CN108659874B - 一种热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于粉煤热解技术领域，具体涉及一种热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置及使用方法，包括支承装置、传动装置、进料螺旋管、窑头箱、下料溜槽、分隔板、回转筒体、粉煤出料箱、半焦出料箱、弧形板封板、T形滑道、弧形板、溜料管、切向板、中间筒体、粉煤进料口、粉煤出料口、半焦出料口、出气口、半焦进料口，本发明解决了回收热能的再利用问题，并提高热能利用效率，并且提供了结构更加简单的换热装置。

Description

一种热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置及使用方法

技术领域

本发明属于粉煤热解技术领域，具体涉及一种热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置及使用方法。

背景技术

粉煤中、低温热解产生的半焦，余温一般在400～600℃。为便于安全存放半焦，同时回收半焦所含显热，多年来出现有多种技术方案并得以应用，如采用流化床的回收热风法，采用立式重力床结构的水冷法等。但上述半焦冷却及余热回收方法均属间接转换方法，还存在着回收热能的再利用问题，效率也普遍不高。因此，最为高效、合理的热半焦冷却及余热回收方法，应是结合热解工艺系统对余热热能的需要，直接利用半焦余热用于进行粉煤的干燥等。已有专利中曾提出采用换热管间壁换热的多腔回转式结构（ZL201620641862.7），虽然具有半焦余热利用效率高，设备回转空间有效利用率高等优点，但仍存在着换热管较多，装配及安装工作量大，机加工量大，继而制造成本高等缺点。因此应从换热装置的结构上进行进一步的创新优化，开发出结构更加简单，更为经济适用的换热装置。

发明内容

本发明提供了一种热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置及使用方法，本发明的一个目的是为了解决回收热能的再利用问题，并提高热能利用效率。

本发明的另一目的在于减少换热管，降低装配及安装工作量。

本发明的另一目的在于提供结构更加简单的换热装置。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现:

一种热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置，包括支承装置、传动装置、进料螺旋管、窑头箱、下料溜槽、分隔板、回转筒体、粉煤出料箱、半焦出料箱、弧形板封板、T形滑道、弧形板、溜料管、切向板、中间筒体、粉煤进料口、粉煤出料口、半焦出料口、出气口、半焦进料口，所述回转筒体左高右低，其左端开口，右端封闭，中心轴线与水平方向设有倾角，角度为3°~20°之间，回转筒体内设有多个弧形板，所述弧形板为半圆弧形板，弧形板的两侧边两两相连并在连接处有T形结构，回转筒体内壁四周焊接有多个T形滑道，所述T形滑道内设有T形开槽，弧形板的T形结构放置在T形滑道内并可自由滑动，回转筒体的中心设置有一个中间筒体，所述中间筒体的两端封闭，通过多个切向板固定在回转筒体的中心，所述切向板为平板，一端沿中间筒体圆周的切向方向焊接在中间筒体的外筒壁上，另一端焊接在弧形板的T形结构上，中间筒体左右两端侧面的圆筒壁上分别设有多个溜料管，所述溜料管一端连通中间筒体，另一端连通弧形板。

所述回转筒体内的左侧设有分隔板，所述分隔板上有多个半圆弧形开孔与弧形板对应，弧形板通过开孔穿过分隔板，弧形板的左端位于分隔板与回转筒体的左端之间。

所述回转筒体内的右侧设有弧形板封板，所述弧形板封板由多个半圆弧形板组成，与弧形板对应并封闭弧形板的右端，弧形板封板与弧形板的右端焊接固定，所述中间筒体的右端与弧形板封板平齐。

所述回转筒体左端设有一个右端开口的窑头箱，回转筒体的左端套装在窑头箱的右端开口内，并在窑头箱内自由转动，所述窑头箱的左端中心设有进料螺旋管，所述进料螺旋管左右两端开口的圆管，左端开口为半焦进料口，进料螺旋管左端位于窑头箱左方外侧，右端穿过分隔板中心，与分隔板的右端平齐或伸出分隔板的右端，伸出距离为5mm~30mm之间；窑头箱的顶部中心设有一个下料溜槽，所述下料溜槽为圆管，顶部设有上大下小的喇叭形开口为粉煤进料口，中下部有一个右向折弯，朝向回转筒体。

所述进料螺旋管与分隔板之间设有间隙，进料螺旋管与回转筒体的中心轴线重合，回转筒体带动分隔板绕进料螺旋管自由转动。

所述回转筒体的中部设有传动装置，传动装置的左右两侧分别设有一个支承装置，回转筒体套装在支承装置和传动装置的内部，所述传动装置带动回转筒体绕自身中心轴线转动。

所述回转筒体的右端和弧形板封板之间，位于回转筒体外部设有一个半焦出料箱，所述半焦出料箱为圆筒，被回转筒体分割为上下两部分，半焦出料箱的上部位于回转筒体上方，顶端封闭，底端开口，半焦出料箱的下部位于回转筒体下方，顶端开口，底端设有缩口的喇叭形开口为半焦出料口，回转筒体与半焦出料箱对应位置上下筒壁分别有一个开孔。

所述弧形板封板与右侧的支承装置之间，位于回转筒体外部设有一个粉煤出料箱，所述粉煤出料箱为圆筒，被回转筒体分割为上下两部分，粉煤出料箱的上部位于回转筒体上方，顶端开孔为出气口，底端开口，粉煤出料箱的下部位于回转筒体下方，顶端开口，底端设有缩口的喇叭形开口为粉煤出料口，回转筒体与粉煤出料箱对应位置上下筒壁分别有一个开孔。

所述半焦出料箱、粉煤出料箱与回转筒体之间分别设有间隙，回转筒体在间隙中自由转动。

一种热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置的使用方法，包括以下步骤：

a.传动装置带动回转筒体绕中心轴线转动；

b.半焦从半焦进料口进入，由进料螺旋管送至回转筒体内，分隔板的右侧；

c.待干燥的粉煤从粉煤进料口，经由下料溜槽，送至回转筒体5内，分隔板的左侧；

d.粉煤一部分经由弧形板与回转筒体筒壁之间的通道，另一部分经溜料管进入中间筒体，两部分粉煤都向右侧旋转移动，移动至粉煤出料箱时，带有蒸汽的空气由粉煤出料箱上部的顶端的出气口排出，中间筒体内的粉煤通过溜料管进入弧形板与回转筒体筒壁之间的通道，所有粉煤由粉煤出料箱下部的底端的粉煤出料口排出；

e.半焦由中间筒体与弧形板之间的通道，向右侧旋转移动，移动至半焦出料箱，半焦由半焦出料箱下部的底端的半焦出料口排出。

本发明的有益效果是：

1、由于使用了弧形板，利用弧形腔体、切向板和中间圆筒组成半焦和粉煤的不同通道，形状简单，便于焊接制造。

2、由于使用的弧形板、切向板和中间圆筒这些部件数量少，并且多为整体部件，易于装配和现场作业，大大减少了加工和装配工作量，有利于降低制造成本。

3、由于腔体数量仅有3部分，一个是弧形板与回转筒体筒壁之间，另一个是中间筒体与弧形板之间，再一个是中间筒体内部，因此腔体数量大为减少，有利于粉煤和半焦进入各自的通道，降低了进料时的均布难题。

4、由于弧形板的右端与弧形板封板焊接固定，弧形板的左端自由滑动，因此弧形板可沿T形滑道自由伸缩，有利于消除系統各部件因热膨胀而引起的应力和变形，确保设备安全运行。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的回转筒体内的剖面示意图；

图中：1、进料螺旋管；2、窑头箱；3、下料溜槽；4、分隔板；5、回转筒体；6、支承装置；7、传动装置；8、粉煤出料箱；9、半焦出料箱；10、弧形板封板；11、T形滑道；12、弧形板；13、溜料管；14、切向板；15、中间筒体；A、粉煤进料口；B、粉煤出料口；C、半焦出料口；D、出气口；E、半焦进料口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1：

为了解决回收热能的再利用问题，并提高热能利用效率，也为了达到提供结构更加简单的换热装置的目的，本发明如图1及图2提供了一种热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置及使用方法，该方法采用的装置包括支承装置6、传动装置7、进料螺旋管1、窑头箱2、下料溜槽3、分隔板4、回转筒体5、粉煤出料箱8、半焦出料箱9、弧形板封板10、T形滑道11、弧形板12、溜料管13、切向板14、中间筒体15、粉煤进料口A、粉煤出料口B、半焦出料口C、出气口D、半焦进料口E，所述的支承装置6、传动装置7为现有的通用技术，所述回转筒体5左高右低，其左端开口，右端封闭，中心轴线与水平方向设有倾角，角度为3°~20°之间，回转筒体5内设有多个弧形板12，所述弧形板12为半圆弧形板，弧形板12的两侧边两两相连并在连接处有T形结构，回转筒体5内壁四周焊接有多个T形滑道11，所述T形滑道11内设有T形开槽，弧形板12的T形结构放置在T形滑道11内并可自由滑动，回转筒体5的中心设置有一个中间筒体15，所述中间筒体15的两端封闭，通过多个切向板14固定在回转筒体5的中心，所述切向板14为平板，一端沿中间筒体15圆周的切向方向焊接在中间筒体15的外筒壁上，另一端焊接在弧形板12的T形结构上，中间筒体15左右两端侧面的圆筒壁上分别设有多个溜料管13，所述溜料管13一端连通中间筒体15，另一端连通弧形板12。

工作时，一部分粉煤处于一个是弧形板12与回转筒体5筒壁之间的通道中，另一部分粉煤通过中间筒体左端侧面的溜料管13进入中间筒体15内部，半焦则位于中间筒体15与弧形板12之间的通道中，半焦位于两部分粉煤中间，这样半焦与粉煤之间的换热有两条路径，一个是与中间筒体15内的粉煤换热，另一个是与弧形板12与回转筒体5筒壁之间的粉煤换热。

本发明采用了主要由弧形板12为界面的换热面，分别构成热半焦和待干燥粉煤的不同通道，实现间壁换热，借此实现半焦冷却和粉煤受热干燥的双重目的。

本发明由于使用了弧形板12，利用弧形腔体、切向板14和中间圆筒15组成半焦和粉煤的不同通道，形状简单，便于焊接制造。

由于使用的弧形板12、切向板14和中间圆筒15这些部件数量少，并且多为整体部件，易于装配和现场作业，大大减少了加工和装配工作量，有利于降低制造成本。

由于腔体数量仅有3部分，一个是弧形板12与回转筒体5筒壁之间，另一个是中间筒体15与弧形板12之间，再一个是中间筒体15内部，因此腔体数量大为减少，有利于粉煤和半焦进入各自的通道，降低了进料时的均布难题。

实施例2：

在实施例１的基础上，所述回转筒体5内的左侧设有分隔板4，所述分隔板4上有多个半圆弧形开孔与弧形板12对应，弧形板12通过开孔穿过分隔板4，弧形板12的左端位于分隔板4与回转筒体5的左端之间。

所述回转筒体5内的右侧设有弧形板封板10，所述弧形板封板10由多个半圆弧形板组成，与弧形板12对应并封闭弧形板12的右端，弧形板封板10与弧形板12的右端焊接固定，所述中间筒体15的右端与弧形板封板10平齐。

所述回转筒体5左端设有一个右端开口的窑头箱2，回转筒体5的左端套装在窑头箱2的右端开口内，并在窑头箱2内自由转动，所述窑头箱2的左端中心设有进料螺旋管1，所述进料螺旋管1左右两端开口的圆管，左端开口为半焦进料口E，进料螺旋管1左端位于窑头箱2左方外侧，右端穿过分隔板4中心，与分隔板4的右端平齐或伸出分隔板4的右端，伸出距离为5mm~30mm之间；窑头箱2的顶部中心设有一个下料溜槽3，所述下料溜槽3为圆管，顶部设有上大下小的喇叭形开口为粉煤进料口A，中下部有一个右向折弯，朝向回转筒体5。

所述进料螺旋管1与分隔板4之间设有间隙，进料螺旋管1与回转筒体5的中心轴线重合，回转筒体5带动分隔板4绕进料螺旋管1自由转动。

所述回转筒体5的中部设有传动装置7，传动装置7的左右两侧分别设有一个支承装置6，回转筒体5套装在支承装置6和传动装置7的内部，所述传动装置7带动回转筒体5绕自身中心轴线转动。

由于弧形板12的右端与弧形板封板10焊接固定，弧形板12的左端自由滑动，因此弧形板12可沿T形滑道11自由伸缩，有利于消除系統各部件因热膨胀而引起的应力和变形，确保设备安全运行。

实施例3：

在实施例１或实施例2的基础上，所述回转筒体5的右端和弧形板封板10之间，位于回转筒体5外部设有一个半焦出料箱9，所述半焦出料箱9为圆筒，被回转筒体5分割为上下两部分，半焦出料箱9的上部位于回转筒体5上方，顶端封闭，底端开口，半焦出料箱9的下部位于回转筒体5下方，顶端开口，底端设有缩口的喇叭形开口为半焦出料口C，回转筒体5与半焦出料箱9对应位置上下筒壁分别有一个开孔。

所述弧形板封板10与右侧的支承装置6之间，位于回转筒体5外部设有一个粉煤出料箱8，所述粉煤出料箱8为圆筒，被回转筒体5分割为上下两部分，粉煤出料箱8的上部位于回转筒体5上方，顶端开孔为出气口D，底端开口，粉煤出料箱8的下部位于回转筒体5下方，顶端开口，底端设有缩口的喇叭形开口为粉煤出料口B，回转筒体5与粉煤出料箱8对应位置上下筒壁分别有一个开孔。

所述半焦出料箱9、粉煤出料箱8与回转筒体5之间分别设有间隙，回转筒体5在间隙中自由转动。

通过上述装置，可使热解工艺系统中的半焦显热得以直接利用，也实现了对煤的干燥脱水，可有效提高工艺系统的能效。

实施例4：

在实施例3的基础上，为了高效率的实现换热，本发明还提供了一种热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置的使用方法，包括以下步骤：

a.传动装置7带动回转筒体5绕中心轴线转动；

b.半焦从半焦进料口E进入，由进料螺旋管1送至回转筒体5内，分隔板4的右侧；

c.待干燥的粉煤从粉煤进料口A，经由下料溜槽3，送至回转筒体5内，分隔板4的左侧；

d.粉煤一部分经由弧形板12与回转筒体5筒壁之间的通道，另一部分经溜料管13进入中间筒体15，两部分粉煤都向右侧旋转移动，移动至粉煤出料箱8时，带有蒸汽的空气由粉煤出料箱8上部的顶端的出气口D排出，中间筒体15内的粉煤通过溜料管13进入弧形板12与回转筒体5筒壁之间的通道，所有粉煤由粉煤出料箱8下部的底端的粉煤出料口B排出；

e.半焦由中间筒体15与弧形板12之间的通道，向右侧旋转移动，移动至半焦出料箱9，半焦由半焦出料箱9下部的底端的半焦出料口C排出。

工作时，来自热解窑的热态半焦，从半焦进料口E进入，由进料螺旋管1送至回转筒体5内，分隔板4的右侧；进入由中间筒体15与弧形板12之间组成的通道。待干燥的煤则经由窑头箱2上部的下料溜槽3，送至回转筒体5的头部，分隔板4的左侧，再进入入由弧形板12和回转筒体5构成的弧形腔。进入弧形腔体内的粉煤，部分经由溜料管13进入中间筒体15。放置在支承装置6上的回转筒体5，在传动装置7的驱动下旋转，由于回转筒体5的进料端高于出料端，在其旋转过程中，半焦和粉煤在各自的通道中逐步向出料端移动。同时，在此过程中，热半焦通过各弧形板12和中间筒体5的表面将热量传导至待干燥的煤，使其受热升温，并使其所含水分蒸发脱除，脱除的水蒸汽及筒体内的空气经由粉煤出料箱8上部的出气口D排出，经进一步除尘达标后排放。到达出料端的半焦，经由回转筒体5圆周方向通过弧形板封板10，然后由半焦出料箱9下部的半焦出料口C排出并运送至堆场。到达出料端的粉煤中，中间筒体15内的粉煤是先经由溜料管13内先导出至各弧形腔体，然后再通过回转筒体5上的开孔，由粉煤出料箱8下部的粉煤出料口B导出，并送至下步工序。水蒸汽是和各弧形腔体内的水蒸汽一起，经由粉煤出料箱8上部的出气口D排出。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置，包括支承装置（6）、传动装置（7），其特征在于：还包括进料螺旋管（1）、窑头箱（2）、下料溜槽（3）、分隔板（4）、回转筒体（5）、粉煤出料箱（8）、半焦出料箱（9）、弧形板封板（10）、T形滑道（11）、弧形板（12）、溜料管（13）、切向板（14）、中间筒体（15）、粉煤进料口（A）、粉煤出料口（B）、半焦出料口（C）、出气口（D）、半焦进料口（E），所述回转筒体（5）左高右低，其左端开口，右端封闭，中心轴线与水平方向设有倾角，角度为3°-20°之间，回转筒体（5）内设有多个弧形板（12），所述弧形板（12）为半圆弧形板，弧形板（12）的两侧边两两相连并在连接处有T形结构，回转筒体（5）内壁四周焊接有多个T形滑道（11），所述T形滑道（11）内设有T形开槽，弧形板（12）的T形结构放置在T形滑道（11）内并可自由滑动，回转筒体（5）的中心设置有一个中间筒体（15），所述中间筒体（15）的两端封闭，通过多个切向板（14）固定在回转筒体（5）的中心，所述切向板（14）为平板，一端沿中间筒体（15）圆周的切向方向焊接在中间筒体（15）的外筒壁上，另一端焊接在弧形板（12）的T形结构上，中间筒体（15）左右两端侧面的圆筒壁上分别设有多个溜料管（13），所述溜料管（13）一端连通中间筒体（15），另一端连通弧形板（12）；

所述回转筒体（5）内的右侧设有弧形板封板（10），所述弧形板封板（10）由多个半圆弧形板组成，与弧形板（12）对应并封闭弧形板（12）的右端，弧形板封板（10）与弧形板（12）的右端焊接固定，所述中间筒体（15）的右端与弧形板封板（10）平齐；

所述回转筒体（5）左端设有一个右端开口的窑头箱（2），回转筒体（5）的左端套装在窑头箱（2）的右端开口内，并在窑头箱（2）内自由转动，所述窑头箱（2）的左端中心设有进料螺旋管（1），所述进料螺旋管（1）左右两端开口的圆管，左端开口为半焦进料口（E），进料螺旋管（1）左端位于窑头箱（2）左方外侧，右端穿过分隔板（4）中心，与分隔板（4）的右端平齐或伸出分隔板（4）的右端，伸出距离为5mm-30mm之间；窑头箱（2）的顶部中心设有一个下料溜槽（3），所述下料溜槽（3）为圆管，顶部设有上大下小的喇叭形开口为粉煤进料口（A），中下部有一个右向折弯，朝向回转筒体（5）；

所述回转筒体（5）的中部设有传动装置（7），传动装置（7）的左右两侧分别设有一个支承装置（6），回转筒体（5）套装在支承装置（6）和传动装置（7）的内部，所述传动装置（7）带动回转筒体（5）绕自身中心轴线转动；

所述回转筒体（5）的右端和弧形板封板（10）之间，位于回转筒体（5）外部设有一个半焦出料箱（9），所述半焦出料箱（9）为圆筒，被回转筒体（5）分割为上下两部分，半焦出料箱（9）的上部位于回转筒体（5）上方，顶端封闭，底端开口，半焦出料箱（9）的下部位于回转筒体（5）下方，顶端开口，底端设有缩口的喇叭形开口为半焦出料口（C），回转筒体（5）与半焦出料箱（9）对应位置上下筒壁分别有一个开孔；

所述弧形板封板（10）与右侧的支承装置（6）之间，位于回转筒体（5）外部设有一个粉煤出料箱（8），所述粉煤出料箱（8）为圆筒，被回转筒体（5）分割为上下两部分，粉煤出料箱（8）的上部位于回转筒体（5）上方，顶端开孔为出气口（D），底端开口，粉煤出料箱（8）的下部位于回转筒体（5）下方，顶端开口，底端设有缩口的喇叭形开口为粉煤出料口（B），回转筒体（5）与粉煤出料箱（8）对应位置上下筒壁分别有一个开孔。

2.根据权利要求1所述的热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置，其特征在于：所述回转筒体（5）内的左侧设有分隔板（4），所述分隔板（4）上有多个半圆弧形开孔与弧形板（12）对应，弧形板（12）通过开孔穿过分隔板（4），弧形板（12）的左端位于分隔板（4）与回转筒体（5）的左端之间。

3.根据权利要求1所述的热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置，其特征在于：所述进料螺旋管（1）与分隔板（4）之间设有间隙，进料螺旋管（1）与回转筒体（5）的中心轴线重合，回转筒体（5）带动分隔板（4）绕进料螺旋管（1）自由转动。

4.根据权利要求1所述的热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置，其特征在于：所述半焦出料箱（9）、粉煤出料箱（8）与回转筒体（5）之间分别设有间隙，回转筒体（5）在间隙中自由转动。

5.根据权利要求1所述的热半焦和粉煤弧形腔回转式换热装置的使用方法，其特征在于：所述使用方法包括以下步骤：

传动装置（7）带动回转筒体（5）绕中心轴线转动；

半焦从半焦进料口（E）进入，由进料螺旋管（1）送至回转筒体（5）内，分隔板（4）的右侧；

待干燥的粉煤从粉煤进料口（A），经由下料溜槽（3），送至回转筒体（5）内，分隔板（4）的左侧；

粉煤一部分经由弧形板（12）与回转筒体（5）筒壁之间的通道，另一部分经溜料管（13）进入中间筒体（15），两部分粉煤都向右侧旋转移动，移动至粉煤出料箱（8）时，带有蒸汽的空气由粉煤出料箱（8）上部的顶端的出气口（D）排出，中间筒体（15）内的粉煤通过溜料管（13）进入弧形板（12）与回转筒体（5）筒壁之间的通道，所有粉煤由粉煤出料箱（8）下部的底端的粉煤出料口（B）排出；

半焦由中间筒体（15）与弧形板（12）之间的通道，向右侧旋转移动，移动至半焦出料箱（9），半焦由半焦出料箱（9）下部的底端的半焦出料口（C）排出。