CN100357696C - 竖式热管冷却机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于回收高温颗粒余热的竖式热管冷却机，高温颗粒21进入热管蒸发器6、高中低温热管预热器从链板机1排出。除氧压力软水依次流经低中高温热管预热器及热管蒸发器6的热管冷却端吸热，温度逐渐升高形成汽液两相流体入汽包7再经蒸汽过热器8后变为饱和过热蒸汽输给用户。冷空气由风机10′从底部排料口引入环形风道23同负压作用下的从热管预热器进入环形风道23的另股气合流经烟气热管预热器11换热排入除尘系统；入料口热空气在风机10产生的负压作用下入环形风道60与经下部蒸发器上升的热空气合流进入蒸汽过热器8受热端换热后入烟气热管预热器9再经风机10流入环形风管45，返回中高温热管预热器进行循环。

Description

竖式热管冷却机

技术领域

本发明涉及一种可回收高温颗粒余热的冷却机，尤其涉及一种可应用于回收烧结矿余热的竖式热管冷却机。

背景技术

在钢铁企业中，烧结工序能耗在钢铁生产流程中仅次于炼铁而位居第二位，每吨烧结矿约消耗50kg以上标准煤。按目前冶金企业年生产15亿吨烧结矿计算，每年需消耗7500万吨标准煤，而现有的烧结矿生产流程中只有少部分烧结矿冷却机安装有余热回收装置，回收了少部分冷却机烟气中的余热。因所产生的蒸汽量小，以及温度或压力偏低，用途也有限，绝大部分烧结矿余热被排入大气中。

纵观国内外各冶金钢铁企业所使用的烧结矿机(设备)有环式冷却机或平式和塔式振冷机等多种结构形式，主要是鼓风或抽气带式冷却机和环式冷却机，它们都有耗风量大、排风温度低等不足之处，漏风率和能耗高。据查，有专利号为ZL88109985的“常压佛腾炉高温灰渣冷却器”，结构复杂；还有专利申请号为93117175.x的“竖式烧结矿冷却机”，有它的独特之处，但料闸、料钟等在高温环境下工作的机构故障率太高，不可实施。此外还有专利号为ZL03227225.1的“烧结矿加雾化水冷却装置”及专利号为ZL02139809.7的“烧结矿加水冷却方法及其装置”，它们采用的是喷水雾化冷却，冷却过程中产生的余热难以回收利用。

发明内容

为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种可高效回收烧结矿或类似高温颗粒余热、极大地减少漏风、节电效果明显的既能满足烧结矿冷却需要对环境又不造成污染的竖式热管冷却机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：本发明所述竖式热管冷却机由冷矿排矿链板机、高中低温热管预热器、环形风道、热管蒸发器、汽包、蒸汽过热器、烟气热管预热器、强制换热循环风机及相应管道组成。各热管组上有保护罩。在竖式热管冷却机上端的热管蒸发器的冷却段连接汽包，在两个热管蒸发器之间安装有环形风道，此环形风道与蒸汽过热器连通，蒸汽过热器连通烟气热管预热器，烟气热管预热器经风管与风机相连。在高温热管预热器与中温热管预热器段内安装有环形风道，低温热管预热器上亦安装有环形风道，此环形风道与烟气热管预热器相连。低温热管预热器、中温热管预热器、高温热管预热器与热管蒸发器之间有软水管相连。热管蒸发器、高中低温热管预热器构成的热管集箱群固定在一固定支座上，在竖式热管冷却机排料口的下部有冷矿排矿链板机。

采用如上技术方案提供的竖式热管冷却机与现有技术相比，获得的技术效果为：

①可高效回收余热，产生的高温高压蒸汽可用于发电或作为其它热源，显著降低工序能耗；

②与现在使用的环冷机相比，可大大减少漏风，节电效果明显；

③结构设计合理，可保证热管使用寿命；

④以烧结矿为例，可减少绕结矿的摔碰，降低了细粉状烧结矿的生成，降低返矿率，提高烧结矿产量，进一步降低工序成本。

⑤与现有的带冷机和环冷机相比，本发明所述竖式热管冷却机占地面积小，密闭程度高，环境污染小；

⑥所用冷却气体有50％以上是内部热空气，含氧量较低，加速了烧结矿的熄灭，可减少含铁原料的氧化烧损。

附图说明

图1为本发明所述竖式热管冷却机工作状态的结构示意图，亦为本发明的摘要附图。

图2为热管组示意图。

图3为环形风道的放大示意图。

图4为各热管组在热管集箱内呈非交错阵列布置示意图。

图5为各热管组在热管集箱内呈交错阵列布置示意图。

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的详细描述.

如附图所示，所述竖式热管冷却机由冷矿排矿链板机1、固定支架2′、低温热管预热器2、热管预热器3、中温热管预热器4、高温热管预热器5、热管蒸发器6、第一环形风道23和第二环形风道45和第三环形风道60、汽包7、蒸汽过热器8、第一烟气热管预热器9和第二烟气热管预热器11、第一风机10和第二风机10′、第一软水管3′和第二软水管4′和第三软水管5′和第四软水管6′和第五软水管6″和第六软水管16″和第七软水管15、管道17、第一蒸汽管12和第二蒸汽管12″、蒸汽外送管道12′、第一风管13和第二风管13′和第三风管14和第四风管14′和第五风管16和第六风管16′构成，其中由热管18组成的低温热管预热器2、中温热管预热器4、高温热管预热器5、热管蒸发器6依次从底部向上排列。热管蒸发器6、高温热管预热器5、中温热管预热器4、低温热管预热器2及热管预热器3构成热管集箱群，热管集箱群安装在固定支架2′上。冷矿排矿链板机1位于竖式热管冷却机排料口的下部，固定支架2′与水平面呈倾斜，其目的是保证热管18内工作介质高效可靠地蒸发冷凝以及第一环形风道23和第二环形风道45和第三环形风道60内灰尘易于清理。在低温热管预热器2上部设有第一环形风道23，在低温热管预热器2的联箱出水口与热管预热器3的联箱入水口由第一软水管3′连通，热管预热器3的联箱出水口与中温热管预热器4的联箱入水口由第二软水管4′连通，中温热管预热器4的联箱出水口与高温热管预热器5的联箱入水口由第三软水管5′连通，在中温热管预热器4与高温热管预热器5段内设有第二环形风道45。高温热管预热器5的联箱出水口与两个热管蒸发器6的联箱入水口由第四软水管6′和第五软水管6″连通，在两个热管蒸发器6之间设有第三环形风道60，热管蒸发器6的联箱汽水出口经第二蒸汽管12″接通汽包7的入口，汽包7的出口经第一蒸汽管12连通蒸汽过热器8的入口，从汽包7来的蒸汽从该入口经蒸汽过热器8后再从蒸汽出口由蒸汽外送管道12′输送给蒸汽用户。在第三环形风道60与蒸汽过热器8之间连接有第一风管13，在蒸汽过热器8与第一烟气热管预热器9之间由第二风管13′连通。第一烟气热管预热器9上装有软水进水管，第一烟气热管预热器9可对进入的软水进行预热。在第一烟气热管预热器9的联箱出水口与中温热管预热器4的联箱入水口之间由第七软水管15连通，第一烟气热管预热器9与第一风机10的入口之间由第三风管14连通，第一风机10的出口与第二环形风道45之间由第四风管14′连通，以将烟气送到第二环形风道45中。第二烟气热管预热器11为低温烟气热管预热器，在第二烟气热管预热器11与第一环形风道23之间由第五风管16连通，第二烟气热管预热器11的联箱出水口经管道17连通热管预热器3的联箱入水口，将第二烟气热管预热器11中预热的软水提供给热管预热器3。在第二烟气热管预热器11与第二风机10′之间由第六风管16′连通，经第二风机10′将第二烟气热管预热器11中的烟气排出。所述第一风机10和第二10′为强制换热循环风机，已有技术。第六软水管16″与第二烟气热管预热器11的联箱入水口连通，软水经第六软水管16″进入第二烟气热管预热器11进行预热后由管道17送入热管预热器3。第一环形风道23和第二环形风道45和第三环形风道60的作用在于既可保证周向受风均匀，又可防止积灰和细矿堵塞流道，便于清理维护。如图3所示，在第一环形风道23、第二环形风道45和第三环形风道60中间装有插入热矿中的内部通风管24，加大内部冷却能力，另外还装有排灰口25，以便排除积灰。在低温热管预热器2、热管预热器3、中温热管预热器4、高温热管预热器5、热管蒸发器6、蒸汽过热器8、第一烟气热管预热器9和第二烟气热管预热管11中所使用的热管18为已有技术，为市场可买产品。一般将多根(如2根或2根以上)热管18构成一体，成为热管组(如图2所示)，而由多个(如2个或2个以上)热管组组成热管集箱(如图4、5所示)，由多个(如2个或2个以上)热管集箱组成本案所述的竖式热管冷却机。热管组在热管集箱内可呈非交错阵列或交错阵列，可根据具体情况选择，图4所示的非交错阵列有利于减小保护罩19受力，图5所示的交错阵列有利于换热。

实施时，经破碎后的高温颗粒(如烧结热矿)21在重力作用下进入本案所述竖式热管冷却机顶部的两个热管蒸发器6，并逐渐下降，依次经过高温热管预热器5、中温热管预热器4、热管预热器3及低温热管预热器2，最后在冷矿排矿链板机1的牵引下排出。因各热管18插在高温颗粒21中，在出料过程中，由于热管蒸发器6、高温热管预热器5、中温热管预热器4、热管预热器3及低温热管预热器2中热管18的作用，高温颗粒21的温度逐渐降低。除氧软水被泵打入低温热管预热器2及热管预热器3后，依次经过中温热管预热器4、高温热管预热器5、热管蒸发器6后温度逐步升高，最后形成汽液两相流体经第二蒸汽管12″进入汽包7，从汽包7出来的蒸汽及少量水经第一蒸汽管12进入蒸汽过热器8，在蒸汽过热器8中变成饱和过热蒸汽，从蒸汽过热器8的出口输送到用户。为了充分冷却高温颗粒21，在中温热管预热器4及热管预热器3段设置了第二风机10′，把冷空气从排矿口引入，逆高温颗粒21移动方向进入第一环形风道23，同时在负压的作用下，另有气流从高温热管预热器5及中温热管预热器4顺高温颗粒21移动方向亦流到第一环形风道23内，在第一环形风道23合流，再经第二烟气热管预热器11换热后排入除尘系统。在热管蒸发器6段设置的第一风机10可保证蒸汽过热器8能稳定地工作和高温颗粒21快速换热。在负压的作用下，堆积在高温颗粒21顶部的热空气顺着高温颗粒21移动方向流到第三环形风道60中，高温热管预热器5内温度相对低的热空气逆着高温颗粒21移动方向向上流到第三环形风道60中，合流后经第一风管13进入蒸汽过热器8，在蒸汽过热器8内进行热交换，再经第二风管13′流入第一烟气热管预热器9进行热交换，最后经第一风机10送入第二环形风道45，进入第二环形风道45的空气返回中温热管预热器4、高温热管预热器5进行循环。另外，除氧软水除了被泵打入低温热管预热器2外，还被泵直接或间接打入第一烟气热管预热器9和第二烟气热管预热器11中。

装于热管蒸发器6内的热管18的受热段在工作时埋在高温颗粒21中(如刚完成烧结过程的热烧结矿，温度在700℃左右)，易造成热管18烧坏，为了保护热管18不致被烧坏，在沿热管18垂直方向加了耐热材料保护罩19，在保护罩19上规则地开有阵列型式的百叶窗通风孔20(如图2所示)，能保证高温颗粒21的热量能以传导或以辐射或以对流三种方式与热管18进行热交换。对于与高温颗粒21接触的高温热管预热器5、中温热管预热器4、低温热管预热器2，可根据实际换热要求和结构强度情况再决定是否加如图2所示结构的保护罩。对所有埋入高温颗粒21部分的热管18都要根据高温颗粒21的重力对热管18的弯曲作用分段增加支撑，以保证热管18稳定可靠地工作。

Claims (4)

1、一种竖式热管冷却机，它由冷矿排矿链板机(1)、固定支座(2′)、低温热管预热器(2)、热管预热管(3)、中温热管预热器(4)、高温热管预热管(5)、热管蒸发器(6)、第一环形风道(23)和第二环形风道(45)和第三环形风道(60)、汽包(7)、蒸汽过热器(8)、第一烟气热管预热器(9)和第二烟气热管预热器(11)、第一风机(10)和第二风机(10′)、第一软水管(3′)和第二软水管(4′)和第三软水管(5′)和第四软水管(6′)和第五软水管(6″)和第七软水管(15)和第六软水管(16″)、管道(17)、第一蒸汽管(12)和第二蒸气管(12″)、蒸汽外送管(12′)、第一风管(13)和第二风管(13′)和第三风管(14)和第四风管(14′)和第五风管(16)和第六风管(16′)构成，其特征在于：冷矿排矿链板机(1)位于冷却机排料口的下部，低温热管预热器(2)、中温热管预热器(4)、高温热管预热器(5)和热管蒸发器(6)依次从底部向上排列；在低温热管预热器(2)上部设有第一环形风道(23)，在中温热管预热器(4)与高温热管预热器(5)段内设有第二环形风道(45)，在两个热管蒸发器(6)之间设有第三环形风道(60)；低温热管预热器(2)的联箱出水口与热管预热器(3)的联箱入水口由第一软水管(3′)连通，热管预热器(3)的联箱出水口与中温热管预热器(4)的联箱入水口由第二软水管(4′)连通，中温热管预热器(4)的联箱出水口与高温热管预热器(5)的联箱出水口由第三软水管(5′)连通，高温热管预热器(5)的联箱出水口与两个热管蒸发器(6)的联箱入水口由第四软水管(6′)和第五软水管(6″)连通；热管蒸发器(6)的联箱汽水出口经第二蒸汽管(12″)接通汽包(7)的入口，汽包(7)的出口经第一蒸汽管(12)连通蒸汽过热器(8)的入口，蒸汽外送管道(12′)连通蒸汽过热器(8)的蒸汽出口；在第三环形风道(60)与蒸汽过热器(8)之间连接有第一风管(13)，蒸汽过热器(8)与第一烟气热管预热器(9)之间由第二风管(13′)连通，第一烟气热管预热器(9)的联箱出水口与中温热管预热器(4)的联箱入水口由第七软水管(15)连通；第一烟气热管预热管(9)与第一风机(10)的入口由第三风管(14)连通，第一风机(10)的出口与第二环形风道(45)由第四风管(14′)连通；在第二烟气热管预热器(11)与第一环形风道(23)之间由第五风管(16)连通，第二烟气热管预热器(11)的联箱出水口经管道(17)连通热管预热器(3)的联箱入水口，第二烟气热管预热器(11)与第二风机(10′)之间由第六风管(16′)连通。

2、根据权利要求1所述的一种竖式热管冷却机，其特征在于：它包含多个热管集箱，每个热管集箱包含多个热管组，每个热管组包含多根热管(18)及保护罩(19)，在保护罩(19)上规则地开有阵列型式的百叶窗通风孔(20)。

3、根据权利要求1所述的竖式热管冷却机，其特征在于：第一环形风道(23)和第二环形风道(45)和第三环形风道(60)中有内部通风管(24)及排灰口(25)。

4、根据权利要求1或2所述的一种竖式热管冷却机，其特征在于：各热管组在热管集箱内的分布呈非交错阵列或交错阵列。

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