一种逆流换热式气固分离旋风筒及其改造方法与流程

本发明属于气固分离旋风筒领域，尤其涉及一种逆流换热式气固分离旋风筒及其改造方法。

背景技术：

现有技术和缺陷：

气固旋风筒分离器是新型干法水泥生产工艺中重要热工设备，承担着气体余热回收、固体颗粒预热升温的重要作用。通过多级预热器换热，可以将物料从常温提升至接近分解集中发生的800℃以上，同时大量回收回转窑热烟气的热量，通过有效利用烟气余热实现热耗的大幅降低。

多级气固旋风筒的基本原理是，总体气流与物料逆向运动，气流自下往上运动，物料自上往下运动经过各级预热器。单级旋风筒的换热管道中是气流与物料的同向流动，在气固的同向运动中完成换热然后通过旋风筒进行气固分离分别进入下一级。由于同向运动换热最高只能达到温度平衡，因此单级旋风筒出口的物料温度不可能超过气流的温度。总体来说，水泥烧成的窑尾预热器系统是通过完成气体与物料的多次平衡换热，才最终达到气固的热交换。

解决上述技术问题的难度和意义：

因此，基于这些问题，提供一种采用气流与物料的逆向运动方式进行换热，使热完成后物料的温度将高于气流的温度；在旋风筒基本结构不做大幅变化的条件下，大幅提升物料的最终温度，最终起到降低热耗作用的流换热式气固分离旋风筒及其改造方法具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明目的在于为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种采用气流与物料的逆向运动方式进行换热，使热完成后物料的温度将高于气流的温度；在旋风筒基本结构不做大幅变化的条件下，大幅提升物料的最终温度，最终起到降低热耗作用的流换热式气固分离旋风筒。

本发明另一目的在于为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种采用气流与物料的逆向运动方式进行换热，使热完成后物料的温度将高于气流的温度；在旋风筒基本结构不做大幅变化的条件下，大幅提升物料的最终温度，最终起到降低热耗作用的流换热式气固分离旋风筒的改造方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种逆流换热式气固分离旋风筒，所述逆流换热式气固分离旋风筒包括旋风筒本体、进风管道、出风管道、撒料装置、喂料装置和下料管道b，所述撒料装置包括设在旋风筒本体顶部的撒料盘和驱动所述撒料盘转动的电机，所述喂料装置的出口位于所述撒料盘的上方，所述进风管道由旋风筒本体的侧面与旋风筒本体连接。

本发明具有的特点是高效率的换热模式，使出口物料温度更高，同时得到较高的分离效率和更低的气体阻力，能大幅提高旋风筒的换热能力。高速电机带动撒料盘高速旋转，将进入的物料抛散至旋风筒的壁面处，在物料由进入至运动到壁面的过程中与气流完成换热，逆向换热过程使得物料能获得更高的温度和更多的热量，通过物料与气体的逆向运动换热，大幅提升换热效率，使出口物料的温度高于气流温度。

本发明还可以采用以下技术方案：

在上述的逆流换热式气固分离旋风筒中，进一步的，所述喂料装置包括气动输送管道、喂料锁风装置和下料管道a，所述喂料锁风装置的进口与气动输送管道相通，所述喂料锁风装置的出口与下料管道a相通。

在上述的逆流换热式气固分离旋风筒中，进一步的，所述旋风筒本体包括蜗壳，柱段和锥段，所述蜗壳为三心蜗壳。

蜗壳是旋风筒本体入口段圆周渐变形状外壳的统称，目前绝大部分旋风筒都采用圆周渐变形状的外壳，三心蜗壳是其中的一种，还有两心和一心的结构形式。

在上述的逆流换热式气固分离旋风筒中，进一步的，所述进风管道在旋风筒本体的一侧切向进入，所述出风管道的进口位于旋风筒本体下部中间位置。

下落过程中，气体和固体都是向下运动，保证较高的分离效率，以及较小的气流阻力，同时，常规的上出风结构在逆流换热结构无法使用，旋风筒上方用于物料入口，如果采用侧出风则会大幅降低分离效率。

在上述的逆流换热式气固分离旋风筒中，进一步的，所述下料管道b与旋风筒本体下部的锥段相连，所述下料管道b位于所述锥部的正下方。

气体和固体的换热过程是逆向运动的，然后下落过程中，气体和固体都是向下运动，进行同向运动，保证较高的分离效率，以及较小的气流阻力，换热完成后虽然是同向运动但并没有大面积接触，最终进行分离。

在上述的逆流换热式气固分离旋风筒中，进一步的，所述撒料盘上设有若干个分隔板。

分隔板的数量为六个，加强对物料的抛散。

在上述的逆流换热式气固分离旋风筒中，进一步的，所述撒料盘的直径为旋风筒柱段直径的0.5～0.8倍，所述撒料盘的转速按照撒料盘边缘处线速度在40～60m/s范围内进行设置。

撒料盘的直径及转速会决定最终的气固换热误差，以及气固分离效率。气固换热温差最高可达-150℃，即出口处的物料比气体温度高150℃，此时分离效率可达85％，分离效率最高可达95％，此时气固换热温差在-30℃左右。与传统旋风筒相比，逆流换热式旋风筒的分离效率略低，但换热能力明显提升。

一种气固分离旋风筒的改造方法，所述气固分离旋风筒的改造方法包括以下步骤：

将原有的下料管道a移动至旋风筒本体顶部正中位置；

在气固分离旋风筒顶部正中位置安装有通过电机驱动的撒料盘；

去除原有的出风管道，在旋风筒本体下部设置出风管道。

一般普通旋风筒进料都是通过旋风筒的侧面的气动输送斜槽到达进风管处，改造的话需要改为直达旋风筒顶部，需要改变斜槽的高度和方向，只需要重新摆摆位置即可，因此，只需要更改物料气动输送斜槽的布置，而斜槽本身及喂料锁风装置不需进行更换。

采用气流与物料的逆向运动方式进行换热。在旋风筒内，气流与物料逆向运动完成热交换，使换热完成后物料的温度将高于气流的温度。在旋风筒基本结构不做大幅变化的条件下，大幅提升物料的最终温度，最终起到降低热耗的作用。

在上述的气固分离旋风筒的改造方法中，进一步的，所述撒料盘与电机直连，所述电机以及所述撒料盘与电机连接部分设置支撑和高温轴承密封。

在上述的气固分离旋风筒的改造方法中，进一步的，所述出风管道与废气总管烟道汇合，所述废气总管烟道的长度所述出风管道与废气总管烟道汇合。

改造之后比改造之前，废气总管烟道的长度总体变短，同时改造之后的烟道布置比原始结构的烟道布置矮。

综上所述，本发明具有以下优点和积极效果：

本发明通过物料与气体的逆向运动换热，大幅提升换热效率，使出口物料的温度高于气流温度，大幅改善气体与物料的换热，通过逆流方式运动换热后出口物料的温度可比出口气流温度高50～70℃，同时保证较高的分离效率，以及较小的气流阻力，相比传统旋风筒各项性能参数均有所提升。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是逆流式旋风分离器的结构示意图；

图2是逆流式旋风分离器的俯视图；

图3是撒料盘的结构示意图。

图中：

1、气动输送管道；2、喂料锁风装置；3、下料管道a；4、撒料盘；5、旋风筒本体；6、出风管道；7、下料管道b；8、电机；9、进风管道。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的逆流换热式气固分离旋风筒及其改造方法的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。

将理解，当据称将部件“连接”到另一个部件时，它可以直接连接到另一个部件或可以存在中间部件。相反，当据称将部件“直接连接”到另一个部件时，则表示不存在中间部件。

图1给出了逆流式旋风分离器的结构示意图，并且通过图2示出了逆流式旋风分离器的俯视图，并且通过图3示出了撒料盘的结构示意图，下面就结合图1至图3具体说明本发明。

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

一种逆流换热式气固分离旋风筒，所述逆流换热式气固分离旋风筒包括旋风筒本体5、进风管道9、出风管道6、撒料装置、喂料装置和下料管道b7，所述撒料装置包括设在旋风筒本体5顶部的撒料盘4和驱动所述撒料盘4转动的电机8，所述喂料装置的出口位于所述撒料盘4的上方，所述进风管道9由旋风筒本体5的侧面与旋风筒本体5连接。

本发明具有的特点是高效率的换热模式，使出口物料温度更高，同时得到较高的分离效率和更低的气体阻力，能大幅提高旋风筒的换热能力。高速电机8带动撒料盘4高速旋转，将进入的物料抛散至旋风筒的壁面处，在物料由进入至运动到壁面的过程中与气流完成换热，逆向换热过程使得物料能获得更高的温度和更多的热量，通过物料与气体的逆向运动换热，大幅提升换热效率，使出口物料的温度高于气流温度。

需要指出的是，所述喂料装置包括气动输送管道1、喂料锁风装置2和下料管道a3，所述喂料锁风装置2的进口与气动输送管道1相通，所述喂料锁风装置2的出口与下料管道a3相通。

需要指出的是，所述旋风筒本体5包括蜗壳，柱段和锥段，所述蜗壳为三心蜗壳。

蜗壳是旋风筒本体5入口段圆周渐变形状外壳的统称，目前绝大部分旋风筒都采用圆周渐变形状的外壳，三心蜗壳是其中的一种，还有两心和一心的结构形式。

更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，所述进风管道9在旋风筒本体5的一侧切向进入，所述出风管道6的进口位于旋风筒本体5下部中间位置。

下落过程中，气体和固体都是向下运动，保证较高的分离效率，以及较小的气流阻力，同时，常规的上出风结构在逆流换热结构无法使用，旋风筒上方用于物料入口，如果采用侧出风则会大幅降低分离效率。

更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，所述下料管道b7与旋风筒本体5下部的锥段相连，所述下料管道b7位于所述锥部的正下方。

气体和固体的换热过程是逆向运动的，然后下落过程中，气体和固体都是向下运动，进行同向运动，保证较高的分离效率，以及较小的气流阻力，换热完成后虽然是同向运动但并没有大面积接触，最终进行分离。

需要指出的是，所述撒料盘4上设有若干个分隔板。

分隔板的数量为六个，加强对物料的抛散。

更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，所述撒料盘4的直径为旋风筒柱段直径的0.5～0.8倍，所述撒料盘4的转速按照撒料盘4边缘处线速度在40～60m/s范围内进行设置。

撒料盘4的直径及转速会决定最终的气固换热误差，以及气固分离效率。气固换热温差最高可达-150℃，即出口处的物料比气体温度高150℃，此时分离效率可达85％，分离效率最高可达95％，此时气固换热温差在-30℃左右。与传统旋风筒相比，逆流换热式旋风筒的分离效率略低，但换热能力明显提升。

一种气固分离旋风筒的改造方法，所述气固分离旋风筒的改造方法包括以下步骤：

将原有的下料管道a3移动至旋风筒本体5顶部正中位置；

在气固分离旋风筒顶部正中位置安装有通过电机8驱动的撒料盘4；

去除原有的出风管道6，在旋风筒本体5下部设置出风管道6。

一般普通旋风筒进料都是通过旋风筒的侧面的气动输送斜槽到达进风管处，改造的话需要改为直达旋风筒顶部，需要改变斜槽的高度和方向，只需要重新摆摆位置即可，因此，只需要更改物料气动输送斜槽的布置，而斜槽本身及喂料锁风装置2不需进行更换。

采用气流与物料的逆向运动方式进行换热。在旋风筒内，气流与物料逆向运动完成热交换，使换热完成后物料的温度将高于气流的温度。在旋风筒基本结构不做大幅变化的条件下，大幅提升物料的最终温度，最终起到降低热耗的作用。

需要指出的是，所述撒料盘4与电机8直连，所述电机8以及所述撒料盘4与电机8连接部分设置支撑和高温轴承密封。

需要指出的是，所述出风管道6与废气总管烟道汇合。

改造之后比改造之前，废气总管烟道的长度总体变短，同时改造之后的烟道布置比原始结构的烟道布置矮。

本发明通过物料与气体的逆向运动换热，大幅提升换热效率，使出口物料的温度高于气流温度，大幅改善气体与物料的换热，通过逆流方式运动换热后出口物料的温度可比出口气流温度高50～70℃，同时保证较高的分离效率，以及较小的气流阻力，相比传统旋风筒各项性能参数均有所提升。

作为举例，在本发明中，在旋风筒上部设置圆形撒料盘4与高速旋转电机8连接，保证撒料盘4能高速旋转，物料经过气动输送管道1、喂料锁风装置2和下料管道a3从旋风筒顶部喂入旋风筒，物料由旋风筒上部中心位置喂入撒料盘4的上方，通过高速旋转的撒料盘4将进入的物料打散并旋转抛至旋风筒的壁面，在物料由中心运动至边壁的过程中，与由边壁运动至中心的气流逆向运动完成换热，然后物料继续做离心运动并沿边壁向下运动至旋风筒底部通过下料管道b7进入下一级旋风筒，气流通过进风管道9，在旋风筒上部蜗壳的一侧进入，热气流通过进风管道9切向进入旋风筒，在向中心运动的过程中与物料完成换热，气体的出风管道6设置在旋风筒下部，经过90°弯头后离开旋风筒，经过弯头后与最终排气管道相连，气流通过旋风筒下部设置的气流出口管道离开旋风筒。

为进一步提升气流和物料的换热效率，提高换热后物料温度及降低换热后气体温度，本专利提出采用气流与物料的逆向运动方式进行换热。在旋风筒内，气流与物料逆向运动完成热交换，使换热完成后物料的温度将高于气流的温度。在旋风筒基本结构不做大幅变化的条件下，大幅提升物料的最终温度，最终起到降低热耗的作用。

综上所述，本发明可提供一种采用气流与物料的逆向运动方式进行换热，使热完成后物料的温度将高于气流的温度；在旋风筒基本结构不做大幅变化的条件下，大幅提升物料的最终温度，最终起到降低热耗作用的流换热式气固分离旋风筒及其改造方法。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。