CN107869913A - 一种布料均匀的水泥生料粉末布料器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种布料均匀的水泥生料粉末布料器，主要由撒料管和撒料件组成，撒料管由耐热钢板和耐火材料制成，撒料管为一连接管；连接管的上端口与分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔的进料口重合固定，连接管从上端口起向下倾斜伸至分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔内的中部；撒料管的下端与撒料件连接。本发明结构简单，有效地把生料输送到设定深度，并实现均匀撒料，生料得到充分的热交换，且减少有害气体析出，同时气密性增加，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥生料粉末布料器，特别是涉及一种用于水泥窑分解炉内/预热器旋风筒上升风管腔内的布料均匀的水泥生料粉末布料器。
背景技术
目前，干法水泥生产工艺中，需要把生料煅烧成含有相应矿物成分组成的熟料，这一工艺过程是采用水泥窑炉处理的。其中，水泥窑炉的窑尾系统主要由预热器和分解炉组成，分解炉的分解腔室和预热器旋风筒上升风管腔的结构虽略有差异，但结构主体大致相同，其外壳5均为竖直筒体，它由钢板壳体51做外壁、耐火材料52做内壁构成，外壳下端口为进气口6，上部开口为排气口7，送料口2位于外壳中部的侧壁上(参见图1所示的预热器旋风筒上升风管腔10和图2所示的分解炉的分解腔室9)，生料直接通过预热器旋风筒上升风管腔或分解炉内分解腔室上的进料口2进入，预热器旋风筒上升风管内筒或分解炉分解腔室下部的进气口6通入高温气体，使生料悬浮进行热交换使生料升温或者进行分解，分解为氧化钙和二氧化碳，然后从预热器旋风筒上升风管腔或者分解炉上部的排气口7排出。
现有技术中，为了使生料能够均匀充分受热，在所述进料口2处还安装有布料器，该布料器由半开式撒料管和撒料件构成，其也由钢材做外壁，耐火材料做内壁制成，其中，所述撒料管的上端连接于进料口2，下端连接撒料件1，所述撒料件为撒料板，有平面式和上凸曲面式两种结构(参见图3a和图3b)，所述撒料板与进料口轴线形成一个钝角φ倾斜向下并突出于预热器旋风筒上升风管腔或分解炉的内侧壁上(参见图1和图2)。当生料从进料口2入内时，会以钝角φ方向直接冲击撒料板而产生反弹力，从而使生料弹入所述管内或所述炉内，以便提高生料下落时候的分散度。其不足之处是，由于传统的布料器是趟开式的结构，气密性较差，生料还没下落到足够的深度就被排出，热交换时间不足，一方面造成升温不足或者分解不充分；另一方面，生料从进料口2直接下落到撒料板上，反弹力有限，向四周撒料的范围难以均匀分布于所述管内或所述炉内的整个横截面，导致生料一般都大量撒于所述管内或所述炉内靠近进料口2的一侧，不能均匀分散开，以致于不能充分利用热力资源，降低生产效率，且使SO2、NOx等有害气体不被吸收从而大量析出，造成大气污染。在现有技术中，为缓解以上技术缺陷，部分工厂在操作过程中需要通入更高温的气体，导致增加了煤耗；并通过加大风量，导致增加了风机的电耗，增加了生产成本，降低经济效益，而技术缺陷也没有完全得到解决，反而会因为风力增大，导致生料向炉内或管内抛撒时受到向上的风力阻隔，造成下料不畅和分布不广。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于水泥窑分解炉内或/和预热器旋风筒上升风管腔内能够布料均匀的水泥生料粉末布料器，该布料器能够使生料均匀分布于所述炉内或/和所述管内，以提高热力资源的利用率，从而明显提升生料的热交换效率。
本发明的目的通过以下的技术方案来实现：
一种布料均匀的水泥生料粉末布料器，主要由撒料管和撒料件组成，其中撒料管由耐热钢板和耐火材料制成,其特征在于：所述撒料管为一连接管；该连接管的上端口与分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔的进料口重合固定，而所述连接管从上端口起向下倾斜伸至所述分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔内的中部；所述撒料管的下端与所述撒料件连接；所述撒料件为一正向设置的圆锥形的撒料锥，即所述撒料锥是顶点在上，底面在下。
工作原理：
本发明使用时，生料从进料口进入布料器的撒料管，由撒料管的连接管把生料输送到分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔内中部，并通过连接在撒料管下端的撒料锥，生料被均匀地沿撒料锥的圆周向外撒向分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔的周边，使生料能够均匀地分布到分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔的整个横截面上，有利于增加生料粉末与高温气体的充分接触，直接提高换热效率，同时，还能降低高温风机的电耗；从分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管内筒底部的进气口通入相应风速和温度的气体——热气F，生料自下往上悬浮进行热交换或者分解，并逐渐上升，最后从分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔上部的排料口排出；另外，撒料锥的锥面底面还起到遮挡吹向撒料管下端口热气F的作用，以避免生料在没有完全撒落离开撒料管时，又被吹回撒料管里，造成生料积聚堵塞，从而保证生料下落顺畅。
在上述技术方案的基础上，本发明可以做如下改进：
本发明所述撒料管的连接管下端还设有尾管，尾管上端口与连接管下端口连接，所述尾管中轴线与所述分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔的中轴线平行，其下端与所述撒料锥连接。其目的是通过连接管增设的尾管将生料送到所述炉内或/和管内设定的深度后再均匀布料，以便可以充分利用分解炉、预热器旋风筒上升风管的高度，增加生料与高温气体的热交换时间，进一步提高热交换效率，或者使生料在分解炉的分解腔室中有足够的反应时间，分解充分，减少有害气体的析出，从而降低空气污染的情况，节能减排。
本发明所述撒料管的连接管中心线与分解炉内分解腔室的中心线或/和预热器旋风筒上升风管腔的中心线成夹角为α，夹角α在0°～60°范围内为宜。
本发明所述撒料管的连接管下端口与尾管上端口焊接为一体。
本发明所述撒料锥通过两条或者两条以上的固定在撒料锥下部的连接杆与撒料管连接。
本发明所述撒料锥底面的半径R大于撒料管半径r，一方面可以避免生料从撒料管下落到撒料锥时，靠近撒料锥边缘处的生料有可能没能落到撒料锥上而直接落向分解炉分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔底部的情况出现，另一方面，能使生料的撒料范围更大。
本发明所述撒料锥斜面与底面的夹角β可以在0°～80°范围内，所述夹角β在30°～65°范围内为佳。
本发明所述撒料管的横截面形状也可以是圆形以外的其他形状，只要能顺畅下料即可。
本发明所述撒料件的形状也可以是圆锥形以外的其他形状，只要能均匀布料即可。
本发明既可以在已建成的水泥生产设备中的预热器或/和分解炉上改造而成，如本发明布料器的撒料管可以直接设置在已有的预热器或/和分解炉上原有布料器上，并以原撒料板做支撑，也可以在新建的水泥生产设备项目中的分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔上采用本发明布料器。
为了提高所述撒料管在炉内或/和管内安装的稳定性，本发明还可以在炉内或/和管腔内增加撒料管支架，用于支撑悬臂伸出的连接管，支架为耐热钢材制成。
与现有技术相比，本发明技术具有以下优点：
(1)本发明通过封闭的向下倾斜的撒料管把生料输送到分解炉内分解腔室中部或/和预热器旋风筒上升风管腔内中部，并在撒料管的下端垂直固定了撒料锥，一方面，生料下落的整个过程都是密闭的，不会受到热风的干扰，另一方面，生料被引至炉内或/和管腔内中部后下落在撒料锥斜面上，然后以撒料锥为中心沿圆周向外均匀地分散生料，使生料能够在分解炉内分解腔室或/预热器旋风筒上升风管腔腔内全面铺开，避免了料下落不均匀大量集中于一侧，既充分利用了热力资源，又能使生料得到充分的热交换，从而提高生产效率的同时，还能降低能耗，提高经济效益。
(2)本发明通过进一步在撒料管上增设尾管，将生料送到设定的深度，以保证生料撒落的深度，充分利用分解炉、预热器旋风筒上升风管腔的高度，增加生料与高温气体的热交换时间，进一步提高热交换效率，或者使生料在分解炉内分解腔室中有足够的反应时间，分解充分，减少有害气体的析出，从而降低空气污染的情况，节能减排。
总之，既能提高分解炉和预热器的热效率，降低煤、电能源消耗，提高水泥窑的产、质量和企业经济效益；又能降低SO2、NOx有害气体排放，改善空气污染状况。
(3)本发明所述撒料锥半径R若大于撒料管的半径r，可以避免生料从撒料管下落到撒料锥时，靠近撒料锥边缘处的生料有可能没能落到撒料锥上而直接落向分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔底部的情况出现，同时，有利于使生料的撒料范围更大。
(4)本发明的撒料管采用金属板和耐火材料制成，耐高温，结构简单，易于实施，既可以在新建的水泥生产设备项目中摒弃原有布料器结构，直接应用本发明(参见实施例之三和之四)，也可以在已建成的水泥生产设备项目进行改造，在分解炉/预热器原有的布料器的基础上，加设本发明(参见实施例之一和之二)。
附图说明
图1为现有预热器旋风筒上升风管腔的主视局部剖视图；
图2为现有分解炉内分解腔室的主视局剖结构示意图；
图3a为图1的A-A俯视剖面示意图，所示现有布料器为平直面式撒料板；
图3b为图1的A-A俯视剖面示意图，所示现有布料器为上凸曲面式撒料板；
图4为图2的B-B的俯视剖面结构示意图；
图5为本发明实施例之一布料器应用于预热器旋风筒上升风管腔的主视结构示意图；
图6为图5的C-C的俯视剖面结构示意图；
图7为本发明实施例之二布料器应用于分解炉的主视结构示意图；
图8为图7D-D的俯视剖面结构示意图；
图9为本发明实施例之三应用于预热器旋风筒上升风管腔的主视结构示意图；
图10为图9E-E的俯视剖面结构示意图；
图11为本发明实施例之四应用于分解炉的分解腔室的主视结构示意图；
图12为图11F-F的俯视剖面结构示意图；
图13为本发明实施例之五应用于预热器旋风筒上升风管腔的主视结构示意图；
图14为图13G-G的俯视剖面结构示意图。
附图上的标记：1-撒料件、2-进料口、3-连接管、4-尾管、5-外壳、51-钢板、52-耐火材料、6-进气口、7-排料口、8-支架、9-分解腔室、10-预热器旋风筒上升风管腔、11-内筒、F-热气。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例一
如图5～6所示的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器是本发明的实施例之一，它主要由撒料管和撒料件1组成，其中撒料件1选用斜面与底面的夹角β为45°的撒料锥；撒料管由连接管3构成，该连接管3的上端口与预热器旋风筒上升风管腔10的进料口2重合，并在重合处通过焊接固定，连接管3以其中心线与预热器旋风筒上升风管腔10的中心线成夹角α为45°，从上端口倾斜向下穿入设有隔热耐火层外壳5的预热器旋风筒上升风管腔10内，并延伸至管腔内的中部，通过设置在原有布料器上的撒料板作为支架8，支撑连接管3；为了把生料送到设定的深度后再均匀布料，在连接管3下端设有与预热器旋风筒上升风管腔10的中轴线平行的尾管4，尾管4上端口与连接管3下端口焊接为一体；尾管4下端通过两条固定在撒料锥下部的连接杆与撒料锥连接，撒料锥正向设置，即其顶点在上，底面在下；当生料下落在撒料锥斜面上，撒料锥可以均匀分散生料并沿圆周撒向预热器旋风筒上升风管腔10底部，避免了生料下落不均匀大量集中于一侧。
如图5，在生料输送下料过程中，为了避免受到从预热器旋风筒上升风管内筒11底部的进气口6通入热气F的干扰，撒料管采用全密闭结构，尾管4沿竖直向下方向延伸至预热器旋风筒上升风管腔10内设定下料点K2，距离预热器旋风筒上升风管腔10底部高度H2；如图1，原有布料器下料点K1，距离预热器旋风筒上升风管腔10底部高度H1，比较之，生料下落增加的深度为△H＝H1-H2，当在相同高度为H3的预热器旋风筒上升风管腔10时，生料的热交换率被提高了约(H1-H2)/H3，节约了能源损耗。
本实施例所述撒料锥底面的半径R大于撒料管的尾管半径r，生料均能撒落在撒料锥上，可以避免生料从撒料管下落到撒料锥时，靠近撒料锥边缘处的生料有可能没能落到撒料锥上，而直接落向预热器旋风筒上升风管腔10底部的情况出现，同时，生料经过撒料锥再撒落在预热器旋风筒上升风管腔10底部，能够使生料的撒料范围更大；另外，撒料锥底面还能够遮挡吹向撒料管下端口热气F，避免生料在没有完全撒落离开撒料管时，又被吹回撒料管里造成生料积聚堵塞，从而保证生料下落顺畅。
本实施例所述撒料管的横截面形状为圆形。使用时，生料从进料口2进入布料器的撒料管，由撒料管把生料输送到预热器旋风筒上升风管腔10内中部，并通过连接在撒料管下端的撒料锥，生料被均匀地沿撒料锥的圆周向外撒向预热器旋风筒上升风管腔10底部，使生料能够均匀地分布在管腔的整个横截面上，有利于增加生料粉末与高温气体的充分接触，直接提高换热效率，同时，还能降低高温风机的电耗；从预热器旋风筒上升风管内筒11底部的进气口6通入相应风速和温度的气体——热气F，生料自下往上悬浮进行热交换，并逐渐上升，最后从预热器旋风筒上升风管腔10上部排料口7排出。
实施例二
如图7～8，所示的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器是本发明的实施例之二，本实施例中的布料器安装在分解炉内分解腔室9上，它主要由撒料管和撒料件1组成，其中撒料件1选用斜面与底面的夹角β为30°的撒料锥；撒料管为由连接管3和尾管4构成，连接管3以其中心线与分解炉内分解腔室9的中心线成夹角α为30°，从上端口倾斜向下穿入设有隔热耐火层外壳5的分解炉内分解腔室内，并延伸至腔室内的中部，通过设置在原有布料器上的撒料板作为支架8，支撑连接管3；为了把生料送到设定的深度，连接管3下端还设有与分解炉内分解腔室9的中轴线平行的尾管4，尾管4上端口与连接管3下端口焊接为一体，尾管4下端通过两条固定在撒料锥下部的连接杆与撒料锥连接，撒料锥正向设置，即其顶点在上，底面在下；当生料下落在撒料锥斜面上，撒料锥可以均匀分散生料并沿圆周撒向分解炉内分解腔室9底部。
实施例三
如图9～10，所示的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器是本发明的实施例之三，本实施例三与实施例一不同之处在于：本实施例中的布料器直接应用在新建的预热器旋风筒上升风管腔10上；其中撒料件1选用斜面与底面的夹角β为60°的撒料锥，撒料管由连接管3和尾管4构成，连接管3以其中心线与预热器旋风筒上升风管腔10的中心线成夹角α为60°，倾斜向下穿入设有隔热耐火层外壳5的预热器旋风筒上升风管腔10内，并延伸至管内的中部，连接管3与预热器旋风筒上升风管腔外壳5的交汇处通过焊接固定，为了把生料送到设定的深度后再均匀布料，以及充分利用预热器旋风筒上升风管腔10的高度，增加生料与高温气体的热交换时间，在连接管3下端还设有与管腔的中轴线平行的尾管4，尾管4上端口与连接管3下端口焊接为一体；尾管4下端通过两条固定在撒料锥下部的连接杆与撒料锥连接，撒料锥正向设置，即其顶点在上，底面在下；当生料下落在撒料锥斜面上，撒料锥可以均匀分散生料并沿圆周撒向预热器旋风筒上升风管腔10底部；本实施例中的布料器结构更加精简，安装更加方便。
如图9，本实施例中，为了进一步提高撒料管的稳定性，在预热器旋风筒上升风管腔10内侧壁上还设有支架8，支架8一端垂直于连接管3的中心线支撑悬臂伸出的连接管3，另一端焊接在预热器旋风筒上升风管腔10内侧壁上，支架为耐热钢材。
本实施例所述撒料锥的底面半径与撒料管横截面半径相等。
实施例四
如图11～12，所示的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器是本发明的实施例之四，本实施例四与实施例二不同之处在于：本实施例中的布料器直接应用在新建的分解炉内分解腔室，摒弃安装在分解炉内分解腔室的原有布料器结构；本实施例中的布料器由撒料管和撒料件1组成，其中撒料件1为半球形撒料件，撒料管由连接管3和尾管4构成，连接管3以其中心线与分解炉内分解腔室9的中心线成夹角α为50°，倾斜向下穿入设有隔热耐火层外壳5的分解炉内分解腔室9内，并延伸至腔室内的中部，连接管3与分解炉内分解腔室外壳5的交汇处通过焊接固定，为了把生料送到设定的深度，连接管3下端还设有与分解炉内分解腔室9的中轴线平行的尾管4，尾管4上端口与连接管3下端口焊接为一体；尾管4下端通过两条连接杆与半球形撒料件的下部连接，半球形撒料件正向设置，即其球面在上，底面在下；当生料下落在半球形撒料件球面上，半球形撒料件可以均匀分散生料并沿圆周撒向分解炉内分解腔室9底部；本实施例中的布料器结构更加精简，安装更加方便。
如图11，本实施例中，为了进一步提高撒料管的稳定性，在分解炉内分解腔室9内侧壁上还设有支架8，支架8一端垂直于连接管3的中心线并支撑悬臂伸出的连接管3，另一端焊接在分解炉内分解腔室9内侧壁上，支架由耐热钢材焊接而成。
本实施例所述撒料管的横截面形状为矩形，所述半球形撒料件的底面直径与撒料管矩形横截面的长/宽相等。
实施例五
如图13～14，所示的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器是本发明的实施例之五，本实施例五与实施例三不同之处在于：本实施例中的布料器由撒料管和撒料件1组成,其中撒料件1选用斜面与底面的夹角β为60°的撒料锥，撒料管为一连接管3，连接管3以其中心线与预热器旋风筒上升风管腔10的中心线成夹角α为0°，即连接管3从预热器旋风筒上升风管腔10顶部竖直向下穿入设有隔热耐火层外壳5的管腔内，并延伸至管内设定的生料下落深度，连接管3与预热器旋风筒上升风管腔顶部的交汇处通过焊接固定；连接管3下端直接通过两条固定在撒料锥下部的连接杆与撒料锥连接，撒料锥正向设置，即其顶点在上，底面在下；当生料下落在撒料锥斜面上，撒料锥可以均匀分散生料并沿圆周撒向预热器旋风筒上升风管腔10底部；本实施例中的布料器结构更加精简，安装更加方便。
如图13，本实施例中，为了进一步提高撒料管的稳定性，在预热器旋风筒上升风管腔10内侧壁上还设有支架8，支架8垂直于连接管3的中心线，一端与连接管3固定，另一端焊接在预热器旋风筒上升风管腔10内侧壁上，支架为耐热钢材。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种布料均匀的水泥生料粉末布料器，主要由撒料管和撒料件组成，所述撒料管由耐热钢板和耐火材料制成，其特征在于：所述撒料管为一连接管；所述连接管的上端口与分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔的进料口重合固定，所述连接管从上端口起向下倾斜伸至所述分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔内的中部；所述撒料管的下端与所述撒料件连接；所述撒料件为一正向设置的圆锥形的撒料锥，即所述撒料锥是顶点在上，底面在下。
2.根据权利要求1所述的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器，其特征在于，所述撒料管的连接管下端还设有尾管，尾管上端口与连接管下端口连接，所述尾管中轴线与所述分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔的中轴线平行，其下端与所述撒料锥连接。
3.根据权利要求1所述的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器，其特征在于，所述撒料管的连接管中心线与分解炉内分解腔室的中心线或/和预热器旋风筒上升风管腔的中心线成夹角为α，夹角α在0°～60°范围内为宜。
4.根据权利要求2所述的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器，其特征在于，所述撒料管的连接管下端口与尾管上端口焊接为一体。
5.根据权利要求1所述的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器，其特征在于，所述撒料锥通过两条或者两条以上的固定在撒料锥下部的连接杆与撒料管连接。
6.根据权利要求3所述的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器，其特征在于，所述撒料锥底面的半径R大于撒料管半径r，撒料锥斜面与底面的夹角β可以在0°～80°范围内，所述夹角β在30°～65°范围内为佳。
7.根据权利要求1所述的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器，其特征在于，所述撒料管的横截面形状也可以是圆形以外的其他形状，只要能顺畅下料即可。
8.根据权利要求1所述的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器，其特征在于，所述撒料件的形状也可以是圆锥形以外的其他形状，只要能均匀撒料即可。
9.根据权利要求1所述的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器，其特征在于，所述布料器既可以在已建成的水泥生产设备中的预热器或/和分解炉上改造而成，布料器的撒料管可以直接设置在已有的预热器或/和分解炉上原有的布料器上，并以原有撒料板做支撑，也可以在新建的水泥生产设备项目中的分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔上采用本发明布料器。
10.根据权利要求9所述的一种布料均匀的水泥生料粉末布料器，其特征在于，所述布料器的撒料管安装在新建的水泥生产设备项目中的分解炉内分解腔室或/和预热器旋风筒上升风管腔上，在炉内或/和管腔内增加撒料管支架，用于支撑悬臂伸出的连接管，支架为耐热钢材制成。
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