一种棱锥体松化料层填料的制作方法

本发明涉及固体物料余热回收领域，尤其涉及一种用于气固接触余热回收的棱锥体松化料层填料。

背景技术：

目前，余热回收竖炉是一种常见的气固接触传热设备，因具有换热效率高、运行环保等优点被广泛使用，如干熄炉、烧结竖炉等。在余热竖炉内，高温(500～1100℃)固体颗粒与循环冷却气体逆向流动完成对流换热过程。换热后的高温气体经排气口进入后续工段进行余热回收，冷却后的低温(50～200℃)固体颗粒由竖炉底部排出。

余热回收竖炉运行能耗高低主要取决于循环冷却气穿过固体颗粒料层时的阻力大小。循环冷却气穿过固体颗粒料层时，料层狭小的流通空间对气体产生较大的流动阻力。经实验及理论分析表明，单位截面积通过相同的气体流量，相同颗粒平均粒径，料层的孔隙率越小，气体流动阻力越大；单位截面积通过相同的气体流量，相同料层孔隙率，固体颗粒平均粒径越小，气体流动阻力越大。因此，利用余热回收竖炉原理回收孔隙率和平均粒径较小的高温颗粒物料热量时，会产生较高的气体流通阻力，运行能耗过高，甚至供风系统无法提供额定的循环风量，导致余热回收竖炉无法正常运行。

技术实现要素：

本发明提供了一种棱锥体松化料层填料，该填料填充在气固接触余热回收的高温物料固体颗粒之间，能够有效松化料层，提高料层孔隙率，改善高温固体颗粒料层气体流通阻力。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种棱锥体松化料层填料，所述棱锥体为三棱椎体，共四个顶点，由6个相同规格尺寸的支撑梁构成，每个顶点均有三个支撑梁端点固定相连；所述填料均布在气固接触余热回收的高温物料固体颗粒中。

所述支撑梁为柱状、板条状或圆弧板状。

所述支撑梁的材料为钢、铁或铁合金。

所述支撑梁的长度为10-200mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

棱锥体松化料层填料与高温颗粒均匀混合，将提高颗粒料层空隙率，改善料层空隙率均匀程度，降低单位料层间的气体流通阻力，应用余热回收竖炉工艺进行热回收时，供气风机能耗将大幅度降低；棱锥体结构不易在竖炉顶部布料过程中发生滚动聚集而导致的料层截面空隙率分布不均的情况，因此冷却过程更加均匀高效；本发明具有良好的热传导性、热稳定性及较大的比表面积，从而提高了气固间的换热效率，有效降低料层冷却高度。该设计结构坚固、耐磨，简单实用，易于大批量生产及检修维护，可反复循环使用。

附图说明

图1是本发明棱锥体松化料层填料的结构主视图；

图2是本发明的三维结构示意图；

图3是现有技术的高温物料颗粒料层气流分布状态示意图；

图4是高温物料颗粒料层添加棱锥体松化料层填料后的气流分布状态示意图。

在图中：1.支撑梁2.棱锥体松化料层填料3.高温颗粒料层4.颗粒料层空隙5.气体流动方向6.棱锥体松化料层填料周围空隙。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1-4所示，一种棱锥体松化料层填料，所述棱锥体为三棱椎体，共四个顶点，由6个相同规格尺寸的支撑梁1构成，每个顶点均有三个支撑梁1端点固定相连；所述填料均布在气固接触余热回收的高温物料固体颗粒中。

所述支撑梁1为柱状、板条状或圆弧板状。

所述支撑梁1的材料为钢、铁或铁合金。支撑梁1具有良好的热导率和高机械性能。

所述支撑梁1的长度为10-200mm。

一种棱锥体松化料层填料的使用方法，将棱锥体松化料层填料2按照与高温颗粒物料质量比为0.2-5的比例均匀的混合在高温颗粒料层3中，棱锥体松化料层填料2对颗粒物料起到支撑作用，促使高温颗粒间或颗粒群间的距离增大，从而提高了料层的空隙率；并且可以通过改变棱锥体松化料层填料2与高温颗粒的混合比例，调节料层孔隙率变化。

小颗粒及粉状高温物料集中到由支撑梁1构成的几何空间中，相应的减少大颗粒高温物料之间的粉状物料的堆积量，增加大颗粒高温颗粒物料之间的缝隙，从而增加大颗粒的高温颗粒料层3之间的气流的流动性。

堆积在由支撑梁1构成的几何空间中的小颗粒及粉状高温物料与支撑梁1之间充分导热，增加了棱锥体松化料层填料2的换热效率。

如图3所示，通常颗粒料层空隙4较小，相同质量的气体通过单位截面料层阻力较大。见图4，当高温颗粒料层3均匀加入棱锥体松化料层填料2后，因填料的结构支撑作用使颗粒料层空隙4增大，气流可以顺畅通过棱锥体松化料层填料周围空隙6和棱锥体松化料层填料2，从而有效降低单位料层的气体流通阻力。同时，较小的颗粒可以进入棱锥体松化料层填料2内部，从而增加了颗粒间空隙4，且料层空隙率分布更加均匀。在应用竖炉对棱锥体松化料层填料2和炙热颗粒料层组成的混合物料进行余热回收时，棱锥体结构不易在竖炉顶部布料过程中发生滚动聚集而导致的料层截面空隙率不均的情况，因此冷却过程更加均匀高效。

棱锥体松化料层填料2的加入增大了高温颗粒料层3间气固换热面积，且棱锥体松化料层填料2具有良好的热传导性，高温颗粒料层3与棱锥体松化料层填料2通过固体间的热传导和热辐射等方式进行热量传递，因此混合料层间气固换热效率将有所提高。棱锥体松化料层填料2的结构强度性能良好、耐磨损，可以反复使用。

棱锥体松化料层填料2与高温颗粒料层3的混合比例可根据竖炉运行操作的具体情况进行调节，最终实现降低余热回收竖炉工艺中供气系统运行能耗，提高余热回收竖炉的处理能力及热回收效率。根据不同的颗粒物料形状及尺寸和热回收竖炉操作的要求不同，棱锥体松化料层填料2的支撑梁1尺寸有所不同，支撑梁1长度可在10～200mm之间，通常为20～100mm，具体尺寸应该根据颗粒物料形状及尺寸特点进行设计。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
一种棱锥体松化料层填料，棱锥体为三棱椎体，共四个顶点，由6个相同规格尺寸的支撑梁构成，每个顶点均有三个支撑梁端点固定相连；填料均布在气固接触余热回收的高温物料固体颗粒中。棱锥体松化料层填料与高温颗粒均匀混合，将提高颗粒料层空隙率，改善料层空隙率均匀程度，降低单位料层间的气体流通阻力，应用余热回收竖炉工艺进行热回收时，供气风机能耗将大幅度降低；棱锥体结构不易在竖炉顶部布料过程中发生滚动聚集而导致的料层截面空隙率分布不均的情况，因此冷却过程更加均匀高效；具有良好的热传导性、热稳定性及较大的比表面积，提高气固间的换热效率，降低料层冷却高度，结构坚固、耐磨，可反复循环使用。

技术研发人员：李旭东;王满
受保护的技术使用者：中冶焦耐（大连）工程技术有限公司
技术研发日：2018.12.19
技术公布日：2019.03.08