CN108917423B - 一种用于冷却固体颗粒的冷却器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于冷却固体颗粒的冷却器，属于化工装置技术领域。本发明的一种用于冷却固体颗粒的冷却器，包括壳体和装配于壳体内的多个管束组件；壳体上端设有排气口、进料口，壳体下端设有出料口，管束组件包括装配于壳体上段的套管式集箱，套管式集箱连接有向下延伸的若干束换热管单元；套管式集箱包括装配于壳体上段的外集箱和套装于外集箱内的内集箱，内集箱上设有进液口，该进液口穿出外集箱后从壳体穿出；所述外集箱上设有出汽液口，该出汽液口从壳体穿出；换热管单元包括外套管和插入于外套管内的内套管，内套管上端穿入外集箱后与内集箱相连通，外套管上端与外集箱相连通。本发明能够用于冷却固体颗粒，换热效率高。

Description

一种用于冷却固体颗粒的冷却器

技术领域

本发明涉及一种冷却器，特别是一种用于冷却固体颗粒的冷却器，属于化工装置技术领域。

背景技术

固体颗粒冷却一直是化工、煤化工、冶金工业等行业的难题。有些固体颗粒温度很高，且颗粒细，不能用喷水的方式冷却，冷却起来比较困难。比如固态排渣的煤气化炉排出的渣温度高达1100℃，细灰粒径低至几十微米；煤热解的产品兰炭（焦末）温度600℃，粒径小于800微米。

故亟需设计一种能够用于冷却固体颗粒的冷却器迫在眉睫。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于冷却固体颗粒的冷却器，本发明能够冷却固体颗粒。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于冷却固体颗粒的冷却器，包括壳体和装配于壳体内的多个管束组件；所述壳体上端设有排气口以及用于固体颗粒进料的进料口，壳体下端设有用于固体颗粒出料的出料口，管束组件位于进料口与出料口之间；所述管束组件包括装配于壳体上段的套管式集箱，套管式集箱连接有向下延伸的若干束换热管单元；所述套管式集箱包括装配于壳体上段的外集箱和套装于外集箱内的内集箱，所述内集箱上设有进液口，该进液口穿出外集箱后从壳体穿出；所述外集箱上设有出汽液口，该出汽液口从壳体穿出；所述换热管单元包括外套管和插入于外套管内的内套管，所述外套管下端为盲端，内套管下端插入至外套管下端、并与外套管相连通；内套管上端穿入外集箱后与内集箱相连通，外套管上端与外集箱相连通。

采用本发明时，高温的固体颗粒从进料口进入壳体内，在自身重力的作用下，固体颗粒在壳体内沿各个管束组件之间的间隙向下运动，同时与管束组件内流通的饱和锅炉水进行热交换，固体颗粒温度降低后从出料口排出，而固体颗粒夹杂的气体从排气口排出。同时，对于管束组件而言，饱和锅炉水从进液口进入内集箱后，分流入每根与该内集箱相连通的内套管内，在内套管内向下流动，然后从内套管下端流入外套管下端后向上折回，然后沿外套管与内套管之间的环隙向上流动进入外集箱（在此过程中，饱和锅炉水与外套管外的固体颗粒逆流换热、并被汽化），换热后形成的水汽混合物流经外集箱与内集箱之间的环隙从出汽液口流出。本发明的冷却器能够用于冷却固体颗粒。传统的换热设备都需要采用管板的设计，而本发明的冷却器不采用管板，就这没有热膨胀引起的应力，本发明采用了套管式集箱作为换热管单元的支撑，设备易于大型化，套管式集箱相对于管板而言，材料的档次要求低，降低了冷却器的制造费用，经济性好。并且得益于本发明管束组件的设计，还能够减少固相空间布管死区，从而增加了单位体积换热面积，提高了换热效率。

本发明的一种用于冷却固体颗粒的冷却器,所述外集箱顶部装配有用于保护外集箱的折流器，用以避免来自进料口的固体颗粒直接落在外集箱顶部，该折流器呈倒V形并沿外集箱轴向分布。在运行过程中，如果没有折流器的设计，外集箱顶部将直接承受来自进料口的高温固体颗粒，使得外集箱容易被磨损、并且长期处于高温状态；而采用折流器的设计时，使得从进料口进入的高温固体颗粒被折流器改变流向，固体颗粒从外集箱侧向沿外套管向下流动；这就减少甚至避免了外集箱的磨损，降低了外集箱所承受的热强度，从而提高了冷却器的使用寿命。

进一步的，所述壳体内还装配有冷却气分配管，该冷却气分配管至少一端穿出壳体作为分配管进气口；所述折流器设有沿折流器轴向分布的冷却管，所述冷却管通过第一分支管与冷却气分配管相连通，冷却管设有冷却管排气口；所述进料口插入壳体内，且位于壳体内的进料口缠绕有冷却盘管，所述冷却盘管通过第二分支管与分配管相连通，冷却盘管设有冷却盘管排气口。冷却管的设计，使得落向折流器的高温固体颗粒与冷却管中流通的冷却气进行了热交换，这就降低了流向管束组件的高温固体颗粒温度，提高了冷却器的高温适用范围。对于冷却气在冷却气分配管与冷却管的换热过程而言，从分配管进气口通入冷却气，冷却气进入分配管后，分流入每根第一分支管，进入相应的冷却管，冷却气与高温固体颗粒进行热交换（冷却气冷却降低固体颗粒的温度）后从冷却管排气口排到壳体内，最后从壳体上端的排气口排出。冷却盘管的设计，从进料口就对高温固体颗粒进行冷却，从而提高冷却器的高温适用范围。对于冷却气在冷却气分配管与冷却盘管的换热过程而言，冷却气进入分配管后，分流入第二分支管，进入冷却盘管，冷却气与高温固体颗粒进行热交换（冷却气冷却降低固体颗粒的温度）后从冷却盘管排气口排到壳体内，最后从壳体上端的排气口排出。

进一步的，所述折流器顶部设有折流器保护层，该折流器保护层覆盖折流器与冷却管；所述进料口内壁设有进料口衬里。作为优选，进料口衬里与折流器保护层都为耐磨耐热材料制成，能够避免进料口、折流器以及冷却管的磨损，减少进料口、折流器以及冷却管承受的热强度；提高本发明的冷却器的使用寿命。

本发明的一种用于冷却固体颗粒的冷却器,所述壳体内壁的圆周方向设有冷却环腔，该冷却环腔靠近外集箱底部，冷却环腔连通有穿出壳体的环腔进口和环腔出口。采用冷却环腔的设计时，从环腔进口通入冷却气，冷却气流经冷却环腔后从环腔出口排出；从冷却环腔旁落下的固体颗粒与冷却气进行了热交换，使固体颗粒被降温，从而提高冷却器的高温适用范围。

本发明的一种用于冷却固体颗粒的冷却器,所述壳体外壁设有多个松动气口和多个冷却风口，松动气口对应于换热管单元，冷却风口对应于换热管单元与出料口之间。采用松动气口与冷却风口的设计时，在固体颗粒流经换热单元时，从松动气口通入的冷却气能够避免固体颗粒在各束换热单元之间发生堵塞现象，保证固体颗粒顺利向下流动，还能起到进一步的冷却固体颗粒的作用，使固体颗粒能够顺利的流过换热单元；换热单元所在的区域称为间壁式换热区。固体颗粒流至换热单元与出料口之间的范围内时，从冷却风口通入的冷却气与固体颗粒混合后能够进一步的冷却固体颗粒，还能松动固体颗粒，有利于固体颗粒从出料口排出；换热管单元与出料口之间的区域称为介质混合换热区。从松动气口与冷却风口进入的冷却气换热后上逸从排气口排出。

本发明的一种用于冷却固体颗粒的冷却器,所述换热管单元还包括若干根换热支管，所述换热支管位于外套管外侧、沿外套管轴线分布，换热支管的上下端分别与外套管的上下端相连通。换热支管与外套管形成了并联式结构，通过换热支管的设计，饱和锅炉水从内套管下端流入外套管下端后向上折回时将产生分流，其中一部分饱和锅炉水沿外套管与内套管之间的环隙向上流动；而另一部分饱和锅炉水在换热支管内向上流动，两部分的饱和锅炉水在外套管的上端交汇后进入外集箱。换热支管的设计分流了饱和锅炉水，外套管的直径能够得以减小，单位体积的布管能够更多，本设计能够增大单位体积内的换热面积，提高换热效率。

进一步的，所述换热管单元还包括多个扩面元件，所述扩面元件设于外套管或/和换热支管外壁。能够降低换热管单元（外套管或/和换热支管）的磨损；还能够进一步增大换热面积，提高换热效率。作为优选，外套管和换热支管外壁都设有扩面元件。

本发明的一种用于冷却固体颗粒的冷却器,各根外套管的盲端通过连接板相连形成整体结构。使得各束换热管单元（各根外套管的盲端或者说下端）下端通过连接板相连形成整体结构，能够减少换热管单元的震动，提高冷却器的使用寿命。

本发明的一种用于冷却固体颗粒的冷却器,所述壳体内壁设有壳内衬里。可供选择的，壳内衬里分为两层，紧贴壳体内壁的那一层为第一壳内衬里、另一层为第二壳内衬里，其中，第一壳内衬里为隔热层、第二壳内衬里为耐磨层，主要起到耐磨和隔热的作用；以提高冷却器的使用寿命以及起到隔热的作用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的一种用于冷却固体颗粒的冷却器，能够用于冷却固体颗粒，换热效率高，本发明采用了无管板的设计，而是采用了套管式集箱作为换热管单元的支撑，设备易于大型化，套管式集箱相对于管板而言，材料的档次要求低，降低了废热锅炉的制造费用，经济性好。

2、折流器的设计，减少甚至避免了外集箱的磨损，降低了外集箱所承受的热强度，从而提高了冷却器的使用寿命。

3、冷却气分配管、冷却管与冷却盘管的设计，能够对高温固体颗粒进行冷却，从而提高冷却器的高温适用范围。

4、冷却环腔的设计，能够对高温固体颗粒进行冷却，从而提高冷却器的高温适用范围。

5、松动气口和冷却风口的设计，能够松动固体颗粒，保证固体颗粒顺利向下流动排出出料口，以及起到进一步的冷却固体颗粒的作用。

6、换热支管的设计，实现饱和锅炉水分流-汇流的流动形式，增大了单位体积内的换热面积，提高换热效率，。

7、扩面元件的设计，能够降低对换热管单元的磨损；还能够进一步增大换热面积，提高换热效率。

8、连接板的设计，能够减少换热管单元的震动，提高冷却器的使用寿命。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的冷却器的正视图;

图2是图1中上段的局部示意图;

图3是图2中A处的放大示意图

图4是本发明的冷却器的侧视图;

图5是图4中上段的局部示意图;

图6是第一分支管与冷却管相连以及折流器的结构示意图；

图7是图6的侧视图；

图8是管束组件在壳体内的布局图;

图9是一种管束组件的结构示意图；

图10是图9的B处放大图；

图11是第一种形式的两个相邻的换热管单元的俯视图；

图12是第二种形式的两个相邻的换热管单元的俯视图

图13是第三种形式的两个相邻的换热管单元的俯视图。

图中标记：1-下封头、11-出料口、12-冷却风口、2-筒体、21-松动气口、22-支座、23-阻尼减震件、24-冷却环腔、241-环腔进口、242-环腔出口、3-上封头、31-进料口、32-进料口衬里、33-排气口、4-壳内衬里、41-第一壳内衬里、42-第二壳内衬里、5-管束组件、511-进液口、512-内集箱、513-内套管、521-出汽液口、522-外集箱、523-外套管、524-换热支管、53-管封头、54-连接板、55-扩面元件、6-人孔、7-冷却气分配管、71-第一分支管、72-第二分支管、73-分配管进气口、8-折流器、81-冷却管、82-冷却管排气口、83-折流器保护层、9-冷却盘管、91-冷却盘管排气口。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1至图13所示，本实施例的一种用于冷却固体颗粒的冷却器，包括壳体和装配于壳体内的多个管束组件5；所述壳体上端设有排气口33以及用于固体颗粒进料的进料口31，壳体下端设有用于固体颗粒出料的出料口11，管束组件5位于进料口31与出料口11之间；所述管束组件5包括装配于壳体上段的套管式集箱，套管式集箱连接有向下延伸的若干束换热管单元；所述套管式集箱包括装配于壳体上段的外集箱522和套装于外集箱522内的内集箱512，所述内集箱512上设有进液口511，该进液口511穿出外集箱522后从壳体穿出；所述外集箱522上设有出汽液口521，该出汽液口521从壳体穿出；所述换热管单元包括外套管523和插入于外套管523内的内套管513，所述外套管523下端为盲端，内套管513下端插入至外套管523下端、并与外套管523相连通；内套管513上端穿入外集箱522后与内集箱511相连通，外套管523上端与外集箱522相连通。

采用本发明时，高温的固体颗粒从进料口31进入壳体内，在自身重力的作用下，固体颗粒在壳体内沿各个管束组件5 之间的间隙向下运动，同时与管束组件5内流通的饱和锅炉水进行热交换，固体颗粒温度降低后从出料口11排出，而固体颗粒夹杂的气体从排气口33排出。同时，对于管束组件5而言，来自相关设备（比如汽包）的饱和锅炉水从进液口511进入内集箱512后，分流入每根与该内集箱512相连通的内套管513内，在内套管513内向下流动，然后从内套管513下端流入外套管523下端后向上折回，然后沿外套管523与内套管513之间的环隙向上流动进入外集箱522（在此过程中，饱和锅炉水与外套管523外的固体颗粒逆流换热、并被汽化；固体颗粒可降至饱和水温度以上50℃），换热后形成的水汽混合物流经外集箱522与内集箱512之间的环隙从出汽液口521流出至相关设备（比如汽包）进行汽水分离。本发明的冷却器能够用于冷却固体颗粒。传统的换热设备都需要采用管板的设计，而本发明的冷却器不采用管板，就这没有热膨胀引起的应力，本发明采用了套管式集箱作为换热管单元的支撑，设备易于大型化，套管式集箱相对于管板而言，材料的档次要求低，降低了冷却器的制造费用，经济性好。并且得益于本发明管束组件的设计，还能够减少固相空间布管死区，从而增加了单位体积换热面积，提高了换热效率。

可供选择的，所述外套管523下端设有管封头53形成所述盲端。可供选择的，如图8所示，位于壳体内的多个管束组件5呈等间距的并排状分布（在其中一实施例中，套管式集箱呈不等高的分布，如图5所示），并与壳体相适配，各个管束组件5的套管式集箱的长度不尽相同，各个套管式集箱所连接的换热管单元的数量也不尽相同；当然也可以是等间距的圆环状分布。如图1和图4所示，可供选择的，所述壳体包括筒体2和设于筒体2上下两端的上封头3与下封头1（作为优选，上封头3为椭圆封头、下封头1为锥形封头），所述出料口11设于下封头1底部，排气口33与进料口31设于上封头3（当然，排气口33与进料口31也可设于筒体2上段），套管式集箱位于筒体2上段、换热管单元延伸至筒体2下段。作为优选，进液口511与出汽液口521从筒体2上段穿出；当然，进液口511与出汽液口521还可以从上封头3穿出。可供选择的，壳体的上段与下段分别设有人孔6；作为优选，人孔6有2个，其中一个人孔6设于上封头3（当然也可以设于筒体2上段）、位于管束组件5上方，另一个人孔6设于下封头1（当然也可以设于筒体2下段）、位于管束组件5下方。可供选择的，外集箱522通过支座22装配于壳体内壁上（优选为，装配于筒体2内壁上）；作为优选，外集箱522与支座22与之间设有阻尼减震件23；以缓冲运行过程中管束组件5的震动。明显的，各个管束组件5之间具有作为固体颗粒流通的间隙（即，各个套管式集箱之间、以及各个换热单元之间具有作为固体颗粒流通的间隙）；明显的，外集箱522不与壳体内的空腔连通，内集箱512与外集箱522也没有直接连通，内集箱512与外集箱522是通过换热单元相连通。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，如图1、图2、图4至图7所示，所述外集箱522顶部装配有用于保护外集箱的折流器8，用以避免来自进料口31的固体颗粒直接落在外集箱522顶部，该折流器8呈倒V形并沿外集箱522轴向分布。在运行过程中，如果没有折流器8的设计，外集箱522顶部将直接承受来自进料口31的高温固体颗粒，使得外集箱522容易被磨损、并且长期处于高温状态；而采用折流器8的设计时，使得从进料口31进入的高温固体颗粒被折流器55改变流向，固体颗粒从外集箱522侧向沿外套管向下流动；这就减少甚至避免了外集箱522的磨损，降低了外集箱522所承受的热强度，从而提高了冷却器的使用寿命。可以是全部外集箱522顶部都设有折流器8，也可以是仅直接承受固体颗粒的外集箱522顶部才设有折流器8。可供选择的，其中一实施例中，对于设有折流器8的外集箱522，该折流器8位于该套管式集箱的进液口511与出汽液口521之间。

进一步的，在另一实施例中，如图1至图7所示，所述壳体内还装配有冷却气分配管7，该冷却气分配管7至少一端穿出壳体作为分配管进气口73；所述折流器8设有沿折流器8轴向分布的冷却管81，所述冷却管81通过第一分支管71与冷却气分配管7相连通，冷却管81设有冷却管排气口82；所述进料口31插入壳体内，且位于壳体内的进料口31缠绕有冷却盘管9，所述冷却盘管9通过第二分支管72与分配管7相连通，冷却盘管9设有冷却盘管排气口91。冷却管81的设计，使得落向折流器8的高温固体颗粒与冷却管81中流通的冷却气进行了热交换，这就降低了流向管束组件5的高温固体颗粒温度，提高了冷却器的高温适用范围。对于冷却气在冷却气分配管7与冷却管81的换热过程而言，从分配管进气口73通入冷却气，冷却气进入分配管7后，分流入每根第一分支管71，进入相应的冷却管81，冷却气与高温固体颗粒进行热交换（冷却气冷却降低固体颗粒的温度）后从冷却管排气口82排到壳体内，最后从壳体上端的排气口33排出。可供选择的，冷却气分配管7一端穿出壳体作为分配管进气口73，冷却气分配管7另一端固连于壳体内壁上；当然，也可以是，冷却气分配管7两端都穿出壳体作为分配管进气口73。可供选择的，第一分支管71连通于冷却管81的非端部位置，冷却管排气口82设于冷却管81的两端部；当然，也可以是，第一分支管71连通于冷却管81一端，冷却管排气口82设于冷却管81另一端。在其中一实施例中，折流器8的倒V形结构由冷却管81以及设置于冷却管81两侧的翼板构成。冷却盘管9的设计，从进料口31就对高温固体颗粒进行冷却，从而提高冷却器的高温适用范围。对于冷却气在冷却气分配管7与冷却盘管9的换热过程而言，冷却气进入分配管7后，分流入第二分支管72，进入冷却盘管9，冷却气与高温固体颗粒进行热交换（冷却气冷却降低固体颗粒的温度）后从冷却盘管排气口91排到壳体内，最后从壳体上端的排气口33排出。作为优选，冷却盘管9一端通过第二分支管72与分配管7相连通，冷却盘管排气口91设于冷却盘管9另一端。作为优选，冷却气分配管7第一分支管71与第二分支管72的位置避开进料口31，以避免高温固体颗粒落在其上影响使用寿命。可供选择的，冷却盘管9仅缠绕于位于壳体内的进料口31的外壁；当然，冷却盘管9还可以缠绕于进料口31内壁；或者两者结合之。冷却气分配管7、冷却管81与冷却盘管9作为可选择的设计。在其中一实施例中，从进料口31进入的固体颗粒温度高于800℃，该实施例采用了冷却气分配管7、冷却管81与冷却盘管9的设计。而在另一实施例中，从进料口31进入的固体颗粒温度不高于800℃，该实施例不采用冷却气分配管7、冷却管81与冷却盘管9的设计；当然，也可以采用冷却气分配管7、冷却管81与冷却盘管9的设计。

进一步的，在另一实施例中，如图6和图7所示，所述折流器8顶部设有折流器保护层83，该折流器保护层83覆盖折流器8与冷却管81；所述进料口31内壁设有进料口衬里32。作为优选，进料口衬里32与折流器保护层83都为耐磨耐热材料制成，能够避免进料口31、折流器8以及冷却管81的磨损，减少进料口31、折流器8以及冷却管81承受的热强度；提高本发明的冷却器的使用寿命。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，如图1和图2所示，所述壳体内壁的圆周方向设有冷却环腔24，该冷却环腔24靠近外集箱522底部，冷却环腔24连通有穿出壳体的环腔进口241和环腔出口242。采用冷却环腔24的设计时，从环腔进口241通入冷却气，冷却气流经冷却环腔24后从环腔出口242排出；从冷却环腔24旁落下的固体颗粒与冷却气进行了热交换，使固体颗粒被降温，从而提高冷却器的高温适用范围。结合支座22与阻尼减震件23的设计时，冷却环腔24位于支座22与阻尼减震件23之间，形成了带冷却功能的支撑减震座结构。作为优选，环腔进口241和环腔出口242为远距离分布。可供选择的，冷却环腔24是这样形成的：冷却环腔24包括上圆弧板和下圆弧板，上圆弧板与下圆弧板内缘通过筒节密封，上圆弧板与下圆弧板外缘通过壳体内壁（筒体2内壁）密封，这就形成了所述冷却环腔24，而环腔进口241和环腔出口242设于壳体外壁连通冷却环腔24。冷却环腔24作为可选择的设计。在其中一实施例中，从进料口31进入的固体颗粒温度高于800℃，该实施例采用了冷却环腔24的设计。而在另一实施例中，从进料口31进入的固体颗粒温度不高于800℃，该实施例不采用冷却环腔24的设计；当然，也可以采用冷却环腔24的设计。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，如图1和图4所示，所述壳体外壁设有多个松动气口21和多个冷却风口12，松动气口21对应于换热管单元，冷却风口12对应于换热管单元与出料口11之间。采用松动气口21与冷却风口12的设计时，在固体颗粒流经换热单元时，从松动气口21通入的冷却气能够避免固体颗粒在各束换热单元之间发生堵塞现象，保证固体颗粒顺利向下流动，还能起到进一步的冷却固体颗粒的作用，使固体颗粒能够顺利的流过换热单元；换热单元所在的换热区域称为间壁式换热区。固体颗粒流至换热单元与出料口11之间的范围内时，从冷却风口12通入的冷却气与固体颗粒混合后能够进一步的冷却固体颗粒，还能松动固体颗粒，有利于固体颗粒从出料口11排出；换热管单元与出料口11之间的换热区域称为介质混合换热区。从松动气口21与冷却风口12进入的冷却气换热后上逸从排气口33排出，当然也会存在部分换热后的冷却气从出料口11排出的情况。与筒体2、下封头1设计相结合时，松动气口21设于筒体2外壁，冷却风口12设于下封头1外壁。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，如图9和图10所示，所述换热管单元还包括若干根换热支管524，所述换热支管524位于外套管523外侧、沿外套管523轴线分布，换热支管524的上下端分别与外套管523的上下端相连通。换热支管524与外套管523形成了并联式结构，通过换热支管524的设计，饱和锅炉水从内套管513下端流入外套管523下端后向上折回时将产生分流，其中一部分饱和锅炉水沿外套管523与内套管513之间的环隙向上流动；而另一部分饱和锅炉水在换热支管524内向上流动，两部分的饱和锅炉水在外套管523的上端交汇后进入外集箱522。换热支管524的设计分流了饱和锅炉水，外套管523的直径能够得以减小，单位体积的布管能够更多，本设计能够增大单位体积内的换热面积，提高换热效率。当然，换热支管524上端也可以不与外套管523上端相连通，而是换热支管524上端直接与外集箱522相连通，但是这就增加了制造难度，并非最佳方案。

进一步的，在另一实施例中，如图9至图13所示，所述换热管单元还包括多个扩面元件55，所述扩面元件55设于外套管523或/和换热支管524外壁。能够降低换热管单元（外套管523或/和换热支管524）的磨损；还能够进一步增大换热面积，提高换热效率；扩面元件55优选采用导热耐磨的材料制成。作为优选，外套管523和换热支管524外壁都设有扩面元件55；当然也可以是，仅外套管523或换热支管524外壁设置扩面元件55。可供选择的，所述扩面元件55为肋片或钉头；优选的，肋片呈齿形状或矩形状，钉头呈圆形状、椭圆形状或菱形状。在其中一实施例中，外套管523外壁设置的扩面元件55为钉头，换热支管524外壁设置的扩面元件55为肋片。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，如图9和图10所示，各根外套管523的盲端通过连接板54相连形成整体结构。使得各束换热管单元（各根外套管523的盲端或者说下端）下端通过连接板54相连形成整体结构，能够减少换热管单元的震动，提高冷却器的使用寿命。基于管封头53与连接板54组合设计，连接板54装配于管封头53（外套管523的盲端）底部，用以连接各个管封头53。

基于本实施例的进一步的优化，在另一实施例中，如图1、图2、图4和图5所示，所述壳体内壁设有壳内衬里4。可供选择的，壳内衬里4分为两层，紧贴壳体内壁的那一层为第一壳内衬里41、另一层为第二壳内衬里42，其中，第一壳内衬里41为隔热层、第二壳内衬里42为耐磨层，主要起到耐磨和隔热的作用；以提高冷却器的使用寿命以及起到隔热的作用；当然也可以是，第一壳内衬里41设于壳体外壁、第二壳内衬里42设于壳体内壁。与下封头1、筒体2、上封头3以及人孔6的设计相结合时，下封头1、筒体2、上封头3以及人孔6内壁都设置有所述壳内衬里4。

基于上述技术特征组合的设计，本发明提出了三种形式的换热支管524布置图的实施方式。

第一种形式的实施方式：所述外套管523外的换热支管524呈正四边形状分布。在其中一实施例中，每根外套管523外并联的换热支管524有4根（作为适应性的设计，靠近壳体筒体2内壁的换热支管524有所减少），形成正四边形状的分布，如图11所示；第一种形式特别适合制作DN＜2500mm的冷却器。

第二种形式的实施方式：所述外套管523外的换热支管524呈正六边形状分布。在其中一实施例中，每根外套管523外并联的换热支管524有6根（作为适应性的设计，靠近壳体筒体2内壁的换热支管524有所减少），形成正六边形状的分布，如图12所示。第二种形式特别适合制作2500mm≤DN＜4000mm的冷却器。

第三种形式的实施方式：所述外套管523外的换热支管524呈内外两圈分布，位于内圈的换热支管524与外套管523的间距小于位于外圈的换热支管524与外套管523的间距。优化了换热支管524的布局方式，能够进一步的提高换热效率。进一步的，位于内圈的换热支管524呈圆形状分布，位于外圈的换热支管524呈正六边形状分布。在其中一实施例中，每根外套管523外并联的换热支管524有30根，其中，位于内圈的换热支管524有12根形成圆形状的分布，位于外圈的换热支管524有18根形成正六边形状的分布（作为适应性的设计，靠近壳体筒体2内壁的换热支管524有所减少），如图13所示。当然，也可以是：两圈的换热支管524都呈圆形状分布或正六边形状分布。第三种形式特别适合制作DN≥4000mm的冷却器。

综上所述，采用本发明的一种用于冷却固体颗粒的冷却器，本发明的一种用于冷却固体颗粒的冷却器，能够用于冷却固体颗粒，换热效率高，本发明采用了无管板的设计，而是采用了套管式集箱作为换热管单元的支撑，设备易于大型化，套管式集箱相对于管板而言，材料的档次要求低，降低了废热锅炉的制造费用，经济性好。折流器的设计，减少甚至避免了外集箱的磨损，降低了外集箱所承受的热强度，从而提高了冷却器的使用寿命。冷却气分配管、冷却管与冷却盘管的设计，能够对高温固体颗粒进行冷却，从而提高冷却器的高温适用范围。冷却环腔的设计，能够对高温固体颗粒进行冷却，从而提高冷却器的高温适用范围。松动气口和冷却风口的设计，能够松动固体颗粒，保证固体颗粒顺利向下流动排出出料口，以及起到进一步的冷却固体颗粒的作用。换热支管的设计，实现饱和锅炉水分流-汇流的流动形式，增大了单位体积内的换热面积，提高换热效率。扩面元件的设计，能够降低对换热管单元的磨损；还能够进一步增大换热面积，提高换热效率。连接板的设计，能够减少换热管单元的震动，提高冷却器的使用寿命。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种用于冷却固体颗粒的冷却器，其特征在于：包括壳体和装配于壳体内的多个管束组件（5）；

所述壳体上端设有排气口（33）以及用于固体颗粒进料的进料口（31），壳体下端设有用于固体颗粒出料的出料口（11），管束组件（5）位于进料口（31）与出料口（11）之间；

所述管束组件（5）包括装配于壳体上段的套管式集箱，套管式集箱连接有向下延伸的若干束换热管单元；

所述套管式集箱包括装配于壳体上段的外集箱（522）和套装于外集箱（522）内的内集箱（512），所述内集箱（512）上设有进液口（511），该进液口（511）穿出外集箱（522）后从壳体穿出；所述外集箱（522）上设有出汽液口（521），该出汽液口（521）从壳体穿出；

所述换热管单元包括外套管（523）和插入于外套管（523）内的内套管（513），所述外套管（523）下端为盲端，内套管（513）下端插入至外套管（523）下端、并与外套管（523）相连通；内套管（513）上端穿入外集箱（522）后与内集箱（512）相连通，外套管（523）上端与外集箱（522）相连通；

所述外集箱（522）顶部装配有用于保护外集箱的折流器（8），用以避免来自进料口（31）的固体颗粒直接落在外集箱（522）顶部；

所述壳体外壁设有多个松动气口（21）和多个冷却风口（12），松动气口（21）对应于换热管单元，冷却风口（12）对应于换热管单元与出料口（11）之间。

2.如权利要求1所述的一种用于冷却固体颗粒的冷却器，其特征在于：所述壳体内还装配有冷却气分配管（7），该冷却气分配管（7）至少一端穿出壳体作为分配管进气口（73）；

所述折流器（8）设有沿折流器（8）轴向分布的冷却管（81），所述冷却管（81）通过第一分支管（71）与冷却气分配管（7）相连通，冷却管（81）设有冷却管排气口（82）；

所述进料口（31）插入壳体内，且位于壳体内的进料口（31）缠绕有冷却盘管（9），所述冷却盘管（9）通过第二分支管（72）与分配管（7）相连通，冷却盘管（9）设有冷却盘管排气口（91）。

3.如权利要求2所述的一种用于冷却固体颗粒的冷却器，其特征在于：所述折流器（8）顶部设有折流器保护层（83），该折流器保护层（83）覆盖折流器（8）与冷却管（81）；所述进料口（31）内壁设有进料口衬里（32）。

4.如权利要求1所述的一种用于冷却固体颗粒的冷却器，其特征在于：所述壳体内壁的圆周方向设有冷却环腔（24），该冷却环腔（24）靠近外集箱（522）底部，冷却环腔（24）连通有穿出壳体的环腔进口（241）和环腔出口（242）。

5.如权利要求1所述的一种用于冷却固体颗粒的冷却器，其特征在于：所述换热管单元还包括若干根换热支管（524），所述换热支管（524）位于外套管（523）外侧、沿外套管（523）轴线分布，换热支管（524）的上下端分别与外套管（523）的上下端相连通。

6.如权利要求5所述的一种用于冷却固体颗粒的冷却器，其特征在于：所述换热管单元还包括多个扩面元件（55），所述扩面元件（55）设于外套管（523）或/和换热支管（524）外壁。

7.如权利要求1所述的一种用于冷却固体颗粒的冷却器，其特征在于：各根外套管（523）的盲端通过连接板（54）相连形成整体结构。

8.如权利要求1所述的一种用于冷却固体颗粒的冷却器，其特征在于：所述壳体内壁设有壳内衬里（4）。