘干机直径和长度尺寸大，投资 高，容积产量低。由于是运转设备，漏气量高，散热损失大，动力消耗高。它们在阻力、能耗、效率、投资上都不能达到最佳。
发明内容技术问题本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种在高温状态下能 稳定的高效气固热交换和分离的复合预热器。技术方案为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种复合预热器，其特征在于它包括偏锥室、喷腾室和分离器；其中偏锥室上下两端各设有一个开口，偏锥室下端为热气进口，偏锥室上端开口 与喷腾室下端开口固定连接，偏锥室一侧设有撒料阀；喷腾室上端开口通过管道与分离器一侧开口固定连接，管道上设有散料板，散料 板上部设有进料口；分离器上端设有气体出口，分离器下端开口通过管道与偏锥室上的撒料阀固定连接，分离器下端管道上设有锁风阀。所述的偏锥室一侧为锥形，另一侧上部为柱形下部为锥形，偏锥室下部锥形高度 h与偏锥室高度h的比值h/h = 0. 2 0. 5，形成偏锥结构；偏锥室的外壳是金属钢板，中 间层是隔热材料，内层是耐火材料；上下两端各设一开口 ；偏锥室偏心距e与偏锥室上截面 椭圆半径札的比值e/礼=0 3丄/礼=3 6 ；所述撒料阀位于偏锥室一侧1/2 3/4高 度处。所述的喷腾室为柱形中空结构，其中外壳是金属钢板，中间层是隔热材料，内层是 耐火材料，上下两端各设一开口，进口为锥台形，出口为倒锥台形，喷腾室高度h2与偏锥室 高度h的比值h2/h = 0.5 0.8。本实用新型的工作原理是冷物料通过散料板3加入到喷腾室2出料口，与出喷腾 室2热气流悬浮混合并热交换一起进入分离器4，热交换降温后气体从分离器4上端的开口 排出，初步预热的物料由分离器4分离后经锁风阀5经管道到撒料阀6进入偏锥室1，在偏 锥室1中物料和从偏锥室1下端开口进入的高温气体在低速的悬浮状态下，通过偏锥结构 作用做纵向和水平方向旋转运动，少部分物料进入喷腾室2继续与热气体在喷腾状态下热 交换，出喷腾室2与加入的冷物料混合，大部分物料预热后从偏锥室1下端开口排出。这样 达到粉状固体和热气体充分热交换，由于本预热器在低速悬浮状态下进行，运行阻力小。锁 风阀5是保证下料流畅而不串气。撒料阀6是保证进入偏锥室1的物料均勻撒散和热气混
1=1 o偏锥室的功能是底部进入高温热气向喷腾室2流动时遇到加进物料，在偏锥室1 内形成旋转混合换热，预热后大部分物料从底部排出，其余随气流进入喷腾室，物料在偏锥 室不结疤、不堵塞、阻力小。喷腾室2的功能是物料在内部因截面风速低而做喷腾运动，进一步强化换热效 果，而阻力小、不结疤、不堵塞。有益效果与现有技术相比，本实用新型具有以下优点通过偏锥结构造成多向悬浮旋转、喷腾，高温物料不会造成结疤，也不会堵塞。由 于在悬浮状态下，通过喷腾、旋转，物料停留时间长，换热效率高。本实用新型是静止设备， 外壳为金属制成，中间层为隔热材料制成，内层为耐火材料制成，散热损失少，无泄漏。
图1是本实用新型的总体结构示意图。 图2是偏锥室1上端A-A剖面图。图3是分离器4上端B-B剖面图。图中1、偏锥室；2、喷腾室；3、散料板；4、分离器；5、锁风阀；6、撒料阀；e、偏锥室 1偏心距；h、偏锥室1高度九、偏锥室1下部锥形高度；h2、喷腾室2高度氓、偏锥室上截面 椭圆半径；R2、分离器4上截面圆半径讽、偏锥室1和喷腾室2焊接口中心。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明图1中，偏锥室1 一侧为锥形，另一侧上部为柱形下部为锥形，高度值h/h =0. 2-0. 5，形成偏锥结构；其中外壳由金属板焊接制成，中间层由隔热材料制成，内层由耐火 材料制成；上下两端各设一开口，进口气速8 14m/s，出口气速9 15m/s，截面风速4 9m/s ；OA 距离偏心距 e 为 e/% = 0 3，h/h = 0. 2 0. 5，h2/h = 0. 5 0. 8，h/% = 3 6 ；在偏锥室1 一侧1/2 3/4高度处设有撒料阀6。A-A图是偏锥室的上截面图，中心 圆为热气体进口和预热物料出口，是喷腾室中心，e是偏锥偏心距。由于e的存在使进来 的热气体与通过撒料阀6撒进的物料形成纵向和水平旋转翻腾，延长物料停留时间，提高 换热效果，偏锥室的功能是底部进入高温热气向喷腾室2流动时遇到加进物料，在偏锥室 1内形成旋转混合换热，预热后大部分物料从底部排出，其余随气流进入喷腾室，物料在偏 锥室不结疤、不堵塞、阻力小；图中2是喷腾室，喷腾室2为中空结构，其中外壳为钢板焊制 成，中间层为隔热材料制成，内层为耐火材料制成。进出口为锥形，中间为圆柱形，进出口气 速9 15m/s，截面风速6 13m/s，高度值h2/h = 0. 5 0. 8。其进出口截面小，中间大， 物料和气体在喷腾室进行喷腾运动，提高换热效果。物料在偏锥室和喷腾室剧烈运动，保证 了不结疤、不堵塞，喷腾室2的功能是物料在内部因截面风速低而做喷腾运动，进一步强 化换热效果，而阻力小、不结疤、不堵塞；图中3是撒料板，图中6是撒料阀，都是保证物料 加入顺畅、撒散，与热气体充分混合。撒料阀是按不同物料可调节的。图中4是旋风式分离 器，图5中是锁风阀，均为公知结构，不再阐述。本实用新型工作时，加入的物料为粉状，也可含有水分。使用温度可以很高，取决 于耐火材料。实施例1.预热水泥生料复合预热器的制造用普通钢板卷制焊接出偏锥室1、喷腾室2、分离器4及喷腾室 2与分离器4连接管、分离器4下料管。偏锥室1 一侧为锥形，另一侧上部为柱形下部为锥 形，高度值h/h = 0.5,上下两端各设一开口，进口气速8m/s，出口气速9m/s，截面风速4m/ s ；偏心距e为e/札=1. 5，h/h = 0. 5，h2/h = 0. 5，h/队=3 ；喷腾室2为柱形中空结构， 其中外壳为钢板焊制成，进口为锥台形，出口为倒锥台形，进出口气速9m/s，截面风速6m/ s，高度值h2/h = 0.5。(^是偏锥室1和喷腾室2焊接口中心，焊接口金属直径lm。偏锥室 1 下 口直径 1. 3m, h = 3m, = 1. 5m, = lm, e = 1. 5m, h2 = 1. 5m，喷腾室 2 直径 1. 3m。 以上全部焊接安装后，内部以100mm间隔焊长度120mm直径6mm的不锈钢爪钉，然后中间衬 50mm厚硅酸钙板，内衬100mm厚耐火浇筑料。散料板3、锁风阀5均用合金耐热钢焊制，并 焊接在管道上，撒料阀6用耐热钢加工螺旋状固定在偏锥室侧面3/4高度处。预热分解水泥生料将复合预热器安装在水泥窑尾，窑尾高温100(TC尾气进入复 合预热器，常温水泥生料从喷腾室2上部物料加入口加进，随喷腾室2出来热气流含热物 料一起进入分离器4气固换热分离，生料温度达到250°C，预热后生料经锁风阀5至撒料阀 6进入偏锥室1，和来自窑尾高温气体再换热温度达到750°C，并有部分生料分解，80%的热 物料从下部排入水泥窑进行煅烧。20%的物料随气流进入喷腾室2继续换热后，随气流排 出又遇到加入常温的水泥生料。复合预热器出口气体温度为620°C，阻力为1 1. 5kPa,比 其它形式的预热器热效率提高15 30%，阻力为降低10 40%。而且不结疤、不堵塞。实施例2.烘干脱硫石膏复合预热器的制造用普通钢板卷制焊接出偏锥室1、喷腾室2、分离器4及喷腾 室2与分离器4连接管、分离器4下料管。偏锥室1 一侧为锥形，另一侧上部为柱形下部为锥形，高度值h/h = 0. 2，上下两端各设一开口，进口气速lOm/s，出口气速12m/s，截面风速 6m/s ；偏心距e为e/Ri = 2,h1/h = 0. 2，h2/h = 0. 6丄/% = 4 ；喷腾室2为柱形中空结构， 其中外壳为钢板焊制成，进口为锥台形，出口为倒锥台形，进出口气速llm/s，截面风速8m/ s，高度值h2/h = 0.6。(^是偏锥室1和喷腾室2焊接口中心，焊接口金属直径0.8m。偏锥 室 1 下 口直径 lm，h = 2m，h! = 0. 4m，队=0. 8m, e = 1. 6m, h2 = 1. 2m，喷腾室 2 直径 1. lm。 以上全部焊接安装后，内部以100mm间隔焊长度60mm、直径6mm的不锈钢爪钉，然后中间衬 20mm厚硅酸硅酸铝毡，内衬60mm厚可塑耐火浇筑料。散料板3、锁风阀5均用锰钢焊制，并 焊接在管道上，撒料阀6用不锈钢加工螺旋状固定在偏锥室侧面3/4高度处。 烘干含水粉状物料脱硫石膏将复合预热器安装在热风炉热风出口底部加设螺 旋输送机，热风从复合预热器底部螺旋输送机上部进入，常温含游离水份15%结晶水份 18%的脱硫石膏，从喷腾室2上部物料加入口加进，随喷腾室2出来热气流含热物料进入 分离器4气固换热分离，石膏温度达到130°C，预热后石膏经锁风阀5至撒料阀6进入偏锥 室1，和来自热风炉850°C高温气体再换热石膏温度达到180°C，游离水份和结晶水份全部 烘干，80%的物料从下部排出经螺旋输送机进入石膏储斗。20%的物料随气流进入喷腾室 2继续换热后，随气流排出又遇到加入常温的含水石膏。含水石膏在复合预热器内和热气 换热，出口气体温度为145°C，含游离水份的二水石膏脱成无游离水份的半水石膏，温度为 180°C，而且不结疤、不堵塞，阻力为0. 8 1. 5kPa。是很好的石膏烘干器，并代替回转式烘 干机。比用回转式烘干机节约热耗30%，降低投资40 60%，动力消耗降低25%。
权利要求一种复合预热器，其特征在于它包括偏锥室(1)、喷腾室(2)和分离器(4)；其中偏锥室(1)上下两端各设有一个开口，偏锥室(1)下端为热气进口，偏锥室(1)上端开口与喷腾室(2)下端开口固定连接，偏锥室(1)一侧设有撒料阀(6)；喷腾室(2)上端开口通过管道与分离器(4)一侧开口固定连接，管道上设有散料板(3)，散料板(3)上部设有进料口；分离器(4)上端设有气体出口，分离器(4)下端开口通过管道与偏锥室(1)上的撒料阀(6)固定连接，分离器(4)下端管道上设有锁风阀(5)。
2.根据权利要求1所述的复合预热器，其特征在于所述的偏锥室(1)一侧为锥形，另 一侧上部为柱形下部为锥形，偏锥室(1)下部锥形高度Ii1与偏锥室(1)高度h的比值h/h =0. 2 0. 5，形成偏锥结构；偏锥室(1)的外壳是金属钢板，中间层是隔热材料，内层是耐 火材料；上下两端各设一开口 ；偏锥室(1)偏心距e与偏锥室(1)上截面椭圆半径R1的比 值e/Ri = ο 3，VR1 = 3 6 ；所述撒料阀(6)位于偏锥室⑴一侧1/2 3/4高度处。
3.根据权利要求1所述的复合预热器，其特征在于所述的喷腾室(2)为柱形中空结 构，其中外壳是金属钢板，中间层是隔热材料，内层是耐火材料，上下两端1各设一开口，进口 为锥台形，出口为倒锥台形，喷腾室(2)高度h2与偏锥室⑴高度h的比值h2/h = 0.5 0. 8。
专利摘要本实用新型公开了一种在高温气体与低温物料直接热交换、反应分离的复合预热器。包括偏锥室(1)、喷腾室(2)和分离器(4)；其中偏锥室(1)下端设有热气进口，偏锥室(1)一侧设有撒料阀(6)，偏锥室(1)上端开口与喷腾室(2)下端开口固定连接；喷腾室(2)上端开口通过管道与分离器(4)一侧开口固定连接，管道上设有散料板(3)，散料板(3)上部设有进料口；分离器(4)上端设有气体出口，分离器(4)下端开口通过管道与偏锥室(1)上的撒料阀(6)固定连接，管道上设有锁风阀(5)。本实用新型通过偏锥结构造成多向悬浮旋转、喷腾，高温物料不会造成结疤，也不会堵塞。由于在悬浮状态下，通过喷腾、旋转，物料停留时间长，换热效率高。
文档编号F27D13/00GK201653163SQ20102010801
公开日2010年11月24日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者刘飞, 吕天宝 申请人:吕天宝;刘飞