CN105164485A - 气体滑道换热器 - Google Patents

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Abstract

用于处理散装材料的换热器(1)包括细长管道(2)，该细长管道(2)有在一端处的、用于引入散装材料的进口(3)以及在另一端处的、用于收回散装材料的出口(4)。多个换热管(5)沿管道(2)的纵向方向延伸，且用于引入流化气体的多个流化喷嘴(9、9a)设置于管道(2)的底部(10)处。

Description

气体滑道换热器
本发明涉及一种用于处理散装材料的气体滑道换热器，它包括细长管道，该细长管道有在一端处的、用于引入散装材料的进口以及在另一端处的、用于收回散装材料的出口。
在工厂工程中，通常必须对散装材料同时进行传送和冷却或加热。为此，已知螺旋传送器，如在文献DE1551441中所述。这样的换热器包括静止的细长壳体，该细长壳体有在一端处的用于待处理的材料的进口和在另一端处的出口以及一个或多个螺旋转子，该螺旋转子设置于壳体中，并沿该壳体的长度延伸。转子包括中心轴和设置于该轴的外表面上的蜗轮。在轴内设置有导管，该导管与蒸汽供给源连接。散装材料通过进口而被引入壳体内，并通过螺旋传送器的旋转运动而被传送通过该壳体。同时，通过在轴的中心导管中流动的蒸汽以及在壳体的双壁中流动的蒸汽来加热散装材料。
包括螺旋传送器的另一换热器由文献DE534988可知，其中，加热或冷却介质流过空心的螺旋传送器，以便加热或冷却穿过壳体的散装材料。其它螺旋传送换热器由文献DE1751961或DD288663A5可知。
螺旋传送器的设计复杂而且成本高。而且，传送器需要单独的驱动器，并由于轴承和力矩冲击而在长度上受限。
还已知在流化床中执行换热。文献AT507100B1介绍了一种用于换热的方法和装置，其中，通过引入流化气体而使散装材料流化，且另外通过搅拌器来搅拌散装材料。搅拌臂在换热管的层之间旋转，该换热管设置于壳体内的水平平面中。
文献DE102011078954A1介绍了另一种散装材料换热装置，该散装材料换热装置有供给部分、换热器部分和散装材料排出部分。散装材料供给部分由散装材料隔板分成传送器流供给腔室和反向流供给腔室。散装材料隔板与散装材料换热器部分连续。因此，传送器流区域和反向流区域由换热器部分来形成。在经过换热部分之后，加热的颗粒流通至装置的上部腔室内，并落回至环形床中以便收回。该系统也相当复杂，需要特别调节流化空气。
在没有换热元件的普通气体滑道中(例如由WO2010/147771A可知)，通过在气体滑道的下部部分处的喷嘴或隔膜来注入流化气体。注入气体的量保持在使得散装材料流动但不会扩展或流通的范围，如例如在流化床冷却器中所希望的那样。
本发明的目的是提供一种气体滑道换热器，该气体滑道换热器有改进的换热能力和简单的构造。
根据本发明，提供了一种包括权利要求1的特征的换热器。多个换热管沿管道的纵向方向延伸，其中，用于引入流化气体的多个流化喷嘴设置于管道的底部处。对散装材料进行流化，并使其沿细长管道缓慢流动。同时，与流过换热管的换热介质进行换热。与螺旋传送器相比，根据本发明的气体滑道换热器的换热器元件能够具有更大的表面/容积比率。多个单换热管能够集成一束，其具有比现有技术中使用的螺旋轴和螺旋传送器外壳的柱形表面大得多的表面。同时，通过由流化气体流化的散装材料的扩展表面来促进换热。这在标准的螺旋传送器中是不可能的。
在本发明的优选实施例中，流化喷嘴的方向垂直于散装材料的传送方向。因此，能够保证散装材料在经过喷嘴时被充分流化。在本发明的上下文中，“垂直”是指流化喷嘴的方位相对于散装材料沿管道的主传送方向在85°至95°的范围内，特别是大约90°。
当一些流化喷嘴从管道的底部伸入管道的上部区域内时，能够在散装材料趋向于在流化时产生孔(而不是扩展)的情况下也保证材料的扩展和传送。特别是当散装材料非常细时会发生这种情况。
优选是，管道沿散装材料的传送方向向下倾斜，优选是在5至10度的角度，更优选是在6至8度的角度。在这样的管道中，流化的散装材料自动地沿管道向下流向出口。
为了增加在换热器内的换热，管道优选地包括双壁，用于接收换热介质。因此，不仅在流化材料内在纵向换热管之间进行换热，而且还由外壁进行换热。
在另一实施例中，管道壁可以由多个更小的管道形成，其用于接收换热介质。因此，换热表面增加。另外或者可选择地，多个更小的管道可以设置于管道内，用于接收换热介质。
为了促进散装材料通过管道的输送，在本发明的范围内还提供了输送喷嘴，该输送喷嘴在离管道的底部一定距离的位置处进入管道内，以便引入另外的输送气体。优选是，输送喷嘴的开口布置在管道高度的大约25和75％之间延伸的区域中。
根据本发明的实施例，输送喷嘴以30至60°的角度向下倾斜，优选是40至50°，特别是大约45°。
此外，根据本发明，输送喷嘴沿散装材料的传送方向倾斜，以便促进材料的传送。通常，输送喷嘴以30至60°的角度倾斜，优选是40至50°，特别是大约45°。
根据本发明的一个方面，流化和/或输送喷嘴沿管道的纵向方向布置成相应的行，其中，优选地设置公共供给管道，用于向各行喷嘴供给流化气体。
根据本发明，能够对流化和/或输送喷嘴的流速进行调节，其中，优选是，通过输送喷嘴以较低速度沿传送方向注入流化气体，以便保证恰好合适的散装材料流。
流化气体的其它部分能够通过流化喷嘴而以相对更高的速度与传送方向垂直地注入，从而获得散装材料的扩展，因此获得更大的材料表面和改进的换热。
根据工艺和材料的特定需要，换热介质可以相对于散装材料的传送方向而成逆流方向或顺流方向。
下面将根据优选实施例和附图来更详细地介绍本发明。所述和/或所示的全部特征将自身或者以任意组合地形成本发明的主题，而不管它们是包含在各权利要求中还是它们的参考背景中。
附图中：
图1是根据本发明的换热器的剖视图；
图2是第一实施例沿图1中的线A-A的剖视图；
图3是本发明第一实施例的剖视图，其中，换热管未示出，同时表示了散装材料在管道截面中的分布；
图4是本发明第二实施例沿图1中的线A-A的、类似于图3的剖视图；
图5是本发明的可选实施例沿图1中的线A-A的、类似于图3的剖视图。
如图1中所示，根据本发明的气体滑道换热器1包括管道2，该管道2有在第一端处的、用于引入散装材料的进口3以及在管道2的另一端处的、用于收回散装材料的出口4。管道2沿出口4的方向以6至8度的角度稍微向下倾斜。多个换热管5(图2)沿管道2的纵向方向延伸。换热介质通过供给口6而被引入换热管5内，并通过在管道2的另一端处的出口7而将其收回。管道2的壁2a设计为双壁，以便接收另外的换热介质。
在图1所示的实施例中，换热介质(优选是水、锅炉供水或热油)朝向散装材料流的逆流方向。在可选实施例中，根据换热工艺和要处理的材料的特定需要，换热介质也能够相对于散装材料的传送方向而恰好为顺流方向。
在管道2下面设置有用于流化气体的供给管道8。多个流化喷嘴9从所述供给管道8沿向上方向朝向管道2延伸。由图2可知，流化喷嘴9在管道2的底部10在管道2的底部区域的近似中心处进入管道2。
而且，供给管道11、12沿管道2的长度的主要部分延伸，并包括输送喷嘴13、14，该输送喷嘴13、14在位于管道2的高度的25至75％(特别是30至40％)的区域中进入该管道2内。由图2可知，输送喷嘴13、14以大约45°的角度向下倾斜。由图1可知，输送喷嘴13、14还沿散装材料的传送方向也以大约45°的角度倾斜。通过流化喷嘴9和输送喷嘴13、14(连续地，或者作为脉冲流)而引入管道2内的流化气体(特别是空气)使得管道2内的散装材料流化，并与该散装材料一起沿管道2流动，直到它通过设置于管道2的端部处的气体出口15而离开。
如图1和2中所示，根据本发明第一实施例的换热器基本如上所述构成。下面将介绍它的操作和优点。
散装材料(例如矿粉、氢氧化铝、灰等)通过进口3而被引入管道2内。通过流化气体(该流化气体通过流化喷嘴9和输送喷嘴13、14而被引入)而在管道2内对散装材料进行流化，并沿管道2流动，直到它通过出口4而从管道2中退出。流化气体的一部分通过输送喷嘴13、14以较低速度而沿传送方向被注入，流化气体的其它部分通过流化喷嘴9而以相对更高的速度沿与散装材料的传送方向垂直的方向注入。因此，散装材料发生流化和扩展，以便获得较大的材料表面和改进的换热。分别通过输送喷嘴13、14和流化喷嘴9而引入的流化气体的速度取决于散装材料的颗粒尺寸和其它特性。当散装材料可流化时，通过流化喷嘴9引入的流化气体的速度通常小于0.2m/s(相对于纵向截面)。在散装材料不可流化(例如因为它太细或太重)且输送机构并不基于重力流的情况下，通过输送喷嘴13、14引入的流化气体的量比通过喷嘴9引入的流化气体的量更大。
流化的概念在图3中表示，其中，主要在输送区域20中输送散装材料，而区域21表示由于散装材料的扩展而具有扩大的材料表面的区域。为了方便，并没有在图3至5中表示换热管5。
特别是，对于趋向于在引入流化气体时产生孔(而不是扩展)的散装材料，图4表示了一个实施例，其中，输送喷嘴13、14布置在管道2的更高区域处，从而产生具有扩大的材料表面面积的增大区域21。当一些流化喷嘴9a并不在管道2的底部10处开口，而是伸入管道2的上部区域内以便产生具有扩大的材料表面的区域21时，在图5中所示的实施例中获得类似的效果。输送喷嘴13、14和伸入的流化喷嘴9a可以组合在换热器1中。
通过流化喷嘴9、9a和输送喷嘴13、14供给的流化空气的流速能够调节，以便提供散装材料在管道2内的足够的流化和输送条件。
根据螺旋传送器供给器的信息和具有流化床冷却器的操作经验，能够使用根据本发明的气体滑道换热器(而不是标准螺旋传送器)来使得传热为大约4倍。这通过在气体滑道换热器可合理实现的范围内使得散装材料进行扩展而实现。
与螺旋传送器相比，根据本发明的气体滑道换热器的制造并不复杂，在近似相同的主尺寸下提供了更大的换热表面，并由于扩展的散装材料表面而提高了传热。
本发明适用于通过使用加热的换热介质来加热散装材料，但是也可以用于通过冷换热介质来冷却散装材料。
参考标号列表
1换热器
2管道
2a双壁
3进口
4出口
5换热管
6供给口
7出口
8供给管道
9、9a流化喷嘴
10底部
11、12供给管道
13、14输送喷嘴
15气体出口
20输送区域
21具有扩大的散装材料表面的区域
22散装材料水平(没有流化)

Claims (13)

1.用于处理散装材料的换热器(1)，包括细长管道(2)，该细长管道(2)有在一端处的、用于引入散装材料的进口(3)以及在另一端处的、用于收回散装材料的出口(4)，其特征在于：多个换热管(5)沿所述管道(2)的纵向方向延伸，其中，用于引入流化气体的多个流化喷嘴(9、9a)设置于所述管道(2)的底部(10)处。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述流化喷嘴(9、9a)的方向垂直于散装材料的传送方向。
3.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于：至少一些所述流化喷嘴(9a)从所述管道(2)的底部(10)伸入所述管道(2)的上部区域内。
4.根据前述任意一项权利要求所述的换热器，其特征在于：所述管道(2)沿散装材料的传送方向向下倾斜，优选是以5至10度的角度倾斜。
5.根据前述任意一项权利要求所述的换热器，其特征在于：所述管道(2)包括双壁(16)，用于接收换热介质。
6.根据前述任意一项权利要求所述的换热器，其特征在于：所述管道(2)由多个更小的管道形成，用于接收换热介质。
7.根据前述任意一项权利要求所述的换热器，其特征在于：输送喷嘴(13、14)在离所述管道(2)的底部(10)一定距离的位置处进入所述管道(2)内，优选是在所述管道(2)高度的大约25至75％处。
8.根据权利要求7所述的换热器，其特征在于：所述输送喷嘴(13、14)以30至60°的角度向下倾斜。
9.根据权利要求7或8所述的换热器，其特征在于：所述输送喷嘴(13、14)沿散装材料的传送方向倾斜。
10.根据前述任意一项权利要求所述的换热器，其特征在于：流化和/或输送喷嘴(9、9a、13、14)沿所述管道(2)的纵向方向布置成相应的行。
11.根据权利要求10所述的换热器，其特征在于：公共供给管道(11、12)用于向各行喷嘴(9、9a、13、14)供给流化气体。
12.根据前述任意一项权利要求所述的换热器，其特征在于：流化和/或输送喷嘴(9、9a、13、14)的流速能够被调节。
13.根据前述任意一项权利要求所述的换热器，其特征在于：换热介质相对于散装材料的传送方向是逆流方向或顺流方向。
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