CN105669059B - 一种立式水泥熟料冷却塔 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种立式水泥熟料冷却塔，用于冷却水泥熟料，包括了装料部(4)、破碎部(5)、冷却塔体(6)、进风系统(7)、卸料装置(8)，其特征在于：所述装料部(4)为收集回转窑(1)焙烧后的高温熟料，送入破碎部(5)进行破碎作业；破碎部(5)将送入的水泥熟料进行破碎后，送入冷却塔体(6)内进行冷却作业；冷却塔体(6)利用底部设置的进风系统(8)和冷却塔本体(6.1)沿高度方向和周向设置的进风口(6.3)吹入的冷却空气进行冷却，利用进风口(6.3)内的测温装置(6.3.1)及阀门机构(6.3.4)对水泥熟料的冷却过程进行控制，冷却后的水泥熟料利用设置于底部的卸料装置(8)实现卸料，同时，通过控制冷却塔体(6)的卸料速度，从而控制水泥熟料的冷却时间。
Description
技术领域
本发明涉及水泥建材领域，特别涉及水泥熟料的冷却装置。
技术背景
目前水泥一般在回转窑中焙烧成高温熟料，离开回转窑后需要快速冷却，防止水泥内成分发生晶变等反应，破坏水泥的成分，同时急冷可以使水泥的强度降低，增强熟料的易磨性。目前已有的水泥熟料冷却机主要包括单筒、多筒和篦式冷却机，采用常温空气对高温熟料进行冷却。对于单筒和多筒冷却机，高温熟料放置于设备内，鼓风机将空气鼓入，空气与高温熟料进行热交换，冷却高温熟料；对于篦式冷却机，高温熟料自然堆积于篦床上，形成多孔介质层，鼓风机将常温空气由篦床下方鼓入，空气与熟料接触进行热交换，空气生成热风由上部排出，利用顶部设置的罩将热风收集，根据热风的温度对其分别进行余热利用。目前由于二次风和三次风的使用，筒式冷却机不能适应这种工况。篦式冷却机可以达到冷却熟料的目的，同时提供二次、三次风温达到900～1000℃。但在篦式冷却机的末端，由于熟料的温度较低，所以与熟料进行热交换的余热烟气温度较低，无法被回收利用而直接排入大气，造成了环境污染，同时造成了能源的浪费；并且篦式冷却机内熟料的冷却均匀度差，高度方向料层下侧的冷却性能远优于料层上侧，宽度方向料层中间位置远优于料层两侧位置。立式冷却机由于占地面积小，能耗低，成本低的优点被用做水泥熟料的冷却。专利201410624496.X提供了一种立式水泥熟料冷却机，可实现对水泥熟料的冷却工作，能够回收冷却过程中所产生的全部余热烟气，用于二次、三次风或余热发电等，但该冷却设备存在如下问题：第一，由于水泥熟料沿重力方向移动，同高度位置的冷却空气分布不均匀，导致高度位置的水泥熟料的冷却均匀性差；第二，冷却风从底部进入立式冷却机，熟料层过高，造成了冷却空气的风压过大，造成了能耗过大；第三，冷却空气与熟料逆向换热，立式冷却机的入口段的水泥熟料与高温冷却空气换热，造成了水泥熟料在入口初始段的冷却速度小，不能够满足急冷的需求；第四，由于高温熟料的冷却过程不能收到控制，受到多种因素的影响，回转窑卸料的熟料的温度将会发生波动，则将会有两种情况：当某个时刻熟料温度过高，则冷却后的熟料的温度不能满足工艺需求，造成事故；当某个时刻熟料温度过低时，造成二次、三次风的温度过低，造成了无法回收利用，能源浪费能耗增大。
有鉴于此，针对上述水泥熟料冷却过程中所存在的问题，提出一种新水泥熟料冷却塔，能够精确控制不同位置不同时刻水泥熟料冷却过程中的冷却情况，使冷却后的水泥熟料满足工艺需求，同时优化二次、三次风的温度及风量，降低水泥熟料冷却过程中的能耗。
技术内容
本发明的目的为提供了一种立式水泥熟料冷却塔，其能够精确控制不同位置不同时刻水泥熟料冷却过程中的冷却情况，使冷却后的水泥熟料满足工艺需求，同时优化二次、三次风的温度及风量，降低水泥熟料冷却过程中的能耗。
本发明的技术方案是提供一种立式水泥熟料冷却塔，用于冷却水泥熟料，包括了装料部、破碎部、冷却塔体、进风系统、卸料装置，其特征在于：
所述装料部为收集回转窑焙烧后的高温熟料，送入破碎部进行破碎作业；
破碎部将送入的水泥熟料进行破碎后，送入冷却塔体内进行冷却作业；
冷却塔体利用底部设置的进风系统和冷却塔本体沿高度方向和周向设置的进风口吹入的冷却空气进行冷却，利用进风口内的测温装置及阀门机构对水泥熟料的冷却过程进行控制，冷却后的水泥熟料利用设置于底部的卸料装置实现卸料，同时，通过控制冷却塔体的卸料速度，从而控制水泥熟料的冷却时间。
本发明的有益效果在于：
第一，同高度不同位置的设置有进风接口，保证了同高度位置的水泥熟料的冷却均匀性；
第二，部分冷却风冷却塔的进风接口进入立式冷却机，降低了熟料层高度，减小风压，降低能耗；
第三，当初始冷却速度不能够满足急冷的需求时，立式冷却塔在靠近冷却塔本体的顶部的进风接口选取两列与进风管相连接，向冷却塔体内部吹入冷却空气，提高高温熟料初始段的冷却速度；第四，该冷却塔能够对高温熟料的整个冷却过程进行精确控制，消除回转窑卸料的熟料的温度波动带来的影响，保证冷却后的熟料的温度满足工艺需求，同时优化二次、三次风的温度和风量，降低能耗。
第四、本发明提供的立式水泥熟料冷却塔包括装料部、破碎部、冷却塔体、卸料装置、进风系统。其装料部将焙烧后的高温熟料收集送入破碎部。破碎部包括破碎机和破碎斗，高温熟料在密闭的破碎斗内破碎，避免对环境造成污染，破碎后的高温熟料进入冷却塔体。
第五、冷却塔体包括冷却塔本体、进风口和顶部取风口，破碎后的熟料进入冷却塔本体内，冷却空气进行热交换，冷却高温熟料，同时产生大量热烟气，利用设置于冷却塔本体的顶部取风口将热烟气回收利用，在冷却塔本体沿高度方向和周向方向设置若干列进风口，进风口设有进风接口、测温设备、进风支管、取风支管、阀门机构，利用进风口内的测温设备得到冷却塔本体内不同位置的高温熟料的温度情况，相同高度位置的水泥熟料与该高度位置水泥熟料的平均温度进行对比，温度高于平均温度并且温差大于设定值的位置的进风口则通过控制阀门机构将此处的进风接口与进风口连接，吹入冷却空气进行冷却，使相同高度位置的水泥熟料的温度控制在设定温度差。同时该高度位置的平均温度与控制系统设定的温度进行对比，如果该高度位置的平均温度比设定温度高，则卸料机构将减小卸料速度，增加水泥熟料的冷却时间，使水泥熟料的平均温度趋近于设定温度，相反如果该高度位置的平均温度比设定温度低，则卸料机构将增加卸料速度，减小水泥熟料的冷却时间，使水泥熟料的平均温度趋近于设定温度。利用进风口内的测温设备得到冷却塔本体内不同位置的热烟气的温度情况，与设定的待取热烟气的温度进行对比，如果达到设定的温度，则则通过控制阀门机构将此处的进风接口与取风口连接，取出该位置的热烟气，对热烟气进行回收利用。进风口优先保证与进风口连接，保证水泥熟料的冷却。根据高温熟料的冷却结果，若其冷却速度不能够满足要求，则在靠近冷却塔本体的顶部的进风接口选取两列作为进风口，提高高温熟料初始段的冷却速度。所述卸料装置包括了圆辊卸料机和出料控制机构，圆辊卸料机与出料控制机构之间的间隙为出料间隙，出料控制机构利用电机的转动可以控制出料间隙的大小，冷却塔的卸料速度与圆辊卸料机的转速和出料间隙成正向关系，从而实现对冷却塔卸料速度的控制。
第六、所述进风系统为冷却塔的底部冷却空气的进口，包括冷却空气风仓、进风管、积灰仓、双层卸灰阀、风机，该进风系统利用设置于冷却空气风仓顶部的篦板结构，实现了冷却空气可靠进入冷却塔内，利用积灰仓及双层卸灰阀保证了可靠处理冷却空气风仓的粉末，避免对进风系统堵塞或污染环境。
附图说明
图1为立式水泥熟料冷却塔结构示意图
图2为图1立式水泥熟料冷却塔的侧视图
图3为出料控制结构的结构示意图
图4为图1的B‐B剖视图
图5为图1的C‐C剖视图
图中：1-回转窑，2-回转窑尾部取风口，3-卸料罩，4-装料斗，5-破碎部，5.1-破碎斗，5.1.1-支座，5.2-破碎斗，6-冷却塔体，6.1-冷却塔本体，6.2-顶部取风口，6.3-进风口，6.3.1-测温装置，6.3.2-进风支管，6.3.3-取风支管，6.3.4-阀门机构，6.3.5-篦板，6.3.6-进风接口，7-进风系统，7.1-冷却空气风仓，7.2-进风管，7.3-积灰室，7.4-双层卸灰阀，7.5-风机，8-卸料装置，8.1-圆辊卸料机，8.1.1-圆辊本体，8.1.2-支座，8.1.3-联轴器，8.1.4-电机，8.2-出料控制机构，8.2.1-电机，8.2.2-小支座，8.2.3-电动螺旋拉杆，8.2.4-出料控制小门，8.2.5-销轴。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好理解发明的技术方案，以下结合附图1-4对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供一种立式水泥熟料冷却塔，用于冷却水泥熟料，包括了装料部4、破碎部5、冷却塔体6、进风系统7、卸料装置8，所述装料部4为收集回转窑1焙烧后的高温熟料，送入破碎部5进行破碎作业；破碎部5将送入的水泥熟料进行破碎后，送入冷却塔体6内进行冷却作业；冷却塔体6利用底部设置的进风系统7 和冷却塔本体6.1沿高度方向和周向设置的进风口6.3吹入的冷却空气进行冷却，利用进风口6.3内的测温装置6.3.1及阀门机构6.3.4对水泥熟料的冷却过程进行精确控制，使冷却后的水泥熟料满足工艺需求，同时优化二次、三次风的温度及风量，降低水泥熟料冷却过程中的能耗。冷却后的水泥熟料利用设置于底部的卸料装置8实现可控卸料，能够防止堵料等现象发生，同时能够控制冷却塔体6的卸料速度，从而控制水泥熟料的冷却时间。
具体地，焙烧后高温水泥熟料经装料部4收集后进入破碎部5进行密封破碎，破碎部5包括了破碎机5.1和密闭式破碎斗5.2，避免对破碎后粉尘对环境造成污染，破碎机利用支座5.1.1支撑于基础之上。
如图1、图2和图5所示，破碎后高温水泥熟料进入冷却塔体6进行冷却作业，该冷却塔体6能够精确控制高温水泥熟料的冷却过程，利用冷却塔体6沿高度方向和周向设置的进风口6.3对冷却过程进行控制，利用设置于底部的卸料装置8控制水泥熟料的整体冷却时间。当冷却塔体6内某个位置的水泥熟料的温度相较于同高度位置的水泥熟料的平均温度高，并且高于设定温差时，此处进风口6.3向冷却塔内吹冷却空气，此位置水泥熟料的温度降低，相同高度位置的水泥熟料的温度控制在设定温度差内；同时该高度位置的水泥熟料平均温度与控制系统设定的温度进行对比，如果该高度位置水泥熟料的平均温度比设定温度高，则卸料装置8将减小卸料速度，增加水泥熟料的冷却时间，使水泥熟料的平均温度趋近于设定温度，相反如果该高度位置的平均温度比设定温度低，则卸料装置8将增加卸料速度，减小水泥熟料的冷却时间，使水泥熟料的平均温度趋近于设定温度。
具体地，如图1、图2和图5所示，冷却塔体6包括冷却塔本体6.1，顶部取风口6.2和进风口6.3。冷却塔本体6.1为钢制结构，容置高温水泥熟料进行冷却。顶部取风口6.2为回收冷却过程中产生的高温热烟气。进风口6.3和卸料装置8为该冷却塔的冷却过程控制关键。
如图4所示，进风口6.3包括了测温装置6.3.1，进风支管6.3.2，取风支管6.3.3，阀门机构6.3.4，篦板6.3.5，进风接口6.3.6。
阀门机构6.3.4一般为三通阀结构，有三个端口，一端与进风支管6.3.2连通，一端与取风支管6.3.3连通，另一端与进风接口6.3.6。相连通，利用三通阀的切换作用实现进风管的进风、取风或关闭的作用；
进风接口6.3.6与阀门机构6.3.4连通；
测温装置6.3.1用于测试水泥熟料和高温热烟气的温度；进风支管6.3.2与风机相连接，将冷却空气引入冷却塔体6内；取风支管6.3.3与引风机相连接，将冷却产生的高温烟气进行回收利用；阀门机构6.3.4为核心控制部件，控制进风口6.3与进风支管6.3.2相连或与取风支管6.3.3相连或关闭；篦板6.3.5保证进风口6.3通路的顺畅，避免堵塞。该进风口6.3沿冷却塔体6的高度方向和周向均匀布置，利用阀门机构6.3.4的控制其作为进风口或取风口的作用，实现根据不同位置熟料温度控制其冷却风量的目的。
如图1、图2和图3所示，卸料装置8包括了圆辊卸料机8.1和出料控制机构8.2，卸料装置8的卸料速度与圆辊卸料机8.1和出料控制机构8.2与圆辊卸料机8.1之间的出料间隙的大小呈正向比例关系。
圆辊卸料机8.1包括了圆辊本体8.1.1，支座8.1.2，联轴器8.1.3，电机8.1.4，其中，电机8.1.4通过联轴器8.1.3带动圆辊本体8.1.1转动，圆辊本体8.1.1通过两侧的支座8.1.2支撑。
该电机优选为变频调速电机，根据冷却塔体6.1内水泥熟料的冷却情况，控制电机8.1.4的转速，从而控制圆辊卸料机8.1。
出料控制机构8.2包括了电机8.2.1，小支座8.2.2，电动螺旋拉杆8.2.3，出料控制小门8.2.4，销轴8.2.5。如图3所示，出料控制小门8.2.4与圆辊卸料机8.1之间的间隙为出料间隙，圆辊卸料机8.1的位置为固定，则通过出料控制小门8.2.4的位置变化改变出料间隙的大小，从而控制卸料速度。
具体地，如图1和图3所示，出料控制小门8.2.4的一端通过销轴8.2.5与冷却塔体6.1相接，另一端通过小支座8.2.2与电动螺旋拉杆8.2.3相接，电动螺旋拉杆8.2.3另一端过小支座8.2.2与冷却塔本体6.1相接，则可知，如图所示，当电动螺旋拉杆8.2.3缩短时，出料间隙增大，电动螺旋拉杆8.2.3伸长时，出料间隙减小。电动螺旋拉杆8.2.3与电机8.2.1相连接，通过电机的顺(逆)时针旋转调节电动螺旋拉杆8.2.3的长度，当电机8.2.1顺时针旋转时，电动螺旋拉杆8.2.3长度伸长，电机8.2.1逆时针旋转时，电动螺旋拉杆8.2.3长度缩短。卸料装置8的卸料速度调整首先调整圆辊卸料机8.1的转速，当圆辊卸料机8.1的转速调节到最大(最小)仍无法满足要求时，此时调节出料控制小门8.2.4，增大(减小)出料间隙，同时减小(增大)圆辊卸料机8.1的速度，使其恢复为设定的正常转速，通过调节出料控制小门8.2.4来达到设定的卸料速度。
具体地，冷却塔体6布置的进风口6.3的测温装置6.3.1测试冷却塔体6不同位置的水泥熟料的温度，当冷却塔体6内某个位置的水泥熟料的温度相较于同高度位置的水泥熟料的平均温度高，并且高于设定温差时，此处进风口6.3的阀门机构6.3.4将进风支管6.3.2相连接，冷却空气将进入冷却该位置的高温熟料，直至同高度位置的水泥熟料均位于设定的温差范围内；同时该高度位置的水泥熟料平均温度与设定的温度进行对比，如果该高度位置水泥熟料的平均温度比设定温度高，则卸料装置8将首先减小圆辊卸料机8.1的转速，减小卸料速度，如不能满足要求，此时调节出料控制小门8.2.4，减小出料间隙，减小卸料速度，则增加水泥熟料的冷却时间，使水泥熟料的平均温度趋近于设定温度，相反如果该高度位置的平均温度比设定温度低，则卸料装置8将增大圆辊卸料机8.1的转速，如不能满足要求，此时调节出料控制小门8.2.4，增大出料间隙，增加卸料速度，减小水泥熟料的冷却时间，使水泥熟料的平均温度趋近于设定温度。
冷却后的水泥熟料的性能与冷却速度有关，根据高温熟料的冷却结果，若其冷却速度不能够满足要求，则在靠近冷却塔本体6.1的顶部的进风接口6.3选取两列与进风支管6.3.2相连接，向冷却塔体6.1内部吹入冷却空气，提高高温熟料初始段的冷却速度。
当回转窑1卸料的熟料的温度发生波动时，该冷却塔利用进风接口6.3和卸料装置8的精确控制作用，使冷却塔体6内的熟料冷却过程满足要求，同时优化二次、三次风。当某个时刻熟料温度过高，则卸料装置8减小卸料速度，增大水泥熟料的冷却时间，使水泥熟料的冷却效果满足要求；当某个时刻熟料温度过低时，则增大卸料装置8卸料速度，使后续高温熟料迅速进入冷却塔，提高二次、三次风的温度，使之满足要求。
如图1和图2所示，进风系统7包括冷却空气风仓7.1、进风管7.2、积灰室7.3、双层卸灰阀7.4、风机7.5，其中风机将高压冷却空气经进风管7.2鼓入冷却空气风仓7.1，将冷却空气风仓7.1的顶部的篦板进入冷却塔体6冷却高温熟料，有篦板进入冷却空气风仓7.1的粉尘将在积灰室7.3沉积，利用双层卸灰阀7.4密封性定期卸灰。
以上对本发明所提供的一种立式水泥熟料冷却塔进行了详细的介绍，但应理解的是，这些描述仅仅用具体的个例对原理及实施方式进行了阐述，并非用来限制本发明专利的应用。本发明专利的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明专利保护范围和精神的情况下针对发明专利所作的各种变型、改型及等效方案。
Claims (4)
1.一种立式水泥熟料冷却塔，用于冷却水泥熟料，包括了装料部(4)、破碎部(5)、冷却塔体(6)、进风系统(7)、卸料装置(8)，其特征在于其特征在于：
所述装料部(4)为收集回转窑(1)焙烧后的高温熟料，送入破碎部(5)进行破碎作业；
破碎部(5)将送入的水泥熟料进行破碎后，送入冷却塔体(6)内进行冷却作业；
冷却塔体(6)利用底部设置的进风系统(7)和冷却塔本体(6.1)沿高度方向和周向设置的进风口(6.3)吹入的冷却空气进行冷却，利用进风口(6.3)内的测温装置(6.3.1)及阀门机构(6.3.4)对水泥熟料的冷却过程进行控制，冷却后的水泥熟料利用设置于底部的卸料装置(8)实现卸料，同时，通过控制冷却塔体(6)的卸料速度，从而控制水泥熟料的冷却时间；
当冷却塔体(6)内某个位置的水泥熟料的温度相较于同高度位置的水泥熟料的平均温度高，并且高于设定温差时，对应于该位置的进风口(6.3)向冷却塔内吹冷却空气，使该位置水泥熟料的温度降低，从而使得相同高度位置的水泥熟料的温度控制在设定温度差内。
2.根据权利要求1所述的立式水泥熟料冷却塔，其特征在于：当冷却塔体(6)内某个位置的水泥熟料的平均温度比设定温度高，则卸料装置8将减小卸料速度，增加水泥熟料的冷却时间，使水泥熟料的平均温度趋近于设定温度，相反如果某个位置的平均温度比设定温度低，则卸料装置(8)将增加卸料速度，减小水泥熟料的冷却时间，使水泥熟料的平均温度趋近于设定温度。
3.根据权利要求1所述的立式水泥熟料冷却塔，其特征在于：冷却塔体(6)包括冷却塔本体(6.1)，顶部取风口(6.2)和进风口(6.3)，冷却塔本体(6.1)为钢制结构，容置高温水泥熟料进行冷却；顶部取风口(6.2)为回收冷却过程中产生的高温热烟气。
4.根据权利要求3所述的立式水泥熟料冷却塔，其特征在于：进风口(6.3)包括了测温装置(6.3.1)，进风管(6.3.2)，取风管(6.3.3)，阀门机构(6.3.4)，篦板(6.3.5)，进风接口(6.3.6)，测温装置(6.3.1)用于测试水泥熟料和高温热烟气的温度；进风管(6.3.2)与风机相连接，将冷却空气引入冷却塔体(6)内；取风管(6.3.3)与引风机相连接，将冷却产生的高温烟气进行回收利用；阀门机构(6.3.4)为控制部件，控制进风口(6.3)与进风管(6.3.2)相连或与取风管(6.3.3)相连或关闭；篦板(6.3.5)保证进风口(6.3)通路的顺畅。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170905 Termination date: 20190107 |