CN1010799B - 气固接触式热交换器 - Google Patents

Abstract

一种具有圆筒形容器(6)的热交换器，有一个切向的，位于容器周边的进气口(1)，一个轴向出气口(2)，一个进料口(3)，它把固体物以同涡旋气流在进料处相同的切向速度分量输入；还有一个出料口(5)。

Description

本发明是关于在固体粉状物和气体之间产生热交换的热交换器。这类热交换器例如用在预热准备进入燃烧过程的原料，而预热是利用在燃烧过程中排出的热空气来进行的。

固体粉状物的预热可以在一种旋风分离系统中完成。这种旋风分离系统包括直立筒形容器的旋风分离器，并具有锥形底部，末端形成固体物的出口。而它的筒形容器的顶部是用环形顶板围成，通过顶板中部气体的输出管道伸入筒中。供料时，悬浮在气体中的固体物通过输入管道的开口沿切线方向进入圆筒。由于气体在圆筒容器中的旋转运动，固体物被抛向容器壁并在该处停下来，然后滑落到锥形底部，通过出口而离开容器。同时，空气通过顶部中心的管道离开热交换器。

在立管中，悬浮的粉状物被气体夹带着。这时气体和固体物之间的热交换大部分是在立管中进行，这是一种顺流热交换。为了获得在两种介质之间的充分的热交换，必须应用多个顺流热交换器系列。典型的情况是，在水泥粉料进入燃烧程序之前，有四个或五个预热阶段。

当热交换介质逆流运动时，就能获得对热能的更充分利用。我们所需要的是一种可以使被预热的物质连续不断地流进愈来愈热的气体中去的流动模式。

从英国A-988284号专利中，我们可以了解到一种热交换器，它力图使粉状物和气体相互之间作逆流运动。这种热交换器具有平直的筒形容器，筒体呈水平轴向安装。气体沿切线方向输进容器，并沿着一个螺旋形通道进入容器中心。气体在该处通过容器另一端面中心的 管道排出。粉状物沿着容器轴方向输入，这样就使粉状物产生一个和排出的气体不同的速度，这样做也是为了避免粉状物被气体夹带着带出热交换器。在另一种结构中，固体物的进口离气体出口有一段距离。这样就确保容器中的涡旋气能使固体物产生一旋转运动，并被抛向容器四周。在该处沉积下来的固体物通过容器四周最底层的出料口排出容器。

然而很明显，在根据英国A-988284号专利所述的热交换器中会出现粉状物被气体夹带走的现象。这就需要在排气管道安装一个传统的分离热交换器，使被气体夹带的固体物分离出来，然后这些固体物返回再输进筒形容器中距气体出口安全半径的某处。被输进的固体物离容器轴向越远，固体物可以利用来对热气流产生逆流运动的距离就越短。

由此看来，本发明的目的就是提供一种改良的热交换器，以克服上述各已知的热交换器的缺点。

按照本发明，这个目的是由一个如下所述的热交换器来完成的，其中包括有水平轴的园筒形容器。这个容器四周有切线方向的气体入口。靠近容器轴的地方至少有一个气体出口通过容器端部，用来产生一个从气体入口流向出口的涡旋气流。在靠近容器轴但与轴径向相隔的地方至少有一个进料口，用来输进固体物;还有一个出料口，用来把通过涡旋气流离心地被抛向容器四周的固体物排出容器。其特征在于，其（或）每一个进料口是按如下方式配置，即在入口处固体材料已具有沿着与涡旋气流相对于轴的相同旋转方向上大体上相切的速度，而该固体材料是在进入该气体的。

由于这样的安排，在固体物被输进容器时，就产生一个切向的速度分量，它并不取决于是不是被气流所加速。它在靠近容器轴向的地方有一个指向气体出口的大的轴向速度分量，否则，在使固体物产生旋转运动而被离心地抛向容器壁之前，气体就可能把部份固体物通过气体出口带出容器。

最好在输进固体物时，使它的切向速度大体上和气体在输入之处的 旋转速度相同。

如果热交换器容器轴向一端只有一个气体出口，那么就可能在靠近容器轴向另一端输入固体物。在输入过程中，给予固体物的角速度分量确保它进行旋转运动。同时，靠近轴的气体的轴向速度决定了固体物在热交换器整个轴向的宽度上分布。

在轴两端均有气体出口的热交换器中，可以利用同样的方式在两个轴端之间的部分，即大体上在容器中间将物料输入容器，从而可以获得容器中所通过的固体物的分布。

在容器轴向宽度上装置几个单独的进料口，就可以在容器的整个轴向宽度上得到任何所需要的固体物分布情况。

参照附图，本发明可以得到更详细的解释。

图1是本发明所述的有水平轴的热交换器的前视图。

图2是图1所示的热交换器的侧视图。

图3是本发明所述的另一种热交换器的局部剖视图。

图1和图2显示了一个热交换器的示意图，其中包括具有切向气体入口1和中心气体出口2的园筒形容器6。在入口和出口之间，气体沿着点虚线所示的涡旋路径运动。被空气预热的粉状物料经管道3输入，它与热交换器的前轴端成一锐角，由此管道伸展。此外，管道位于与热交换器水平轴相平行的平面内。输入的物料具有一指向热交换器周边的速度，而它被转动的气体所偏转因而沿着虚线所示的涡旋路径运动。这两个涡旋都绕相同轴向旋转，但是一个是径向向内运动，另一个是径向向外运动。

很明显，气体和固体物在某些程度上是在通过涡旋的偏转处时相互追随。当固体物从气体涡旋的一偏转处抛向另一偏转处时，就可以获得逆流效应。这样固物就能和越来越热的气体相接触。

在筒形容器的最底层，伸入一个漏斗形的出料口4，它的末端接出 口5，作为已经分离出来的粉状物的出口。

在图1和图2所示的例子中，固体物是通过管子3输送进来的。输进的固体物相对于容器轴产生了一个切向速度分量。它和气体的旋转方向相同。通过倾斜的进料管道，固体物获得一个轴向速度，使固体物分布在热交换器整个宽度上。

这种轴向分布也可以因下面的因素得到加强，即进料口装在筒形容器的轴端，和装有气体出口的另一轴端相对。结果，这个随旋转气体的愈靠近轴而愈大的气体的轴向速度分量，促成了对固体物在容器整个轴向宽度上的分布。在上述有两个气体出口的热交换器中，相应地粉状固体物只要通过轴两端的任一端，就可以被输送到轴两端之间的区域上。

可以用不同的方式来输进固体物。例如，固体物可以通过分布在一个散射盘或旋转斗形轮上的轴向喷口来输进。散射盘可以装上引向肋条，使固体物产生一个相对轴的切向速度。而且斗形轮的旋转方向也可以和热交换器中气体流动方向一样。

图3显示了热交换器的一个实例，在这个实例中，固体物是通过几个单独的进料口输进的。

固体物通过几个轴向管道33输送，每一个管道都和一个单独的进料喷管36相联。喷管36装在一个中心管道37上，管道37横穿热交换器容器，和气体出口管32同轴，而且把管道33包在中间。

由于热交换器具有上述的进料系统，使得通过各个喷管进行的进料过程能和气体在整个热交换器宽度上的速度分布一致，这一点是可能的，例如，使相应于气体速度的物料速度在进口处，而至少对切向速度分量来说相一致即可。

Claims (5)

1、一种气固接触式热交换器，它由圆柱形室组成，圆柱形室有一水平轴，在其外周上有切向气体入口(1)，在圆柱室的一端紧靠其轴至少有一个气体出口(2，32)，气体从气体入口进入室内后形成螺旋气流并从气体出口流出，在靠近其轴处至少有一固体物料进入口和有一用来排放通过涡旋气流的作用而被离心地向外抛向圆柱形室内壁的固体物料出口(5)，其特征在于该固体物料引入口是这样配置的，即，使入口处的固体物料已具有相对于轴的一个切向速度，该切向速度与涡旋气流相对于轴的速度相同。

2、按照权利要求1的热交换器，其特征在于每一个轴端都有一个气体出口（32），每个进料口（36）都位于两个气体出口之间。

3、按照权利要求1的热交换器，其特征在于只有一个气体出口（2），进料口（3）位于和气体出口处的轴端相对的另一轴端。

4、按照权利要求1、2或3所述的热交换器，其特征在于进料口（36）是分布在该容器的轴的全部宽度上。

5、一种在粉末状物料与气体之间进行热交换的方法，该方法是使用权利要求1-4中任一项所述的热交换器，其特征在于所述粉末状物料在送入时的切向分速度是与所述气体在送入该物料那点的切向分速度相同。

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