专利名称：粉粒体固体流间壁式换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种加热或冷却粉状或颗粒状固体物料的换热有效设备。
目前，国内外工业上广泛采用的粉粒状固体物料的加热或冷却方法有沸腾炉和回转炉两种。采用沸腾炉需要经过加压、除湿，用以加热或冷却的干燥空气作为沸腾介质，炉内的物料与空气直接接触，不适于能与空气发生化学反应和粒径大、密度高的粉粒状固体物料的加热或冷却。这种沸腾炉可以实现自动化，长期连续运转，维修方便，缺点是它的工艺流程较长，电耗高，尾气需要二次净化处理，沸腾介质带走部分热量，因此需要大量空气，配套的设备也较多。采用回转炉需使物料在圆筒内回转，物料与筒内壁或中心的水管，通过间壁换热的方式实现物料的加热或冷却。一般回转炉也可自动化，长期连续运转，工艺流程短，电耗低，尾气只需一次净化，缺点是它的设备庞大笨重，占地多，一次投资费用较高，传热系数较低，因有传动机构，故结构较复杂，维修也较困难。
为了克服沸腾炉或回转炉换热器的上述弊端，考虑到粉粒状固体物料能流动的特点和板式换热器的优点，确保实现粉粒状固体物料的加热或冷却，设计制造投资和操作费用低，传热效率高，耗能少，配套设备少，流程简单，操作稳定的新型换热器成为本实用新型的发明目的。
本实用新型是采用波面传热板片和依靠重力向下连续流动的粉粒体物料呈固体流进行间壁换热来实现加热或冷却。在这里分别将波面传热板片的制作、粉粒体和换热介质的流道及间壁式换热器的结构形式作如下描述一.波面传热板片的制作1.根据实际要求，采用薄钢板的厚度从0.1mm到10mm来制作传热板片。根据实际传热需要，传热板片的尺寸范围是200×200mm至5000×3000mm。
2.波面传热板片的制作方案之一，是通过电阻点焊、电阻缝焊和钨极气体保护焊等焊接技术，把预先冲压成波面形的两块波面板片焊接在一起，板片的端部分别焊有两个接管，成为传热介质的进出口管。板片四周除接管位置外，用缝焊和钨极气体保护焊封住周边，板片上波形谷部位置均布实施点焊或缝焊。两个焊点之间的最小间距由具体的传热要求决定，其范围是10～300mm。板片上的缝焊主要保证换热介质在传热板内部流动形成折流，提高传热效果。
3.波面传热板片的制作方案之二，是薄钢板预先不成型，焊接方法和焊点间距与上述方案之一相同。焊接完毕后，通过板片的进出管口用水压或气压等方法，在两块薄钢板内充压，使两块薄钢板发生塑性变形，从而形成凸凹形的波面换热板片。
4.波面传热板片采用完全焊接的方式，不需要任何形式的密封。
5.波面传热板片成型后的波形高度范围在4～60mm之间。
二.粉流体和换热介质的流道波面传热板的凸凹形内流道内可以通入冷却水、制冷剂、高压蒸气、高压热水作为冷却或加热的换热介质；也可以用镶嵌电阻丝的钢板作为加热元件。
根据物料量，来确定由10～500块.间距为10～150mm的传热板片组成一束或几束，组装在一个固定的方形或圆形的壳体内。几束换热板组可以上下并行排列(见图1-B)，也可以上下交错排列(见图2-B)。交错排列时，各束的板间距互相错开，束与束之间留有10～500mm的距离，距离太小，换热板容易使固体物料堵塞。
粉粒体固体物料依靠自身的重力作用，自上而下从各块波形传热板片之间形成的外流道通过。换热介质和粉粒体之间进行间壁形式的换热。
三.粉粒体固体流间壁式换热器的结构形式粉粒体固体流间壁式换热器(见图1、图2)由四部分组成即换热主体设备I、均匀进料装置II、均匀卸料装置III、控制系统IV。
换热主体设备由固定的方形或圆形壳体1和壳体内的波面传热板束2组成，壳体上有换热介质的进口3、换热介质的出口4，波面传热板的数量和间距按上述第2条中提供的数据确定。
均匀进料装置II在换热主体设备的上部，有进料斗5，粉粒体固体物料进口6，排气口7和均匀布料器8。布料器把粉粒体固体物料均匀地分配到各个传热板片间组成的外流道内。根据物料的性质和具体要求，也可不设置均匀布料器，而是靠物料自身的流动性和锥形堆积，使粉粒体物料均匀分配到各个传热板片间组成的外流道内。
换热主体设备的下部设有均匀卸料装置III，如采用电磁振动卸料机，它由锥形振动料斗9，振动电机10，活化锥11和挠性连接12等部件组成，振动料斗上有粉粒体物料出口17。通过调节粉粒体的流量，可以确保各流道的粉粒体呈固体流均匀出料。根据粉粒体固体物料的性质和工艺要求，还可以采用的卸料装置有带式卸料机、板式卸料机、链式卸料机、螺旋卸料机、滚筒卸料机、叶轮卸料机、圆盘刮板卸料机和惯性式振动卸料机。
控制系统IV主要由料位计13、传感器14、控制器15、转换器16组成。
粉粒体固体流间壁式换热器兼顾了粉粒体物料能流动的特点和波面板式换热器传热系数高的优点，因此，投资费用、操作费用和维护费用比沸腾炉和回转炉的各项费用指标均有较大幅度的降低，它的初始投资费比回转炉降低50％，比沸腾炉降低20％，它的设备操作费用比回转炉降低60％，比沸腾炉降低90％，其特点是1.不需要除尘器和粉尘洗涤等设备；不需要鼓风机、排风机等转动设备，不需要密封系统；2.采用间壁传热方式，利用粉粒体的重力作用，传热面积较大；3.物料的流动采用整体流设计，不会形成颗粒产品的偏析现象，颗粒的磨损程度较小；4.几乎没有运动部件，无需大的附属设备，动力消耗极少(仅用于水循环)；5.设备紧凑、体积小、造价低、流程简单、操作容易、性能稳定、操作和维护费用低。是一种具有很好经济和社会效益的设备。
单台设备所能达到的效果粉粒体物料的处理量10～100000kg/h；粉粒体物料的入口温度小于800℃；粉粒体物料的出口温度和换热介质的对数平均温度差为10℃。
本换热器主要用于各种椽塑及树脂制品、化学制品、肥料、食品和日用品、水泥、矿砂、分子筛等粉状或颗粒状固体物料的加热或冷却。
现将换热器的
和实施例表述如下图1-A为换热器主体设备并行排列的主视图；图1-B为换热器主体设备并行排列的左视图；图2-A为换热器主体设备交错排列的主视图；图2-B为换热器主体设备交错排列的左视图。
实施例一个长550mm，宽400mm，高1100mm的方形壳体内，装有一束纵向排列由16块1000mm×500mm的波面传热板，板间距为22mm组成的换热主体，其进料装置长600mm，宽450mm，高300mm，不设布料器，进料斗侧板倾斜角度为25度。卸料装置为一个圆盘直径25mm的圆盘刮板卸料机。用该设备冷却分子筛催化剂粉粒状固体物料，分子筛催化剂的进口温度为450℃，出口温度要求50℃，物料处理量为75kg/h，使用冷却水进口温度为15℃，出口温度为60℃，冷却水的用量为600kg/h，即可达到较好的冷却效果。
权利要求1.一种粉粒体固体流间壁式换热器由换热主体、进料装置、卸料装置和控制系统组成，其特征在于本间壁式换热器的换热主体是在一个方形或圆形的壳体里，安装了10～500块波面传热板片，每一块波面传热板片是由两张波形高度为4～60mm、薄钢板厚度为0.1～10mm、200×200mm至5000×3000mm的波面板，经缝焊和钨极气体保护焊封住周边，每个板片的端部分别焊有进出口管，板片上波形谷部位置均布实施点焊或缝焊，焊点间距为10～300mm，所有波面传热板片的间距为10～150mm，它们组成一束或几束在壳体内呈纵向并行排列或交错排列。
2.按照权利要求1所述的换热器，其特征在于进料装置在换热主体的上部，由进料斗、粉粒体物料进口、排气口和均匀布料器组成。
3.按照权利要求1所述的换热器，其特征在于卸料装置在换热主体的下部锥形料斗内，卸料机械可以是电磁振动式、带式、板式、链式、螺旋式、滚筒式、叶轮式、圆盘刮板式或惯性振动式的卸料机，在锥形料斗下方有物料出口。
4.按照权利要求1所述的换热器，其特征在于控制系统是由料位计、传感器、控制器和转换器组成。
专利摘要一种加热或冷却粉粒状固体物料的间壁式换热器,它由换热主体、进料装置、卸料装置和控制系统四部分组成。换热主体由若干束波面传热板组成,加热或冷却介质在波面换热板内流动,而粉粒状物料靠自身重力自上而下呈固体流从各块波面传热板间通过换热。该换热器的初始投资费、设备操作费比回转炉分别降低50%和60%、比沸腾炉分别降低20%和90%。设备传热系数高,不需除尘和大型转动设备,动力消耗极少,维护费用低,流程操作简单。适于各种粉粒体物料的加热或冷却。
文档编号F27B15/00GK2357303SQ9824639
公开日2000年1月5日 申请日期1998年11月13日 优先权日1998年11月13日
发明者刘志军, 史启才, 盛展武 申请人:大连理工大学