CN106969630B - 氧化铝焙烧炉立式流化床及粉体流冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氧化铝焙烧炉立式流化床，包括支架、设置在支架上的换热单元以及控制系统，所述换热单元包括至少一个换热模块，换热模块由上下平行布置的换热器组成，其中，相邻换热器的换热管上下交错排列，所述换热单元上部设有进料单元，其下部设有卸料阀，所述进料单元上设有高位、低位料位传感器，所述高位和低位料位传感器分别与控制系统的控制器信号输入端电连接，所述控制器的输出端与所述卸料阀连接，其根据所述高位和低位料位传感器的采样结果控制卸料阀的开合。本发明无需外力就能实现粉体流的流动强化换热，整体结构设计合理、简单，体积小，节省占地空间，且便于制作、运输、安装和维护，成本低廉，易于推广实施。

Description

氧化铝焙烧炉立式流化床及粉体流冷却方法
技术领域
本发明属于氧化铝焙烧领域，特别涉及一种氧化铝焙烧炉立式流化床及粉体流冷却方法。
背景技术
目前，在氧化铝的生产过程中，焙烧工序是耗能最多、生产成本最大的工序之一。目前使用的焙烧炉主要有气体悬浮焙烧炉和循环流态化焙烧炉。氧化铝从焙烧炉中经旋风冷却系统冷却后温度在250℃以上，不能直接被送入包装系统。为了设备及人员安全，经旋风冷却系统冷却后的氧化铝还需经流化床冷却器进行二次冷却。
现有的针对氧化铝等粉体物料冷却的流化床均需要鼓风机鼓风推动粉料前进，增加能耗，且换热器只能对贴壁的物料颗粒进行水冷，而粉体颗粒是悬浮在流化床中的，冷却效率低，难以对水进行热量回收再利用。而且现有的流化床都需要进行抽风，抽出的风直接或者通过除尘器再次进入焙烧炉中对风能和热量再次利用，抽风的时候势必随风抽出了粉体物料，使物料进入焙烧炉内再次焙烧，即使经过除尘其还是会有少量的粉料再次随抽出的风进入焙烧炉，重复冷却，造成能量的浪费，且影响产品质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧化铝焙烧炉立式流化床及粉体流冷却方法，以解决现有技术中，流化床需要鼓风机鼓风推动物料前进，且不能对冷却水进行热量回收和粉料再次焙烧造成的能量浪费的问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种氧化铝焙烧炉立式流化床，包括支架、设置在支架上的换热单元以及控制系统，所述换热单元包括至少一个换热模块，所述换热模块由上下平行布置的换热器组成，其中，相邻换热器的换热管上下交错排列，所述换热单元上部设有进料单元，其下部设有卸料阀，所述进料单元上设有高料位传感器和低料位传感器，所述高料位传感器和低料位传感器分别与控制系统的控制器信号输入端电连接，所述控制器的输出端与所述卸料阀连接，其根据所述高料位传感器和低料位传感器的采样结果可控制所述卸料阀的开合。
在上述技术方案中，所述的进料单元包括进料壳体和设在进料壳体内的布料筛板，所述进料壳体上端设有进料口，其下端与换热单元上端固定连接，所述布料筛板的横截面呈倒V字形，其顶端位于所述进料口的中间位置，该布料筛板两侧下端与所述壳体固定连接处均开设用于清理所述布料筛板上的大颗粒渣料的清渣口，在所述清渣口上安装密闭的清渣门。
在上述技术方案中，所述的布料筛板下方设有滤料板，所述滤料板和布料筛板四周侧壁均固定在所述进料壳体内壁上。
在上述技术方案中，在每段换热单元的一侧下部设有冷液进口，在每段换热单元的一侧上部设有热液出口。
在上述技术方案中，所述的换热器包括固定架、循环管和若干根换热管，若干根换热管平行设置于固定架内，且均与所述循环管连通，所述固定架上下两端四周均设有用于与相邻换热器连接的上、下连接法兰，该固定架外侧四周固定所述循环管，所述循环管位于上、下连接法兰之间，其上设有进水口和出水口；相邻两个换热器之间的循环管通过金属软管连接。
在上述技术方案中，所述的卸料阀包括固定框和设在所述固定框内的上下平行设置的上、下卸料板，所述上、下卸料板上均设有卸料孔，其中，下卸料板下表面通过丝母与丝杠螺纹连接，所述丝杠的一端穿出所述固定框的侧壁与驱动其旋转的驱动源连接。
在上述技术方案中，所述的卸料阀通过出料单元安装在所述换热单元下端的出口处，所述出料单元包括形状为倒截锥形的出料壳体和下料板，所述出料壳体的上端与换热单元下端固定连接，其下端设置所述卸料阀，所述下料板上设有与卸料孔相对设置的下料孔，以使流至下料板上的物料通过下料孔直接进入所述卸料孔。
在上述技术方案中，所述的下料板横截面为开口向上的抛物线状，或者所述的下料板形状为开口向上的球形。
一种利用上述氧化铝焙烧炉立式流化床的粉体流冷却方法，包括以下步骤：
（1）物料由进料口进入进料壳体，由布料筛板进行布料，直径小于布料筛板网孔的物料进入换热单元，此时卸料阀处于关闭状态；直径大于布料筛板网孔的物料留在布料筛板上，通过清渣口定时进行清理；
（2）物料继续向下流动进入换热单元，每段热换单元的换热管对贴壁物料颗粒均进行了一次冷却，直至进料壳体内的物料高于高料位传感器时，此时，换热单元的每根换热管均被物料颗粒包覆，且同时卸料阀逐渐开启，物料通过每根换热管之间的间隙向下流动；
（3）当进料壳体内的物料低于高料位传感器且高于低料位传感器时，卸料阀停止开启；
（4）当进料壳体内的物料低于低料位传感器时，卸料阀逐渐关闭至进料壳体内的物料再次高于高料位传感器时，重复步骤（2）直至进料壳体内的物料位于高料位传感器和低料位传感器之间后重复步骤（3）。
在步骤（1）中，当所述的布料筛板下方设置滤料板时，物料经布料筛板布料后流入滤料板上，直径小于滤料板网孔的物料进入换热单元，此时卸料阀处于关闭状态；直径大于滤料板网孔的物料留在滤料板上，通过清渣口定时进行清理。
本发明的有益效果是：1、本发明氧化铝焙烧炉立式流化床的换热单元为上下平行布置的多段结构，每段换热单元均具有平行布置的换热管，粉体物料可以通过换热管之间的间隙向下流动，实现粉体流流态化出料的目的；且相邻的换热器的换热管交错排列，使经过每层换热管的物料翻滚，从而使物料不同面与换热管充分接触从而进行冷却，冷却均匀，换热效率高。另外，每段换热单元均设有冷液进口和热液出口，每组模块可以单独使用加热不同介质，也可以串联使用加热一种介质，通过需要加热冷介质的实际工况选择几组模块，相比现有的流化床，一方面能大幅回收粉体流余热，产生经济效益，另一方面能大量减少循环水的使用量，节能减排；
2、本发明的每段换热单元均由至少一个换热器组成，换热单元所有焊接焊缝均在外部，避免焊缝失效污染物料，提高工作的可靠性，保证产品质量；另外，换热器采用矩形法兰密封连接，便于运输、现场组装、维护与更换，也可以在工程组装好运输到现场，每个换热器的循环管通过金属软管连接，便于运输；且换热管采用翅片管，增大换热面积，强化换热，提高换热效率；切每段热换单元可随意组合，以适应不同的换热目的，使用方便；
3、采用本发明氧化铝焙烧炉立式流化床进行高温粉体冷却时，粉体流通过自重由上而下流过换热芯体，不需要外部的能量来推动粉体流的流动，减少能耗，降低企业生产成本，在保证出料顺畅的条件下，通过料位控制，使粉体颗粒充分接触换热管，强化粉体流传热，冷热介质可得到充分的换热；
4、本发明通过设置倒V字形布料筛板，布料的V字形顶角根据粉体物料的安息角进行设计，布料均匀，且布料筛板下方设置过滤板，可以过滤粉料中的大粒度杂质，以避免大颗粒粉体渣进入换热单元从而造成换热单元的粉料堆积，从而影响换热单元下料的顺畅度；
5、综上所述，本发明氧化铝焙烧炉立式流化床通过设置进料单元、换热单元和卸料阀，就可以实现无需外力就能实现粉体流的流动，实现强化换热，整体结构设计合理、简单，体积小，节省占地空间，且便于制作、运输、安装和维护，成本低廉，易于推广实施，且节能减排，能够有效地进行能量回收，符合国家相关环保政策，降低企业生产成本，提高企业经济效益。
附图说明
图1是本实用新型氧化铝焙烧炉立式流化床的结构示意图之一；
图2是本实用新型氧化铝焙烧炉立式流化床与控制系统连接的原理图；
图3是本实用新型氧化铝焙烧炉立式流化床的结构示意图之二。
图中标号代表的意义为：1、支架，2、卸料阀，3、翅片管，4、换热模块，5、清渣口，6、布料筛板，7、壳体，8、高料位传感器，9、进料口，10、低料位传感器，11、出液口，12、金属软管，13、进液口，14、控制系统，15、温度传感器，16、流量调节阀，17、滤料板。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例：参见图1和2，一种氧化铝焙烧炉立式流化床，包括支架、设置在支架上的换热单元以及控制系统，所述换热单元至少包括一个换热模块，所述换热模块由上下平行布置的换热器组成，其中，相邻换热器的换热管上下交错排列，所述换热单元上部设有进料单元，其下部设有卸料阀，所述进料单元上设有高料位传感器和低料位传感器，所述高料位传感器和低料位传感器分别与控制系统的控制器信号输入端电连接，所述控制器的输出端与所述卸料阀连接，其根据所述高料位传感器和低料位传感器的采样结果可控制所述卸料阀的开合。
所述的进料单元包括进料壳体和设在进料壳体内的布料筛板，所述进料壳体上端设有进料口，其下端与换热单元上端固定连接，所述布料筛板的横截面呈倒V字形，其顶端位于所述进料口的中间位置，该布料筛板两侧下端与所述壳体固定连接处均开设用于清理所述布料筛板上的大颗粒渣料的清渣口，在所述清渣口上安装密闭的清渣门。
在每段换热单元的一侧下部设有冷液进口，在每段换热单元的一侧上部设有热液出口。每段换热单元至少包括一个热换器，相邻两个热换器的换热管上下交错排布（上下相邻换热器的换热管上下交错排布，横截面形成近似三角形排列，是粉体物料翻转滚动，达到均匀换热的目的）。所述的换热器包括固定架、循环管和若干根换热管，若干根换热管平行设置于固定架内，且均与所述循环管连通，所述固定架上下两端四周均设有用于与相邻换热器连接的上、下连接法兰，该固定架外侧四周固定所述循环管，所述循环管位于上、下连接法兰之间，其上设有进水口和出水口；相邻两个换热器之间的循环管通过金属软管连接。
所述的卸料阀固定在换热单元下端出料口处，包括固定框和设在所述固定框内的上下平行设置的上、下卸料板，所述上、下卸料板上均设有卸料孔，其中，下卸料板下表面通过丝母与丝杠螺纹连接，所述丝杠的一端穿出所述固定框的侧壁与驱动其旋转的驱动源连接。所述驱动源可以采用伺服电机，此时，伺服电机的动力输出轴通过联轴器与丝杆的一端连接；当然也可以采用伺服电机和减速机组合作为驱动源，此时，此时减速机的输出轴通过联轴器与丝杆伸出固定框的一端连接，上述伺服电机与控制器的信号输出端电连接。
所述控制系统包括设在进料单元上设有高料位传感器和低料位传感器、与所述高料位传感器和低料位传感器采样连接的控制电路、以及连接在所述控制电路中根据采样结果可控制所述卸料自控阀开合的控制器。所述控制可以采用PLC可编程控制器，也可以采用单片机。
实施例2：参见图3，实施例2与实施例1结构基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：所述的布料筛板下方设有滤料板，所述滤料板和布料筛板四周侧壁均固定在所述进料壳体内壁上，所述壳体上设有用于清除滤料板上的料渣的清渣口，所述清渣口与用于清理布料筛板上的清渣口可以是同一个清渣口，也可以是分别设置清渣口。
实施例3：图未画出，实施例3与实施例1结构基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：所述的卸料阀通过出料单元安装在所述换热单元下端的出口处，所述出料单元包括形状为倒截锥形的出料壳体和下料板，所述出料壳体的上端与换热单元下端固定连接，其下端设置所述卸料阀，所述下料板上设有与卸料孔相对设置的下料孔，以使流至下料板上的物料通过下料孔直接进入所述卸料孔，防止粉体物料堆积。
所述的下料板横截面为开口向上的抛物线状，或者所述的下料板形状为开口向上的球形。
实施例4：一种利用上述氧化铝焙烧炉立式流化床的粉体流冷却方法，包括以下步骤：
（1）物料由进料口进入进料壳体，由布料筛板进行布料，直径小于布料筛板网孔的物料进入换热单元，此时卸料阀处于关闭状态；直径大于布料筛板网孔的物料留在布料筛板上，通过清渣口定时进行清理；
（2）物料继续向下流动进入换热单元，每段热换单元的换热管对贴壁物料颗粒均进行了一次冷却，直至进料壳体内的物料高于高料位传感器时，此时，换热单元的每根换热管均被物料颗粒包覆（粉体物料与换热管充分接触，提高换热效率），且同时卸料阀逐渐开启，物料通过每根换热管之间的间隙向下流动；
（3）当进料壳体内的物料低于高料位传感器且高于低料位传感器时，卸料阀停止开启；
（4）当进料壳体内的物料低于低料位传感器时，卸料阀逐渐关闭至进料壳体内的物料高于高料位传感器时，重复步骤（2）直至进料壳体内的物料位于高料位传感器和低料位传感器之间后重复步骤（3）。
在步骤（1）中，当所述的布料筛板下方设置滤料板时，物料经布料筛板布料后流入滤料板上，直径小于滤料板网孔的物料进入换热单元，此时卸料阀处于关闭状态；直径大于滤料板网孔的物料留在滤料板上，通过清渣口定时进行清理。
本发明通过料位传感器的设置，保证出料顺畅的情况下，使粉体物料充分接触冷却单元的换热管，以强化换热，提高换热效率。
本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种氧化铝焙烧炉立式流化床，其特征在于，包括支架、设置在支架上的换热单元以及控制系统，所述换热单元至少包括一个换热模块，所述换热模块由上下平行布置的热换器组成，其中，相邻换热器的换热管上下交错排列，所述换热单元上部设有进料单元，其下部设有卸料阀，所述进料单元上设有高料位传感器和低料位传感器，所述高料位传感器和低料位传感器分别与控制系统的控制器信号输入端电连接，所述控制器的输出端与所述卸料阀连接，其根据所述高料位传感器和低料位传感器的采样结果可控制所述卸料阀的开合；
所述的进料单元包括进料壳体和设在进料壳体内的布料筛板，所述进料壳体上端设有进料口，其下端与换热单元上端固定连接，所述布料筛板的横截面呈倒V字形，其顶端位于所述进料口的中间位置，该布料筛板两侧下端与所述壳体固定连接处均开设用于清理所述布料筛板上的大颗粒渣料的清渣口，在所述清渣口上安装密闭的清渣门；
所述的布料筛板下方设有滤料板，所述滤料板和布料筛板四周侧壁均固定在所述进料壳体内壁上；
所述的卸料阀包括固定框和设在所述固定框内的上下平行设置的上、下卸料板，所述上、下卸料板上均设有卸料孔，其中，下卸料板下表面通过丝母与丝杠螺纹连接，所述丝杠的一端穿出所述固定框的侧壁与驱动其旋转的驱动源连接。
2.根据权利要求1所述的氧化铝焙烧炉立式流化床，其特征在于，在每段换热单元的一侧下部设有冷液进口，在每段换热单元的一侧上部设有热液出口。
3.根据权利要求1所述的氧化铝焙烧炉立式流化床，其特征在于，所述的换热器包括固定架、循环管和若干根换热管，若干根换热管平行设置于固定架内，且均与所述循环管连通，所述固定架上下两端四周均设有用于与相邻换热器连接的上、下连接法兰，该固定架外侧四周固定所述循环管，所述循环管位于上、下连接法兰之间，其上设有进水口和出水口；相邻两个换热器之间的循环管通过金属软管连接。
4.根据权利要求1所述的氧化铝焙烧炉立式流化床，其特征在于，所述的卸料阀通过出料单元安装在所述换热单元下端的出口处，所述出料单元包括形状为倒截锥形的出料壳体和下料板，所述出料壳体的上端与换热单元下端固定连接，其下端设置所述卸料阀，所述下料板上设有与卸料孔相对设置的下料孔，以使流至下料板上的物料通过下料孔直接进入所述卸料孔。
5.根据权利要求4所述的氧化铝焙烧炉立式流化床，其特征在于，所述的下料板横截面为开口向上的抛物线状，或者所述的下料板形状为开口向上的球形。
6.一种利用权利要求1所述的氧化铝焙烧炉立式流化床的粉体流冷却方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）物料由进料口进入进料壳体，由布料筛板进行布料，直径小于布料筛板网孔的物料进入换热单元，此时卸料阀处于关闭状态；直径大于布料筛板网孔的物料留在布料筛板上，通过清渣口定时进行清理；
（2）物料继续向下流动进入换热单元，每段热换单元的换热管对贴壁物料颗粒均进行了一次冷却，直至进料壳体内的物料高于高料位传感器时，此时，换热单元的每根换热管均被物料颗粒包覆，且同时卸料阀逐渐开启，物料通过每根换热管之间的间隙向下流动；
（3）当进料壳体内的物料低于高料位传感器且高于低料位传感器时，卸料阀停止开启；
（4）当进料壳体内的物料低于低料位传感器时，卸料阀逐渐关闭至进料壳体内的物料高于高料位传感器时，重复步骤（2）直至进料壳体内的物料位于高料位传感器和低料位传感器之间后重复步骤（3）。
7.根据权利要求6所述的粉体流冷却方法，其特征在于，在步骤（1）中，当所述的布料筛板下方设置滤料板时，物料经布料筛板布料后流入滤料板，直径小于滤料板网孔的物料进入换热单元，此时卸料阀处于关闭状态；直径大于滤料板网孔的物料留在滤料板上，通过清渣口定时进行清理。
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