本发明涉及换热器技术领域，特别是指一种针对高温宽筛分粒径散料有效余热回收的装置。
背景技术：
工业生产中会有大量高温的产物、副产物和废渣等，而且大部分以固体颗粒物的形式存在，其中蕴含着巨大的余热资源可以利用。目前中国冶金、建材行业每年产生45亿吨以上高温散料，余热量折算超过了1亿吨标准煤。工业生产中的大量工业煅烧原料和工业炉渣是既含块料，又含有粉料，其粒度覆盖范围为μm-mm级，而且来料的质量流率存在较大波动，颗粒相的温度也存在较大的差异，这为有效余热回收带来了很多问题。不同粒径的颗粒在移动床中的停留时间不同，大、小粒径颗粒的换热系数，换热规律不同，优选的换热方式也不同；同时不同粒径固体散料发生掺混时，颗粒与颗粒间以及颗粒与壁面很容易产生结块、搭桥，当流道变窄时，阻塞流道，影响物料运动的流畅性和稳定性。因此急需一种针对高温宽筛分粒径散料有效余热回收的方法与装置，以解决现存技术的不足。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种针对高温宽筛分粒径散料有效余热回收的装置，既优化了热回收工艺，提高了热回收效率，同时有效减弱了高温固体散料的堆积搭桥问题。
该装置设计依据如下：
1.工业上高温固体散料主要包括球团料、烧结矿、锻白、焦炭、水泥、钒钛渣，均为宽粒度分布，且粒径分布范围为0.1-20mm的高温散料最为普遍。宽粒径的散料经过振动筛筛分后进入排管间距不同的换热室：较小粒径的颗粒，排管间距可以设置较窄，较大粒径的颗粒，排管间距可设置较宽，并可与直接换热技术相结合，从而有效提高热回收效率。
2.不同粒径的颗粒特性不同，优选的余热回收方式也不同。对于小粒径颗粒，难以有效组织气流，优选间接换热。对于大粒径颗粒，间接换热时气固间换热不充分、不均匀、换热时间较长，所以优选直接换热。本发明的余热回收装置对于较小粒径颗粒，采用(水/气/汽)冷式间接换热。对于较大粒径颗粒，设置直接-间接换热混合室进行换热。其中上侧采用(水/气/汽)冷式间接换热；下侧采用气固逆流式直接换热，同时设置导流板，降低固体散料的下降速度，延长颗粒相的停留时间。同时导流板上设置通风孔，提高换热的均匀性与稳定性。
3.不同粒径的高温固体散料进入不同的换热室，降低了固体散料间的固桥力及颗粒间的正应力，可以减少固体散料的堆积、搭桥(大、小粒径颗粒掺杂时，更易产生黏附、团聚)。
具体的，该装置包括进料段、换热段和排料段，其中，进料段包括筛分板面、机械振动装置、进料斗和挡料板，换热段包括分隔板、蛇形排管、换热室厢体、进气口、排气口、直接-间接换热混合室、间接换热室和导向板，排料段包括出料斗和排料阀门；筛分板面位于该装置进料口下方，筛分板面连接机械振动装置，筛分板面下方为进料斗，进料斗上设置挡料板，进料斗下接换热室厢体，换热室厢体内部竖直设置分隔板，分隔板将换热室厢体分为直接-间接换热混合室和间接换热室，间接换热室分为i换热室和ii换热室两部分，换热室厢体内设置蛇形排管，直接-间接换热混合室内设置导向板，换热室厢体侧边下部设置进气口，换热室厢体侧边中部设置排气口，换热室厢体下部连接出料斗，出料斗下部设置排料阀门，排料阀门下方为该装置的出料口。
筛分板面的筛分缝加工为“条缕状”，筛分板面沿着筛分缝宽度方向弯曲，筛分板面上侧筛分缝的宽度窄而密集，下侧的筛分缝的宽度宽而稀疏。
筛分板面的斜率由上而下逐渐降低，筛分板面的曲面顶点处与进料斗1/3位置处之间的倾角大于所筛分颗粒的安息角。
机械振动装置在水平方向上施加振动。
所筛分的颗粒粒径处于0.1-2mm、2-5mm的颗粒分别进入右侧间接换热室中的i换热室和ii换热室，与蛇形排管内换热介质进行间接换热；颗粒粒径处于5-20mm的颗粒进入左侧的直接-间接换热混合室进行换热，直接-间接换热混合室中下侧为风冷式直接换热，上侧为间接换热。
间接换热室和直接-间接换热混合室内的换热介质为水、气、汽中的一种。
换热室厢体中换热区域内蛇形排管间距为6-10dp,max，其中，dp,max为颗粒最大粒径，管程-壳程的流动方向为逆流式；蛇形排管设置为顺排，对于物料粒径处于0.1mm-5mm的换热区域，蛇形排管壁厚为3-5mm，对于物料粒径处于5mm-20mm的热段区域，蛇形排管壁厚为5mm-10mm。
导向板上设置不少于一排通风孔，导向板位于换热段中心区域通风孔间距为1.2-1.5dh，且通风孔面积为1.4d32-1.2d32，导向板位于边壁处的通风孔间距为1.5-1.8dh，且通风孔面积为1.0d32-1.2d32，其中dh为通风孔孔径，d32为物料的sauter平均粒径。
每个换热段单独设置出料斗，排料阀门独立控制排料的质量流量。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
该装置结构简单、可靠紧凑，运行稳定，适用于物料处于宽筛分粒径、来料质量流率存在较大波动、以及进料温度不均匀的场合，有效的提高了热回收效率及换热均匀性，同时减弱了固体散料出现的堆积搭桥，从而可以优化散料余热回收的工艺。
附图说明
图1为本发明的针对高温宽筛分粒径散料有效余热回收的装置结构示意图；
图2为本发明中物料下滑曲面示意图；
图3为筛分缝a-a横截面示意图；
图4为导向板示意图。
其中：1-筛分板面；2-机械振动装置；3-进料斗；4-分隔板；5-蛇形排管；6-换热室厢体；7-出料斗；8-进气口；9-排气口；10-直接-间接换热混合室；11-间接换热室；12-挡料板；13-导向板；14-排料阀门。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的中高温宽筛分粒径固体散料换热不均匀以及容易产生结块搭桥的问题，提供一种针对高温宽筛分粒径散料有效余热回收的装置。
如图1所示，该装置包括进料段、换热段和排料段，其中，进料段包括筛分板面1、机械振动装置2、进料斗3和挡料板12，换热段包括分隔板4、蛇形排管5、换热室厢体6、进气口8、排气口9、直接-间接换热混合室10、间接换热室11和导向板13，排料段包括出料斗7和排料阀门14；筛分板面1位于该装置进料口下方，筛分板面1连接机械振动装置2，筛分板面1下方为进料斗3，进料斗3上设置挡料板12，进料斗3下接换热室厢体6，换热室厢体6内部竖直设置分隔板4，分隔板4将换热室厢体6分为直接-间接换热混合室10和间接换热室11，间接换热室11分为i换热室和ii换热室两部分，换热室厢体6内设置蛇形排管5，直接-间接换热混合室10内设置导向板13，换热室厢体6侧边下部设置进气口8，换热室厢体6侧边中部设置排气口9，换热室厢体6下部连接出料斗7，出料斗7下部设置排料阀门14，排料阀门14下方为该装置的出料口。
该装置在进料段高温固体散料的筛分和均匀布料，其中，散料筛分通过重力和振动筛(存在横向振动)的综合作用来实现；均匀布料通过弧形物料下滑曲面和曲面上开凿的“条缕”状筛分缝来实现。
其中，物料下滑曲面，即筛分板面1为弧形，沿着下降高度，斜率逐渐较低，最高点与进料斗1/3位置处(即o点处)的倾角须大于颗粒相的安息角，以促进物料的顺利下滑，且防止下降曲面末端颗粒相的速度不至于加速过大(主要为较大粒径的颗粒)，同时筛分板面1可调节倾斜度，从而可以控制进料的流率和保证进料口进料的均匀与稳定。
下滑曲面的筛分缝加工为“条缕状”，上侧筛分缝数目较多，宽度较窄，主要用于筛分粒径较小颗粒，用于右侧间接换热，换热介质可以为水/气/汽；下侧筛分缝数目较少，宽度较宽，主要用于筛分较大粒径颗粒，用于左侧的(水/气/汽)冷式间接换热和风冷式直接换热。筛分缝的厚度为10-25mm，横截面为“梯形”，可以有效的减弱颗粒粘结阻塞筛分缝。
整个筛分板由机械振动装置2控制，可以施加水平方向的振动，当固体散料在筛孔间阻塞时，通过振动清除筛分缝中阻塞的颗粒块。
进料斗3上侧高出固体散料下降曲面的部分设置挡料板12，用来减弱散料的飞溅或溢出。
针对较小粒径的颗粒，设置蛇形排管5为顺排，管程-壳程流动方向为逆流式，对于较大粒径的颗粒，设置直接-间接换热混合室10，上侧采用(水/气/汽)冷式间接换热，下侧采用气固逆流式直接换热，同时设置导向板13，导向板上设置通风孔。
排料段对各个换热室独立设置出料斗7，通过排料阀门14控制排料的质量流量，进而控制不同粒径固体散料的停留时间。
在实际使用过程中，高温固体散料经过物料下滑曲面，即筛分板面1进行筛分和均匀布料后，较小粒径的颗粒进入间接换热室11与蛇形排管5内通入的冷水进行间接换热；较大粒径颗粒则进入直接-间接换热混合室10，在混合室上侧采用(水/气/汽)冷式间接换热，下侧采用风冷式直接换热。冷风经过鼓风机增压，通过进气口8进入换热室换热后，从排气口9排出，气固流动方向为错流式，排出的空气作为锅炉燃烧的预热空气。间接换热段管道布置为蛇形排管5，设置为8-10管程(提高换热介质的品质和压损平衡的综合考虑)，管程-壳程流动方向为逆流式，从出口排出的热水送至蒸汽轮机进行余热发电。
物料下滑曲面，即筛分板面1结构如图2所示，物料下降曲面为弧形，沿着下降高度，斜率逐渐降低，最高点与进料斗1/3位置处(即o点处)的倾角须大于颗粒相的安息角。下滑曲面的筛分缝加工为“条缕状”，上侧筛分缝数目较多，宽度较窄，主要用于筛分较小粒径的颗粒，进入右侧(水/气/汽)冷式间接换热室11换热；下侧筛分缝数目较少，宽度较宽，主要用于筛分较大粒径颗粒，进入左侧的直接-间接换热混合室10换热。筛分缝的厚度为10-25mm，横截面为“梯形”，如图3所示，可以有效减弱颗粒粘结阻塞筛分缝。整个筛分板由机械振动装置2控制，可以施加水平方向的振动。
挡料板12用以减弱散料的飞溅或溢出，筛分板面1设置可调节倾斜度的装置，用以控制进口物料的质量流量，保证进料口进料的均匀与稳定。
导向板13的横截面如图4所示，可以延长颗粒相的停留时间，降低固体散料的出料口温度，同时导向板13位于换热段中心区域设置通风孔数目较多，通风孔面积较大；位于边壁处通风孔数目较少，且通风孔面积较小，保证固体散料的下降速度均匀。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。