CN105953199B - 一种高温固体物料余热利用箱式蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种高温固体物料余热利用箱式蒸发器，属于高温固体物料冷却设备领域。其特征在于：外筒（2）和内筒（1）组合成套筒式联箱，换热箱（7）下端敞口设置，套筒式联箱将换热箱（7）上端封闭，套筒式联箱上部设有与内筒（1）连通的进料口（4），内筒（1）内设有用于输送并冷却物料的水冷螺旋布料器；换热箱（7）的侧壁设有换热腔，换热腔与外筒（2）的内腔连通，换热箱（7）内平行设置有多个隔离机构，并将换热箱（7）分隔成多个物料通道，内筒（1）内的物料经出料口（6）落入物料通道内。本高温固体物料余热利用箱式蒸发器的套筒式联箱和换热箱均可以承压，从而可以直接用于生产蒸汽，实现了高温物料余热的高效利用。

Description

一种高温固体物料余热利用箱式蒸发器

技术领域

一种高温固体物料余热利用箱式蒸发器，属于高温固体物料冷却设备领域。

背景技术

工业生产中有许多高温固体物料温度较高，例如循环流化床排出的灰渣、石油焦煅烧形成的煅后焦、干馏生产的兰炭、粉煤热解形成的粉焦等，它们携带的余热可以回收利用。特别是对于回转窑干馏生产的籽料和粉末兰炭、粉煤热解形成的粉焦，单套装置的产量焦大，其余热更具有利用价值。专利申请文件CN201510153898.0公开了一种大型箱式高温物料换热器，该大型箱式高温物料换热器通过水冷箱盖和换热箱对高温物料进行换热，但该装置的换热水冷箱盖与换热箱壁面为夹层式结构，为非承压类型，因此换热水冷箱盖和换热箱只能走水，而不能走汽水混合物，从而只能利用高温物料的余热生产热水，无法生产蒸汽，余热不能高效利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种余热利用率高、能够承压并可以用来生产蒸汽的高温固体物料余热利用箱式蒸发器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该高温固体物料余热利用箱式蒸发器，其特征在于：包括换热箱以及设置在换热箱上方的外筒和内筒，外筒和内筒组合成套筒式联箱，换热箱下端敞口设置，套筒式联箱将换热箱上端封闭，套筒式联箱上部设有与内筒连通的进料口，内筒内设有用于输送并冷却物料的水冷螺旋布料器；

换热箱的侧壁设有换热腔，换热腔与外筒的内腔连通，换热箱内平行设置有多个隔离机构，多个隔离机构间隔设置，并将换热箱分隔成多个物料通道， 套筒式联箱下部设有与内筒内腔连通的出料口，内筒内的物料经出料口落入物料通道内。

优选的，换热箱内设有过热管，过热管设置在换热箱上部，且过热管的两端均伸出换热箱。

优选的，所述的换热箱包括竖向设置的外换热管以及进水母管，进水母管的两端密封连接，多根外换热管沿进水母管的轴线间隔设置，外换热管下端与进水母管连通，形成所述换热腔，外换热管上端与外筒内腔连通；每相邻的两外换热管之间通过导热挡板封闭。

优选的，所述的隔离机构包括内换热管以及分水管，内换热管竖向间隔设置，内换热管的下端与分水管连通，分水管的两端均与换热腔连通。

优选的，所述的内换热管的上方设有汇流管，内换热管上端与汇流管连通，汇流管与外筒内腔连通。

优选的，所述的换热箱为长方体箱体，换热箱上部与外筒的轴线平行的两侧为由下至上逐渐向内的倾斜状。

优选的，所述的外筒的长度小于内筒的长度，外筒两端通过环形盖板与内筒的外壁密封，形成套筒式联箱，换热箱沿外筒轴向的长度小于外筒的长度。

与现有技术相比，本发明的高温固体物料余热利用箱式蒸发器所具有的有益效果是：

1、套筒式联箱作为水冷螺旋布料器的壳体，使整个高温固体物料余热利用箱式蒸发器结构紧凑，换热箱换热腔与外筒内腔连通，从而使整个高温固体物料余热利用箱式蒸发器内的腔体连为一体，增大了储水腔的体积，增大了储水量，进而使储水腔内的水温上升较慢，从而提高了与物料之间的换热效率，提高了余热利用率；此外，套筒式联箱和换热箱均可以承压，从而使本高温固体物料余热利用箱式蒸发器可以直接用于生产蒸汽，实现了高温物料余热的高效利用；隔离机构将换热箱分隔成多个物料通道，增大了物料在换热箱内的下落速度，从而能够充分的与换热箱内的水进行换热。

2、当高温固体物料余热利用箱式蒸发器与汽包配合时，过热管与汽包的出汽管连通，汽包内的饱和蒸汽进入过热管，并在过热管内吸收高温物料的辐射热变成过热蒸汽，有利于蒸汽的输送；过热管设置在换热箱的上部，从而使过热管能够与温度较高的物料进行换热，从而有利于饱和蒸汽在过热管内形成过热蒸汽。

3、进水母管、外换热管均与外筒内腔连通，从而增大了储水量，导热挡板能够吸收物料的热量并通过管壁传递给水，提高了换热面积，进而提高了换热效率。

4、内换热管上端通过分水管与换热腔连通，从而与换热腔和套筒式联箱形成一个整体的储水腔，有效增加换热面积，减小物料的传热距离，提高与物料的换热效果。

5、内换热管上端与汇流管连通，增加了水的流动性，从而保证整个高温固体物料余热利用箱式蒸发器储水腔内的水的温度均一，进而提高了热交换的效率。

6、换热箱上部两侧为倾斜状，从而方便与套筒式联箱连接。

附图说明

图1为高温固体物料余热利用箱式蒸发器的主视剖视示意图。

图2为图1中A-A方向的剖视示意图。

图3为图1中B-B反向的剖视示意图。

图4为图1中C-C方向的剖视示意图。

图5为实施例2中高温固体物料余热利用箱式蒸发器的主视剖视示意图。

图6为图5中D-D方向的剖视示意图。

图7为实施例3中高温固体物料余热利用箱式蒸发器的左视剖视示意图。

图中：1、内筒 2、外筒 3、出水口 4、进料口 5、法兰板 6、出料口 7、换热箱 8、外换热管 9、导热挡板 10、进水母管 11、内换热管 12、分水管 13、汇流管 14、过热管 15、进水口 16、连通管。

具体实施方式

图1~4是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~7对本发明做进一步说明。

一种高温固体物料余热利用箱式蒸发器，包括换热箱7以及设置在换热箱7上方的外筒2和内筒1，外筒2和内筒1组合成套筒式联箱，换热箱7下端敞口设置，套筒式联箱将换热箱7上端封闭，套筒式联箱上部设有与内筒1连通的进料口4，内筒1内设有用于输送并冷却物料的水冷螺旋布料器；

换热箱7的侧壁设有换热腔，换热腔与外筒2的内腔连通，换热箱7内平行设置有多个隔离机构，多个隔离机构间隔设置，并将换热箱7分隔成多个物料通道， 套筒式联箱下部设有与内筒1内腔连通的出料口6，内筒1内的物料经出料口6落入物料通道内。

套筒式联箱作为水冷螺旋布料器的壳体，使整个高温固体物料余热利用箱式蒸发器结构紧凑，换热箱7换热腔与外筒2内腔连通，从而使整个高温固体物料余热利用箱式蒸发器内的腔体连为一体，增大了储水腔的体积，增大了储水量，进而使储水腔内的水温上升较慢，从而提高了与物料之间的换热效率，提高了余热利用率；此外，套筒式联箱和换热箱7均可以承压，从而使本高温固体物料余热利用箱式蒸发器可以直接用于生产蒸汽，实现了高温物料余热的高效利用；隔离机构将换热箱7分隔成多个物料通道，增大了物料在换热箱7内的下落速度，从而能够充分的与换热箱7内的水进行换热。

实施例1

如图1所示：外筒2的长度小于内筒1的长度，且外筒2的内径大于内筒1的外径，外筒2的两端均设有环形盖板，环形盖板的外沿与外筒2的管壁焊接并密封，内沿与内筒1的外壁焊接并密封，从而在外筒2和内筒1之间形成套筒式联箱。进料口4设置在套筒式联箱的右端，且进料口4与内筒1的内腔连通。在套筒式联箱的中部设有出水口3，出水口3设置在套筒式联箱上部，出水口3与外筒2的内腔连通。

水冷螺旋布料器包括一个水冷螺旋体、旋转水接头、动力输入轴、两个法兰盖板以及两个轴承座总成。内筒1的两端均设有法兰板5，两个法兰盖板通过螺栓与法兰板5固定连接，并将内筒1的两端密封。水冷螺旋体与内筒1同轴设置，水冷螺旋体为空心轴结构，右端穿过法兰板5和轴承座总成后与旋转水接头连接并相通，左端通过铰制螺栓和螺母与动力输入轴紧固连接。当水冷螺旋体转动时，将物料由右端向左端推动。动力输入轴穿过法兰盖板伸到内筒1的外部，并用轴承座总成支撑。水冷螺旋体旋转推动物料移动时，其轴管和螺旋叶片对物料也起到冷却作用。

隔离机构沿外筒2的轴线方向设置，在本实施例中，隔离机构设置有七个，从而将换热箱7内腔分隔成八个物料通道，有效增加换热面积，减小物料的传热距离，提高与物料的换热效果。

出料口6设置在内筒1的下部，出料口6将内筒1的内腔与物料通道连通，出料口6与物料通道一一对应，从而保证内筒1内的物料能够均匀的沿各个物料通道下落，提高了整个换热箱7的利用率，也增加了换热面积，提高了换热效率。

如图2所示：换热箱7包括竖向设置的外换热管8以及进水母管10。进水母管10的两端连通，且进水母管10弯折成长方形框架。外换热管8沿进水母管10的轴线竖向间隔设置，并合围成长方体的框架，外换热管8的下端与进水母管10连通，从而形成换热腔，外换热管8的上端与外筒2内腔连通。每相邻的两根外换热管8之间设有导热挡板9，导热挡板9将外换热管8之间的开口封闭，从而形成侧面封闭的换热箱7。外换热管8的内径小于进水母管10的内径。

在进水母管10的一侧设有进水口15，进水口15有两个。

隔离机构包括内换热管11和分水管12，分水管12的两端分别与进水母管10相对的两侧垂直并连通，内换热管11竖向间隔设置，内换热管11的下端与分水管12连通，内换热管11的长度小于换热箱7的高度。内换热管11的内径与外换热管8的内径相等，分水管12的内径大于内换热管11的内径，且小于进水母管10的内径。

如图3所示：内换热管11的上端通过汇流管13与外筒2的内腔连通，汇流管13包括水平部和倾斜部，水平部的右端与外筒2的内腔连通，水平部的左端与倾斜部的左端连通，倾斜部的右端封闭，倾斜部为由左至右逐渐向下的倾斜状，从而保证水由下向上时，会充满整个汇流管13。汇流管13的内径与分水管12的内径相等，且分水管12与汇流管13一一对应。

换热箱7内设有过热管14，过热管14有两个，两个过热管14对称设置在换热箱7的两侧，且分别位于外筒2的两侧，过热管14靠近外筒2设置。过热管14的轴线与外筒2的轴线平行设置，过热管14的两端均伸出换热箱7。

换热箱7沿外筒2轴线方向的长度小于外筒2的长度。换热箱7的下部为长方体箱体，换热箱7左右两侧的上部为由下至上逐渐向内的倾斜状，从而使外筒2能够更好的将换热箱7的上口封闭。

如图4所示：进料口6下部的宽度大于上部的宽度，且进料口6的左右两侧通过钢板将外筒2与内筒1之间的间隙密封，钢板为由下至上逐渐向内的倾斜状。

该高温固体物料余热利用箱式蒸发器还包括一个汽包，汽包的下降管与进水口15连通，汽包的上升管与出水口3连通，从而使该高温固体物料余热利用箱式蒸发器与汽包一起形成汽水循环系统。汽包的出汽管与过热管14的一端连通，过热管14的另一端与使用蒸汽的设备连通，从而为设备提供蒸汽。

该高温固体物料余热利用箱式蒸发器的工作过程如下：高温物料从进料口4进入内筒1内，在水冷螺旋布料器的水冷螺旋体的旋转推动下，在内筒1内由右向左移动，从出料口6落入换热箱7的物料通道内，均匀充满换热箱7的内腔。在内筒1内移动过程中，物料同时与套筒式联箱内的水和水冷螺旋体内的水进行换热。物料进入换热箱7后，依靠重力缓慢下落，并与外换热管8和内换热管11换热降温。汽包内的水经过下降管和进水口15，进入进水母管10内，一部分水直接进入外换热管8，另一部分水经过分水管12进入内换热管11内。水在外换热管8和内换热管11内上升过程中吸收高温物料的显热，变成汽水两相混合物。外换热管8产生的汽水两相混合物直接进入套筒式联箱内并汇集；内换热管11产生的汽水两相混合物进入汇流管13，然后再进入套筒式联箱内。套筒式联箱内的水吸收内筒1内部高温物料的显热，最后经过出水口3和上升管回到汽包内，进行汽水分离，生产蒸汽。汽包内的饱和蒸汽进入过热管14，在过热管14内吸收高温物料的辐射热，变成过热蒸汽，对外输送。

该高温固体物料余热利用箱式蒸发器在工作时，水由下部流入，由上部流出，方便使水充满整个蒸发器，从而能够更好的保证蒸发器的各个部分都能够及时的与物料进行换热，换热效果好。

实施例2

如图5~6所示：实施例2和实施例1的不同之处在于：汇流管13水平设置，汇流管13的两端均封闭，内换热管11的上端与汇流管13连通。汇流管13和外筒2之间设有连通管16，连通管16竖向设置，连通管16的上端与外筒2的内腔连通，下端与汇流管13的中部连通。

实施例3

如图7所示：实施例3与实施例1的区别在于：汇流管13包括两水平部和下方的弯折部，两水平部分别对称设置在外筒2的两侧，且两水平部靠近外筒2的一端与外筒2内腔连通，两水平部远离外筒2的一端分别与弯折部的两端连通，弯折部为“V”形，内换热管11的上端与汇流管13的弯折部连通。

进料口4设置在内筒1的中部，水冷螺旋体的螺旋叶片从中部分开，且中部两侧螺旋叶片的旋向相反。当水冷螺旋体转动时，将物料向两端方向推动。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种高温固体物料余热利用箱式蒸发器，其特征在于：包括换热箱（7）以及设置在换热箱（7）上方的外筒（2）和内筒（1），外筒（2）和内筒（1）组合成套筒式联箱，换热箱（7）下端敞口设置，套筒式联箱将换热箱（7）上端封闭，套筒式联箱上部设有与内筒（1）连通的进料口（4），内筒（1）内设有用于输送并冷却物料的水冷螺旋布料器；

换热箱（7）的侧壁设有换热腔，换热腔与外筒（2）的内腔连通，换热箱（7）内平行设置有多个隔离机构，多个隔离机构间隔设置，并将换热箱（7）分隔成多个物料通道， 套筒式联箱下部设有与内筒（1）内腔连通的出料口（6），内筒（1）内的物料经出料口（6）落入物料通道内；所述的换热箱（7）内设有过热管（14），过热管（14）设置在换热箱（7）上部，且过热管（14）的两端均伸出换热箱（7）。

2.根据权利要求1所述的高温固体物料余热利用箱式蒸发器，其特征在于：所述的换热箱（7）包括竖向设置的外换热管（8）以及进水母管（10），进水母管（10）的两端密封连接，多根外换热管（8）沿进水母管（10）的轴线间隔设置，外换热管（8）下端与进水母管（10）连通，形成所述换热腔，外换热管（8）上端与外筒（2）内腔连通；每相邻的两外换热管（8）之间通过导热挡板（9）封闭。

3.根据权利要求1所述的高温固体物料余热利用箱式蒸发器，其特征在于：所述的隔离机构包括内换热管（11）以及分水管（12），内换热管（11）竖向间隔设置，内换热管（11）的下端与分水管（12）连通，分水管（12）的两端均与换热腔连通。

4.根据权利要求3所述的高温固体物料余热利用箱式蒸发器，其特征在于：所述的内换热管（11）的上方设有汇流管（13），内换热管（11）上端与汇流管（13）连通，汇流管（13）与外筒（2）内腔连通。

5.根据权利要求1所述的高温固体物料余热利用箱式蒸发器，其特征在于：所述的换热箱（7）为长方体箱体，换热箱（7）上部与外筒（2）的轴线平行的两侧为由下至上逐渐向内的倾斜状。

6.根据权利要求1所述的高温固体物料余热利用箱式蒸发器，其特征在于：所述的外筒（2）的长度小于内筒（1）的长度，外筒（2）两端通过环形盖板与内筒（1）的外壁密封，形成套筒式联箱，换热箱（7）沿外筒（2）轴向的长度小于外筒（2）的长度。